EP2762245B1 - Verfahren zum Umformen eines Blechmaterials mit lokaler Beeinflussung des Materialflusses durch gezielte Trennung des Blechmaterials, sowie Umformwerkzeug zum Umformen eines Blechmaterials - Google Patents

Verfahren zum Umformen eines Blechmaterials mit lokaler Beeinflussung des Materialflusses durch gezielte Trennung des Blechmaterials, sowie Umformwerkzeug zum Umformen eines Blechmaterials Download PDF

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EP2762245B1
EP2762245B1 EP14150289.8A EP14150289A EP2762245B1 EP 2762245 B1 EP2762245 B1 EP 2762245B1 EP 14150289 A EP14150289 A EP 14150289A EP 2762245 B1 EP2762245 B1 EP 2762245B1
Authority
EP
European Patent Office
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sheet metal
metal material
forming
division
sensor
Prior art date
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Active
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EP14150289.8A
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English (en)
French (fr)
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EP2762245A1 (de
Inventor
Hubert Waltl
Reimund Neugebauer
Stefan Polster
Matthias Nagel
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Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Volkswagen AG
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Volkswagen AG
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D22/00—Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
    • B21D22/20—Deep-drawing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D24/00—Special deep-drawing arrangements in, or in connection with, presses
    • B21D24/16—Additional equipment in association with the tools, e.g. for shearing, for trimming
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D35/00—Combined processes according to or processes combined with methods covered by groups B21D1/00 - B21D31/00
    • B21D35/001—Shaping combined with punching, e.g. stamping and perforating

Definitions

  • the invention relates to a method for forming a sheet material in a press-bonded forming tool, in particular a deep-drawing tool, with the possibility of a targeted local influence of the material flow during the forming process according to the preamble of claim 1.
  • the invention further relates to a forming tool for forming a sheet material according to The preamble of claim 7
  • Such a method and such a forming tool are, for example in the US-A-4509355 or in the DE-A-102008027876 disclosed.
  • Press-bound forming tools for forming a sheet material have a plurality of relatively movable tool parts (for example, an upper tool part and a lower tool part), which are formed with corresponding active surfaces. In order to obtain a desired material flow of the sheet material to be formed in the forming tool during forming, these are usually elaborately incorporated.
  • the material flow in the forming tool from the outside, in particular on the flange (workpiece flange) to influence, for example, by controllable pull strips and / or by changing the hold-down pressure, with opportunities for adjusting a local Niederhalterpressung are known (eg B. by means of press-side multi-point die cushion device).
  • relief holes are typically located in the area of later cutouts (eg, window cutouts, door cutouts, sunroof cutouts, and the like).
  • a combined pressing and punching apparatus which has a separating device which is suitable for bringing about a targeted separation of a sheet material in a forming tool during the forming process.
  • the separating device comprises at least one notching and / or cutting element and at least one drive device for actuating the notching and / or cutting element.
  • the invention has for its object to show ways how to avoid at least one associated with the prior art disadvantage or at least reduce its extent.
  • the inventive method for forming a sheet material in a press-bonded forming tool, in particular a thermoforming tool, with the possibility of a targeted local influence of the material flow during the forming process characterized in that the forming process detected with at least one sensor installed in the forming and monitored hereby is, and that upon detection of a critical condition, a targeted separation of the sheet material at at least one defined point in the forming tool is brought about, thereby to allow locally during the further forming operation an increased flow of material.
  • material flow is understood to mean the relative movement of the sheet metal material to be formed in relation to the tool acting surfaces.
  • a low material flow is characterized by a low and a strong material flow is characterized by a large relative movement and / or movement speed of the relative movement.
  • a local material flow is understood to mean the flow of material in a specific region of the forming tool or in a specific section of the sheet material (or sheet metal part).
  • the invention enables the demand-based local induction of an increased material flow in the interior of the forming tool during the forming process. This makes it possible, during a forming process, to influence the material flow in the forming tool not from the outside, but from the inside (virtually in the inner area of the sheet metal blank used). With the invention, different objectives can be pursued, such as the prevention of tearing and folding in the sheet material, the prevention of unacceptable sheet thinning of the sheet material, the avoidance of trailing edges in the sheet metal or a trailing edge-free design of design edges, etc., etc.
  • the invention is particularly suitable for the production of complex shaped sheet metal parts, preferably with difficult to shape design elements. These are z.
  • the invention can also contribute to the reduction of the processing steps (drawing stages) required for producing a sheet metal part.
  • the detection of the forming process is carried out according to the invention with at least one sensor installed in or on the forming tool, wherein such a sensor z. B. can also be arranged on the press side.
  • a sensor is in particular a contacting or non-contact measuring sensor or measuring sensor which is installed in a suitable position. It is preferably provided that this sensor is directed against the sheet material to be formed and thus detects the forming process on the sheet material.
  • this sensor is directed against the sheet material to be formed and thus detects the forming process on the sheet material.
  • the sensor is z.
  • the sensor may also be a camera. Based on the values recorded with the sensor (measured values), the forming process can be monitored.
  • a computer-based control device with suitable software, is provided, with the aid of which, when a critical state is detected, the initiation of a separation process can also be initiated automatically.
  • the separation of the sheet metal material in the area of a later cutout for example window cutout, door cutout, sliding roof cutout
  • a construction is understood in particular as meaning neither a sheet metal part nor a flange portion of the sheet metal part. It is particularly preferred that the separation of the sheet material between two relief holes in a cutout or an Ankonstrument takes place.
  • the separation of the sheet material at a defined location in the forming tool can be done with the help of a built-in forming tool separation device. It is preferably provided that the separation of the sheet material by notching the sheet material (or by introducing a notch in the sheet material) with subsequent cracking and crack propagation takes place.
  • the notch introduced with the aid of the separating device thus serves according to the known laws of crack initiation. Due to the notch design and the notch course a crack course can be specified.
  • the separation of the sheet metal material by cutting the sheet material or by introducing a cut in the sheet material) takes place. At the cut ends of a cut introduced into the sheet material, a defined crack propagation can occur.
  • the two described procedures (notches and cutting) can also be combined with each other. Due to existing stresses in the sheet material, spontaneous cracking (or bursting) of the sheet material may occur upon actuation of the separator.
  • the press-bound forming tool according to the invention comprises at least one separating device.
  • the forming tool according to the invention can have a plurality of identically or differently formed separating devices which can be actuated individually and as needed.
  • the forming tool according to the invention has at least one sensor for detecting a sheet metal movement such as the sheet edge inlet.
  • the sensor z. B. from a vertical direction (orthogonal to the sheet plane) consider the sheet material and in particular an edge (for example, inner cut edge on a relief hole).
  • this sensor or sheet edge entry sensor is based on a laser beam scanning.
  • the separating device for bringing about a targeted separation of the sheet material in a forming tool during the forming process comprises at least one notch and / or cutting element and at least one drive means for actuating and in particular for applying force to the notch and / or cutting element.
  • the drive device can be activated in order to bring about the targeted separation of the sheet material with the aid of the notch and / or cutting element.
  • the activation of the drive device can be initiated by the control device. In the drive device, it may be z. Example, to a biased at the time of actuation spring means (mechanical, hydraulic or pneumatic type) or to act a hydraulic, pneumatic, electromagnetic or piezoelectric drive means.
  • Fig. 1 shows a sheet metal part 100, which is formed from a formed sheet material 110.
  • the sheet-metal shaped part 100 comprises the sheet-metal component 120, which by way of example is an outer skin part (door outer panel) for a motor vehicle body.
  • the sheet metal component 120 is surrounded by a flange 130, which is separated in a downstream cutting process.
  • the sheet metal component 120 has a window cutout 140, which is also cut out in a downstream cutting process.
  • Designated at 161 and 162 are two relief holes located within the window cutout 140.
  • At 150 a arranged below the lower edge of the window stiffening and / or design edge is designated in the sheet metal component 120.
  • the production of the sheet metal part 100 is carried out by forming an output sheet material provided as a sheet metal blank in a forming tool, which is in particular a deep-drawing tool, or possibly also in several interlinked forming tools (drawing stages).
  • a forming tool which is in particular a deep-drawing tool, or possibly also in several interlinked forming tools (drawing stages).
  • the shaping of the design edge 150 proves to be critical, since 150 tear, wrinkles, sheet thinning and / or trailing edges in the sheet material 110 may arise during the forming process in the region of this design edge.
  • the invention therefore provides that the forming process taking place in the forming tool is detected in real time in the region of the design edge 150 with at least one sensor incorporated in the forming tool and that a targeted separation of the sheet material 110 at a defined position in the forming tool is brought about when a critical condition is detected. to allow locally during the further forming process an increased flow of material.
  • the sensor may be, for example, a sensor for detecting the sheet edge entry in the direction of the design edge 150 at the relief holes 161 and / or 162 (see reference numeral 400). If the sheet edge entry takes on a critical value, an increased flow of material in the direction of the design edge 150 can be made possible by the timely and targeted (ie intentionally induced) separation of the sheet material 110 between the relief holes 161 and 162 in the further forming process.
  • the selective separation of the sheet material 110 which may be a cut and / or a ripper, is in Fig. 1 denoted by T.
  • Fig. 2 1 shows a forming tool 200 with a tool upper part 210, a tool lower part 220 and a separating device 300 arranged in the tool lower part 220.
  • the separating device 300 comprises a notching and / or cutting element 310 formed, for example, from ceramic or hard metal, and a drive device 320 for actuating the notch and / or or cutting elements 310. Shown at 330 are damping and spring elements for impact damping and for resetting the notch and / or cutting element 310.
  • the drive device 320 of the separating device 300 is activated, whereupon the notch and / or cutting element 310, which has a wedge-shaped and therefore sharp-edged configuration, has a predetermined force F at a defined location is pressed against the sheet material 110.
  • a notch or a cut can be made in the sheet material 110.
  • a notch introduced into the sheet material 110 results in a crack and crack propagation due to the resulting stress conditions, which is terminated when the crack T hits the relief holes 161 and 162.
  • the described procedure can be implemented with little modification even without the relief holes 161 and 162, so that the invention may make it possible to dispense with relief holes.
  • the separation device 300 differs from known cutting devices, which usually include a cutting edge and a cutting die corresponding to the cutting edge.
  • a preferred variant provides that the sheet material 110 in the portion of the proposed separation T undergoes a defined sheet thinning, optionally with concomitant work hardening, and that the sheet material 110 then by the deliberate application of a force F by means of a blunt notch and / or cutting element 310 in this area breaks or tears open.
  • the figures are only exemplary and show a possible application example of the invention.
  • the invention which is advantageous in many respects, creates new possibilities for active local influencing of the material flow in the interior of a sheet metal part to be produced during the course of the process Forming or during the shaping, for example, an exact shaping of desired geometries, in particular in the range of design elements, avoiding trailing edges, avoiding undefined cracks and / or wrinkles, avoiding constrictions and homogenization of the sheet thinning, an improvement in component surface quality, a Prevention of edge migration in the forming tool (and an associated emergence of trailing edges) and the like allows more.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)
  • Blow-Moulding Or Thermoforming Of Plastics Or The Like (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Umformen eines Blechmaterials in einem pressengebundenen Umformwerkzeug, wie insbesondere einem Tiefziehwerkzeug, mit der Möglichkeit zu einer gezielten lokalen Beeinflussung des Materialflusses während des Umformvorgangs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Die Erfindung betrifft ferner ein Umformwerkzeug zum Umformen eines Blechmaterials gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 7. Solch ein Verfahren und solch ein Umformwerkzeug sind z.B. in der US-A-4509355 oder in der DE-A-102008027876 offenbart. Pressengebundene Umformwerkzeuge für das Umformen eines Blechmaterials weisen mehrere zueinander relativbewegliche Werkzeugteile auf (beispielsweise ein Werkzeugoberteil und ein Werkzeugunterteil), die mit korrespondierenden Wirkflächen ausgebildet sind. Um beim Umformen einen gewünschten Materialfluss des umzuformenden Blechmaterials im Umformwerkzeug zu erhalten, werden diese in der Regel aufwändig eingearbeitet.
  • Ferner besteht die Möglichkeit, während eines Umformvorgangs den Materialfluss im Umformwerkzeug von außen, insbesondere über den Flanschabschnitt (Werkstückflansch), zu beeinflussen, beispielsweise durch steuerbare Ziehleisten und/oder durch Veränderung der Niederhalterpressung, wobei auch Möglichkeiten zur Anpassung einer lokalen Niederhalterpressung bekannt sind (z. B. mittels pressenseitiger Vielpunkt-Ziehkisseneinrichtung). Daneben besteht die Möglichkeit, während eines Umformvorgangs den Materialfluss im Umformwerkzeug von innen, beispielsweise durch vorausgehendes Einbringen von so genannten Entlastungslöchern in das Blechmaterial, zu beeinflussen. Solche Entlastungslöcher werden typischerweise im Bereich von späteren Ausschnitten (beispielsweise Fensterausschnitten, Türausschnitten, Schiebedachausschnitten und dergleichen) angeordnet.
  • Im Zuge komplexer werdender Blechformteilgeometrien, neuer Blechmaterialien und sich verändernder Produktionsanforderungen reichen die aus dem Stand der Technik bekannten Maßnahmen zur Beeinflussung des Materialflusses in einem Umformwerkzeug während des Umformvorganges, das heißt während des Umformens des Blechmaterials, häufig nicht mehr aus. Dies betrifft insbesondere die Herstellung von Blechformteilen für Kraftfahrzeugkarosserien, die teilweise auch schwierig zu formende Designelemente aufweisen.
  • Aus DE 28 33 626 A1 ist eine kombinierte Press- und Stanzvorrichtung bekannt, die eine Trennvorrichtung aufweist, die für die Herbeiführung einer gezielten Trennung eines Blechmaterials in einem Umformwerkzeug während des Umformvorganges geeignet ist. Die Trennvorrichtung umfasst wenigstens ein Kerb- und/oder Schneidelement und wenigstens eine Antriebseinrichtung zur Betätigung des Kerb- und/oder Schneidelementes.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Möglichkeiten aufzuzeigen, wie sich wenigstens ein mit dem Stand der Technik einhergehender Nachteil vermeiden oder zumindest in seinem Ausmaß verringern lässt.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch ein erfindungsgemäßes Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Mit einem nebengeordneten Anspruch erstreckt sich die Lösung der Aufgabe ferner auf ein erfindungsgemäßes Umformwerkzeug. Bevorzugte Weiterbildungen und Ausgestaltungen ergeben sich analog für alle Erfindungsgegenstände sowohl aus den abhängigen Ansprüchen als auch aus den nachfolgenden Erläuterungen.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zum Umformen eines Blechmaterials in einem pressengebundenen Umformwerkzeug, wie insbesondere einem Tiefziehwerkzeug, mit der Möglichkeit zu einer gezielten lokalen Beeinflussung des Materialflusses während des Umformvorgangs, zeichnet sich dadurch aus, dass der Umformvorgang mit wenigstens einem im Umformwerkzeug verbauten Sensor erfasst und hiermit überwacht wird, und dass bei Erkennen eines kritischen Zustands eine gezielte Trennung des Blechmaterials an wenigstens einer definierten Stelle im Umformwerkzeug herbeigeführt wird, um dadurch während des weiteren Umformvorgangs lokal einen verstärkten Materialfluss zu ermöglichen.
  • Unter Materialfluss (beziehungsweise Werkstofffluss) wird die Relativbewegung des umzuformenden Blechmaterials gegenüber den Werkzeugwirkflächen verstanden. Ein geringer Materialfluss zeichnet sich durch eine geringe und ein starker Materialfluss zeichnet sich durch eine große Relativbewegung und/oder Bewegungsgeschwindigkeit der Relativbewegung aus. Unter einem lokalen Materialfluss wird je nach Sichtweise der Materialfluss in einem bestimmten Bereich des Umformwerkzeugs oder in einem bestimmten Abschnitt des Blechmaterials (beziehungsweise Blechformteils) verstanden.
  • Die Erfindung ermöglicht die bedarfsgerechte lokale Herbeiführung eines verstärkten Materialflusses im Inneren des Umformwerkzeugs während des Umformvorgangs. Damit besteht die Möglichkeit, während eines Umformvorgangs den Materialfluss im Umformwerkzeug nicht von außen, sondern von innen (quasi im inneren Bereich der verwendeten Blechplatine) zu beeinflussen. Mit der Erfindung lassen sich unterschiedliche Zielsetzungen verfolgen, wie beispielsweise die Vermeidung von Reißern und Falten im Blechmaterial, die Verhinderung einer unzulässigen Blechausdünnung des Blechmaterials, die Vermeidung von Nachlaufkanten im Blechmaterial beziehungsweise eine nachlaufkantenfreie Ausbildung von Designkanten usw. usf. Die Erfindung eignet sich insbesondere für die Herstellung komplex geformter Blechformteile, vorzugsweise mit schwierig zu formenden Designelementen. Dies sind z. B. Karosserie-Blechbauteile mit beispielsweise wenigstens einer eingeformten Versteifungs- und/oder Designkante. Die Erfindung kann auch einen Beitrag zur Reduzierung der zur Herstellung eines Blechformteils erforderlichen Bearbeitungsschritte (Ziehstufen) leisten.
  • Die Erfassung des Umformvorgangs erfolgt erfindungsgemäß mit wenigstens einem im beziehungsweise am Umformwerkzeug verbauten Sensor, wobei ein solcher Sensor z. B. auch pressenseitig angeordnet sein kann. Ein Sensor ist insbesondere ein berührender oder berührungsloser Messfühler oder Messgrößenaufnehmer, der an einer geeigneten Position verbaut ist. Bevorzugt ist vorgesehen, dass dieser Sensor gegen das umzuformende Blechmaterial gerichtet ist und somit den Umformvorgang am Blechmaterial erfasst. Hiermit ist gemeint, dass die Erfassung des Umformvorgangs durch direkte "Betrachtung" des Blechmaterials mit Hilfe des Sensors erfolgt.
  • Bei dem Sensor handelt es sich z. B. um einen Sensor zur Erfassung der Blechdicke (des Blechmaterials) oder um einen Sensor zur Erfassung einer Blechbewegung (im Umformwerkzeug), wie insbesondere eines Blechkanteneinlaufs (beispielsweise an einer Schnittkante eines Entlastungslochs). Bei dem Sensor kann es sich auch um eine Kamera handeln. Anhand der mit dem Sensor erfassten Werte (Messwerte) kann eine Überwachung des Umformvorgangs erfolgen. Hierfür ist insbesondere eine computerbasierte Steuereinrichtung, mit geeigneter Software, vorgesehen, mit deren Hilfe bei Erkennen eines kritischen Zustands auch die Einleitung eines Trennvorgangs automatisch veranlasst werden kann.
  • Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Trennung des Blechmaterials im Bereich eines späteren Ausschnitts (beispielsweise Fensterausschnitt, Türausschnitt, Schiebedachausschnitt) oder im Bereich einer Ankonstruktion (unter einer Ankonstruktion wird insbesondere ein weder zum Blechbauteil noch zum Flansch gehörender Abschnitt des Blechformteils verstanden) erfolgt. Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die Trennung des Blechmaterials zwischen zwei Entlastungslöchern in einem Ausschnitt oder einer Ankonstruktion erfolgt.
  • Die Trennung des Blechmaterials an einer definierten Stelle im Umformwerkzeug kann mit Hilfe einer im Umformwerkzeug verbauten Trennvorrichtung erfolgen. Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Trennung des Blechmaterials durch Einkerben des Blechmaterials (beziehungsweise durch Einbringen einer Kerbe in das Blechmaterial) mit nachfolgender Rissentstehung und Rissausbreitung erfolgt. Die mit Hilfe der Trennvorrichtung eingebrachte Kerbe dient somit gemäß den bekannten Gesetzmäßigkeiten der Rissinitiierung. Durch die Kerbengestaltung und den Kerbenverlauf kann ein Rissverlauf vorgegeben werden. Ebenso kann vorgesehen sein, dass die Trennung des Blechmaterials durch Schneiden des Blechmaterials (beziehungsweise durch Einbringen eines Schnitts in das Blechmaterial) erfolgt. An den Schnittenden eines in das Blechmaterial eingebrachten Schnitts kann es zu einer definierten Rissausbreitung kommen. Die beiden beschriebenen Vorgehensweisen (Kerben und Schneiden) sind auch miteinander kombinierbar. Aufgrund vorhandener Spannungen im Blechmaterial kann es bei Betätigung der Trennvorrichtung auch zu einem spontanen Reißen (beziehungsweise Platzen) des Blechmaterials kommen.
  • Das erfindungsgemäße pressengebundene Umformwerkzeug umfasst wenigstens eine Trennvorrichtung. Das erfindungsgemäße Umformwerkzeug kann mehrere identisch oder unterschiedlich ausgebildete Trennvorrichtungen aufweisen, die individuell und bedarfsgerecht betätigt werden können. Ferner ist vorgesehen, dass das erfindungsgemäße Umformwerkzeug wenigstens einen Sensor zur Erfassung einer Blechbewegung wie beispielsweise des Blechkanteneinlaufs aufweist. Hierfür kann der Sensor z. B. aus einer senkrechten Richtung (orthogonal zur Blechebene) das Blechmaterial und insbesondere eine Kante (beispielsweise Innenschnittkante an einem Entlastungsloch) betrachten. Insbesondere ist vorgesehen, dass dieser Sensor beziehungsweise Blechkanteneinlaufsensor auf einer Laserstrahlabtastung basiert.
  • Die Trennvorrichtung für die Herbeiführung einer gezielten Trennung des Blechmaterials in einem Umformwerkzeug während des Umformvorgangs umfasst wenigstens ein Kerb- und/oder Schneidelement und wenigstens eine Antriebseinrichtung zur Betätigung und insbesondere zur Kraftbeaufschlagung des Kerb- und/oder Schneidelements. Bei Erkennen eines kritischen Zustands kann die Antriebseinrichtung aktiviert werden, um mit Hilfe des Kerb- und/oder Schneidelements die gezielte Trennung des Blechmaterials herbeizuführen. Die Aktivierung der Antriebseinrichtung kann durch die Steuereinrichtung veranlasst werden. Bei der Antriebseinrichtung kann es sich z. B. um eine zum Betätigungszeitpunkt vorgespannte Federeinrichtung (mechanischer, hydraulischer oder pneumatischer Art) oder um eine hydraulische, pneumatische, elektromagnetische oder piezoelektrische Antriebseinrichtung handeln.
  • Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft und in nicht einschränkender Weise mit Bezug auf die schematischen Figuren näher erläutert. Die in den Figuren gezeigten und/oder nachfolgend erläuterten Merkmale können jedoch, unabhängig von konkreten Merkmalskombinationen, allgemeine Merkmale der Erfindung sein.
    • Fig. 1
    zeigt in einer Draufsicht ein erfindungsgemäß hergestelltes Blechformteil.
    Fig. 2
    zeigt in einer Schnittansicht einen Ausschnitt aus einem erfindungsgemäßen Umformwerkzeug zur Herstellung des Blechformteils aus Fig. 1.
  • Fig. 1 zeigt ein Blechformteil 100, das aus einem umgeformten Blechmaterial 110 gebildet ist. Das Blechformteil 100 umfasst das Blechbauteil 120, wobei es sich beispielhaft um ein Außenhautteil (Türaußenblech) für eine Kraftfahrzeugkarosserie handelt. Das Blechbauteil 120 ist von einem Flansch 130 umgeben, der bei einem nachgelagerten Schneidvorgang abgetrennt wird. Das Blechbauteil 120 weist einen Fensterausschnitt 140 auf, der ebenfalls in einem nachgelagerten Schneidvorgang herausgetrennt wird. Mit 161 und 162 sind zwei Entlastungslöcher bezeichnet, die innerhalb des Fensterausschnitts 140 angeordnet sind. Mit 150 ist eine unterhalb der unteren Fensterkante angeordnete Versteifungs- und/oder Designkante im Blechbauteil 120 bezeichnet.
  • Die Herstellung des Blechformteils 100 erfolgt durch Umformen eines als Blechplatine bereitgestellten Ausgangsblechmaterials in einem Umformwerkzeug, wobei es sich insbesondere um ein Tiefziehwerkzeug handelt, oder gegebenenfalls auch in mehreren miteinander verketteten Umformwerkzeugen (Ziehstufen). Hierbei erweist sich beispielsweise die Ausformung der Designkante 150 als kritisch, da während des Umformvorgangs im Bereich dieser Designkante 150 Reißer, Falten, Blechausdünnungen und/oder Nachlaufkanten im Blechmaterial 110 entstehen können.
  • Die Erfindung sieht daher vor, dass der im Umformwerkzeug stattfindende Umformvorgang im Bereich der Designkante 150 mit wenigstens einem im Umformwerkzeug verbauten Sensor in Echtzeit erfasst wird und dass bei Erkennen eines kritischen Zustands eine gezielte Trennung des Blechmaterials 110 an einer definierten Stelle im Umformwerkzeug herbeigeführt wird, um dadurch während des weiteren Umformvorgangs lokal einen verstärkten Materialfluss zu ermöglichen.
  • Bei dem Sensor kann es sich beispielsweise um einen Sensor zur Erfassung des Blechkanteneinlaufs in Richtung der Designkante 150 an den Entlastungslöchern 161 und/oder 162 handeln (siehe Bezugszeichen 400). Nimmt der Blechkanteneinlauf einen kritischen Wert an, so kann durch die zeitgenaue und gezielte (das heißt beabsichtigt herbeigeführte) Trennung des Blechmaterials 110 zwischen den Entlastungslöchern 161 und 162 im weiteren Umformvorgang ein verstärkter Materialfluss in Richtung der Designkante 150 ermöglicht werden. Die gezielte Trennung des Blechmaterials 110, wobei es sich um einen Schnitt und/oder um einen Reißer handeln kann, ist in Fig. 1 mit T bezeichnet.
  • Die gezielte Trennung des Blechmaterials 110 an einer definierten Stelle (wobei die in Fig. 1 gezeigte Stelle nur beispielhaft ist) wird durch eine im Umformwerkzeug angeordnete Trennvorrichtung herbeigeführt. Fig. 2 zeigt ein Umformwerkzeug 200 mit einem Werkzeugoberteil 210, einem Werkzeugunterteil 220 und einer im Werkzeugunterteil 220 angeordneten Trennvorrichtung 300. Die Trennvorrichtung 300 umfasst ein beispielsweise aus Keramik oder Hartmetall gebildetes Kerb- und/oder Schneidelement 310 und eine Antriebseinrichtung 320 zur Betätigung des Kerb- und/oder Schneidelements 310. Mit 330 sind Dämpfungs- und Federelemente zur Schlagdämpfung und zur Rückstellung des Kerb- und/oder Schneidelements 310 bezeichnet.
  • Wird von einer nicht dargestellten Steuereinrichtung anhand der vom Sensor 400 erfassten Werte ein kritischer Zustand erkannt, erfolgt eine Aktivierung der Antriebseinrichtung 320 der Trennvorrichtung 300, woraufhin das keilförmig und somit scharfkantig ausgebildete Kerb- und/oder Schneidelement 310 mit vorbestimmter Kraft F an einer definierten Stelle gegen das Blechmaterial 110 gedrückt wird. Je nach gewünschter Vorgehensweise kann hierbei in das Blechmaterial 110 eine Kerbe oder ein Schnitt eingebracht werden. Eine in das Blechmaterial 110 eingebrachte Kerbe führt aufgrund der resultierenden Spannungszustände zu einem Riss und einer Rissausbreitung, die beendet ist, wenn der Riss T auf die Entlastungslöcher 161 und 162 trifft. Die erläuterte Vorgehensweise kann mit geringen Abwandlungen auch ohne die Entlastungslöcher 161 und 162 realisiert werden, so dass die Erfindung unter Umständen den Verzicht auf Entlastungslöcher ermöglicht.
  • Für das Kerb- und/oder Schneidelement 310 ist, insbesondere wenn es sich um ein Kerbelement handelt, kein korrespondierendes Gegenkerb- beziehungsweise Gegenschneidelement vorgesehen. Damit unterscheidet sich die Trennvorrichtung 300 zu bekannten Schneidvorrichtungen, die für gewöhnlich eine Schneide und eine mit der Schneide korrespondierende Schneidmatrize umfassen.
  • Eine bevorzugte Variante sieht vor, dass das Blechmaterial 110 im Abschnitt der vorgesehenen Trennung T eine definierte Blechausdünnung, gegebenenfalls mit einhergehender Kaltverfestigung, erfährt und dass das Blechmaterial 110 dann durch das gezielte Aufbringen einer Kraft F mit Hilfe eines auch stumpfen Kerb- und/oder Schneidelements 310 in diesem Bereich bricht oder aufreißt.
  • Die Figuren sind nur beispielhaft und zeigen ein mögliches Anwendungsbeispiel der Erfindung. Die in vielerlei Hinsicht vorteilhafte Erfindung schafft neue Möglichkeiten zur aktiven lokalen Beeinflussung des Materialflusses im Inneren eines herzustellende Blechformteils während des Umformens beziehungsweise während der Formgebung, was beispielsweise eine exakte Formung von Sollgeometrien insbesondere im Bereich von Designelementen, eine Vermeidung von Nachlaufkanten, eine Vermeidung von undefinierten Rissen und/oder Falten, eine Vermeidung von Einschnürungen und eine Homogenisierung der Blechausdünnung, eine Verbesserung der Bauteiloberflächenqualität, eine Verhinderung von Kantenwanderung im Umformwerkzeug (und eine damit verbundene Entstehung von Nachlaufkanten) und dergleichen mehr ermöglicht.
    • Bezugszeichenliste
    • 100
    Blechformteil
    110
    Blechmaterial
    120
    Blechbauteil
    130
    Flansch
    140
    Ausschnitt
    150
    Designkante
    161
    Entlastungsloch
    162
    Entlastungsloch
    200
    Umformwerkzeug
    210
    Werkzeugoberteil
    220
    Werkzeugunterteil
    300
    Trennvorrichtung
    310
    Kerb- und/oder Schneidelement
    320
    Antriebseinrichtung
    330
    Dämpfungs- und/oder Federelement
    400
    Sensor
    F
    Kraft
    T
    Trennung (Riss und/oder Schnitt)

Claims (8)

  1. Verfahren zum Umformen eines Blechmaterials (110) in einem pressengebundenen Umformwerkzeug (200), wie insbesondere einem Tiefziehwerkzeug, mit der Möglichkeit zu einer gezielten lokalen Beeinflussung des Materialflusses während des Umformvorgangs, dadurch gekennzeichnet, dass der Umformvorgang mit wenigstens einem im Umformwerkzeug (200) verbauten Sensor (400) erfasst und hiermit überwacht wird, und dass bei Erkennen eines kritischen Zustands eine gezielte Trennung (T) des Blechmaterials (110) an wenigstens einer definierten Stelle im Umformwerkzeug (200) herbeigeführt wird, um dadurch während des weiteren Umformvorgangs lokal einen verstärkten Materialfluss zu ermöglichen.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Sensor (400) um einen Sensor zur Erfassung der Blechdicke oder um einen Sensor zur Erfassung einer Blechbewegung handelt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennung (T) des Blechmaterials (110) im Bereich eines späteren Ausschnitts (140) oder im Bereich einer Ankonstruktion erfolgt.
  4. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennung (T) des Blechmaterials (110) durch Einkerben des Blechmaterials (110) mit nachfolgender Rissentstehung und Rissausbreitung erfolgt.
  5. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennung (T) des Blechmaterials (110) durch Schneiden des Blechmaterials (110) erfolgt.
  6. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennung (T) des Blechmaterials (110) dazu dient, ein Reißen des Blechmaterials (110), eine Faltenbildung im Blechmaterial (110), eine unzulässige Blechausdünnung des Blechmaterials (110) und/oder das Entstehen von Nachlaufkanten im Blechmaterial (110) zu vermeiden.
  7. Umformwerkzeug (200) zum Umformen eines Blechmaterials (110) umfassend wenigstens eine Trennvorrichtung (300) für die Herbeiführung einer gezielten Trennung (T) des Blechmaterials (110), dadurch gekennzeichnet, dass das Umformwerkzeug (200) weiterhin wenigstens einen Sensor (400) zur Erfassung einer Blechbewegung des umzuformenden Blechmaterials (110) während eines Umformvorganges umfasst und eine Steuereinrichtung umfasst, mit der während des Umformvorganges bei Erkennen eines kritischen Zustandes anhand der mit dem Sensor (400) erfassten Werte eine Antriebseinrichtung (320) der Trennvorrichtung (300) aktiviert und die Einleitung eines Trennvorganges automatisch veranlasst werden kann.
  8. Umformwerkzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Antriebseinrichtung (320) um eine Federeinrichtung oder um eine hydraulische, pneumatische, elektromagnetische oder piezoelektrische Antriebseinrichtung handelt.
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