EP1626824A1 - Method for the production of individualized vehicle parts, especially individualized shell parts made from serially produced standard parts, and shell parts produced according to said method - Google Patents

Method for the production of individualized vehicle parts, especially individualized shell parts made from serially produced standard parts, and shell parts produced according to said method

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EP1626824A1
EP1626824A1 EP04711311A EP04711311A EP1626824A1 EP 1626824 A1 EP1626824 A1 EP 1626824A1 EP 04711311 A EP04711311 A EP 04711311A EP 04711311 A EP04711311 A EP 04711311A EP 1626824 A1 EP1626824 A1 EP 1626824A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
mandrel
series
series part
forming tool
outer skin
Prior art date
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EP04711311A
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German (de)
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EP1626824B1 (en
Inventor
Stefan Bartscher
Gero Kempf
Maik Hammer
Tobias LÖBEL
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Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
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Publication date
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Publication of EP1626824B1 publication Critical patent/EP1626824B1/en
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    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21DWORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D22/00Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
    • B21D22/20Deep-drawing
    • B21D22/26Deep-drawing for making peculiarly, e.g. irregularly, shaped articles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21DWORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D22/00Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
    • B21D22/14Spinning
    • B21D22/18Spinning using tools guided to produce the required profile
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21DWORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D53/00Making other particular articles
    • B21D53/88Making other particular articles other parts for vehicles, e.g. cowlings, mudguards

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing outer skin parts for vehicles according to the preamble of patent claim 1 and to an outer skin part made according to this method according to patent claim 31.
  • Vehicle body parts such as bonnets, roofs, fenders, side parts, trunk lids, etc. are usually produced by deep drawing from flat starting sheets.
  • the tools of deep-drawing presses are known to be very expensive and can therefore only be used profitably with relatively large quantities.
  • the sheet geometries that can be produced with conventional deep-drawing presses are limited in terms of their complexity.
  • vehicle designers are increasingly demanding more design freedom, which cannot always be met with conventional deep-drawing tools.
  • Modern vehicle designs are characterized, for example, by transitions between convex and concave component sections as well as by strongly accentuated character lines or edges with sometimes very narrow radii of curvature. Even here, conventional deep-drawing processes occasionally reach production limits.
  • the basic principle of Dieless Forming is that a flat sheet metal plate, i.e. a non-preformed sheet is formed into a three-dimensional component by means of the forming dome.
  • the forming mandrel is pressed against the sheet metal blank.
  • a three-dimensional sheet metal part can be produced from the flat sheet metal blank by an incremental feed of the forming dome.
  • a major disadvantage of the Dieless Forming process described in US Pat. No. 6,216,508 B1 is the very long production time. If you want to manufacture a large, complex sheet metal part, for example a body part for a vehicle, from a flat sheet metal board using the Dieless Forming process, this is extremely time-consuming.
  • the forming mandrel has to travel the entire sheet metal blank contour by contour in a meandering or spiral manner, which takes a very long time in comparison to conventional deep drawing.
  • the production of a body part of a vehicle for example an engine hood, takes a few seconds or fractions of seconds using conventional deep-drawing processes.
  • the object of the invention is to provide a method with which components, in particular outer skin parts for vehicles and in particular those for small or Small series vehicles, customer requirements can be manufactured individually and at the same time inexpensively or to create an outer skin part that meets these requirements.
  • the invention is not limited to workpieces made of sheet metal.
  • An application of the invention is basically for all types of components, such as Structural parts, possible.
  • the invention is also not limited to sheet metal components. Rather, an application of the invention is also possible for workpieces made of plastic, in particular for parts made of thermoplastic, or other materials.
  • the essence of the invention consists primarily in meeting individual customer requirements by using a “series outer skin part” produced in series production
  • Post-processing is "individualized” with a “forming tool” that is pressed against the series outer skin part and moved relative to the series outer skin part.
  • Semi-finished or finished body-in-white parts such as bonnets, tailgates, doors, side panels, fenders, roofs, etc. can be used to create character lines, lettering, etc. be impressed.
  • character lines or component edges already present in the series outer part can be traced or deepened and thus more pronounced than is possible or is the case with the series outer skin parts used for conventional series vehicles.
  • Such post-processing with a forming tool can be used to produce an infinite number of design modifications from conventional series outer skin parts, and so inexpensively as was previously not possible.
  • series-like vehicles in small series or as individual vehicles, it is easier to meet customers' wishes for customization, particularly in the case of high-priced vehicles.
  • vehicles acquire an individual "design note” and thus stand out visually from the other vehicles of the respective vehicle type.
  • the invention is expressly not limited to the production of outer skin parts for small series or individual vehicles. Vehicles are often subjected to a "model revision” - a so-called “facelift” - in the course of their product life cycle. As part of model revisions, the outer skin parts of the vehicles are occasionally revised to a certain extent or made more appealing. So far, it has been necessary to purchase new press tools or to adapt existing press tools according to the new design, which is regularly associated with very high tool costs. With the method explained in more detail below, it is now possible to rework or rework outer skin parts produced with the “old” pressing tools. In this way, additional character lines, beads, etc. can be embossed into the “old outer skin parts”, which means a “model revision "made possible at a much lower cost than was previously the case.
  • Another important advantage of the invention is that a corresponding "rework station" can be integrated into an existing production line without problems.
  • Series parts intended for individual vehicles or for individualized vehicles or for a model revision are reworked in the "rework station".
  • Series parts for conventional series vehicles pass through the rework station without being reworked.
  • Post-processing according to the invention is of course also possible outside the production line in separate processing stations.
  • the basic principle of the method according to the invention is to emboss a three-dimensional contour into a sheet metal part by means of a shaping tool, which can be designed like a mandrel, for example.
  • the forming tool is also referred to below as a “forming mandrel”, which, however, is not to be understood as restrictive in the sense of a specific tool shape.
  • the end of the "forming mandrel” is pressed against the component during the finishing of a component, which can be designed, for example, as a tip or as a rounded tip. At the same time, the component and the forming mandrel are displaced relative to one another. As a result, the geometry of the end of the Forming dome and depending on the contact pressure and the "clamping or support state" of the component to be machined an "indentation or bulge" or, generally speaking, a three-dimensional contour.
  • the contour to be produced can be, for example, the shape of a groove, a bead or have a different shape.
  • the invention encompasses both “one-curve post-processing” and to a certain extent “incremental post-processing”.
  • the forming tool used is attached to the component to be post-processed, pressed against the component, and then the forming tool is moved relative to the component with a single movement. Post-processing is thus carried out by the forming tool "in one go “is moved, whereby the desired geometry, eg a bead, a character line or the like is stamped into the component.
  • a geometry produced in a first post-processing step such as a bead
  • a geometry produced in a first reworking step can be moved relative to by a slight shift the component and essentially transversely to the direction of travel of the first reworking step can be “widened” and thus become more pronounced.
  • finished means that the body-in-white part would in itself be ready for painting, but had previously been reworked in one component area or in several component areas. In principle, however, it is also conceivable to finish already finished outer skin components by reworking according to the invention “ individualize "or differentiate. "Semi-finished” means that the body-in-white part is further processed after the post-processing according to the invention, for example by post-treating the surface, trimming or bending component edges, drilling holes, thread cutting or the like and only then painting.
  • the series outer skin or the body shell part is clamped in a holding device.
  • the holding device can be formed, for example, by a large number of individual “holding points” or “holding sections”. It is also possible to use suction cup-like holding elements. Suction cup-like holding elements have the advantage that the risk of damage to the outer skin sheet metal part, in particular the risk of damage to the component surface, is reduced during clamping and during machining, since the workpiece is not clamped between two holding elements but is fixed by negative pressure.
  • the workpiece, ie the serial outer skin part is preferably clamped in before the post-processing in such a way that its geometry in the edge region does not change as a result of the post-processing. In other words, the postprocessing should not change connection dimensions or gap dimensions, which arise when the outer skin part is later installed in a body, with respect to the “normal series vehicle”.
  • the series outer skin part can either be held exclusively by means of a holding device, for example in its edge area.
  • a holding device for example in its edge area.
  • one or more "counterholders” or support elements can be used. Such counterholders or support elements are pressed against the series outer skin part from the side opposite the forming mandrel, ie "from behind”. Edge-shaped or arched “support elements” can be used as counterholders. Alternatively, the counterholders can also have the shape of a
  • Adopt "die” which has a "negative shape” corresponding to the three-dimensional contour to be produced.
  • a counter-holder does not necessarily have to be used.
  • one counterholder is preferably arranged on the left in the travel direction of the forming tool and the other counterholder in the travel direction on the right next to the geometry to be produced.
  • the shape of the geometry to be produced can already be influenced by the choice or the change in the spacing of the counterholders from one another and by the lateral spacing of the counterholders, which will be explained in more detail later.
  • the forming mandrel can, for example, have a smooth, convexly curved tool tip. It can be symmetrical or asymmetrical.
  • the tool tip can also be formed by a rotatably mounted ball which rolls on the series outer skin part during the machining of the series outer skin part. which reduces the mechanical stress on the series outer skin part in the deformation area.
  • a "rolling mandrel" can also be used, in which the tool tip is formed by a wheel or by a roller. Multiple mandrels or multi-armed forming mandrels can also be used.
  • the forming mandrel does not necessarily have to have a round or rounded tip Rather, a forming mandrel with a relatively sharp-edged tip can also be used.
  • the tip can also be flat, wheel-shaped, plow-shaped or similar to a ship's hull.
  • a forming mandrel with a faceted tool tip is also conceivable.
  • the forming mandrel does not necessarily have to be made of steel or tool steel. Forming mandrels made of plastic, wood, ice, sand, concrete or other materials are also conceivable.
  • the tool tip of the forming dome can be hardened, unhardened, coated or uncoated. It can e.g. be provided with a wear-resistant single or hybrid coating.
  • the forming mandrel can be guided in up to six axes relative to the component in order to achieve the desired “shape result”.
  • the shaping mandrel or the tool tip of the forming mandrel can also be rotated or oscillated about the longitudinal axis of the forming mandrel during post-processing.
  • a mandrel with or without lubrication can be used.
  • a lubrication system can be integrated in the forming mandrel.
  • the lubrication system can also be arranged on the outside of the forming mandrel.
  • the lubrication system ensures that the "processing point", i.e. the point at which the forming mandrel touches the series outer skin part, is constantly supplied with sufficient lubricant.
  • a lubricating oil can be used as the lubricant.
  • a forming mandrel can be used, the tool tip of which can be adjusted during the machining process.
  • the width of the tool tip can be changed transversely to the direction of travel of the tool mandrel during the machining process.
  • geometries with variable "width" can be produced in a single operation.
  • the travel speed with which the forming mandrel is moved relative to the series outer skin part during the reworking does not have to be constant. Rather, the travel speed can be varied as a function of the instantaneous “degree of deformation” of the series outer skin part. With smaller degrees of deformation, a higher travel speed can be selected, with larger degrees of deformation a lower travel speed.
  • Both the forming mandrel and the "workpiece” can be heated or cooled as required or have an ambient temperature during processing.
  • Heating the forming dome leads to heat input into the area of the workpiece to be formed, which increases its ductility, which facilitates the forming. Especially in the case of plastic parts
  • the series outer skin part can also be preheated or heated directly during the post-processing.
  • the standard outer skin part can be heated by hot air, radiant heaters, lasers or another heat source.
  • Series outer skin parts can be preheated to just below a material-specific "softening temperature" during post-processing and / or locally heated to a suitable "forming temperature” by means of a heated forming dome or selective additional heating at the point of engagement.
  • the workpiece can also be pretreated by other methods before post-processing. For example, it can be irradiated, coated, etched, hardened, roughened, smoothed, polished, sprayed with lubricating liquid or ground. It can also be pretreated by sandblasting before finishing. The finishing of the series outer skin part is preferably controlled fully automatically.
  • the forming mandrel can either be designed as a machining tool of a CNC machine tool, similar to that in US Pat. No. 6,216,608 B1, or it can be arranged on an arm of a correspondingly programmed machining robot.
  • a “processing station” can have further “tools”, for example a laser cutting device with which the outer skin sheet metal part can also be trimmed.
  • Fig. 1 an outer skin part with a molded bead, by a
  • Fig. 5 shows the basic principle of post-processing according to the invention
  • FIG. 13 shows an exemplary embodiment in which a front flap is reworked; and Fig. 14 a die-like counterholder.
  • Figure 1 shows a series outer skin sheet metal part 1 of a vehicle.
  • the series outer skin sheet metal part 1 of FIG. 1 is a “door outer skin”.
  • a molded bead 2 was “subsequently” incorporated into the series outer skin sheet metal part 1, which will be explained in more detail in connection with the following figures.
  • Figure 2 shows a section through the outer skin part 1 of Figure 1 along the section line A - A.
  • the molded bead 2 has a length I and a depth t.
  • the depth t of the shaped bead 2 has its maximum in the area of the z-axis of FIG. 2 and decreases towards the ends of the shaped bead 2.
  • FIG. 3 shows a cross section through the outer skin part 1 along the section line BB of FIG. 1. It can be seen that the shaped bead 2 is relatively sharp-edged. Such strongly accented character lines are difficult or impossible to produce with conventional deep-drawing processes.
  • FIG. 4 schematically describes the post-processing operation of the series outer skin part 1.
  • the series outer skin part 1 is clamped into a holding device 3 (not shown in more detail here) or fixed to a holding device 3.
  • the series outer skin part 1 is fastened to the holding device 1 only in its edge regions.
  • a forming dome 4 is brought up to the series outer skin part 1 and pressed against the series outer skin part 1 with a predetermined pressing force.
  • the forming mandrel 4 is moved in the direction of arrow 5 relative to the series outer skin part 1.
  • a "feed movement" of the forming dome 4 takes place relative to the series outer skin part 1, as a result of which the molding bead 2 is impressed into the series outer skin part 1 through the tip 6 of the forming dome 4.
  • FIG. 5 shows an exemplary embodiment in which a matrix-like counter-holder 7 is used to press against the side of the series outer skin part 1 opposite the forming mandrel 4.
  • the series outer skin part 1 is thus by supported matrix-like counter-holder 7, which enables the production of a sharp-edged contour, as shown in Figure 5, easily.
  • the die-like counterholder can be a component-specific tool or a "universal tool" that can also be used for the individualization of other series outer skin components.
  • FIGS. 6-8 show different cross sections A-A, B-B and C-C of a molded bead 2 subsequently embossed into a series outer skin part 1.
  • FIGS. 6a, 6b show an exemplary embodiment in which a strongly accented molded bead 2 was subsequently embossed into the series outer skin part 1, the “tip” of the molded bead 2 being softly rounded,
  • Figure 7b shows the cross section B-B. In this area the molded bead 2 is less accentuated.
  • the “tip” of the shaped bead 2 here has a larger radius of curvature than in FIG. 6b.
  • Figure 8b shows the cross section C-C.
  • the shaped bead 2 is again more strongly accentuated in this area. Similar to FIG. 6b, the “tip” of the shaped bead 2 has a relatively small radius of curvature.
  • FIG. 9 shows an embodiment in which the series outer skin part 1 is supported from the side opposite the forming mandrel 4 during the finishing by two counter-holders 8, 9 of essentially the same width.
  • the contour of the series outer skin part is indicated by 1 'before the post-processing.
  • the “tip” of the forming dome 4 is more strongly accentuated here than in the case of the forming mandrel 4 shown in FIG 9 at a distance L2.
  • the counterholders 8, 9 thus have a distance L3 which is equal to the sum of the distances L1 and L2.
  • L1 is smaller than L2 here.
  • the support is thus asymmetrical with respect to the position of the tip of the forming dome 4.
  • Figure 10 shows an embodiment in which the counter-holder 8 is wider than the counter-holder 9.
  • the support with respect to the tip of the forming dome 4 is only slightly asymmetrical.
  • L1 is only slightly larger than L2.
  • the tip of the forming dome 4 is blunt here, which results in a correspondingly less accentuated bulge.
  • Figure 1 1 shows an embodiment in which the counterholders 8, 9 are arranged at a relatively small distance L3 from each other. This enables relatively large degrees of deformation and, as can be seen from the drawing, the production of a relatively strongly accented molded bead.
  • Figure 12 shows the path of the forming tool using the example of a series outer skin part 1, such as a bonnet into which two character lines 2a, 2b are embossed.
  • the forming tool (not shown) is first lowered onto the serial outer skin part 1 from a point in space 10, which is referred to here as the “starting point” of the traversing movement
  • the forming tool is raised and reaches the space point 11. From there, the forming tool is moved to the space point 12.
  • the forming tool is lowered again onto the series outer skin part 1 and moved along the character line 2b to be produced 2b, the forming tool is raised and reaches space point 13.
  • FIG. 13 shows the “bonnet” 1 of FIG. 12 after the production of the character lines 2a and 2b.
  • a central bead 2c was embossed into the bonnet sheet by the same method, which protrudes upward from the bonnet, similar to that in FIG. 6 -8 is shown.
  • FIG. 14 shows a die 14 which can be used to produce a shaped bead, such as the shaped bead 2c in FIG. 13.
  • the die 14 is pressed against the series outer skin part (not shown here), namely from the side opposite the forming tool 4.
  • the die 14 is provided for the partial support of the forces exerted by the forming tool 4 on the series outer skin part.
  • the matrix 14 can be U-shaped, as in FIG. 14, that is to say open on one side.
  • the invention is by no means limited to a specific form of the die, but covers all the forms of the die.
  • the inner edge of the die 14 is flattened obliquely inwards in the “inlet area” of the forming tool 4.
  • the inner edge is essentially perpendicular to the support surfaces 17, 18 of the die 14, which press against the series outer skin part "from behind" during the finishing process and thereby support the forces exerted by the forming tool.
  • the travel path 19 of the forming tool should also be mentioned, which extends essentially centrally with respect to the two legs of the die 14.

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Abstract

Disclosed is a method for producing vehicle parts, particularly shell parts for vehicles, according to which a three-dimensionally preformed semi-finished or finished standard part, especially a standard shell part, is produced for a serially manufactured vehicle type. An individualized part is then produced from the preformed standard part (1) by subsequently embossing a three-dimensional contour (2) into the standard part by means of a spike-type reshaping tool (14) which is pressed against the standard part from one side while being displaced relative to said standard part.

Description

Verfahren zur Herstellung individualisierter Fahrzeugteile, insbesondere individualisierter Außenhautteile aus in Serienfertigung hergestellten Process for the production of individualized vehicle parts, in particular individualized outer skin parts from mass production
Serienteilen sowie nach diesem Verfahren hergestellte AußenhautteileStandard parts as well as outer skin parts manufactured according to this process
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Außenhautteilen für Fahrzeuge gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie ein nach diesem Verfahren hergestelltes Außenhautteil gemäß Patentanspruch 31.The present invention relates to a method for producing outer skin parts for vehicles according to the preamble of patent claim 1 and to an outer skin part made according to this method according to patent claim 31.
Fahrzeugkarosserieteile, wie Motorhauben, Dächer, Kotflügel, Seitenteile, Kofferraumdeckel etc. werden üblicherweise durch Tiefziehen aus ebenen Ausgangsblechen hergestellt. Die Werkzeuge von Tiefziehpressen sind bekanntermaßen sehr teuer und können daher nur bei relativ großen Stückzahlen rentabel eingesetzt werden. Außerdem sind die mit herkömmlichen Tiefziehpressen herstellbaren Blechgeometrien hinsichtlich ihrer Komplexität begrenzt. Fahrzeugdesigner fordern jedoch zunehmend breitere Gestaltungsspielräume, denen man mit herkömmlichen Tiefziehwerkzeugen nicht immer gerecht werden kann. Moderne Fahrzeugdesigns zeichnen sich beispielsweise durch Übergänge zwischen konvexen und konkaven Bauteilabschnitten sowie durch stark akzentuierte Charakterlinien bzw. Kanten mit zum Teil sehr engen Krümmungsradien aus. Bereits hier stößt man mit herkömmlichen Tiefziehverfahren gelegentlich an fertigungstechnische Grenzen. Einen ganz anderen Weg geht die sogenannte "Dieless-Forming-Technologie", die beispielsweise aus der US 6,216,508 B1 bekannt ist. Wie der Name schon sagt, erfolgt die Blechumformung "Dieless", d.h. ohne eine Form im herkömmlichen Sinne. Beim Dieless-Forming, wie es in der US 6,216,508 B1 beschrieben ist, wird eine ebene Blechplatine in ihrem Randbereich in eine Haltevorrichtung eingespannt. Für die Bearbeitung wird ein Umformdorn verwendet, der im wesentlichen senkrecht zu der eingespannten Blechplatine angeordnet ist und der in X- und Y-Richtung verfahrbar ist. Eine Zustellbewegung in Z-Richtung ist möglich, entweder durch Verfahren des Zustelldoms oder durch senkrechtes Verfahren der in die Haltevorrichtung eingespannten Blechplatine.Vehicle body parts, such as bonnets, roofs, fenders, side parts, trunk lids, etc. are usually produced by deep drawing from flat starting sheets. The tools of deep-drawing presses are known to be very expensive and can therefore only be used profitably with relatively large quantities. In addition, the sheet geometries that can be produced with conventional deep-drawing presses are limited in terms of their complexity. However, vehicle designers are increasingly demanding more design freedom, which cannot always be met with conventional deep-drawing tools. Modern vehicle designs are characterized, for example, by transitions between convex and concave component sections as well as by strongly accentuated character lines or edges with sometimes very narrow radii of curvature. Even here, conventional deep-drawing processes occasionally reach production limits. The so-called "Dieless Forming Technology", which is known for example from US Pat. No. 6,216,508 B1, takes a completely different path. As the name suggests, the sheet metal is formed "Dieless", ie without a shape in the conventional sense. In the case of dieless forming, as described in US Pat. No. 6,216,508 B1, a flat sheet metal plate is clamped in a holding device in its edge region. A forming mandrel is used for the machining, which is arranged essentially perpendicular to the clamped sheet metal blank and which can be moved in the X and Y directions. An infeed movement in the Z direction is possible, either by moving the infeed dome or by vertically moving the sheet metal plate clamped in the holding device.
Das Grundprinzip des Dieless Forming, wie es aus der US 6,216,508 B1 bekannt ist, besteht darin, dass eine ebene Blechplatine, d.h. ein nicht vorgeformtes Blech mittels des Umformdoms in ein dreidimensionales Bauteil umgeformt wird. Hierzu wird der Umformdorn gegen die Blechplatine gedrückt. Durch mäanderförmiges oder spiralförmiges Abfahren der gesamten Blechplatine kann aus der ebenen Blechplatine durch eine inkrementelle Zustellung des Umformdoms ein dreidimensionales Blechteil hergestellt werden. Ein Vorteil des Dieless Forming Verfahrens im Vergleich zu herkömmlichen Tiefziehverfahren besteht darin, dass auch sehr komplexe Bauteilgeometrien hergestellt werden können.The basic principle of Dieless Forming, as is known from US 6,216,508 B1, is that a flat sheet metal plate, i.e. a non-preformed sheet is formed into a three-dimensional component by means of the forming dome. For this purpose, the forming mandrel is pressed against the sheet metal blank. By meandering or spiraling down the entire sheet metal blank, a three-dimensional sheet metal part can be produced from the flat sheet metal blank by an incremental feed of the forming dome. One advantage of the Dieless Forming process compared to conventional deep-drawing processes is that even very complex component geometries can be produced.
Ein wesentlicher Nachteil des in der US 6,216,508 B1 beschriebenen Dieless Forming Verfahrens ist jedoch die sehr lange Fertigungsdauer. Will man ein großes, komplexes Blechteil, z.B. ein Karosserieteil für ein Fahrzeug, aus einer ebenen Blechplatine im Dieless Forming Verfahren herstellen, so ist dies äußerst Zeitaufwand ig. Bei dem in der US 6,216,508 B1 beschriebenen Dieless Forming Verfahren muss der Umformdorn die gesamte Blechplatine Kontur für Kontur mäanderförmig oder spiralförmig abfahren, was im Vergleich zum herkömmlichen Tiefziehen sehr lange dauert. Die Herstellung eines Karosserieteils eines Fahrzeugs, z.B. einer Motorhaube, dauert mit herkömmlichen Tiefziehverfahren wenige Sekunden bzw. Bruchteile von Sekunden. Würde man versuchen, ein solches Karosserieteil komplett nach dem Dieless Forming Verfahren, wie es in der US 6,216,508 B1 beschrieben ist, herzustellen, so würde dies viele Minuten, je nach Bauteil sogar bis zu mehrere Stunden dauern. Ein weiteres Problem, das bei der Herstellung kompletter Bauteile durch Anwendung des Dieless Forming Verfahrens auftritt, besteht darin, dass bei der inkrementellen Verformung eines Blechs, d.h. bei einer Umformung „Spur für Spur" sehr starke Veränderungen in der Kristallstruktur des Blechs auftreten. Versuche haben gezeigt, dass bei komplexeren Karosserieteilen, die aus ebenen, d.h. nicht vorgeformten Ausgangsblechen komplett durch „Dieless Forming" hergestellt werden, vielfach starke Oberflächenrauhigkeiten entstehen. Die Rauhigkeiten der Bauteiloberfläche sind häufig so stark, dass das Blechteil nach seiner Herstellung in der Regel nicht unmittelbar lackiert werden kann, sondern vor dem Lackieren aufwändig nachbearbeitet werden muss, z.B. durch Spachteln und Schleifen der Oberfläche oder durch andere „Glättungsbearbeitungen". Insgesamt sieht man sich bei der Dieless Forming Technologie bislang mit zahlreichen ungelösten Problemen konfrontiert. Das Dieless Forming Verfahren konnte sich daher im Kraftfahrzeugbau, insbesondere in der Serienfertigung von Karosserieteilen, bislang nicht durchsetzen.A major disadvantage of the Dieless Forming process described in US Pat. No. 6,216,508 B1, however, is the very long production time. If you want to manufacture a large, complex sheet metal part, for example a body part for a vehicle, from a flat sheet metal board using the Dieless Forming process, this is extremely time-consuming. In the Dieless Forming process described in US Pat. No. 6,216,508 B1, the forming mandrel has to travel the entire sheet metal blank contour by contour in a meandering or spiral manner, which takes a very long time in comparison to conventional deep drawing. The production of a body part of a vehicle, for example an engine hood, takes a few seconds or fractions of seconds using conventional deep-drawing processes. If one tried to manufacture such a body part completely using the Dieless Forming process as described in US Pat. No. 6,216,508 B1, this would take many minutes, depending on the component, even up to several hours. Another problem that arises in the manufacture of complete components by using the Dieless Forming process is that the incremental deformation of a sheet, that is to say "track by track", causes very strong changes in the crystal structure of the sheet. Attempts have been made demonstrated that in complex body parts, which are made entirely of "Dieless Forming" from flat, ie not preformed, starting sheets, there are often strong surface roughnesses. The roughness of the component surface is often so strong that the sheet metal part cannot usually be painted immediately after its production, but has to be reworked before painting, e.g. by filling and sanding the surface or by other "smoothing" processes has faced numerous unresolved problems with Dieless Forming technology, so the Dieless Forming process has so far not been able to establish itself in motor vehicle construction, particularly in the series production of body parts.
Wie oben bereits erwähnt, besteht das Dilemma, dass sich mit herkömmlichen Tiefziehverfahren nicht beliebig komplexe Karosseriedesigns herstellen lassen. Ein weiteres Problem besteht darin, dass Tiefziehverfahren aufgrund der teueren Werkzeuge nur bei einer Großserienfertigung, d.h. ab bestimmten Mindestlosgrößen rentabel sind.As already mentioned above, there is the dilemma that conventional body drawing processes cannot produce body designs of any complexity. Another problem is that, due to the expensive tools, deep-drawing processes are only possible in large-scale production, i.e. are profitable from certain minimum lot sizes.
Insbesondere bei Premiumfahrzeugen haben viele Kunden ganz spezielle Ausstattungswünsche, die sich mit dem üblicherweise angebotenen Sonderausstattungsprogramm nicht immer befriedigen lassen. Viele Fahrzeughersteller bieten daher für einzelne Fahrzeugtypen bereits heute sogenannte „Individual- bzw. Kleinserienfahrzeuge" an. Im Karosseriebereich unterscheiden sich diese Individual- bzw. Kleinserienfahrzeuge aber häufig nicht oder nur wenig von den normalen Serienfahrzeugen. Der Grund hierfür ist, dass eine individuelle Gestaltung der Karosserieaußenhaut bisher kostendeckend nicht möglich ist. Die „Individualisierung" bei derartigen Fahrzeugen beschränkt sich heutzutage im Vergleich zu herkömmlichen Serienfahrzeugen häufig auf das Angebot ausgefallener Materialien für den Innenraum sowie auf ausgefallene Farben. Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, mit dem Bauteile, insbesondere Außenhautteile für Fahrzeuge und insbesondere solche für Kleinbzw. Kleinstserienfahrzeuge, Kundenwünschen entsprechend individuell und gleichzeitig kostengünstig herstellbar sind bzw. ein diesen Anforderungen gerecht werdendes Außenhautteil zu schaffen.In the case of premium vehicles in particular, many customers have very special equipment requirements that cannot usually be satisfied with the special equipment program that is usually offered. Many vehicle manufacturers therefore already offer so-called "individual or small series vehicles" for individual vehicle types. In the body area, however, these individual or small series vehicles often differ little or little from normal series vehicles. The reason for this is that an individual design of the Body outer skin has so far not been able to cover costs. The "individualization" in vehicles of this type is nowadays limited, compared to conventional series vehicles, to the range of unusual materials for the interior and to unusual colors. The object of the invention is to provide a method with which components, in particular outer skin parts for vehicles and in particular those for small or Small series vehicles, customer requirements can be manufactured individually and at the same time inexpensively or to create an outer skin part that meets these requirements.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 bzw. des Patentanspruches 31 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.This object is achieved by the features of claim 1 and claim 31. Advantageous refinements and developments of the invention can be found in the subclaims.
Das Grundprinzip des Dieless Forming Verfahrens ist, wie bereits erwähnt, an sich bekannt und z.B. in der eingangs erwähnten US 6,216,508 B1 beschrieben. Ausdrücklich wird darauf hingewiesen, dass der gesamte technische Inhalt der US 6,216 508 B1 Gegenstand der vorliegenden Patentanmeldung sein soll, auch wenn die Erfindung im Kern nicht auf das in der US 6,216,508 B1 beschriebene Verfahren gerichtet ist. Im Prüfungsverfahren der vorliegenden Patentanmeldung soll also bei Bedarf auf alle in der US 6,216 508 B1 offenbarten Merkmale in Alleinstellung oder in Kombination mit anderen Merkmalen der US 6,216 508 B1 oder des vorliegenden Textes zurückgegriffen werden können. Das Dieless Forming Verfahren an sich muss daher im vorliegenden Text nicht in allen Einzelheiten explizit erläutert werden.As already mentioned, the basic principle of the Dieless Forming process is known per se and e.g. in the aforementioned US 6,216,508 B1. It is expressly pointed out that the entire technical content of US Pat. No. 6,216,508 B1 is to be the subject of the present patent application, even if the essence of the invention is not directed to the method described in US Pat. No. 6,216,508 B1. In the examination procedure of the present patent application, all features disclosed in US Pat. No. 6,216,508 B1 should therefore be able to be used on their own or in combination with other features of US Pat. No. 6,216 508 B1 or the present text. The Dieless Forming process itself does not have to be explained in detail in this text.
Wenngleich sich die nachfolgende Beschreibung der Erfindung primär auf Serienaußenhautteile aus Blech bezieht, wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die Erfindung nicht auf Werkstücke aus Blech beschränkt ist. Eine Anwendung der Erfindung ist grundsätzlich bei allen Arten von Bauteilen, wie z.B. Strukturteilen, möglich. Die Erfindung ist auch nicht auf Bauteile aus Blech beschränkt. Eine Anwendung der Erfindung ist vielmehr auch bei Werkstücken aus Kunststoff, insbesondere bei Teilen aus thermoplastischem Kunststoff, oder anderen Materialien möglich.Although the following description of the invention relates primarily to series outer skin parts made of sheet metal, it is expressly pointed out that the invention is not limited to workpieces made of sheet metal. An application of the invention is basically for all types of components, such as Structural parts, possible. The invention is also not limited to sheet metal components. Rather, an application of the invention is also possible for workpieces made of plastic, in particular for parts made of thermoplastic, or other materials.
Der Kern der Erfindung besteht primär darin, individuellen Kundenwünschen gerecht zu werden, indem ein in Serienfertigung hergestelltes „Serienaußenhautteil" durch Nachbearbeitung mit einem „Umformwerkzeug", das gegen das Serienaußenhautteil gedrückt und relativ zu dem Serienaußenhautteil verfahren wird, "individualisiert" wird.The essence of the invention consists primarily in meeting individual customer requirements by using a “series outer skin part” produced in series production Post-processing is "individualized" with a "forming tool" that is pressed against the series outer skin part and moved relative to the series outer skin part.
Ein wesentlicher Unterschied zu der US 6,216 508 B1 besteht darin, dass die Nachbearbeitung an einem „vorgeformten Serienteil" erfolgt, das in seiner Gesamtheit gerade nicht nach dem in der US 6,216 508 B1 beschriebenen Verfahren hergestellt ist, sondern durch ein anderes Fertigungsverfahren, wie z.B. Tiefziehen. Nur ein Teilbereich oder mehrere Teilbereiche dieses vorgeformten Serienteils werden mit dem oben erwähnten Umformwerkzeug nachbearbeitet, nicht aber das gesamte Serienteil.An essential difference from US Pat. No. 6,216,508 B1 is that the finishing is carried out on a "preformed series part" which, in its entirety, is not produced by the process described in US Pat. No. 6,216 508 B1, but by another manufacturing process, such as, for example Only a partial area or several partial areas of this preformed series part are reworked with the above-mentioned forming tool, but not the entire series part.
Dem vorgeformten „Serienteil", das an sich bereits ein halbfertiges oder fertiges Rohkarosserieteii darstellen kann, wird vor dem Einbau in eine Rohkarosserie durch eine „Nachbearbeitung" zusätzlich eine von herkömmlichen Serienfahrzeugen abweichende „Geometrie" bzw. „Kontur" eingeprägt. Halbfertigen oder fertigen Rohkarosserieteilen wie Fronthauben, Heckklappen, Türen, Seitenteilen, Kotflügeln, Dächern etc. können auf diese Weise Charakterlinien, Schriftzüge o.a. eingeprägt werden. Ferner können bereits im Serienaußenteil vorhandene Charakterlinien oder Bauteilkanten nachgezogen oder vertieft und somit stärker ausgeprägt werden, als dies bei den für herkömmliche Serienfahrzeuge verwendeten Serienaußenhautteilen möglich bzw. der Fall ist. Aus herkömmlichen Serienaußenhautteilen können durch eine derartige Nachbearbeitung mit einem Umformwerkzeug eine unendliche Vielzahl von Designabwandlungen hergestellt werden und zwar so kostengünstig, wie man es bislang nicht für möglich gehalten hat. Indem man serienähnliche Fahrzeuge in Kleinserien oder als Individualfahrzeuge anbietet, kann man den insbesondere bei hochpreisigen Fahrzeugen bestehenden Wünschen der Kunden nach Individualisierung besser gerecht werden. Fahrzeuge erlangen durch eine derartige Differenzierung eine individuelle „Design-Note" und heben sich somit von den übrigen Fahrzeugen des jeweiligen Fahrzeugtyps optisch deutlich ab.The preformed “series part”, which in itself can already be a semi-finished or finished body shell, is additionally “pre-machined” with a “geometry” or “contour” that differs from conventional series vehicles before being installed in a body shell. Semi-finished or finished body-in-white parts such as bonnets, tailgates, doors, side panels, fenders, roofs, etc. can be used to create character lines, lettering, etc. be impressed. Furthermore, character lines or component edges already present in the series outer part can be traced or deepened and thus more pronounced than is possible or is the case with the series outer skin parts used for conventional series vehicles. Such post-processing with a forming tool can be used to produce an infinite number of design modifications from conventional series outer skin parts, and so inexpensively as was previously not possible. By offering series-like vehicles in small series or as individual vehicles, it is easier to meet customers' wishes for customization, particularly in the case of high-priced vehicles. With such a differentiation, vehicles acquire an individual "design note" and thus stand out visually from the other vehicles of the respective vehicle type.
Versuche haben gezeigt, dass im Unterschied zur Herstellung kompletter Blechteile aus ebenen Ausgangsblechen durch Dieless Forming, wie dies in der US 6,216 508 B1 beschrieben ist, bei einer lediglichen Nachbearbeitung bereits „vorgeformter" Blechteile (Serienaußenhautteile) die eingangs beschriebenen Oberflächenprobleme nicht auftreten. Insbesondere, bei einer „geringfügigen" Nachbearbeitung, z.B. bei der Herstellung von Charakterlinien oder bei der Akzentuierung bereits vorhandener Bauteilstrukturen, tritt nämlich eine nur relativ geringere Veränderung in der Kristallstruktur des Blechs auf. Die Oberflächengüte im Bereich solcher Charakterlinien, die durch eine Nachbearbeitung gemäß der Erfindung hergestellt wurden, ist so gut, dass eine aufwändige Oberflächennachbehandlung, wie dies beim Stand der Technik erforderlich ist, überflüssig ist. Das Bauteil kann also nach der Nachbearbeitung unmittelbar einem herkömmlichen Lackierprozess zugeführt werden.Experiments have shown that, in contrast to the production of complete sheet metal parts from flat starting sheets by Dieless Forming, as is described in US Pat. No. 6,216,508 B1, only post-processing is required "Preformed" sheet metal parts (series outer skin parts) do not experience the surface problems described at the outset. In particular, in the case of "minor" post-processing, for example in the production of character lines or in the accentuation of already existing component structures, there is only a relatively minor change in the crystal structure of the sheet metal , The surface quality in the area of such character lines, which were produced by post-processing in accordance with the invention, is so good that an expensive surface post-treatment, as is required in the prior art, is superfluous. The component can therefore be fed to a conventional painting process immediately after finishing.
Die Erfindung ist ausdrücklich nicht auf die Herstellung von Außenhautteilen für Kleinserien- oder Individualfahrzeuge beschränkt. Fahrzeuge werden im Laufe ihres Produktlebenszyklus häufig einer „Modellüberarbeitung" - einem sogenannten „Facelift" - unterzogen. Im Rahmen von Modellüberarbeitungen werden gelegentlich auch die Außenhautteile der Fahrzeuge in gewissem Umfang überarbeitet bzw. ansprechender gestaltet. Bisher war es hierbei erforderlich, neue Presswerkzeuge anzuschaffen bzw. vorhandene Presswerkzeuge entsprechend dem neuen Design anzupassen, was regelmäßig mit sehr hohen Werkzeugkosten verbunden ist. Mit dem im folgenden noch näher erläuterten Verfahren ist es nun möglich, mit den „alten" Presswerkzeugen hergestellte Außenhautteile zu überarbeiten bzw. nachzubearbeiten. Auf diesem Weg können zusätzliche Charakterlinien, Sicken etc. in die „alten Außenhautteile" eingeprägt werden, was eine „Modellüberarbeitung" mit wesentlich geringeren Kosten ermöglicht als dies bisher der Fall war.The invention is expressly not limited to the production of outer skin parts for small series or individual vehicles. Vehicles are often subjected to a "model revision" - a so-called "facelift" - in the course of their product life cycle. As part of model revisions, the outer skin parts of the vehicles are occasionally revised to a certain extent or made more appealing. So far, it has been necessary to purchase new press tools or to adapt existing press tools according to the new design, which is regularly associated with very high tool costs. With the method explained in more detail below, it is now possible to rework or rework outer skin parts produced with the “old” pressing tools. In this way, additional character lines, beads, etc. can be embossed into the “old outer skin parts”, which means a “model revision "made possible at a much lower cost than was previously the case.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, dass in eine bestehende Fertigungsstraße problemlos eine entsprechende „Nacharbeitsstation" integriert werden kann. Serienteile, die für Individualfahrzeuge oder für individualisierte Fahrzeuge oder für eine Modellüberarbeitung vorgesehen sind, werden in der „Nacharbeitsstation" nachbearbeitet. Serienteile für herkömmliche Serienfahrzeuge durchlaufen die Nacharbeitsstation ohne dass sie nachbearbeitet werden. Selbstverständlich ist eine Nachbearbeitung gemäß der Erfindung auch ausserhalb der Fertigungsstrasse in separaten Bearbeitungsstationen möglich. Wie bereits erwähnt besteht das Grundprinzip des Verfahrens gemäß der Erfindung darin, mittels eines Umformwerkzeugs, das z.B. dornartig gestaltet sein kann, eine dreidimensionale Kontur in ein Blechteil einzuprägen. Das Umformwerkzeug wird im folgenden auch als „Umformdorn" bezeichnet, was jedoch nicht einschränkend im Sinne einer bestimmten Werkzeugform zu verstehen ist.Another important advantage of the invention is that a corresponding "rework station" can be integrated into an existing production line without problems. Series parts intended for individual vehicles or for individualized vehicles or for a model revision are reworked in the "rework station". Series parts for conventional series vehicles pass through the rework station without being reworked. Post-processing according to the invention is of course also possible outside the production line in separate processing stations. As already mentioned, the basic principle of the method according to the invention is to emboss a three-dimensional contour into a sheet metal part by means of a shaping tool, which can be designed like a mandrel, for example. The forming tool is also referred to below as a “forming mandrel”, which, however, is not to be understood as restrictive in the sense of a specific tool shape.
Der „Umformdorn" wird bei der Nachbearbeitung eines Bauteils mit seinem Ende, das z.B. als Spitze oder als abgerundete Spitze ausgebildet sein kann, gegen das Bauteil gedrückt. Gleichzeitig werden das Bauteil und der Umformdorn relativ zueinander verschoben. Hierdurch wird entsprechend der Geometrie des Endes des Umformdoms und in Abhängigkeit von der Anpresskraft sowie dem „Einspann- bzw. Abstützzustand" des zu bearbeitenden Bauteils eine „Ein- bzw. Ausbuchtung" oder ganz allgemein gesprochen eine dreidimensionale Kontur hergestellt. Die herzustellende Kontur kann z.B. die Form einer Rille, eines Wulstes oder eine andere Form haben.The end of the "forming mandrel" is pressed against the component during the finishing of a component, which can be designed, for example, as a tip or as a rounded tip. At the same time, the component and the forming mandrel are displaced relative to one another. As a result, the geometry of the end of the Forming dome and depending on the contact pressure and the "clamping or support state" of the component to be machined an "indentation or bulge" or, generally speaking, a three-dimensional contour. The contour to be produced can be, for example, the shape of a groove, a bead or have a different shape.
Die Erfindung umfasst sowohl eine „One-Curve-Nachbearbeitung" als auch in gewissem Umfang eine „inkrementelle Nachbearbeitung".The invention encompasses both "one-curve post-processing" and to a certain extent "incremental post-processing".
Bei der „One-Curve-Nachbearbeitung" wird das verwendete Umformwerkzeug an das nachzubearbeitende Bauteil angesetzt, gegen das Bauteil gedrückt und anschließend wird das Umformwerkzeug mit einer einzigen Verfahrbewegung relativ zu dem Bauteil verfahren. Die Nachbearbeitung erfolgt also, indem das Umformwerkzeug „in einem Zug" verfahren wird, wodurch die gewünschte Geometrie, z.B. eine Sicke, eine Charakterlinie o.a. in das Bauteil eingeprägt wird.In "one-curve post-processing", the forming tool used is attached to the component to be post-processed, pressed against the component, and then the forming tool is moved relative to the component with a single movement. Post-processing is thus carried out by the forming tool "in one go "is moved, whereby the desired geometry, eg a bead, a character line or the like is stamped into the component.
Demgegenüber wird das Umformwerkzeug bei der „inkrementellen Nachbearbeitung" mehrmals relativ zu dem nachzubearbeitenden Bauteil verfahren und inkrementell zugestellt. Eine in einem ersten Nacharbeitsgang hergestellte Geometrie, wie z.B. eine Sicke, kann durch eine entsprechende Zustellbewegung - im wesentlichen senkrecht zu dem nachzubearbeitenden Bauteil - in einem weiteren Nacharbeitsgang vertieft, d.h. stärker ausgeprägt werden. Alternativ oder ergänzend dazu kann eine in einem ersten Nacharbeitsgang hergestellte Geometrie, wie z.B. eine Sicke, durch eine geringfügige Verschiebung des Umfomwerkzeugs relativ zu dem Bauteil und im wesentlichen quer zur Verfahrrichtung des ersten Nacharbeitsgangs „verbreitert" und auf diese Weise stärker ausgeprägt werden. Durch eine mäanderartige Führung des Umformdoms oder durch wiederholtes Abfahren nahe nebeneinanderlieger „Bearbeitungstrajektorien" können auch größere dreidimensionale Ausbuchtungen, wie z.B. ausgeprägte Ansaugkanäle, der „Powerdome" einer Motorhaube oder ganz allgemein strukturelle Erhöhungen hergestellt werden.In contrast, the forming tool during "incremental post-processing" is moved several times relative to the component to be post-processed and incrementally fed. A geometry produced in a first post-processing step, such as a bead, can be made in one go by a corresponding infeed movement - essentially perpendicular to the component to be post-processed In a further reworking step, a geometry produced in a first reworking step, such as, for example, a bead, can be moved relative to by a slight shift the component and essentially transversely to the direction of travel of the first reworking step can be “widened” and thus become more pronounced. By meandering guidance of the forming dome or by repeated movement of “machining trajectories” lying next to one another, larger three-dimensional bulges, such as, for example, pronounced suction channels, can also be “ Powerdome "of a hood or structural increases in general.
Wie bereits erläutert, besteht jedoch der Kern der Erfindung nicht wie bei der US 6,216 508 B1 in der Herstellung kompletter Karosserieteile im Wege des Dieless Forming Verfahrens; dies wäre viel zu zeitaufwändig und unrentabel. Der Kern der Erfindung besteht vielmehr in der "nachträglichen" Bearbeitung bzw. Individualisierung einzelner Bereiche von halbfertigen oder fertigen Bauteilen, insbesondere von Rohkarosserieteilen.As already explained, however, the essence of the invention does not consist, as in US Pat. No. 6,216,508 B1, in the production of complete body parts by means of the dieless forming process; this would be far too time consuming and unprofitable. The essence of the invention is rather the "subsequent" processing or individualization of individual areas of semi-finished or finished components, in particular of body-in-white parts.
„Fertig" bedeutet in diesem Zusammenhang, dass das Rohkarosserieteil an sich fertig für eine Lackierung wäre, zuvor aber noch in einem Bauteilbereich oder in mehreren Bauteilbereichen nachbearbeitet wird. Prinzipiell denkbar ist aber auch, bereits fertig lackierte Serienaußenhautbauteile durch eine Nachbearbeitung gemäß der Erfindung zu „individualisieren" bzw. zu differenzieren. „Halbfertig" bedeutet, dass das Rohkarosserieteil nach der Nachbearbeitung gemäß der Erfindung noch weiter nachbearbeitet wird, z.B. durch Nachbehandeln der Oberfläche, Beschneiden bzw. Abkanten von Bauteilrändern, Bohren von Löchern, Gewindeschneiden o.a. und erst anschließend lackiert wird.In this context, “finished” means that the body-in-white part would in itself be ready for painting, but had previously been reworked in one component area or in several component areas. In principle, however, it is also conceivable to finish already finished outer skin components by reworking according to the invention “ individualize "or differentiate. "Semi-finished" means that the body-in-white part is further processed after the post-processing according to the invention, for example by post-treating the surface, trimming or bending component edges, drilling holes, thread cutting or the like and only then painting.
Vor der Nachbearbeitung gemäß der Erfindung wird das Serienaußenhaut- oder das Rohkarosserieteil in eine Halteeinrichtung eingespannt. Die Halteeinrichtung kann beispielsweise durch eine Vielzahl einzelner „Haltepunkte" bzw. „Halteabschnitte" gebildet sind. Es ist auch möglich, saugnapfartige Halteelemente einzusetzen. Saugnapfartige Halteelemente haben den Vorteil, dass sich die Gefahr einer Beschädigung des Außenhautblechteils, insbesondere die Gefahr einer Beschädigung der Bauteiloberfläche, beim Einspannen und während der Bearbeitung verringert, da das Werkstück nicht zwischen zwei Halteelemente eingeklemmt, sondern durch Unterdruck fixiert wird. Vorzugsweise wird das Werkstück, d.h. das Serienaußenhautteil vor der Nachbearbeitung so eingespannt, dass sich seine Geometrie im Randbereich durch die Nachbearbeitung nicht verändert. Anders ausgedrückt sollen sich durch die Nachbearbeitung Anschlussmaße bzw. Spaltmaße, die sich beim späteren Einbau des Außenhautteils in eine Karosserie ergeben, in Bezug auf das „normale Serienfahrzeug" nicht verändern.Before the post-processing according to the invention, the series outer skin or the body shell part is clamped in a holding device. The holding device can be formed, for example, by a large number of individual “holding points” or “holding sections”. It is also possible to use suction cup-like holding elements. Suction cup-like holding elements have the advantage that the risk of damage to the outer skin sheet metal part, in particular the risk of damage to the component surface, is reduced during clamping and during machining, since the workpiece is not clamped between two holding elements but is fixed by negative pressure. The workpiece, ie the serial outer skin part, is preferably clamped in before the post-processing in such a way that its geometry in the edge region does not change as a result of the post-processing. In other words, the postprocessing should not change connection dimensions or gap dimensions, which arise when the outer skin part is later installed in a body, with respect to the “normal series vehicle”.
Je nach Komplexität der „nachträglich" herzustellenden Bauteilgeometrie kann das Serienaußenhautteil während der Nachbearbeitung entweder ausschließlich mittels einer Halteeinrichtung gehalten werden, z.B. in seinem Randbereich. Bei komplexeren Bauteilgeometrien bzw. bei dreidimensionalen Konturen, die einen starken Flächengradienten aufweisen, insbesondere bei relativ „scharfen" Kanten, können ein oder mehrere „Gegenhalter" bzw. Abstützelemente eingesetzt werden. Solche Gegenhalter bzw. Abstützelemente werden von der dem Umformdorn gegenüberliegenden Seite her, d.h. „von hinten her" gegen das Serienaußenhautteil gedrückt. Als Gegenhalter können kantenförmige oder gewölbte „Abstützelemente" verwendet werden. Alternativ dazu kann der Gegenhalter auch die Form einerDepending on the complexity of the "subsequently" manufactured component geometry, the series outer skin part can either be held exclusively by means of a holding device, for example in its edge area. During more complex component geometries or with three-dimensional contours that have a strong surface gradient, especially with relatively "sharp" edges , one or more "counterholders" or support elements can be used. Such counterholders or support elements are pressed against the series outer skin part from the side opposite the forming mandrel, ie "from behind". Edge-shaped or arched “support elements” can be used as counterholders. Alternatively, the counterholders can also have the shape of a
"Matrize" übernehmen, welche eine der herzustellenden dreidimensionalen Kontur entsprechende „Negativform" aufweist. Ein solcher Gegenhalter muss aber nicht notwendigerweise verwendet werden.Adopt "die" which has a "negative shape" corresponding to the three-dimensional contour to be produced. However, such a counter-holder does not necessarily have to be used.
Werden zwei Gegenhalter verwendet, so ist vorzugsweise der eine Gegenhalter in Verfahrrichtung des Umformwerkzeugs links und der andere Gegenhalter in Verfahrrichtung rechts neben der herzustellenden Geometrie angeordnet. Bereits durch die Wahl bzw. die Veränderung des Abstands der Gegenhalter voneinander und durch den seitlichen Abstand der Gegenhalter von der herzustellenden Geometrie kann die herzustellende Geometrie in ihrer Form beeinflusst werden, was später noch näher erläutert wird.If two counterholders are used, one counterholder is preferably arranged on the left in the travel direction of the forming tool and the other counterholder in the travel direction on the right next to the geometry to be produced. The shape of the geometry to be produced can already be influenced by the choice or the change in the spacing of the counterholders from one another and by the lateral spacing of the counterholders, which will be explained in more detail later.
Der Umformdorn kann beispielsweise eine glatte, konvex gekrümmte Werkzeugspitze aufweisen. Er kann symmetrisch oder asymmetrisch sein. Die Werkzeugspitze kann auch durch eine drehbar gelagerte Kugel gebildet sein, die bei der Bearbeitung des Serienaußenhautteils auf dem Serienaußenhautteil abrollt, wodurch sich die mechanische Beanspruchung des Serienaußenhautteils im Verformungsbereich verringert. Alternativ dazu kann auch ein „Rolldorn" verwendet werden, bei dem die Werkzeugspitze durch ein Rad bzw. durch eine Rolle gebildet ist. Es können auch Mehrfachdorne bzw. mehrarmige Umformdorne verwendet werden. Der Umformdorn muss aber nicht unbedingt eine runde bzw. gerundete Spitze aufweisen. Vielmehr kann auch ein Umformdorn mit einer relativ scharfkantig ausgebildeten Spitze verwendet werden. Alternativ dazu kann die Spitze auch flach auslaufend, radförmig, pflugförmig oder schiffsrumpfähnlich sein. Auch ein Umformdorn mit einer facettierten Werkzeugspitze ist denkbar.The forming mandrel can, for example, have a smooth, convexly curved tool tip. It can be symmetrical or asymmetrical. The tool tip can also be formed by a rotatably mounted ball which rolls on the series outer skin part during the machining of the series outer skin part. which reduces the mechanical stress on the series outer skin part in the deformation area. Alternatively, a "rolling mandrel" can also be used, in which the tool tip is formed by a wheel or by a roller. Multiple mandrels or multi-armed forming mandrels can also be used. However, the forming mandrel does not necessarily have to have a round or rounded tip Rather, a forming mandrel with a relatively sharp-edged tip can also be used. Alternatively, the tip can also be flat, wheel-shaped, plow-shaped or similar to a ship's hull. A forming mandrel with a faceted tool tip is also conceivable.
Der Umformdorn muss auch nicht notwendigerweise aus Stahl bzw. Werkzeugstahl bestehen. Denkbar sind auch Umformdorne aus Kunststoff, Holz, Eis, Sand, Beton oder anderen Materialien. Die Werkzeugspitze des Umformdoms kann gehärtet, ungehärtet, beschichtet oder unbeschichtet sein. Sie kann z.B. mit einer verschleißfesten Einfach- oder Hybridbeschichtung versehen sein. Der Umformdorn kann dabei in bis zu sechs Achsen relativ zum Bauteil geführt werden, um das gewünschte „Formergebnis" zu erzielen. Der Umformdorn bzw. die Werkzeugspitze des Umformdoms können während der Nachbearbeitung auch um die Längsachse des Umformdoms rotiert bzw. oszilliert werden.The forming mandrel does not necessarily have to be made of steel or tool steel. Forming mandrels made of plastic, wood, ice, sand, concrete or other materials are also conceivable. The tool tip of the forming dome can be hardened, unhardened, coated or uncoated. It can e.g. be provided with a wear-resistant single or hybrid coating. The forming mandrel can be guided in up to six axes relative to the component in order to achieve the desired “shape result”. The shaping mandrel or the tool tip of the forming mandrel can also be rotated or oscillated about the longitudinal axis of the forming mandrel during post-processing.
Es kann ein Umformdorn mit oder ohne Schmierung verwendet werden. Beispielsweise kann in den Umformdorn ein Schmiersystem integriert sein. Das Schmiersystem kann auch außen am Umformdorn angeordnet sein. Das Schmiersystem sorgt dafür, das die „Bearbeitungsstelle", d.h. die Stelle, an welcher der Umformdorn das Serienaußenhautteil berührt, ständig mit ausreichend Schmierflüssigkeit versorgt wird. Als Schmierflüssigkeit kann ein Schmieröl verwendet werden.A mandrel with or without lubrication can be used. For example, a lubrication system can be integrated in the forming mandrel. The lubrication system can also be arranged on the outside of the forming mandrel. The lubrication system ensures that the "processing point", i.e. the point at which the forming mandrel touches the series outer skin part, is constantly supplied with sufficient lubricant. A lubricating oil can be used as the lubricant.
Ferner kann ein Umformdorn verwendet werden, dessen Werkzeugspitze während des Bearbeitungsvorganges verstellbar ist. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Breite der Werkzeugspitze quer zur Verfahrrichtung des Werkzeugdorns während des Bearbeitungsvorgangs verändert werden kann. Auf diese Weise können in einem einzigen Arbeitsgang Geometrien mit veränderlicher „Breite" hergestellt werden. Die Verfahrgeschwindigkeit, mit welcher der Umformdorn während der Nachbearbeitung relativ zum Serienaußenhautteil bewegt wird, muss nicht konstant sein. Vielmehr kann die Verfahrgeschwindigkeit in Abhängigkeit von dem momentanen „Umformgrad" des Serienaußenhautteils variiert werden. Bei kleineren Verformungsgraden kann eine höhere Verfahrgeschwindigkeit, bei größeren Verformungsgraden eine kleinere Verfahrgeschwindigkeit gewählt werden.Furthermore, a forming mandrel can be used, the tool tip of which can be adjusted during the machining process. For example, it can be provided that the width of the tool tip can be changed transversely to the direction of travel of the tool mandrel during the machining process. In this way, geometries with variable "width" can be produced in a single operation. The travel speed with which the forming mandrel is moved relative to the series outer skin part during the reworking does not have to be constant. Rather, the travel speed can be varied as a function of the instantaneous “degree of deformation” of the series outer skin part. With smaller degrees of deformation, a higher travel speed can be selected, with larger degrees of deformation a lower travel speed.
Sowohl der Umformdorn als auch das „Werkstück" können während der Bearbeitung bei Bedarf beheizt oder gekühlt werden oder Umgebungstemperatur haben. Bei Serienaußenhautteilen aus Blech, vor allem aber bei „Werkstücken" ausBoth the forming mandrel and the "workpiece" can be heated or cooled as required or have an ambient temperature during processing. For serial outer skin parts made of sheet metal, but especially for "workpieces"
Kunststoff kann es von Vorteil sein, den Umformdorn bzw. die Werkzeugspitze desPlastic, it can be advantageous to the mandrel or the tool tip of the
Umformdoms während der Bearbeitung des Serienaußenhautteils zu beheizen.To heat the forming dome during the processing of the serial outer skin part.
Eine Beheizung des Umformdoms führt zu einem Wärmeeintrag in den umzuformenden Bereich des Werkstücks, wodurch sich dessen Duktilität erhöht, was die Umformung erleichtert. Insbesondere bei Kunststoffteilen wird dadurch eineHeating the forming dome leads to heat input into the area of the workpiece to be formed, which increases its ductility, which facilitates the forming. Especially in the case of plastic parts
Umformung erleichtert.Forming made easier.
Alternativ oder ergänzend dazu kann auch unmittelbar das Serienaußenhautteil während der Nachbearbeitung vorgewärmt bzw. erhitzt werden. Das Serienaußenhautteil kann durch Heißluft, Heizstrahler, Laser oder durch eine andere Heizquelle erwärmt werden. Serienaußenhautteile können während der Nachbearbeitung bis knapp unter eine materialspezifische „Erweichungstemperatur" vorgewärmt und/oder mittels eines beheizten Umformdoms oder punktueller Zusatzerwärmung am Eingriffspunkt lokal auf eine geeignete „Umformtemperatur" erwärmt werden.Alternatively or in addition to this, the series outer skin part can also be preheated or heated directly during the post-processing. The standard outer skin part can be heated by hot air, radiant heaters, lasers or another heat source. Series outer skin parts can be preheated to just below a material-specific "softening temperature" during post-processing and / or locally heated to a suitable "forming temperature" by means of a heated forming dome or selective additional heating at the point of engagement.
Das Werkstück kann vor der Nachbearbeitung auch durch andere Verfahren vorbehandelt werden. Es kann beispielsweise bestrahlt, beschichtet, geätzt, gehärtet, aufgeraut, geglättet, poliert, mit Schmierflüssigkeit besprüht oder geschliffen werden. Es kann vor der Nachbearbeitung auch durch Sandstrahlen vorbehandelt werden. Vorzugsweise erfolgt die Nachbearbeitung des Serienaußenhautteils vollautomatisch gesteuert. Der Umformdorn kann entweder als Bearbeitungswerkzeug einer CNC-Werkzeugmaschine ausgebildet sein, ähnlich wie bei der US 6,216 608 B1 , oder an einem Arm eines entsprechend programmierten Bear- beitungsroboters angeordnet sein. Selbstverständlich kann eine solche „Bearbeitungsstation" weitere „Werkzeuge" aufweisen, z.B. eine Laserschneideinrichtung, mit der das Außenhautblechteil zusätzlich noch beschnitten werden kann.The workpiece can also be pretreated by other methods before post-processing. For example, it can be irradiated, coated, etched, hardened, roughened, smoothed, polished, sprayed with lubricating liquid or ground. It can also be pretreated by sandblasting before finishing. The finishing of the series outer skin part is preferably controlled fully automatically. The forming mandrel can either be designed as a machining tool of a CNC machine tool, similar to that in US Pat. No. 6,216,608 B1, or it can be arranged on an arm of a correspondingly programmed machining robot. Of course, such a “processing station” can have further “tools”, for example a laser cutting device with which the outer skin sheet metal part can also be trimmed.
Im Folgenden wird die Erfindung im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:The invention is explained in more detail below in connection with the drawing. Show it:
Fig. 1 Ein Außenhautteii mit einer Formwulst, die durch eineFig. 1 an outer skin part with a molded bead, by a
Nachbearbeitung gemäß der Erfindung hergestellt wurde;Post processing was made according to the invention;
Fig. 2, 3 Schnitte durch das Außenhautteil der Figur 1 ;Fig. 2, 3 sections through the outer skin part of Figure 1;
Fig. 4 das Grundprinzip der Nachbearbeitung eines Serienaußenhautteils gemäß der Erfindung;4 shows the basic principle of the reworking of a series outer skin part according to the invention;
Fig. 5 das Grundprinzip der Nachbearbeitung gemäß der Erfindung beiFig. 5 shows the basic principle of post-processing according to the invention
Verwendung eines matrizenartigen Gegenhalters;Use of a die-like counterholder;
Fig. 6-8 Verschiedene Querschnitte eines nachträglich in ein vorgefertigtes Bauteil eingeprägten Formwulstes;Fig. 6-8 Different cross sections of a molded bead subsequently stamped into a prefabricated component;
Fig. 9-11 Ausführungsbeispiele, bei denen das nachzubearbeitende Bauteil durch Gegenhalter abgestützt wird;Fig. 9-11 embodiments in which the component to be reworked is supported by counterholders;
Fig. 12 eine schematische Darstellung einer möglichen Verfahrbewegung des Umformwerkzeugs;12 shows a schematic illustration of a possible movement of the forming tool;
Fig. 13 ein Ausführungsbeispiel, bei dem eine Frontklappe nachbearbeitet wird; und Fig. 14 einen matrizenartigen Gegenhalter.13 shows an exemplary embodiment in which a front flap is reworked; and Fig. 14 a die-like counterholder.
Figur 1 zeigt ein Serienaußenhautblechteil 1 eines Fahrzeugs. Bei dem Serienaußenhautblechteil 1 der Figur 1 handelt es sich um eine „Türaußenhaut". In das Serienaußenhautblechteil 1 wurde "nachträglich" ein Formwulst 2 eingearbeitet, was im Zusammenhang mit den nachfolgenden Figuren noch näher erläutert wird.Figure 1 shows a series outer skin sheet metal part 1 of a vehicle. The series outer skin sheet metal part 1 of FIG. 1 is a “door outer skin”. A molded bead 2 was “subsequently” incorporated into the series outer skin sheet metal part 1, which will be explained in more detail in connection with the following figures.
Figur 2 zeigt einen Schnitt durch das Außenhautteil 1 der Figur 1 entlang der Schnittlinie A - A. Der Formwulst 2 hat eine Länge I und eine Tiefe t. Die Tiefe t des Formwulstes 2 hat im Bereich der z-Achse der Figur 2 ihr Maximum und nimmt zu den Enden der Formwulst 2 hin ab.Figure 2 shows a section through the outer skin part 1 of Figure 1 along the section line A - A. The molded bead 2 has a length I and a depth t. The depth t of the shaped bead 2 has its maximum in the area of the z-axis of FIG. 2 and decreases towards the ends of the shaped bead 2.
Figur 3 zeigt einen Querschnitt durch das Außenhautteil 1 entlang der Schnittlinie B - B der Figur 1. Es ist ersichtlich, dass der Formwulst 2 relativ scharfkantig ist. Derartige stark akzenturierte Charakterlinien sind mit herkömmlichen Tiefziehverfahren schwer bzw. gar nicht herstellbar.FIG. 3 shows a cross section through the outer skin part 1 along the section line BB of FIG. 1. It can be seen that the shaped bead 2 is relatively sharp-edged. Such strongly accented character lines are difficult or impossible to produce with conventional deep-drawing processes.
Figur 4 beschreibt schematisch den Nachbearbeitungsvorgang des Serienaußenhautteils 1. Das Serienaußenhautteil 1 wird in eine hier nicht näher dargestellte Halteeinrichtung 3 eingespannt bzw. an einer Halteeinrichtung 3 fixiert. Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Serienaußenhautteil 1 lediglich in seinen Randbereichen an der Halteeinrichtung 1 befestigt. Anschließend wird ein Umformdom 4 an das Serienaußenhautteil 1 herangeführt und gegen das Serienaußenhautteil 1 mit einer vorgegebenen Andrückkraft gedrückt. In einem nächsten Schritt wird der Umformdorn 4 relativ zu dem Serienaußenhautteil 1 in Richtung des Pfeils 5 verfahren. Gleichzeitig erfolgt eine "Zustellbewegung" des Umformdoms 4 relativ zu dem Serienaußenhautteil 1 , wodurch der Formwulst 2 durch die Spitze 6 des Umformdoms 4 in das Serienaußenhautteil 1 eingeprägt wird.FIG. 4 schematically describes the post-processing operation of the series outer skin part 1. The series outer skin part 1 is clamped into a holding device 3 (not shown in more detail here) or fixed to a holding device 3. In the exemplary embodiment shown here, the series outer skin part 1 is fastened to the holding device 1 only in its edge regions. Subsequently, a forming dome 4 is brought up to the series outer skin part 1 and pressed against the series outer skin part 1 with a predetermined pressing force. In a next step, the forming mandrel 4 is moved in the direction of arrow 5 relative to the series outer skin part 1. At the same time, a "feed movement" of the forming dome 4 takes place relative to the series outer skin part 1, as a result of which the molding bead 2 is impressed into the series outer skin part 1 through the tip 6 of the forming dome 4.
Figur 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem mittels eines matrizenartigen Gegenhalters 7 von der dem Umformdorn 4 gegenüberliegenden Seite des Serienaußenhautteils 1 gegengedrückt wird. Das Serienaußenhautteil 1 wird also durch den matrizenartigen Gegenhalter 7 abgestützt, was problemlos die Herstellung einer scharfkantigen Kontur, wie in Figur 5 dargestellt, ermöglicht. Bei dem matrizenartigen Gegenhalter kann es sich um ein bauteilspezifisches Werkzeug oder um ein „Universalwerkzeug" handeln, das auch bei der Individualisierung anderer Serienaußenhautbauteile zum Einsatz kommen kann.FIG. 5 shows an exemplary embodiment in which a matrix-like counter-holder 7 is used to press against the side of the series outer skin part 1 opposite the forming mandrel 4. The series outer skin part 1 is thus by supported matrix-like counter-holder 7, which enables the production of a sharp-edged contour, as shown in Figure 5, easily. The die-like counterholder can be a component-specific tool or a "universal tool" that can also be used for the individualization of other series outer skin components.
Die Figuren 6-8 zeigen verschiedene Querschnitte A-A, B-B bzw. C-C eines nachträglich in ein Serienaußenhautteil 1 eingeprägten Formwulstes 2.FIGS. 6-8 show different cross sections A-A, B-B and C-C of a molded bead 2 subsequently embossed into a series outer skin part 1.
Figur 6b zeigt einen Querschnitt entlang der Schnittlinie A-A. Die Figuren 6a, 6b zeigen ein Ausführungsbeispiel, bei dem in das Serienaußenhautteil 1 nachträglich ein stark akzentuierter Formwulst 2 eingeprägt wurde, wobei die „Spitze" des Formwulstes 2 weich gerundet ist,Figure 6b shows a cross section along the section line A-A. FIGS. 6a, 6b show an exemplary embodiment in which a strongly accented molded bead 2 was subsequently embossed into the series outer skin part 1, the “tip” of the molded bead 2 being softly rounded,
Figur 7b zeigt den Querschnitt B-B. In diesem Bereich ist der Formwulst 2 weniger stark akzentuiert. Die „Spitze" des Formwulstes 2 weist hier im Vergleich zu Figur 6b einen größeren Krümmungsradius auf.Figure 7b shows the cross section B-B. In this area the molded bead 2 is less accentuated. The “tip” of the shaped bead 2 here has a larger radius of curvature than in FIG. 6b.
Figur 8b zeigt den Querschnitt C-C. In diesem Bereich ist der Formwulst 2 wieder stärker akzentuiert. Ähnlich wie bei Figur 6b weist die „Spitze" des Formwulstes 2 einen relativ kleinen Krümmungsradius auf.Figure 8b shows the cross section C-C. The shaped bead 2 is again more strongly accentuated in this area. Similar to FIG. 6b, the “tip” of the shaped bead 2 has a relatively small radius of curvature.
Figur 9 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem das Serienaußenhautteil 1 während der Nachbearbeitung durch zwei im wesentlichen gleich breite Gegenhalter 8, 9 von der Seite, die dem Umformdorn 4 gegenüberliegt, abgestützt wird. Mit 1 ' ist die Kontur des Serienaußenhautteils vor der Nachbearbeitung angedeutet. Die „Spitze" des Umformdoms 4 ist hier stärker akzentuiert als bei dem in Fig. 10 gezeigten Umformdorn 4. Der Gegenhalter 8 ist in einem Abstand L1 von der „Mitte" des herzustellenden Formwulsts bzw. von der Spitze des Umformdoms 4 angeordnet, der Gegenhalter 9 in einem Abstand L2. Die Gegenhalter 8, 9 haben somit einen Abstand L3, der gleich der Summe der Abstände L1 und L2 ist. L1 ist hier kleiner als L2. Die Abstützung erfolgt also asymmetrisch in Bezug auf die Position der Spitze des Umformdoms 4. Durch Verändern der Abstände L1 , L2 bzw. L3 kann der Abstütz- bzw. Einspannzustand des Serienaußenhautteils 1 und dadurch bedingt auch die Form des herzustellenden Formwulsts verändert werden.FIG. 9 shows an embodiment in which the series outer skin part 1 is supported from the side opposite the forming mandrel 4 during the finishing by two counter-holders 8, 9 of essentially the same width. The contour of the series outer skin part is indicated by 1 'before the post-processing. The “tip” of the forming dome 4 is more strongly accentuated here than in the case of the forming mandrel 4 shown in FIG 9 at a distance L2. The counterholders 8, 9 thus have a distance L3 which is equal to the sum of the distances L1 and L2. L1 is smaller than L2 here. The support is thus asymmetrical with respect to the position of the tip of the forming dome 4. By changing the distances L1, L2 or L3, the Supporting or clamping state of the series outer skin part 1 and thereby also the shape of the molded bead to be produced can be changed.
Figur 10 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem der Gegenhalter 8 breiter ist als der Gegenhalter 9. Hier erfolgt die Abstützung in Bezug auf die Spitze des Umformdoms 4 nur leicht asymmetrisch. L1 ist hier nämlich nur geringfügig größer als L2. Im Vergleich zu Figur 9 ist hier die Spitze des Umformdoms 4 stumpfer, was einen entsprechend weniger stark akzentuierten Formwulst ergibt.Figure 10 shows an embodiment in which the counter-holder 8 is wider than the counter-holder 9. Here, the support with respect to the tip of the forming dome 4 is only slightly asymmetrical. Here, L1 is only slightly larger than L2. In comparison to FIG. 9, the tip of the forming dome 4 is blunt here, which results in a correspondingly less accentuated bulge.
Figur 1 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Gegenhalter 8, 9 in einem relativ geringen Abstand L3 voneinander angeordnet sind. Dies ermöglicht relativ große Verformungsgrade und, wie aus der Zeichnung ersichtlich, die Herstellung eines relativ stark akzentuierten Formwulsts.Figure 1 1 shows an embodiment in which the counterholders 8, 9 are arranged at a relatively small distance L3 from each other. This enables relatively large degrees of deformation and, as can be seen from the drawing, the production of a relatively strongly accented molded bead.
Figur 12 zeigt den Verfahrweg des Umformwerkzeugs am Beispiel eines Serienaußenhautteils 1 , wie z.B. einer Motorhaube, in die zwei Charakterlinien 2a, 2b eingeprägt werden. Von einem Raumpunkt 10 aus, der hier als „Startpunkt" der Verfahrbewegung bezeichnet wird, wird das Umformwerkzeug (nicht dargestellt) zunächst auf das Serienaußenhautteil 1 abgesenkt. Das Umformwerkzeug wird dann unter Aufbringung einer geeigneten Andrückkraft gegen das Serienaußenhautteil 1 gedrückt entlang der herzustellenden Charakterlinie 2a verfahren. Nach der Herstellung der Charakterlinie 2a wird das Umformwerkzeug angehoben und erreicht den Raumpunkt 11. Von dort wird das Umformwerkzeug zum Raumpunkt 12 verfahren. Anschließend wird es erneut auf das Serienaußenhautteil 1 abgesenkt und entlang der herzustellenden Charakterlinie 2b verfahren. Nach der Herstellung der Charakterlinie 2b wird das Umformwerkzeug angehoben und erreicht den Raumpunkt 13.Figure 12 shows the path of the forming tool using the example of a series outer skin part 1, such as a bonnet into which two character lines 2a, 2b are embossed. The forming tool (not shown) is first lowered onto the serial outer skin part 1 from a point in space 10, which is referred to here as the “starting point” of the traversing movement After the production of the character line 2a, the forming tool is raised and reaches the space point 11. From there, the forming tool is moved to the space point 12. Then it is lowered again onto the series outer skin part 1 and moved along the character line 2b to be produced 2b, the forming tool is raised and reaches space point 13.
Figur 13 zeigt die „Motorhaube" 1 der Figur 12 nach der Herstellung der Charakterlinien 2a und 2b. Zusätzlich wurde nach dem gleichen Verfahren ein mittiger Wulst 2c in das Motorhaubenblech geprägt, der nach oben aus der Motorhaube hervortritt, ähnlich wie dies in den Figuren 6-8 dargestellt ist. Figur 14 zeigt eine Matrize 14, die zur Herstellung eines Formwulstes, wie den Formwulst 2c der Figur 13, verwendet werden kann. Die Matrize 14 wird gegen das Serienaußenhautteil (hier nicht dargestellt) gedrückt und zwar von der dem Umformwerkzeug 4 gegenüberliegenden Seite. Die Matrize 14 ist zur teilweisen Abstützung der vom Umformwerkzeug 4 auf das Serienaußenhautteil ausgeübten Kräfte vorgesehen. Die Matrize 14 kann ähnlich wie in Figur 14 U-förmig, d.h. einseitig offen sein. Alternativ dazu kann sie auch geschlossen sein, vergleichbar einer Platte mit einem Langloch. Die Erfindung ist aber keineswegs auf eine bestimmte Matrizenform beschränkt, sondern deckt alle Matrizenformen ab. Wie aus Figur 14 ersichtlich ist, ist der innere Rand der Matrize 14 im „Einlaufbereich" des Umformwerkzeugs 4 schräg nach innen abgeflacht. In den seitlichen Bereichen 16 der Matrize 14 ist der innere Rand hingegen im wesentlichen senkrecht zu den Abstützflächen 17, 18 der Matrize 14, die während des Nachbearbeiturigsvorganges „von hinten her" gegen das Serienaußenhautteil drücken und dabei die vom Umformwerkzeug ausgeübten Kräfte abstützen. Vollständigkeitshalber sei noch der Verfahrweg 19 des Umformwerkzeugs erwähnt, der sich im wesentlichen mittig in Bezug auf die beiden Schenkel der Matrize 14 erstreckt. FIG. 13 shows the “bonnet” 1 of FIG. 12 after the production of the character lines 2a and 2b. In addition, a central bead 2c was embossed into the bonnet sheet by the same method, which protrudes upward from the bonnet, similar to that in FIG. 6 -8 is shown. FIG. 14 shows a die 14 which can be used to produce a shaped bead, such as the shaped bead 2c in FIG. 13. The die 14 is pressed against the series outer skin part (not shown here), namely from the side opposite the forming tool 4. The die 14 is provided for the partial support of the forces exerted by the forming tool 4 on the series outer skin part. The matrix 14 can be U-shaped, as in FIG. 14, that is to say open on one side. Alternatively, it can also be closed, comparable to a plate with an elongated hole. However, the invention is by no means limited to a specific form of the die, but covers all the forms of the die. As can be seen from FIG. 14, the inner edge of the die 14 is flattened obliquely inwards in the “inlet area” of the forming tool 4. In contrast, in the lateral areas 16 of the die 14 the inner edge is essentially perpendicular to the support surfaces 17, 18 of the die 14, which press against the series outer skin part "from behind" during the finishing process and thereby support the forces exerted by the forming tool. For the sake of completeness, the travel path 19 of the forming tool should also be mentioned, which extends essentially centrally with respect to the two legs of the die 14.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Herstellung von Fahrzeugteilen, insbesondere von Außenhautteilen für Fahrzeuge, wobei aus einem Ausgangsmaterial ein dreidimensional vorgeformtes halbfertiges oder fertiges Serienteil (1), insbesondere ein Serienaußenhautteil, für einen in Serienproduktion gefertigten Fahrzeugtyp hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, das aus dem vorgeformten Serienteil (1) ein individualisiertes Teil hergestellt wird, indem mittels eines dornartigen Umformwerkzeugs (4), das von einer Seite gegen das Serienteil (1) gedrückt und gleichzeitig relativ zu dem Serienteil (1) verfahren wird, eine dreidimensionale Kontur (2) nachträglich in das Serienteil (1) eingeprägt wird.1. A method for the production of vehicle parts, in particular outer skin parts for vehicles, wherein a three-dimensionally pre-shaped semi-finished or finished series part (1), in particular a series outer skin part, is produced for a vehicle type manufactured in series production, characterized in that the pre-formed series part (1) an individualized part is produced by subsequently using a mandrel-like forming tool (4), which is pressed against the series part (1) from one side and at the same time moved relative to the series part (1), into a three-dimensional contour (2) Series part (1) is embossed.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei das Ausgangsmaterial ein Blech und das Serienteil (1) sowie das daraus herzustellende Außenhautteil jeweils Blechteile sind.2. The method according to claim 1, wherein the starting material is a sheet and the series part (1) and the outer skin part to be produced therefrom are each sheet metal parts.
3. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei das Ausgangsmaterial ein Kunststoffmaterial und das Serienteil (1) sowie das daraus herzustellende Außenhautteil jeweils Kunststoffteile sind. 3. The method according to claim 1, wherein the starting material is a plastic material and the series part (1) and the outer skin part to be produced therefrom are each plastic parts.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, wobei das Ausgangsmaterial ein thermoplastischer Kunststoff ist.4. The method of claim 1 or 3, wherein the starting material is a thermoplastic.
5. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei das Serienteil (1) während der Verformung durch das dornartige Umformwerkzeug (4) in Randbereichen des Serienteils (1) durch eine Halteeinrichtung gehalten ist.5. The method according to claim 1, wherein the series part (1) is held during the deformation by the mandrel-like forming tool (4) in edge regions of the series part (1) by a holding device.
6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Halteeinrichtung eine Vielzahl von Haltepunkten aufweist.6. The method of claim 5, wherein the holding device has a plurality of breakpoints.
7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei Haltepunkte vorgesehen sind, die jeweils durch ein saugnapfartiges Halteelement gebildet sind, welche das Serienteil durch Unterdruck halten.7. The method according to claim 6, wherein breakpoints are provided, which are each formed by a suction cup-like holding element, which hold the series part by negative pressure.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei das Serienteil (1) während der Verformung durch das dornartige Umformwerkzeug (4) ausschließlich in seinen Randbereichen durch die Halteeinrichtung gehalten und in den dazwischenliegenden Bauteilbereichen weder abgestützt noch anderweitig gehalten ist.8. The method according to any one of claims 5 to 7, wherein the series part (1) during the deformation by the mandrel-like forming tool (4) held only in its edge areas by the holding device and is neither supported nor held in the intermediate component areas.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei das Serienteil (1 ) während der Verformung durch das dornartige Umformwerkzeug (4) durch die Halteeinrichtung gehalten und im dazwischenliegenden Bauteilbereich wenigstens an einer Stelle durch einen Gegenhalter (7) abgestützt ist, welcher auf der dem dornartigen Umformwerkzeug (4) gegenüberliegenden9. The method according to any one of claims 5 to 7, wherein the series part (1) during the deformation by the mandrel-like forming tool (4) held by the holding device and in the intermediate component area is supported at least at one point by a counter-holder (7), which on the one opposite the mandrel-like forming tool (4)
Seite des Serienteils (1) angeordnet ist.Side of the series part (1) is arranged.
10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei der Gegenhalter (7) ein matrizenartiges Bauteil ist, das als Negativform in Bezug auf die herzustellende dreidimen- sionale Kontur fungiert.10. The method according to claim 9, wherein the counter-holder (7) is a matrix-like component that functions as a negative mold with respect to the three-dimensional contour to be produced.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das dornartige Umformwerkzeug (4) eine glatte, konvex gekrümmte Werkzeugspitze aufweist. 11. The method according to any one of claims 1 to 10, wherein the mandrel-like forming tool (4) has a smooth, convexly curved tool tip.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , wobei die Werkzeugspitze des dornartigen . Umformwerkzeugs (4) durch eine drehbar gelagerte Kugel gebildet ist, die bei der Bearbeitung des Serienteils (1) auf dem Serienteil (1) abrollt.12. The method according to any one of claims 1 to 11, wherein the tool tip of the mandrel-like. Forming tool (4) is formed by a rotatably mounted ball that rolls on the series part (1) during the processing of the series part (1).
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das dornartige Umformwerkzeug (4) eine verstellbare Werkzeugspitze aufweist, deren Breite quer zur Verfahrrichtung des dornartigen Umformwerkzeugs (4) relativ zu dem Serienteil (1) während des Bearbeitungsvorgangs verändert wird.13. The method according to any one of claims 1 to 12, wherein the mandrel-like forming tool (4) has an adjustable tool tip, the width of which is changed transversely to the direction of travel of the mandrel-like forming tool (4) relative to the series part (1) during the machining process.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei das dornartige Umformwerkzeug während der Verformung des Serienteils (1) zumindest im Bereich der Werkzeugspitze beheizt wird.14. The method according to any one of claims 1 to 13, wherein the mandrel-like forming tool is heated during the deformation of the series part (1) at least in the region of the tool tip.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei das Serienteil (1) während der Verformung durch eine Heizquelle erwärmt bzw. erhitzt wird.15. The method according to any one of claims 1 to 14, wherein the series part (1) is heated or heated during the deformation by a heating source.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei das Umformwerkzeug während der Verformung des Serienteils (1) um eine Längsachse des16. The method according to any one of claims 1 to 15, wherein the forming tool during the deformation of the series part (1) about a longitudinal axis of the
Umformwerkzeugs rotiert wird.Forming tool is rotated.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei der Umformdorn während der Verformung des Serienteils (1) um eine Längsachse des Umformdoms oszilliert wird.17. The method according to any one of claims 1 to 15, wherein the forming mandrel is oscillated about a longitudinal axis of the forming dome during the deformation of the series part (1).
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei mit dem dornartigen Umformwerkzeug (4) designrelevante, linienartige Charakterkonturen in das Serienteil (1) eingeprägt werden.18. The method according to any one of claims 1 to 17, wherein design-relevant, line-like character contours are impressed into the series part (1) with the mandrel-like forming tool (4).
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 , 2 oder 5 bis 18, wobei das Serienteil ein Pressteil ist, das mittels eines Pressformwerkzeugs hergestellt wird. 19. The method according to any one of claims 1, 2 or 5 to 18, wherein the series part is a pressed part which is produced by means of a compression mold.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 , 2 oder 5 bis 19, wobei das Serienteil ein durch Tiefziehen hergestelltes Blechteil ist.20. The method according to any one of claims 1, 2 or 5 to 19, wherein the series part is a sheet metal part produced by deep drawing.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20, wobei eine im Serienteil bereits vorhandene Kontur durch Nachbearbeitung mit dem dornartigen21. The method according to any one of claims 1 to 20, wherein a contour already present in the series part by post-processing with the mandrel-like
Umformwerkzeug (4) nachgezogen bzw. vertieft wird.Forming tool (4) is tightened or deepened.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 21 , wobei das Serienteil (1) eine Fronthaube, Heckklappe, Tür, ein Seitenteil, Kotflügel oder Dach ist.22. The method according to any one of claims 1 to 21, wherein the series part (1) is a front hood, tailgate, door, a side part, fender or roof.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 22, wobei das dornartige Umformwerkzeug (4) an einem Arm eines Roboters angeordnet ist.23. The method according to any one of claims 1 to 22, wherein the mandrel-like forming tool (4) is arranged on an arm of a robot.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 23, wobei das dornartige Umformwerkzeug Teil einer CNC-Werkzeugmaschine ist.24. The method according to any one of claims 1 to 23, wherein the mandrel-like forming tool is part of a CNC machine tool.
25. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 24, wobei das dornartige Umformwerkzeug während der Bearbeitung des Serienteils (1) um seine Längsachse rotiert, wodurch sich zwischen der Spitze des Umformdoms und dem Serienteil (1) ein bohrreibungsähnlicher Berührkontakt ergibt.25. The method according to any one of claims 1 to 24, wherein the mandrel-like forming tool rotates around its longitudinal axis during processing of the series part (1), whereby a contact similar to drilling friction results between the tip of the forming dome and the series part (1).
26. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 25, wobei das Serienteil (1) während der Verformung so gehalten wird, dass seine Geometrie in seinen Randbereichen in Bezug auf seinen Ausgangszustand nicht verändert wird, insbesondere, dass sich Anschlussmaße bzw. Spaltmaße, die sich beim späteren Einbau in eine Rohkarosserie ergeben, in Bezug auf das Serienteil in seinem Ausgangszustand nicht verändern.26. The method according to any one of claims 1 to 25, wherein the series part (1) is held during the deformation so that its geometry in its edge regions is not changed in relation to its initial state, in particular that there are connection dimensions or gap dimensions that differ result in later installation in a body-in-white, do not change in its initial state with respect to the series part.
27. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 26, wobei die in dem Serienteil (1) nachträglich herzustellende dreidimensionale Kontur (2) durch einmaliges27. The method according to any one of claims 1 to 26, wherein the three-dimensional contour (2) to be subsequently produced in the series part (1) by one-off
Verfahren des dornartigen Umformwerkzeugs (4) in einem einzigen Zug hergestellt wird. Method of the mandrel-like forming tool (4) is produced in a single train.
28. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 26, wobei die in dem Serienteil (1 ) nachträglich herzustellende dreidimensionale Kontur (2) durch mehrmaliges Verfahren und inkrementeller Zustellung des dornartigen Umformwerkzeugs (4) hergestellt wird.28. The method according to any one of claims 1 to 26, wherein the three-dimensional contour (2) to be subsequently produced in the series part (1) is produced by repeated processes and incremental infeed of the mandrel-like forming tool (4).
29. Verfahren nach Anspruch 28, wobei das dornartige Umformwerkzeug (4) von einem Nacharbeitsgang zum nächsten Nacharbeitsgang im wesentlichen senkrecht in Bezug auf das Serienteil (1 ) zugestellt wird, so dass die Kontur von einem Nacharbeitsgang zum nächsten Nacharbeitsgang vertieft wird.29. The method according to claim 28, wherein the mandrel-like forming tool (4) is fed from one reworking step to the next reworking step substantially perpendicularly with respect to the series part (1), so that the contour is deepened from one reworking step to the next reworking step.
30. Verfahren nach Anspruch 28 oder 29, wobei das dornartige Umformwerkzeug (4) von einem Nacharbeitsgang zum nächsten Nacharbeitsgang im wesentlichen quer zur Verfahrrichtung des Umformwerkzeugs (4) zugestellt wird, so dass die Kontur von einem Nacharbeitsgang zum nächsten Nacharbeitsgang verbreitert wird.30. The method according to claim 28 or 29, wherein the mandrel-like forming tool (4) is fed from one reworking step to the next reworking step substantially transversely to the direction of travel of the forming tool (4), so that the contour is widened from one reworking step to the next reworking step.
31. Außenhautteil, das aus einem Serienteil (1) gemäß dem in einem der Ansprüche 1 bis 30 beschriebenen Verfahren hergestellt ist.31. Outer skin part, which is made from a series part (1) according to the method described in one of claims 1 to 30.
32. Außenhautteil nach Anspruch 31 , wobei das Serienteil (1) aus Blech ist.32. outer skin part according to claim 31, wherein the series part (1) is made of sheet metal.
33. Außenhautteil nach Anspruch 31, wobei das Serienteil (1) aus Kunststoff ist. 33. outer skin part according to claim 31, wherein the series part (1) is made of plastic.
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