EP4225956A1

EP4225956A1 - Verfahren zur bearbeitung einer elektrisch leitfähigen blechplatine

Info

Publication number: EP4225956A1
Application number: EP21806138.0A
Authority: EP
Inventors: Stefan Konrad; Thomas Meyer; Jan Wesendahl; Lukas Jäger; Vitali Bubolz
Original assignee: Heggemann AG
Current assignee: Heggemann AG
Priority date: 2020-10-05
Filing date: 2021-10-03
Publication date: 2023-08-16
Also published as: WO2022073554A1; DE102020125946A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bearbeitung einer elektrisch leitfähigen Blechplatine (2, 44, 56, 60, 82) aus einem Platinenmaterial, wobei in einem Beheizungsschritt die Blechplatine (2, 44, 56, 60, 82) mittels wenigstens einer Stromzuführungselektrode (16) und wenigstens einer Stromabführungselektrode (18) mit wenigstens einer elektrischen Spannungsdifferenz beaufschlagt und hierdurch von elektrischem Strom durchflossen und resistiv beheizt wird. Dabei weist die Blechplatine (2, 44, 56, 60, 82) eine oder mehrere Perforationen (20, 46) und/oder eine oder mehrere Nuten auf. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Blechplatine (2, 44, 56, 60, 82), die zur Bearbeitung in einem solchen Verfahren eingerichtet ist.

Description

Verfahren zur Bearbeitung einer elektrisch leitfähigen Blechplatine

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bearbeitung einer elektrisch leitfähigen Blechplatine aus einem Platinenmaterial, wobei in einem Beheizungsschritt die Blechplatine mittels wenigstens einer Stromzuführungselektrode und wenigstens einer Stromabführungselektrode mit wenigstens einer elektrischen Spannungsdifferenz beaufschlagt und hierdurch von elektrischem Strom durchflossen und resistiv beheizt wird. Weiterhin betrifft die Erfindung eine entsprechende Blechplatine.

Derartige Verfahren, bei denen eine Blechplatine erwärmt wird, insbesondere zur Vorbereitung auf eine darauf folgenden Warmumformung, sind hinsichtlich des Grundkonzeptes bekannt und werden teils als „resistives“, teils als „konduktives“ Beheizen von Blechplatinen bezeichnet. Beispielsweise in der Automobilindustrie, aber auch in diversen anderen Industriezweigen kommt eine Blechumformung zum Einsatz, bei der Blechplatinen als Rohlinge für eine Warmumformung in ein dreidimensionales Produktteil umgeformt werden. Hierbei wird zugunsten der Produkteigenschaften oft eine Umformung bei einer erhöhten Temperatur durchgeführt, die in einigen Fällen sogar die Rekristallisationstemperatur übersteigt, was die Nutzung zusätzlicher Prozesse und/oder Phänomene in der Materialstruktur ermöglicht.

Bei der resistiven Wärmebehandlung werden die Blechplatinen vor einer Warmumformung erhitzt, indem aufgrund eines elektrischen Stromflusses durch das elektrisch leitfähige Platinenmaterial hindurch, welches einen ohmschen Widerstand darstellt, eine direkte Widerstandsbeheizung erfolgt. Dies ist ein wesentlicher Unterschied gegenüber einer ebenfalls bekannten Beheizung von Blechplatinen in Durchlauföfen, bei denen die Blechplatine in der heißen Umgebung des beispielsweise gasbefeuerten Ofeninneren durch Strahlung und Wärmeleitung von der Ofenatmosphäre aus an den Oberflächen der Blechplatine erwärmt werden und die Wärme durch Wärmeleitung in die Blechplatine in Dickenrichtung eindringt. Vorteile der resistiven Beheizung gegenüber der Beheizung im Ofen ist beispielsweise, dass die Widerstandsbeheizung sehr schnell von statten gehen kann und hierdurch ungewünschte chemische Reaktionen an den Oberflächen der Platinen vermieden werden können, zudem muss kein teurer Ofen installiert werden. Auch ist das resistive Beheizen mit elektrischem Strom besonders energiesparend und für Platinen verschiedener Größen variabel einsetzbar.

Nachteilig ist beim resistiven Beheizen, dass eine entlang der Ebenenausdehnung einer Blechplatine konstante Temperaturverteilung am ehesten noch bei rechteckigen Platinen mit einfachen Mitteln erzielbar ist, wie beispielsweise mit einer länglichen Stromzuführungselektrode und einer länglichen Stromabführungselektrode, die an gegenüberlegenden Rändern einer rechteckigen Blechplatine befestigt sind und für eine dazwischenliegende Durchströmung der Blechplatine mit einer über die Erstreckung der Blechplatine weitgehend homogen verteilten Stromdichte sorgen. Häufig soll jedoch stattdessen in einem Produktionsprozess eine nicht-rechteckige Blechplatine (Formplatine) mit einer komplexen Geometrie als Rohling in einem Warmumformungsschritt bearbeitet werden, wofür es in einem Beheizungsschritt erwärmt werden soll. Eine resistive Beheizung bringt dabei die Schwierigkeit mit sich, dass je nach Positionierung von Stromzuführungselektroden und Stromabführungselektroden Ungleichmäßigkeiten in der sich einstellenden Stromdichte entlang der Ebenenausdehnung der Formplatine ergeben.

WO 2018/158374 A1 zeigt ein Verfahren für die Blechumformung, bei der eine Direkterwärmung einer Formplatine als Rohling vor einem Umformprozess erfolgt, indem die Formplatine zwischen rotierbaren Elektroden in Walzenform hindurchgeführt wird und ein Strom zwischen den walzenförmigen Elektroden durch die Blechdicke hindurch fließt. Dabei wird der jeweils zwischen den Elektroden pressend kontaktierte Linienbereich der Formplatine auf die Umformtemperatur erhitzt. Durch das sukzessive Hindurchfördern der Formplatine mit ihrer gesamten Ebenenausdehnung zwischen den Walzenelektroden ist so die gesamte Formplatine beheizbar. Für nicht-rechteckige Formplatinen bedeutet dies beim Hindurchführen eine veränderliche Länge des kontaktierten Linienbereichs. Eine gleichmäßige Beheizung mit im Ergebnis homogener Temperaturverteilung könne dennoch erzielt werden, indem der jeweils fließende Strom zeitveränderlich an die Länge des pressend kontaktierten Linienbereichs angepasst werde. Nachteilig ist bei diesem Ansatz jedoch beispielsweise der bauliche und regelungstechnische Aufwand einer solchen Anlage sowie die oft unerwünschte Gefahr, dass Beschichtungen einer Blechplatine unerwünscht teils auf die Oberfläche der Walzen übergehen und/oder umgekehrt.

DE 10 2014 102 033 A1 schlägt zur Umgehung des Nachteils, dass bisher nur rechteckige Bleche hinreichend gleichmäßig erwärmt werden konnten, eine Anordnung mehrerer Elektroden mit verschiedenen Spannungsquellen entlang der äußeren Kontur einer komplex geformten Blechplatine vor, die als Rohling in einem Warm umform prozess genutzt werden kann. Hierdurch soll sich über die gesamte Ebenenausdehnung der Blechplatine eine konstante Stromdichte einstellen, beziehungsweise durch mehrere überlagerte Stromdichten stelle sich eine insgesamt konstant verteilte Heizleistungsdichte in der Platine ein und führe im Ergebnis zu einer homogenen Erwärmung für die Weiterverwendung der Formplatine als Rohling in einem Umformprozess. Nachteiligerweise wird dabei eine teils sehr aufwendige empirische Vorarbeit notwendig sein, um je nach Komplexität der Geometrie im Ergebnis eine hinreichend konstante Stromdichte und somit homogene Heizleistungsdichte entlang der gesamten Ebenenausdehnung des umzuformenden Rohlings zu erzielen. Zudem ist der bauliche Aufwand immer noch groß, wenn zur Optimierung eine Vielzahl von Elektroden und teils galvanisch getrennte Spannungsquellen notwendig werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Bearbeitung elektrisch leitfähiger Blechplatinen bereitzustellen, insbesondere für eine hinsichtlich Energieeffizienz, Variabilität und Qualität der Ergebnisse verbesserte Wärmebehandlung zur Vorbereitung auf einen Warmumformprozess.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass bei einem Verfahren der eingangs genannten Art die Blechplatine während des Beheizungsschritts eine oder mehrere Perforationen und/oder eine oder mehrere Nuten aufweist. Hierdurch eröffnen sich eine Vielzahl von Möglichkeiten, sowohl eine besonders homogene Erwärmung, als auch eine gezielt inhomogene (tempera- turgraduierte) Erwärmung einer Blechplatine oder von Teilbereichen der Blechplatine zu ermöglichen. Das erfindungsgemäße Verfahren eröffnet dabei die Möglichkeit, einfache oder komplex geformte Rohlinge für einen Warmumformprozess mit einer Erwärmung zu bearbeiten und bereitzustellen und hierdurch die späteren Materialeigenschaften gezielt vorzubereiten.

Die erfindungsgemäßen Perforationen und/oder Nuten erlauben je nach Anordnung und Ausgestaltung, die Stromdichteverteilung in der beheizten Blechplatine gezielt zu beeinflussen und somit in dem Beheizungsschritt vielfältige Vorbereitungen für eine folgende Warmumformung und/oder ein Härten vorzubereiten. Zudem wird ermöglicht, dass eine Blechplatine mit einfacher Geometrie, beispielsweise eine rechteckige Blechplatine, mit im Übrigen einfachen und kostengünstigen Mitteln resistiv erwärmt wird, anschließend in einer Warmumformung aber dennoch ein Rohling mit komplexer Geometrie bereitgestellt und umgeformt werden kann.

Die eingesetzte Blechplatine erstreckt sich dabei in Dickenrichtung mit einer Blechdicke und erstreckt sich flächig in Ebenenausdehnung, das heißt beispielsweise bei einer rechteckigen Blechplatine sowohl in Längenrichtung und Breitenrichtung. Die Ebenenausdehnung umfasst insoweit sämtliche orthogonal zur Dickenrichtung orientierten Richtungen, in denen sich somit die Blechplatine im flachen und und verformten Zustand erstreckt. Die Blechdicke beträgt häufig weniger als 5 mm, oft auch weniger als 3 mm. Die Blechplatine weist eine Blechoberseite und eine Blechunterseite auf, die um die Blechdicke voneinander beabstandet sind. Häufig, jedoch nicht notwendigerweise, ist die Blechdicke in Ebenenrichtung konstant und die Blechoberseite und die Blechunterseite sind parallel zueinander angeordnet. Die Stromzuführungselektrode bzw. die mehreren Stromzuführungselektroden und die Stromabführungselektrode bzw. die mehreren Stromabführungselektroden dienen zum elektrisch leitenden Kontaktieren der Blechplatine. Es kann sich dabei beispielsweise jeweils um an der Blechplatine verschraubte oder an gedrückte Elektroden oder eine Kombination daraus handeln. Stromzuführungselektrode bzw. die mehreren Stromzuführungselektroden und die Stromabführungselektrode bzw. die mehreren Stromabführungselektroden ist bzw. sind dabei mit einer elektrischen Stromquelle derart verbunden, dass zwischen wenigstens einer Stromzuführungselektrode und wenigstens einer Stromabführungselektrode eine elektrische Spannungsdifferenz anliegt. Somit ist ein elektrischer Stromfluss zwischen der oder den Stromzuführungselektroden und der oder den Stromabführungselektroden möglich.

Beispielsweise kann in einer ersten Variante eine Stromzuführungselektrode an einem ersten Randbereich der Blechplatine kontaktiert werden und eine Stromabführungselektrode an einem zweiten Randbereich der Blechplatine kontaktiert werden, sodass sich bei dem Beheizungsschritt zwischen dem ersten Randbereich und dem zweiten Randbereich ein in Ebenenausdehnung orientierter elektrischer Stromfluss einstellt und die Blechplatine resistiv beheizt. Sowohl die Stromzuführungselektrode, als auch die Stromabführungselektrode kann bzw. können die Blechplatine an der Blechoberseite und/oder Blechunterseite mittig, anstatt in einem Randbereich, kontaktieren. Ebenfalls beispielsweise kann in einer zweiten Variante die Blechplatine zwischen einer walzenförmigen Stromzuführungselektrode und einer walzenförmigen Stromabführungselektrode hindurch geführt werden, sodass sich ein elektrischer Stromfluss entlang der Dickenrichtung der Blechplatine zwischen den Elektroden einstellt und die Platine beim Hindurchführen an dem jeweils zwischen den Elektroden befindlichen Bereich resistiv beheizt wird und nach dem Hindurchführen flächig erwärmt worden ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kommen Blechplatinen zum Einsatz, die ein metallenes Platinenmaterial aufweisen, welches somit elektrisch leitfähig ist. Das Platinenmaterial kann sowohl ein Eisenwerkstoff, beispielsweise unlegierter, niedriglegierter oder hochlegiert Stahl, als auch ein Nichteisenwerkstoff sein, beispielsweise Magnesium oder eine Magnesiumlegierung. Der Begriff des Platinenmaterials kann hierbei sowohl homogen verteilte Materialien meinen, schließt ebenfalls jedoch auch inhomogene oder mehrlagige oder mit einer Beschichtung versehene Materialien gleichfalls mit ein.

Die Perforationen und/oder die Nuten erstrecken sich in Dickenrichtung in die Blechplatine hinein. Insbesondere sind die Perforationen und/oder die Nuten flächig in Ebenenausdehnung über die Blechplatine verteilt angeordnet. Die Perforationen stellen durchgehende Ausnehmungen in dem Platinenmaterial dar und erstrecken sich über die gesamte Dickenrichtung der Blechplatine, also ausgehend von der Blechoberseite bis zur Blechunterseite. Derartige Perforationen stellen somit lichte Bereiche dar, die sich durch das Platinenmaterial hindurch erstrecken. Derartige Perforationen können beispielsweise in Dickenrichtung der Blechplatine durchgehende Durchgangslöcher oder durchgehende Schlitze in dem Platinenmaterial sein.

Nuten sind demgegenüber Ausnehmungen, die sich in Dickenrichtung nur in einen Teil der Blechdicke in die Blechplatine hinein erstrecken. Derartige Nuten können sich von der Blechobeiseite und/oder von der Blechunterseite in die Blechplatine hinein erstrecken. Somit können Nuten grundsätzlich wie die Perforationen ausgestaltet sein mit der Ausnahme, dass sie sich nicht als durchgehend lichte Ausnehmungen von der Blechoberseite zu der Blechunterseite erstrecken. Beispielsweise können die Nuten von der Blechoberseite ausgehend in Dickenrichtung in die Blechplatine eingebracht sein und vor Erreichen der Blechunterseite enden, sodass im weiteren Verlauf in Dickenrichtung unter der Nut bis hin zu der Blechunterseite noch Platinenmaterial verbleibt. Ebenso können die Nuten von der Blechunterseite ausgehend in Dickenrichtung in die Blechplatine eingebracht sein und vor Erreichen der Blechoberseite enden, so dass im weiteren Verlauf in Dickenrichtung bis hin zu der Blechoberseite noch Platinenmaterial verbleibt. Auch ist möglich, dass in Dickenrichtung Nuten einander gegenüberliegend sowohl von der Blechunterseite, als auch von der Blechoberseite eingebracht sind. In diesem Fall verbleibt noch Platinenmaterial zwischen der sich von der Blechoberseite in die Blechplatine hinein erstreckende Nut und der sich von der Blechunterseite in die Blechplatine hinein erstreckenden Nut, also zwischen der Blechoberseite und der Blechunterseite.

Je nach gewünschtem Effekt auf die Beheizung der Blechplatine bzw. von Bereichen der Blechplatine können die Perforationen und/oder die Nuten in Bereichen der Blechplatine flächig verteilt angeordnet sein oder vereinzelt, in Linien oder sonstigen Mustern angeordnet werden. Fließt beispielsweise bei einer gewöhnlichen Blechplatine ohne erfindungsgemäße Perforationen und/oder Nuten eine bestimmte Stromdichte durch einen Querschnitt zwischen der Stromzuführungselektrode und der Stromabführungselektrode, so ist durch die erfindungsgemäßen Perforationen und/oder Nuten die Stromdichtverteilung in diesem Querschnitt beeinflusbar.

Auch können bei entsprechender Ausgestaltung Perforationen und/oder Nuten zur Vorbereitung eines auf den Beheizungsschritt folgenden Warmumformschritts dienen, um eine komplexe dreidimensionale Geometrie zu erzeugen. Dabei hat das erfindungsgemäße Verfahren die Vorteile, dass die resistive Beheizung auf einfache und kostengünstige Art und Weise in bestehende Umformprozesse integrierbar ist.

Die Aufgabe wird auch gelöst durch eine Blechplatine, die zur Bearbeitung in dem vorgenannten erfindungsgemäßen Verfahren oder in einem Verfahren gemäß den nachfolgenden Weiterbildungen eingerichtet ist. Insbesondere weist die erfindungsgemäße Blechplatine eine oder mehrere der Perforationen und/oder eine oder mehrere der Nuten auf. Die eine oder mehreren Perforationen und/oder die eine oder mehreren Nuten sind gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren ausgebildet.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die geometrische Anordnung einer oder mehrerer der Perforationen und/oder einer oder mehrerer der Nuten eine Sollbruchkontur bilden, die einen Rohlingsbereich der Blechplatine gegenüber der außerhalb des Rohlingsbereichs liegenden Rohlingsumgebung der Blechplatine begrenzt oder begrenzen.

Entlang der Sollbruchkontur ist der Rohlingsbereich besonders einfach mit mechanischen Kräften, wie sie beispielsweise beim Tiefziehen auftreten können, aus der Blechplatine heraustrennbar. Die Nuten und/oder Perforationen, die die Sollbruchkontur bilden, haben somit die Funktion, dass die Blechplatine in ihrer Stabilität geschwächt ist und zur Bewerkstelligung einer Warmumformung nach dem Erhitzen ein Teilbereich der Blechplatine aus der Blechplatine durch Scherkräfte und/oder Zugkräfte heraus trennbar ist.

Die Perforationen erlauben somit reduzierten Vorbereitungsaufwand für die Herstellung komplexer Bauteilgeometrien. Beispielsweise entfällt ein im Stand der Technik vor der Erwärmung für die Warmumformung häufig notwendiger Schritt des Herstellens einer komplexen Formplatine. Stattdessen ist vorgesehen, dass mittels der Sollbruchkontur ein Heraustrennen eines komplex geformten Rohlings erst nach dem Beheizungsschritt erfolgt, insbesondere unmittelbar vor oder während eines Warmumformens des vorbereiteten Rohlingsbereichs. Überraschend hat sich in Experimenten gezeigt, dass trotz derartiger Perforationen und/oder Nuten, die ein mechanisches Heraustrennen eines Rohlings mit komplexer Geometrie aus der Blechplatine mit einfacher Geometrie erlauben, eine ausreichend homogene bzw. gezielte Beheizung der gesamten Blechplatine einschließlich des später herauszutrennenden Rohlings möglich ist.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass vor dem Beheizungsschritt eine, mehrere oder alle Perforationen und/oder Nuten der Sollbruchkontur jeweils eine Randfläche des Rohlingsbereichs von jeweils einer Randfläche der Rohlingsumgebung durch eine dazwischenliegende Perforationsbreite oder Nutbreite trennen, wobei die Perforationsbreite oder Nutbreite derart dimensioniert ist, dass bei dem Beheizungsschritt entlang eines Teils oder entlang der gesamten Länge der einen, mehreren oder aller dieser Perforationen oder Nuten jeweils die zugehörige Randfläche des Rohlingsbereichs und die Randfläche der Rohlingsumgebung einander elektrisch leitend kontaktieren und von einem Teil des elektrischen Stroms durchflossen werden.

Dies hat den Vorteil, dass auch in dem Rohlingsbereich eine starke, insbesondere homogene, Beheizung und somit homogene Temperaturverteilung gegenüber der Rohlingsumgebung der Blechplatine erzielt wird. Die Rohlingsumgebung ist dabei derjenige Teil der Blechplatine, der den Rohlingsbereich umgibt.

Trotz der Sollbruchkontur und der damit vor dem Beheizungsschritt einhergehenden geänderten Verteilung des mittleren elektrischen Widerstands entlang der Ebenenausdehnung der Blechplatine kann in dieser Weiterbildung der Erfindung eine weitgehend homogene Temperaturverteilung erzielt werden. Der vor dem Beheizungsschritt durch die Sollbruchkontur erhöhte mittlere elektrische Widerstand aufgrund der Ausnehmungen im Platinenmaterial wird somit während des Beheizungsschritts reduziert. Hierzu ist es von Vorteil, wenn die Perforationen und/oder die Nuten eine schmale Perforationsbreite oder Nutbreite aufweisen. Durch das beginnende Beheizen bei dem Beheizungsschritt werden durch Wärmeleitung in der Blechplatine und die damit auch fortschreitende Wärmeausdehnung des Platinenmaterials im Bereich um die Perforationen bzw. Nuten der Sollbruchkontur herum die Perforationen und/oder Nuten zumindest teilweise geschlossen. Dies geschieht, indem jeweils bei einer Perforation oder Nut die Randfläche des Rohlingsbereichs - also die vom Rohlingsbereich in die Perforation oder Nut hinein orientierte Fläche - mit der Randfläche der Rohlingsumgebung - also der außerhalb des Rohlingsbereichs angeordneten und in die Perforation oder Nut hinein orientierten Fläche - aneinandergedrückt werden und einander galvanisch kontaktieren. Folglich ergibt sich, dass die zuvor bei Raumtemperatur noch durch die Perforationsbreite galvanisch getrennten Randflächen einander berühren und galvanisch kontaktieren. Somit ist in dieser Weiterbildung während des Beheizungsschritts durch den wärmeausdehnungsbedingten vorteilhaften Beitrag zur elektrischen Stromleitung eine deutlich homogene- re Stromdichteverteilung durch die gesamte Blechplatine einschließlich der Sollbruchkontur erzielbar, als wenn die Randflächen der Rohlingsumgebung und des Rohlings einander mangels einer Dimensionierung gemäß dieser Weiterbildung der Erfindung nicht galvanisch kontaktieren würden.

Die Perforationsbreite oder Nutbreite kann der Fachmann hierbei empirisch so wählen, dass sich in Abhängigkeit der gewünschten Zieltemperatur des Beheizungsschritts eine ausreichend homogene Temperaturverteilung einstellt. Dies kann beispielsweise bedeuten, dass bei einem Platinenmaterial mit einem hohen Temperaturausdehnungskoeffizienten oder bei sehr hohen zu erreichenden Zieltemperaturen beim Beheizungsschritt auch eine große Perforationsbreite oder Nutbreite durch die stattfindende Wärmeausdehnung des Platinenmaterials ausgeglichen werden kann. Demgegenüber kann bei geringeren Temperaturausdehnungskoeffizienten oder geringeren angestrebten Zieltemperaturen des Beheizungsschritts auch eine besonders geringe Perforationsbreite notwendig sein, damit der genannte Effekt einer homogenen Stromdichteverteilung eintritt.

Beispielhafte haben Experimente ergeben, dass in einer Blechplatine mit einer Blechdicke von 1 mm aus Titan als das Platinenmaterial bei schlitzförmigen Perforationen mit einer Schlitzlänge als die Perforationslänge von 5 mm bei dem Beheizungsschritt auf eine Zieltemperatur von 900 °C die Perforationsbreite mit 0,1 mm bis 0,2 mm ausreichend gering gewählt war, so dass die Homogenität der Temperaturverteilung vorteilhaft beeinflusst wurde gegenüber Experimenten, bei denen dickere Perforationen oder Nuten in der Blechplatine angeordnet waren, die mit Sicherheit nicht zu wärmeausdehnungsbedingtem Kontaktieren der Wandungen beim Beheizungsschritt führen. Die Messungen haben gezeigt, dass sich über den gesamten Platinenbereich Temperaturabweichungen von der Zieltemperatur nach oben und unten von nicht mehr als 15 °C einstellten.

Somit gestattet die Weiterbildung, dass eine Blechplatine mit einfacher Geometrie auf einfache und kostengünstige Art und Weise resistiv mittels anklemmbarer oder anschraubbaren Elektroden mittels in Ebenenausdehnung fließendem elektrischem Strom besonders homogen beheizt werden kann, und zwar überraschenderweise selbst dann, wenn eine Sollbruchkontur zum einfachen Heraustrennen eines Rohlings aus der Blechplatine vor oder bei einer darauffolgenden Warmumformung vorgenommen wurde.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die geometrische Anordnung einer oder mehrerer der Perforationen und/oder einer oder mehrerer der Nuten einen Linienverlauf oder mehrere Linienverläufe bilden.

Hierdurch ist eine definierte Geometrie des Rohlingsbereichs und somit des aus der Blechplatine heraus trennbaren Rohlings für eine Warmumformung besonders einfach definierbar. Der Linienverlauf beschreibt somit die Kontur des Rohlingsbereichs. Entlang des Linienverlaufs wird der Rohlingsbereich während des Beheizungsschrittes als Bestandteil der Blechplatine mechanisch gehalten und ist insofern mitsamt der Blechplatine handhabbar und beheizbar. Damit besteht der Vorteil, dass auch ein sehr komplexer Rohling durch den Linienverlauf oder die mehrere Linienverläufe als Rohlingsbereich in einer Blechplatine definierbar ist, beispielsweise mit schlanken Ausläufern, der wesentlich schwieriger zu handhaben und insbesondere auch wesentlich schwieriger homogen zu beheizen wäre, falls er nicht für den Beheizungsschritt erfindungsgemäß in der Blechplatine eingebettet bliebe.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass entlang des Linienverlaufs oder entlang wenigstens eines der Linienverläufe zwischen aufeinander folgenden Perforationen und/oder Nuten sich jeweils ein Verbindungssteg aus Platinenmaterial befindet. Insbesondere sind entlang des Linienverlaufs jeweils abwechselnd eine Perforation oder eine Nut mit einem Verbindungssteg, und dieser Verbindungssteg wiederum mit einer Perforation oder einer Nut aufeinander fortfolgend angeordnet. Es können somit gemischt teilweise Perforationen und Nuten sich mit Verbindungsstegen abwechseln. Ebenso können sich lediglich Perforationen mit Verbindungsstegen abwechseln. Auch ist möglich, dass sich nur Nuten mit Verbindungsstegen abwechseln. Die Verbindungsstege haben eine mechanisch tragende Funktion für den Rohlingsbereich innerhalb der Blechplatine. Weiterhin wird durch den Verbindungsweg ermöglicht, dass während des Beheizungsschrittes und der Wärmeausdehnung des Platinenmaterials mit einhergehender galvanischen Kontaktierung der Randflächen eine Kraftübertragung durch die Verbindungsstegen bewerkstelligt wird. Insbesondere können die Druckkräfte, mit denen die Randflächen des Rohlings Bereichs und der Rohlings Umgebung beim galvanischen Kontaktieren aneinandergedrückt werden, durch über die Verbindungsstege laufende Zugkräfte im Sinne eines Kraftflusses ausgeglichen werden.

Weiterhin leisten die Verbindungsstege den technischen Beitrag, dass zu Beginn des Beheizungsschrittes, wenn das Kontaktieren der Randflächen noch nicht von statten gegangen ist und somit wegen des vergrößerten elektrischen Widerstands zunächst nur geringere Ströme durch den Rohlingsbereich fließen und vorwiegend die Rohlingsumgebung beheizt wird, durch Wärmeleitung von der Rohlingsumgebung über die Verbindungsstege in den Rohlingsbereich hinein nach und nach auch der Rohlingsbereich in der Nähe der Sollbruchkontur beheizt und das galvanische Kontaktieren der Randflächen begünstigt werden.

Diesen technischen Beitrag kann analog ebenfalls ein Nutgrund leisten, wenn das Kontaktieren der Randflächen einer Nut noch nicht von statten gegangen ist und somit wegen des durch die Nut vergrößerten elektrischen Widerstands zunächst nur geringere Ströme durch den Rohlingsbereich fließen und vorwiegend die Rohlingsumgebung beheizt wird. Hierbei kann durch Wärmeleitung von der Rohlingsumgebung über den Nutgrund in den Rohlingsbereich hinein nach und nach auch der Rohlingsbereich in der Nähe der Sollbruchkontur beheizt und das galvanische Kontaktieren der Randflächen begünstigt werden. In dem denkbaren Fall, dass der Linienverlauf als eine einzige durchgehende Nut ausgestaltet ist, kommt lediglich dem Nutgrund diese Funktion zu. Weist der Linienverlauf mehrere Nuten auf, die durch Verbindungsstege getrennt sind, so wird diese Wärmeleitung aus der Rohlingsumge- bung in den Rohlingsbereich kombiniert durch die Nutgründe der Nuten und die Verbindungsstege geleistet. In ebenfalls denkbaren Fällen, in denen lediglich Perforationen abwechselnd mit Verbindungsstegen den Linienverlauf bilden, wird diese Wärmeleitung aus der Rohlingsumgebung in den Rohlingsbereich allein durch die Verbindungsstege geleistet.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Verhältnis aus der entlang der Sollbruchkontur summierten Länge der Perforationen und der entlang der Sollbruchkontur summierten Länge der Verbindungsstege größer als 1 und kleiner als 20 ist, insbesondere größer als 2 und kleiner als 8 ist, weiter insbesondere größer als 4 und kleiner als 7 ist. Dieses Verhältnis betrifft den Fall, dass der Linienverlauf lediglich Perforationen und Verbindungsstegen aufweist.

Dieses Verhältnis bildet somit ab, ein wievielfaches der Längenanteil an Perforationen im Verhältnis zu Verbindungsstegen an dem Linienverlauf beträgt. Je größer dieses Verhältnis ist, desto leichter ist der Rohlingsbereich aus der Rohlingsumgebung mechanisch heraustrennbar, da verhältnismäßig wenig Material der Verbindungsstege getrennt werden muss. Zugleich wird, je größer dieses Verhältnis ist, der elektrische Widerstand über den Linienverlauf bzw. die soll Bruchkontur vergrößert, da im unerhitzten Zustand anteilig weniger Material der Verbindungsstege für das Leiten von elektrischem Strom in Richtung der Ebenenausdehnung zwischen Rohlingsbereich und Rohlingsumgebung vorhanden ist. Somit gewinnt, je größer dieses Verhältnis gewählt ist, die wärmeausdehnungsbedingte galvanischen Kontaktierung der Randflächen für eine sich daraufhin einstellende zusätzliche Leitung elektrischen Stroms zwischen der Rohlingsumgebung und dem Rohlingsbereich an Bedeutung für das Erzielen einer homogenen oder gezielt graduierten Temperaturverteilung in dem Rohlingsbereich für eine anschließende Warmumformung.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine oder mehrere der Perforationen und/oder eine oder mehrere der Nuten wenigstens eine flächige Hochwiderstandszone in der Blechplatine bilden, welche in der zwischen einer oder der Stromzuführungselektrode und einer oder der Stromabführungselektrode verlaufenden Hauptstromrichtung einen größeren mittleren elektrischen Widerstand aufweist als eine in Querrichtung zur Hauptstromrichtung benachbart zu der Hochwiderstandszone befindliche korrespondierende Hochstromzone.

Diese Weiterbildung der Erfindung kann sowohl ergänzend zu den vorgenannten Weiterbildungen verwirklicht werden, als auch ohne die vorgenannten Weiterbildungen. Insofern handelt es sich bei den Perforationen und/oder Nuten dieser Weiterbildung nicht notwendigerweise um dieselben Perforationen und/oder dieselben Nuten gemäß der vorangehenden Weiterbildungen der Erfindung, sondern diese können unabhängig davon in einer Blechplatine angeordnet sein, also denkbarerweise ohne eine Sollbruchkontur mit einem Rohlingsbereich.

Diese Weiterbildung ermöglicht, dass verschiedene Bereiche der Blechplatine gezielt mit verschieden starken Stromdichten und somit Heizleistungsdichten in dem Beheizungsschritt beheizbar sind. Bei einer Blechplatine mit bestimmten Abmessungen und bestimmten Parametern zur resistiven Beheizung wird sich in Ebenenausdehnung der Blechplatine ein bestimmtes optimiertes Stromdichteprofil einstellen. Hierbei wird vorteilhafterweise erreicht, dass sich in der Hochstromzone eine höhere Stromdichte in dem Platinenmaterial einstellt als in der Hochwiderstandszone. Somit wird erreicht, dass in der Hochstromzone eine höhere Heizleistungsdichte an das Platinenmaterial abgegeben wird als in der Hochwiderstandszone. Somit ist in dem Beheizungsschritt eine derartige Beheizung der Blechplatine möglich, dass in der Hochstromzone eine hohe Hochstromzonen-Zieltemperatur erreichbar ist, während in der Hochwiderstandszone eine wesentlich geringere Hochwiderstandszonen- Zieltemperatur erreicht wird. In diesem Sinne stellt eine Unterteilung der Blechplatine in eine Hochstromzone und eine Hochwiderstandszone eine Unterteilung der Blechplatine in verschiedene Temperaturzonen für den Beheizungsschritt und ggf. für eine bzw. die Warmumformung dar.

Die Hauptstromrichtung ist hierbei die Richtung, entlang derer bei dem Beheizungsschritt die Hochstromzone im Mittel von dem elektrischen Strom von der Stromzuführungselektrode zu der Stromabführungselektrode durchflossen wird.

Der mittlere elektrische Widerstand in einem Bereich der Blechplatine, insbesondere der Hochstromzone oder der Hochwiderstandszone, ist das sich entlang des jeweiligen Bereichs in Ebenenausdehnung effektiv einstellende Verhältnis aus Spannungsabfall zum Stromfluss. Insbesondere in einem Hochwiderstandsbereich fällt der mittlere elektrische Widerstand gemäß dieser Weiterbildung größer aus als in einem Hochstrombereich, da die Perforationen und/oder Nuten des Hochwiderstandsbereichs in Ebenenausdehnung der Blechplatine eine Verringerung des im Mittel effektiv für den Stromfluss zur Verfügung stehenden Querschnitts an Platinenmaterial bewirken.

Die Hochstromzone und die Hochwiderstandszone werden somit zueinander benachbart von jeweils einem Teil des zwischen der Stromzuführungselektrode und der Stromabführungselektrode fließenden Gesamtstroms durchflossen. Hierbei setzt die Hochwiderstandszone einer Potentialdifferenz einen wesentlich größeren elektrischen Widerstand entgegen als die Hochstromzone, so dass der Stromfluss gemäß der Gesetzmäßigkeiten zu elektrischen Feldern vorrangig in der Hochstromzone konzentriert verläuft.

Beispielsweise wird eine Blechplatine, die in einer anschließenden Warmumformung in nur einem Teilbereich einer Warmumformung durch Streck-Tiefziehen unterzogen werden soll, selektiv in nur diesem umzuformenden Teilbereich signifikant auf die notwendige Temperatur für das Warmumformen erwärmt. Damit ist denkbar, dass nach dem Beheizungsschritt ein warmes Streck-Tiefziehen an diesem Teilbereich der Blechplatine bewerkstelligt wird, um welchen herum der umgebende Bereich der Blechplatine mit einem Niederhalter in einem Streck-Tiefziehwerkzeug festgehalten werden kann. Der Teilbereich für die Warmumformung selber weist dabei keine erfindungsgemäßen Perforationen oder Nuten auf, sondern entspricht einem insofern unbearbeiteten Bereich der Blechplatine. Der mittlere elektrische Widerstand in dem Teilbereich für die Warmumformung wird durch die Perforationen und/oder Nuten der Hochwiderstandszone somit nicht oder nur unwesentlich im Sinne der vorteilhaften Einstellungsmöglichkeit unterschiedlicher Temperaturen in dem Beheizungsschritt geändert. Jedoch sind oder werden benachbart zu dem Teilbereich für die Warmumformung in Ebenenausdehnung flächig verteilte Nuten und/oder Perforationen eingebracht, so dass dort bei dem Beheizungsschritt ein höherer elektrischer Widerstand in Ebenenausdehnung gegeben ist. Der Teilbereich für die Warmumformung und der den Teilbereich umgebende Bereich sind dabei zwischen der Stromzuführungselektrode und der Stromabführungselektrode derart angeordnet, dass in dem Beheizungsschritt unterschiedlich hohen Stromdichten durch den Teilbereich für die Warmumformung und den den Teilbereich umgebenden Bereich fließen. Der Teilbereich für die Warmumformung wird vorteilhafterweise mit einer höheren elektrischen Stromdichte durchflossen als der den Teilbereich umgebende Bereich, der mit einer geringen Stromdichte durchflossen wird. In diesem Sinne stellt der Teilbereich für die Warmumformung eine Hochstromzone gemäß dieser Weiterbildung dar. Der den Teilbereich umgebende Bereich der Blechplatine stellt eine Hochwiderstandszone dar, in der eine wesentlich geringere Stromdichte fließt und folglich wesentlich geringere Heizleistung abgegeben wird. Der Ladungstransport zwischen der Stromzuführungselektrode und der Stromabführungselektrode findet somit hauptsächlich durch die Hochstromzone statt, in der dem elektrischen Potential ein wesentlich geringerer Widerstand entgegengesetzt ist als der den Teilbereich für die Warmumformung umgebende, insbesondere benachbarte, Bereich. Der den Teilbereich für die Warmumformung umgebende Bereich der Blechplatine stellt in diesem Sinne eine Hochwiderstandszone dar. Die Hochstromzone erfährt dabei also eine besonders starke Beheizung im Verhältnis zu der benachbarten Hochwiderstandszone.

Diese Weiterbildung mit ihren Perforationen und/oder Nuten ist ebenso kombinierbar mit der zuvor genannten Weiterbildung mit weiteren Perforationen und/oder Nuten einer Sollbruch- kontur. Insbesondere kann ein entsprechender Rohlingsbereich mittels einer vorgenannten Sollbruchkontur in einer Blechplatine begrenzt sein und der Rohlingsbereich in einer Hochstromzone angeordnet sein. Hierdurch kann eine Blechplatine derart für den Beheizungsschritt und einen Warm umformschritt vorbereitet sein, dass der Rohlingsbereich energiesparend selektiv für eine anschließende Warmumformung erhitzbar ist bzw. erhitzt wird und in dem Warmumformschritt aus der Rohlingsumgebung heraustrennbar ist bzw. herausgetrennt wird. Der Rohlingsbereich kann dabei die Hochstromzone sein oder ganz oder teilweise in der Hochstromzone angeordnet sein. Die Perforationen und/oder Nuten der Sollbruchkontur können dabei derart ausgestaltet sein, dass sie wärmeausdehnungsbedingt wie obengenannt eine sich bei Erwärmung der Blechplatine verbessernde elektrische Leitfähigkeit erlauben, wohingegen die Perforationen und/oder Nuten der Hochwidestandszone eine derart groß gewählte Perforationsbreite oder Nutbreite aufweisen, dass ihre jeweiligen Randflächen einander nicht wärmeausdehnungsbedingt kontaktieren, da dies ungewollt dem größeren elektrischen Widerstands in der Hochwiderstandszone zuwiderliefe.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass in dem Beheizungsschritt die wenigstens eine Hochstromzone mit einer um mehr als 30 %, insbesondere mehr als 100 %, weiter insbesondere mehr als 500 % größeren mittleren elektrische Stromdichte durchflossen wird als die wenigstens eine korrespondierende Hochwiderstandszone.

Diese Unterschiede in der Stromdichte erlauben eine besonders große Differenz zwischen den Heizleistungsdichten, mit denen die Hochstromzone und die Hochwiderstandszone erhitzt werden, bei gleichzeitig ausreichend verbleibendem Platinenmaerial in der Hochwiderstandszone für eine mechanische Stabilität der Blechplatine, insbesondere in Fällen, in denen die Hochwiderstandszone einen Teil einer einen Rohling stützenden Rohlingsumgebung darstellt.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die eine oder mehreren der Perforationen und/oder die eine oder mehreren der Nuten eine Mehrzahl von Hochwiderstandszonen und jeweils zugehöriger Hochstromzonen, insbesondere mit verschiedenen mittleren elektrischen Widerständen der Hochwiderstandszonen in Hauptstromrichtung bilden.

Hierdurch kann in der Blechplatine gezielt ein Profil unterschiedlicher Stromdichten und somit Heizleistungsdichten des Beheizungsschritts erzielt werden. So kann beispielsweise ein erster Bereich der Blechplatine, der einer Warmumformung unterzogen werden sollen, auf eine höhere erste Zieltemperatur erhitzt werden als ein zweiter Bereich der Blechplatine, in dem eine Kaltumformung mit Kaltverfestigung gewünscht ist. Ebenso können Bereiche der Blechplatine für unterschiedliche spätere Härtegrade der daraus hervorgehenden Bauteile beheizt werden.

Insbesondere können zwischen einer Stromzuführungselektrode und einer Stromabführungselektrode verschiedene Hochwiderstandszonen aneinandergereiht neben der Hochstromzone bzw. mehreren Hochstromzonen ausgebildet sein, die je nach Bedarf zu einer höheren oder geringeren Stromdichte in der benachbarten Hochstromzone führen. Die mittleren elektrischen Widerstände in den Hochwiderstandszonen können dabei variiert werden. Z.B. kann ein mittlerer elektrischer Widerstand einer Hochwiderstandszone dadurch weiter vergrößert werden, dass schlitzförmige Perforationen und/oder Nuten länger ausgestaltet werden und zwischen den schlitzförmigen Perforationen und/oder Nuten schmalere Verbindungsstege verbleiben und/oder dass mehr Perforationen und/oder Nuten in die Hochwiderstandszone eingebracht sind bzw. werden und/oder dass Nutgründe der Nuten besonders dünn ausgestaltet werden. Eine Widerstandsvergrößerung in Hauptstromrichtung kann auch erfolgen, indem mehrere Reihen von schlitzförmigen Perforationen und/oder Nuten hintereinander angeordnet werden. Dabei können insbesondere die Reihen von Perforationen und/oder Nuten derart versetzt zueinander angeordnet werden, dass ein effektiv in Hauptstromrichtung hindurchfließender Strom besonders lange Wege im Sinne von Umwegen durch das verbleibende Platinenmaterial mäandern muss. Hierdurch lassen sich Vergrößerungen des mittleren elektrischen Widerstands bewerkstelligen, bei denen eine gute mechanische Stabilität auch der Hochwiderstandszone gegeben ist.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass bei dem Beheizungsschritt eine oder mehrere der Hochstromzonen auf hohe Temperaturwerte aufgeheizt werden, in einigen Fällen sogar über die Rekristallisationstemperatur hinaus, eine oder mehrere auf eine niedrigere Temperatur im Erholungsbereich, in dem die Diffusionsprozesse aktiviert werden und die Freisetzung von Eigenspannungen erfolgt, jedoch ohne Phasenumwandlung oder Rekristallisation, wobei eine oder mehrere der Hochstromzonen zum geringeren Effekt der oben genannten in einem noch niedrigeren Temperaturbereich gehalten wird. So kann z.B. eine der Hochstromzonen auf die den Rekristallisationsprozess erzwingende Temperatur aufgeheizt werden, während andere Zonen des Blechrohlings auf die Temperatur auf dem Niveau von 80 und 60% erwärmt werden. Hierdurch ist es möglich, dass verschiedene Bereiche des Blechzuschnitts gehärtet werden können bzw. für eine eventuelle anschließende Umformung wärmebehandlungstechnisch sinnvoll vorbereitet werden können. In Folge dessen können die üblicherweise nach der Umformung bei Raumtemperatur auftretenden Rückfederungeffekte verringert oder gänzlich kompensiert werden. Alternativ oder zusätzlich kann in einem anderen Bereich in der Erwärmungsstufe eine niedrigere Temperatur unterhalb der Erho- lungs bzw. Rekristallisationstemperatur eingestellt werden, z.B. um eine Kaltverfestigung zu erreichen und/oder wenn dieser andere Bereich nur eine geringe oder keine Verformung aufweist oder einer Warmumformung ausgesetzt ist.

Möglich ist auch eine Weiterbildung der Erfindung, gemäß der bei dem Beheizungsschritt eine oder mehrere der einen oder mehreren Hochstromzonen auf hohe Temperaturwerte im Bereich der Rekristallisation des Platinenmaterials erhitzt werden und/oder eine oder mehrere Hochstromzonen auf niedrigere Temperaturwerte, beispielsweise im Erholungsbereich des Platinenmaterials, erhitzt werden, wobei eine oder mehrere der Hochwiderstandszonen auf einer niedrigeren Temperatur unterhalb des Erholungsbereichs und unterhalb des Bereichs der Rekristallisation des Platinenmaterials bleiben. Hierdurch ist möglich, dass unterschiedliche Bereiche der Blechplatine zum Zwecke der Härtung und/oder für eine etwaige nachfolgende Umformung in einer oder der Warmumformung sinnvoll im Sinne einer Wärmebehandlung vorbereitet werden können. Insbesondere können Bereiche auf eine Temperatur oberhalb der Rekristallisationstemperatur aufgeheizt werden, um besonders große Deformationen in Verbindung mit Spannungsarmut nach einer Warmumformung zu ermöglichen. Alternativ oder ergänzend kann in einem anderen Bereich in dem Beheizungsschritt eine niedrigere Temperatur unterhalb der Rekristallisationstemperatur eingestellt werden, etwa zum Erzielen einer Kaltverfestigung und/oder falls dieser andere Bereich nur einer geringen der oder keiner Deformation in einer oder der Warmumformung ausgesetzt ist.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass sich ein oder der Rohlingsbereich ganz oder teilweise über die Hochstromzone beziehungsweise über mehrere der Hochstromzonen erstreckt. Hierdurch ist Rohlingsbereich ganz oder teilweise beheizbar. Weiterhin kann hierdurch die einfache und unkomplizierte Beheizung auch eines komplex geformten Rohlingsbereichs besonders energiesparend bewerkstelligt werden.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine oder mehrere der Perforationen und/oder eine oder mehrere der Nuten vor der Durchführung des Beheizungsschritts mittels eines Materialschwächungsschritts in die Blechplatine eingebracht werden. Der Materialschwächungsschritt stellt somit einen Vorbereitungsschritt dar, mit dem eine Blechplatine einfacher Geometrie für eine Warmumformung in einem Warmumformschritt derart vorbereitet wird, dass eine energieeffiziente Durchführung der Warmumformschritts und eine gezielte Optimierung der Materialeigenschaften, insbesondere des Metallgefüges des aus dem Warmumformschritt hervorgehenden Bauteils, ermöglicht wird.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Einbringen der einen oder mehreren Perforationen und/oder der einen oder mehreren Nuten mittels eines thermischen Trennverfahrens, insbesondere mittels Laserschneiden und/oder Erodieren, und/oder mittels eines mechanischen Trennverfahrens, insbesondere mittels Fräsen, erfolgt. Grundsätzlich können diese Verfahren danach ausgewählt werden, ob sie für die Erzielung der individuellen Perforationsbreiten und/oder Nutbreiten geeignet sind.

Insbesondere für das Herstellen der Perforationen einer Sollbruchkontur kann mittels Laserschneidens eine geringe Perforationsbreite erzielt werden, die ein gutes elektrisch leitendes Kontaktieren der Randflächen eines Rohlingsbereichs mit den Randflächen einer Rohlingsumgebung erlaubt. Zudem ist das Laserschneiden geeignet, verschiedene Geometrien von Sollbruchkonturen ohne umfassende Anpassungen von Werkzeugen zu erzeugen und empirisch und/oder simulativ die Geometrie von Perforationen und/oder Nuten in Versuchsreihen zu optimieren. Zudem ist das Laserschneiden auch für die kostengünstige Anwendung bei Kleinserien geeignet. Mittels Erodieren können ebenso vorteilhafterweise sehr geringe Perforationsbreiten erzeilt werden. Erodieren erlaubt bei dem Einbringen von Nuten zudem eine präzise Dimensionierung der Nuten für den gewünschten Zweck.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass nach dem Beheizungsschritt und/oder während des Beheizungsschritts in einem Warmumformschritt ein Teil der Blechplatine, insbesondere der Rohlingsbereich oder ein Teil eines oder des Rohlingsbereichs der Blechplatine, mechanisch umgeformt wird, insbesondere umfassend Tiefziehen und/oder Streckziehen. In dem Warmumformschritt wird insbesondere eine oder die Warmumformung der Blechplatine oder eines Teils der Blechplatine durchgeführt. Hierbei kommen die erfindungsgemäßen Vorteile einer gezielten Temperierung ausgewählter Bereiche einer Blechplatine zum Tragen. Aus dem Warm umformschritt geht als Ergebnis ein Warmumformteil hervor.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass bei dem Beheizungsschritt die Blechplatine, insbesondere ein oder der Rohlingsbereich der Blechplatine, auf eine Wärmebehandlungstemperatur erhitzt wird, die die Eigenschaften für folgende Prozesse begünstigt, beispielsweise auf eine Wärmebehandlungstemperatur, die gleich oder höher als die Rekristallisationstemperatur des Platinenmaterials ist. Hierdurch kann in einem oder dem Warmumformschritt ein besonders spannungsarmes Warmumformteil erzielt werden.

Das Platinenmaterial muss hierbei nicht notwendigerweise ein einziges homogenes Materialgefüge sein. Vielmehr sind auch beschichtete oder mehrlagige zusammengefügte Schichtungen von Materialien, insbesondere von Metallen und Metalllegierungen, als Platinenmaterial anzusehen. In einer Ausgestaltung ist möglich, dass bei dem Beheizungsschritt ein Teil der Blechplatine, insbesondere ein oder der Rohlingsbereich der Blechplatine, auf die Wärmebehandlungstemperatur erhitzt wird, die gleich oder höher als die Rekristallisationstemperatur des Platinenmaterials ist, und dass ein anderer Teil, insbesondere die Rohlingsumgebung oder ein Teil der Rohlingsumgebung, auf einer Temperatur bleibt, die geringer als die Rekristallisationstemperatur des Platinenmaterials ist. Hierdurch kann der auf wenigstens die Rekristallisationstemperatur erhitzte Teil, insbesondere der Rohlingsbereich, energiesparend für einen oder den Warmumformschritt vorbereitet werden. Ein weiterer Vorteil ist, dass der unterhalb der Rekristallisationstemperatur verbleibende Teil der Blechplatine mechanisch besonders stabil bleibt und eine einfache Handhabung für einen oder den Warm umformschritt in einem Umformwerkzeug erlaubt.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass während des Materialschwächungsschritts die Blechplatine, insbesondere ein oder der Rohlingsbereich der Blechplatine, eine Vorbereitungstemperatur aufweist, die niedriger als die Rekristallisationstemperatur des Platinenmaterials ist, insbesondere weniger als 100 °C beträgt, weiter insbesondere Raumtemperatur beträgt. Die Vorbereitugnstemperatur ist hierbei die durchschnittliche Temperatur der Blechplatine, in diesem Sinne können lokal auch höhere Temperaturen auftreten, beispielsweise beim Laserschneiden. Hierdurch ist die Blechplatine unkompliziert bei dem Materialschwächungsschritt handhabbar.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Blechplatine eine rechteckige Geometrie, eine mehrere Rechteckabschnitte aufweisende Geometrie, eine Geometrie mit in Längenrichtung verändernder Breite, insbesondere eine keilförmige Geometrie, aufweist. Mit einer solchen Geometrie ist die Blechplatine auf einfache und kostengünstige Weise in dem Beheizungsschritt und/oder in einem oder dem Warmumformschritt handhabbar. Auch sind auf einfache Weise standardisierte Stromzuführungselektroden und Stromabführungselektroden zum elektrischen Kontaktieren verwendbar.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass während oder nach einem Warmumformschritt bzw. dem Warmumformschritt der Rohlingsbereich entlang der Sollbruchkontur aus der Blechplatine teilweise oder vollständig herausgetrennt wird. Durch das Heraustrennen des Rohlingsbereichs ist im erhitzten Zustand ein Rohling, der mit einer komplexen Geometrie ausgestaltet sein kann, für den weiteren Verlauf des Warmumformschritts aus der Blechplatine erzeugbar und umformbar. Ein solcher Rohling mit komplexer Geometrie wäre nur mit wesentlich höherem Aufwand in einem Beheizungsschritt homogen oder gezielt mit einem Temperaturverlauf in Ebenenausdehnung beheizbar, als es bei dem Rohlingsbereich als Bestandteil der Blechplatine möglich ist. Ebenso kann in dem Warmumform- schritt der Rohlingsbereich schon vor dem Heraustrennen ganz oder teilweise zu einem Bauteil umgeformt und anschließend aus der Blechplatine herausgetrennt werden.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich weiterhin aus den Unteransprüchen sowie aus den folgenden Ausführungsbeispielen und den Zeichnungen.

Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Ausführungsbeispiele und den dazugehörenden Zeichnungen beispielhaft erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 : eine Draufsicht auf eine Blechplatine gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 1a: eine vergrößerte Darstellung von zwei Perforationen der Blechplatine aus Fig.

1 vor einem Beheizungsschritt,

Fig. 1b: die Perforationen aus Fig. 1a während des Beheizungsschritts,

Fig. 2: die Blechplatine gemäß Figur 1 mit schematisch angedeuteten elektrischen

Feldlinien,

Fig. 3: eine Draufsicht auf eine Blechplatine gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 4: die Blechplatine gemäß Figur 3 mit schematisch angedeuteten elektrischen

Feldlinien,

Fig. 5: eine Draufsicht auf eine Blechplatine gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 6: eine Draufsicht auf eine Blechplatine gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 7: die Blechplatine gemäß Figur 6 mit schematisch angedeuteten elektrischen

Feldlinien,

Fig. 8: eine Draufsicht auf eine Blechplatine gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Figur 1 zeigt eine Blechplatine 2 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die Blechplatine 2 hat eine rechteckige Geometrie. Sie erstreckt sich von einem ersten Platinenende 4, vorliegend an einer ersten Schmalseite der Blechplatine 2, bis zu einem dem ersten Platinenende 4 gegenüberliegenden zweiten Platinenende 6, vorliegend an einer zweiten Schmalseite der Blechplatine 2. Die Blechplatine 2 erstreckt sich in Längsrichtung 8 und in Querrichtung 10. Die Längsrichtung 8 und die Querrichtung 10 und Überlagerungen aus diesen beiden Richtungen stellen insofern eine Ebenenausdehnung der Blechplatine 2 dar. Die Ebenenausdehnung der Blechplatine 2, ebenso wie die jeweilige Ebenenausdehnung der weiteren Blechplatinen der anderen Ausführungsbeispiele, entspricht in allen Figuren Fig. 1 bis Fig. 8 somit der Bildebene.

Die Blechplatine 2 weist eine erste Platinenoberfläche 12 und eine zweite Platinenoberfläche 14 auf. Die Ansicht der Fig.1 ist auf die erste Platinenoberfläche 12 gerichtet; die gegenüberliegende Platinenoberfläche 14 ist somit in Fig.1 nicht sichtbar. Die erste Platinenoberfläche 12 und die zweite Platinenoberfläche 14 sind um eine Blechdicke der Blechplatine 2 voneinander beabstandet. Die erste Platinenoberfläche 12 und die zweite Platinenoberfläche 14 sind somit eine flächige Begrenzung für das Platinenmaterial. Die Blechdicke erstreckt sich in Dickenrichtung der Blechplatine 2, also orthogonal zu der Ebenenausdehnung der Blechplatine 2, also in die Bildebenen der Figuren hinein. Die Blechplatine 2 kann beispielsweise ein abgeschnittenes Stück eines Blechhalbzeugs sein.

Die Blechplatine weist als Platinenmaterial Titan auf. Hierbei kann die Blechplatine 2 vollständig aus diesem Platinenmaterial Titan bestehen oder alternativ zu einem Großteil, beispielsweise zu 90 % oder 95 %, in Dickenrichtung aus diesem Platinenmaterial ABC bestehen und im Übrigen beschichtet oder anderweitig mehrlagig ausgebildet sein.

Gemäß diesen Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die dargestellte Blechplatine 2 einem Verfahren zur Bearbeitung unterzogen, bei dem in einem Beheizungsschritt die Blechplatine 2 von elektrischem Strom durchflossen und hierbei durch Widerstandsbeheizung resistiv erwärmt wird. Bei dem Verfahren kommt eine Stromzuführungselektrode 16 sowie eine Stromabführungselektrode 18 zum Einsatz. Die Stromzuführungselektrode 16 ist an dem ersten Platinenende 4 be elektrisch kontaktierend befestigt. Die Stromabführungselektrode 18 ist an dem zweiten Platinenende 6 elektrisch kontaktierend befestigt. Die Stromzuführungselektrode 16 und die Stromabführungselektrode 18 sind mit (nicht dargestellten) elektrischen Leitungen mit einer Stromquelle verbunden und mit einer elektrischen Spannungsdifferenz beaufschlagt. Infolge der Spannungsdifferenz stellt sich ein Fluss von elektrischem Strom zwischen der Stromzuführungselektrode 16 und der Stromabführungselektrode 18 ein. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel fließt der elektrische Strom somit, über die Ebenenausdehnung gemittelt, in Längsrichtung 8 von der Stromzuführungselektrode 16 zu der Stromabführungselektrode 18. Entsprechend den physikalischen Gesetzen über die Verteilung elektrischer Felder stellt sich somit entlang der Ebenenausdehnung eine Verteilung der elektrischen Stromdichte in dem Platinenmaterial ein. Das elektrisch leitfähige Platinenmaterial weist einen materialspezifischen ohmschen Widerstand auf, gemäß dem sich aufgrund der Verteilung der elektrischen Stromdichte in Ebenenausdehnnung eine Verteilung einer Heizleistungsdichte in Ebenenausdehnung einstellt. Diese Heizleistungsdichte ist bei einer unbearbeiteten rechteckigen Blechplatine normalerweise in dem gesamten Platinenmaterial entlang der Ebenenausdehnung homogen verteilt, teilweise aber mit einer Ausnahme der nächsten Umgebung um die Stromzuführungselektrode 16 und die Stromabführungselektrode 18 herum, wo je nach Größe der Stromzuführungselektrode 16 und der Stromabführungselektrode 18 größere Stromdichten und somit Heizleistungsdichten auftreten können.

Die Blechplatine 2 weist eine Vielzahl von Perforationen 20 auf. Die Perforationen 20 sind hierbei schlitzförmige lichte Ausnehmungen in dem Platinenmaterial. Die Perforationen 20 sind von der ersten Platinenoberfläche 12 bis zu der zweiten Platinenoberfläche 14 in Dickenrichtung durchgehende Ausnehmungen, in denen kein Platinenmaterial vorhanden ist. Die Perforationen 20 sind aufeinanderfolgend aneinandergereiht und bilden somit einen Linienverlauf 22. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Linienverlauf 22 geschlossen und bildet somit eine umlaufende Kontur.

Die Perforationen 20 des Linienverlaufs 22 begrenzen dabei in Ebenenausdehnung einen Rohlingsbereich 24 der Blechplatine 22. Der Rohlingsbereich ist somit der innerhalb der Perforationen 20 des Linienverlaufs 22 befindliche Teilbereich der Blechplatine 2. Der so definierte Rohlingsbereich 24 wird von dem als Rohlingsumgebung 26 bezeichneten weiteren Teilbereich der Blechplatine 2 umgeben. Insofern begrenzt der Linienverlauf 22 der Perforationen 20 den Rohlingsbereich 24 in Ebenenausdehnung an dessen Außenkontur. Entsprechend begrenzt legt der Linienverlauf 22 der Perforationen 20 die Rohlingsumgebung 26 in Ebenenausdehnung an dessen zu dem Rohlingsbereich 24 hin orientierten Innenkontur.

Zwischen zwei aufeinanderfolgenden Perforationen 20 entlang des Linienverlaufs 22 befindet sich jeweils ein Verbindungssteg 28 aus Platinenmaterial. Die Verbindungsstege 28 bilden somit entlang des Linienverlaufs zwischen den Perforationen 22 stehengebliebene Materialbrücken zwischen dem Rohlingsbereich 24 und der Rohlingsumgebung 26. Hierdurch wird der Rohlingsbereich 24 in der Rohlingsumgebung 26 eingebettet gehalten. Die Dimensionierung der Perforationen 20 und der Verbindungsstege 28 ist dabei derart gewählt, dass in einem späteren Warmumformschritt eine Warmumformung des Rohlingsbereichs 24 vorgenommen werden kann und dabei der Rohlingsbereich 24 an den Verbindungsstegen 28 aus der Rohlingsumgebung 26 herausgetrennt wird. Somit bilden die Perforationen 20, insbesondere in Verbindung mit den Verbindungsstege 28, eine linienförmige Sollbruchkontur 30, die den Rohlingsbereich 24 von der Rohlingsumgebung 26 innerhalb der Blechplatine 2 abgrenzt. Die Sollbruchkontur 30 ist dabei für ein mechanisches Heraustrennen des Rohlingsbereichs 24 aus der Rohlingsumgebung 26 in einem Warmumformschritt eingerichtet. Das Heraustrennen in dem Warmumformschritt kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass bei einem Tiefziehen als Warmumformung der Rohlingsbereich 24 in ein Tiefziehwerkzeug eingedrückt wird und dabei mit seinen Außenkanten in das Tiefziehwerkzeug eingezogen wird. Hierdurch kann bei passender Dimensionierung der beim Tiefziehen aufgebrachten Kräfte der Rohlingsbereich 24 aus der Rohlingsumgebung 26 herausgetrennt werden, indem die Verbindungsstege 28 aufgrund der sich darin einstellenden Zugkräfte reißen. Somit wird eine wesentlich vereinfachte Warmumformung eines Rohlings mit einer komplexen Rohlingsgeometrie ermöglicht, in dem zunächst lediglich die Blechplatine 2 mit einfacher Geometrie und dem darin eingebetteten Rohlingsbereich 24 resistiv erwärmt werden muss.

Die Perforationen 20 der Sollbruchkontur 30 sind dabei derart ausgestaltet, dass eine gleichmäßige Beheizung der Blechplatine 2 einschließlich des Rohlingsbereichs 24 bei dem Beheizungsschritt erfolgt.

Innerhalb einer oder mehrerer der Perforationen 20 weist der Rohlingsbereich 24 eine jeweils zu der Perforation 20 gehörige Randfläche 32 auf. Die Randfläche 32 ist somit in Ebenenausdehnung von dem Rohlingsbereich 24 weg und zu der Rohlingsumgebung 26 hin ausgerichtet und grenzt an die Perforation 20 an. Weiterhin weist die Rohlingsumgebung 26 eine jeweils zu der Perforationen 20 gehörige Randfläche 34 auf. Die Randfläche 34 ist somit in Ebenenausdehnung von der Rohlingsumgebung 24 weg und zu dem Rohlingsbereich hin ausgerichtet und grenzt an die Perforation 20 an. Innerhalb einer oder mehrerer der Perforationen 20 sind die Randfläche 32 des Rohlingsbereichs 24 und die Randfläche 34 der Rohlingsumgebung 26 einander gegenüberliegend und zueinander hin weisend orientiert. Die Randfläche 32 des Rohlingsbereichs und die Randfläche 34 der Rohlingsumgebung 26 sind dabei um eine Perforationsbreite 36 voneinander beabstandet. Insbesondere sind die Randfläche 32 des Rohlingsbereichs 24 und die Randfläche 34 der Rohlingsumgebung 26 parallel zueinander einander gegenüberliegend orientiert. Entlang des Linienverlaufs 22 weist die eine oder mehrere der Perforationen 20 eine Perforationslänge 38 auf.

Bei der Durchführung des Beheizungsschritts erwärmt sich die Rohlingsumgebung 26 und der Rohlingsbereich 24 durch die Heizleistungsdichte. Zu Beginn des Beheizungsschritts befindet sich die Blechplatine 2 in der Regel auf Raumtemperatur. Dabei stellt sich innerhalb des Rohlingsbereichs 24 zunächst eine geringere elektrische Stromdichte und somit auch eine geringere Heizleistungsdichte als in der benachbarten Rohlingsumgebung 26 ein. Durch die fortschreitende Erhitzung des Platinenmaterials in der Nähe der Sollbruchkontur 30 führt jedoch die temperaturbedingte Wärmeausdehnung des Platinenmaterials zu einer verbesser- ten elektrischen Leitfähigkeit auch zwischen der Rohlingsumgebung 26 und dem Rohlingsbereich 24. Hierzu ist die Perforationsbreite 36 bei einer oder mehrerer der Perforationen 20 derart dimensioniert, dass während des Beheizungsschritts entlang von dessen oder derer Perforationslänge 38 die zugehörige Randfläche 32 des Rohlingsbereichs 24 und die Randfläche 34 der Rohlingsumgebung 26 aufgrund der Wärmeausdehnung zueinander hin geführt werden und einander elektrisch leitend kontaktieren. Somit ist bei fortschreitender Beheizung der Blechplatine 2 während des Beheizungsschritts eine bessere elektrische Leitfähigkeit zwischen der Rohlingsumgebung 26 und dem Rohlingsbereich 24 über die Sollbruchkontur 30 hinweg möglich.

Auf diese Weise wird der Rohlingsbereich 24 für einen folgenden Warmumformschritt in dem Beheizungsschritt auf die Zieltemperatur erhitzt, die wenigstens der Rekristallisationstemperatur des Platinenmaterials entspricht. Aufgrund der homogenen Beheizung, die erfindungsgemäß durch die vorgenannte Dimensionierung der Perforationen 20 trotz der Sollbruchkontur 30 möglich ist, kann der Rohlingsbereich 24 also als Bestandteil der Blechplatine 2 einer Beheizung unterzogen werden und dennoch durch das darauffolgende Heraustrennen entlang der Sollbruchkontur 30 wie eine Formplatine in dem Warmumformschritt verarbeitet werden.

In Versuchen konnte beispielsweise gezeigt werden, dass für Titan als Platinenmaterial eine Perforationslänge von 5 mm und eine Länge der Verbindungsstege 28 von 1 mm bei einer Platinendicke von 1 mm und einer Perforationsbreite von 0,1 mm in dem Warmumformschritt eine Zieltemperatur von 900 °C eingestellt werden konnte, von der Temperaturabweichungen von lediglich maximal 15 °C gemessen werden konnten.

Fig. 1a zeigt einen vergrößert dargestellten Ausschnitt A von zwei Perforationen 20 der Sollbruchkontur 30 aus Fig. 1 in dieser Darstellung der Fig.1a befindet sich die Blechplatine 2 am Beginn des Beheizungsschrittes, also üblicherweise auf Raumtemperatur. Dabei sind die Randfläche 32 des Rohlingsbereichs 24 und die Randfläche 34 der Rohlingsumgebung 26 um die Perforationsbreite 36 beabstandet. Zum Vergleich zeigt Fig. 1b in gestrichelte Kontur, wie während des Beheizungsschritts die Randfläche 32 des Rohlingsbereichs und die Randfläche 34 der Rohlingsumgebung aufgrund der Wärmeausdehnung des Platinenmaterials sich flächig elektrisch leitend kontaktieren. Somit steht bei Fortschreiten des Beheizungsschritts für den zwischen der Stromzuführungselektrode 4 und der Stromabführungselektrode 6 in Längsrichtung 8 fließenden Strom im Bereich des Ausschnitts A nicht mehr nur lediglich die Verbindungsstege 28 - wie in Fig. 1A dargestellt - zur Verfügung, sondern zusätzlich der Kontaktierungsbereich 40 in jeder der Perforationen 20. Fig. 2 zeigt die Blechplatine 2 im beheizten Zustand, also wenn der Rohlingsbereich 24 auf seine Zieltemperatur für die Warmumformung erhitzt ist und sich ein elektrisches Kontaktieren des Kontaktierungsbereichs 40 innerhalb eines Teils oder aller der Perforationen 20 eingestellt hat. Durch die vorteilhafte Dimensionierung der Perforationsbreite 36 in den Nuten 20 kann sich ein derart homogenes elektrisches Feld innerhalb der Blechplatine 2 einstellen, welches ohne eine solche Dimensionierung aufgrund der ansonsten reduzierten Durchströmung waren Querschnitte an Platinenmaterial zu einer starken Verzerrung der schematisch eingezeichneten elektrischen Feldlinien führen würde und zu einem Stromfluss, der sich wesentlich auf die Rohlingsumgebung 26 konzentriert und eine gewünschte Beheizung des Rohlingsbereichs 24 auf die Zieltemperatur, insbesondere eine homogene Beheizung, erschweren oder unmöglich machen würde.

Das Einbringen der Perforationen 20 erfolgt bei dem Verfahren vor dem Beheizungsschritt in einem Materialschwächungsschritt. Bei diesem werden die Perforationen beispielsweise mittels Laserschneiden, Erodieren oder einem anderen thermischen oder auch mechanischen Trennverfahren in das Platinenmaterial eingebracht. Das Verfahren erlaubt daher auf einfache und kostengünstige Weise, auch bei Kleinserien, einfache und kostengünstig beschafftbare Platinen einfacher Geometrie, beispielsweise vom Halbzeug, einzusetzen und eine komplexe Geometrie in Form des Rohlingsbereichs 24 mittels der Sollbruchkontur 30 zu definieren, gleichmäßig zu beheizen und hierdurch auf einen anschließenden Warmumformschritt vorzubereiten. In diesem Warm umform sch ritt wird der Rohling daraufhin in Form des Rohlingsbereichs 24 unmittelbar vor oder während der Warmumformung aus der Rohlingsumgebung 26 heraus getrennt. Somit wird aus einer zweidimensionalen Blechplatine 2 im Ergebnis ein dreidimensionales Produktteil durch einfache und kostengünstige Warmumformung hergestellt.

Fig. 3 zeigt eine Blechplatine 44 eines anderen Ausführungsbeispiels für ein erfindungsgemäßes Verfahren. Fig. 4 zeigt die Blechplatine 44 mit schematisch eingezeichneten elektrischen Feldlinien zwischen der Stromzuführungselektrode 16 und der Stromabführungselektrode 18, von denen die Blechplatine 44 wie im ersten Ausführungsbeispiel mittels elektrischem Strom resistiv beheizt wird. Soweit nicht anders beschrieben, entspricht dieses Ausführungsbeispiels dem vorangehenden Ausführungsbeispiel.

In diesem Ausführungsbeispiel ist keine Sollbruchkontur 30 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel in die Blechplatine 44 eingebracht. Die Blechplatine 44 kommt gemäß diesem Ausführungsbeispiel in dem Verfahren zum Einsatz. Die Blechplatine 44 weist Perforationen 46 auf. Die Perforationen 46 sind hierbei derart in der Blechplatine 44 angeordnet, dass sie eine erste flächige Hochwiderstandszone 48 und eine zweite flächige Hochwiderstandszone 50 in der Blechplatine 44 bilden (jeweils visualisiert durch strichpunktierte Einrahmungen in den Zeichnungen). Dass die erste Hochwiderstandszone 48 und die zweite Hochwiderstandszone 50 jeweils flächig sind, bedeutet, dass sie sich zweidimensional in Ebenenausdehnung über Teilbereiche der Blechplatine 44 erstrecken. Durch die Perforationen 46 wird innerhalb der ersten Hochwiderstandszone 48 und innerhalb der zweiten Hochwiderstandszone 50 der für die Durchströmung von elektrischem Strom zur Verfügung stehende Querschnitt aus verbliebenem Platinenmaterial reduziert Dies führt in den Hochwiderstandszonen 48, 50 zu einem jeweils größeren mittleren elektrische Widerstand für die Leitung von elektrischem Strom als dieser in nicht mit solchen Perforationen 46 versehenen Bereichen der Blechplatine 44 gegeben ist. Daher ergibt sich zwischen der ersten Hochwiderstandszone 48 und der zweiten Hochwiderstandszone 50 eine Hochstromzone 52 (jeweils durch eine strichpunktierte Einrahmung in den Figuren visualisierend umgrenzt), die einer zwischen der Stromzuführungselektrode 16 und der Stromabführungselektrode 18 angelegten Spannungsdifferenz einen wesentlich geringeren mittleren elektrischen Widerstand entgegensetzt als die Hochwiderstandszonen 48, 50. Hierdurch stellt sich entlang der Feldlinien, die durch die Hochstromzone 52 verlaufen, eine wesentlich größere elektrische Stromdichte und somit größere Heizleistungsdichte ein als in den Hochwiderstandszonen 48, 50.

Die erste Hochwiderstandszone 48 und die zweite Hochwiderstandszone 50 sind in Querrichtung 10 benachbart zu der Hochstromzone 52 angeordnet. Dies führt dazu, dass der in Längsrichtung 8 zwischen der Stromzuführungselektrode 16 und der Stromabführungselektrode 18 verlaufende mittlere Stromfluss im Bereich der Hochstromzone 52 eingeschnürt wird. Insofern sind die erste Hochwiderstandszone 48 und die zweite Hochwiderstandszone 50 in Querrichtung benachbart zu einer zwischen der Stromzuführungselektrode 16 und der Stromabführungselektrode 18 durch die Hochstromzone 52 hindurch verlaufenden Hauptstromrichtung 54 angeordnet.

Somit kann durch die Ausgestaltung der Blechplatine 44 in Bereiche von Hochwiderstandszonen 48,50 und wenigstens eine Hochstromzone 52 die Hochstromzone 52 selektiv wesentlich stärker beheizt werden als die Bereiche der Hochwiderstandszonen 48, 50. Hierdurch ist eine Energieeinsparung möglich und nicht notwendigerweise für die Warmumformung zu beheizende Bereiche können auf geringerer Temperatur und somit besonders mechanisch stabil gehalten werden.

Fig. 5 zeigt eine Blechplatine 56, die in einem dritten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Einsatz kommt. Die Blechplatine 56 weist wie die Blechplatine 44 des vorherigen Ausführungsbeispiel gern. Fig. 3 und Fig. 4 eine nicht mit Perforationen versehene Hochstromzone 54 sowie eine erste Hochwiderstandszone 48 und eine zweite Hochwiderstandszone 50. Die Hochwiderstandszonen 48, 50 sowie die Hochstromzone 54 (jeweils durch eine strichpunktierte Einrahmung in den Figuren visualisierend umgrenzt) werden entsprechend durch Perforationen 46 gebildet. Diese Übereinstimmungen sind somit mit den gleichen Bezugszeichen wie in dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 und Fig. 4 gekennzeichnet.

Weiterhin weist die Blechplatine 56 wie die Blechplatine 2 des ersten Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 1 , Fig. 1a, Fig. 1 b und Fig. 2 eine Sollbruchkontur 30 in Form eines Linienverlaufs 22 von Perforationen 20 und Verbindungsstegen 28 auf. Die Übereinstimmungen mit dem ersten Ausführungsbeispiel sind somit mit den gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 , 1a, 1 b und Fig. 2 gekennzeichnet.

Somit ist wie in dem ersten Ausführungsbeispiel vorteilhafterweise ein Rohlingsbereich 24 innerhalb der Blechplatine 56 in dem Beheizungsschritt homogen beheizbar und in einem darauffolgenden Warmumformschritt aus der Blechplatine 56 heraustrennbar. Der Rohlingsbereich 24 ist hierbei in einer Hochstromzone entsprechend dem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß der Figuren 3 und 4 benachbart zu einer ersten Hochwiderstandszone 48 und einer zweiten Hochwiderstandszone 50 angeordnet. Die erste Hochwiderstandszone 48 und die zweite Hochwiderstandszone 50 sind somit innerhalb einer von dem ersten Ausführungsbeispiel abweichend ausgestalteten Rohlingsumgebung 58 ausgebildet. Somit kombinieren sich die Vorteile aus dem ersten und dem zweiten Ausführungsbeispiel, wenn in dem dritten Ausführungsbeispiel die Blechplatine 56 in dem Beheizungsschritt und dem Warmumformschritt eingesetzt wird. Darüber hinaus führen die Hochwiderstandszonen 48, 50 bei der Durchführung des Beheizungsschritts schon zu Beginn zu besonders hohen stromdichten in der Hochstromzone 52, sodass für ein gleichmäßiges Erhitzen des Rohlingsbereichs 24 sich eine schnelle Erhitzung des Platinenmaterials im Bereich der Sollbruchkontur 30 einstellt und eine höhere gleichmäßige Leitfähigkeit über den Rohlingsbereich 24 durch das Kontaktieren der Randflächen 32, 34 des Rohlingsbereichs 24 und der Rohlingsumgebung 26 einstellt. Dies ist einerseits vorteilhafterweise energiesparend und führt zu geringeren benötigten Gesamtströmen zwischen der Stromzuführungselektrode 16 und der Stromabführungselektrode 18 zu Beginn des Beheizungsschritts.

Fig. 6 und Fig. 7 zeigen eine Blechplatine 60 gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die Blechplatine 60 weist hierbei eine erste Hochstromzone 62, eine zweite Hochstromzone 64 und eine dritte Hochstromzone 66 auf (jeweils durch eine strichpunktierte Einrahmung in den Figuren visualisierend umgrenzt). Die Hochstromzonen 62, 64, 66 weisen hierbei keine Perforationen auf. Die Hauptstromrichtung 68 verläuft zwischen der Stromzuführungselektrode 16 und der Stromabführungselektrode 18 durch die aneinandergereihten Hochstromzonen 62, 64, 66 hindurch. Quer zu der Hochstromrichtung 68 sind benachbart zu der ersten Hochstromzone 62 eine erste Hochwiderstandszone 70 und eine zweite Hochwiderstandszone 72 in der Blechplatine 60 ausgebildet. Zu der zweiten Hochstromzone 64 sind quer zu der Hauptstromrichtung 68 benachbart eine dritte Hochwiderstandszone 74 und eine vierte Hochwiderstandszone 76 in der Blechplatine 60 ausgebildet. Zu der dritten Hochstromzone 66 sind quer zu der Hauptstromrichtung 68 benachbart eine fünfte Hochwiderstandszone 78 und eine sechste Hochwiderstandszone 80 in der Blechplatine 60 ausgebildet.

Durch verschiedene Ausgestaltung der Hochwiderstandszonen 70, 72, 74, 76, 78, 80 (jeweils durch eine strichpunktierte Einrahmung in den Figuren visualisierend umgrenzt) stellt sich bei dem Beheizungsschritt eine entlang der Hauptstromrichtung 68 verändernde Stromdichte und folglich verändernde Heizleistungsdichte ein. Hierdurch werden bei dem Beheizungsschritt verschiedene Zieltemperaturen in den Hochstromzonen 62, 64 und 66 erzielt. Wie in Fig. 7. ersichtlich, erstrecken sich die dritte Hochwiderstandszone 74 und die vierte Hochwiderstandszone 76 weiter von dem Randbereich der Blechplatine 60 zu der Hochstromzone 64 hin, die somit in Hauptstromrichtung 68 schmaler ist. Somit konzentriert sich der wesentliche Anteil des Gesamtstroms bei dem Beheizungsschritt in der zweiten Hochstromzone 64 auf einen geringeren durchflossenen Materialquerschnitt aus Platinenmaterial als in der ersten Hochstromzone 62 und der zweiten Hochstromzone 64, wie in der Darstellung der Fig. 7 durch die Einschnürung der Feldlinien in der zweiten Hochstromzone verdeutlicht. Der durchflossene Materialquerschnitt jeder der Hochstromzonen 62, 64, 66 entspricht dabei dem Produkt aus der Blechdicke der Blechplatine 60 und der jeweiligen quer zur Hauptstromrichtung 68 erstreckenden Breite der Hochstromzone 62, 64, 66.

Bei der Durchführung des Beheizungsschritts wird die zweite Hochstromzone 64 daher mit einer höheren Heizleistungsdichte beheizt und erreicht eine höhere Zieltemperatur als die erste Hochstromzone 62 und die dritte Hochstromzone 66.

Durch die Ausgestaltung verschiedener Hochstromzonen mit unterschiedlich hohen Heizleistungsdichten können daher verschiedene Bereiche der Blechplatine unterschiedlich stark beheizt werden, beispielsweise derart, dass eine Hochstromzone eine Zieltemperatur oberhalb der Rekristallisationstemperatur des Platinenmaterials erreicht und eine weitere Hochstromzone eine Zieltemperatur erreicht, die zugleich lediglich ein Anlassen, eine Härtung und/oder eine Kaltverfestigung in anschließenden einem Warmumformschritt ermöglicht. In einem fünften Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 8 weist eine Blechplatine 82 eine Sollbruchkontur 30 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel (mit entsprechend gleichen Bezugszeichen wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel) auf, zusätzlich ergänzt um die Hochwiderstandszonen 70, 72, 74, 76, 78, 80 des vierten Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 7 (mit entsprechend gleichen Bezugszeichen wie dem vierten Ausführungsbeispiel), so dass sich dabei (entsprechend dem vierten Ausführungsbeispiel) die erste Hochstromzone 62, die zweite Hochstromzone 64 und die dritte Hochstromzone 66 ergeben. Der Rohlingsbereich 24 erstreckt sich damit in Ebenenausdehnung über die erste Hochstromzone 62, die zweite Hochstromzone 64 und die dritte Hochstromzone 66. Hierdurch können die jeweils in den verschiedenen Hochstromzonen 62, 64, 66 liegenden Bereiche des Rohlingsbereichs 24 gezielt einer unterschiedlichen Erhitzung in dem Beheizungsschritt unterzogen werden.

Alternativ oder ergänzend zu den Perforationen aller vorgenannten Ausführungsbeispiele können Nuten in die Blechplatinen 2, 44, 56, 60, 82 eingebracht sein. Die Nuten können dabei jeweils die gleiche Funktion übernehmen wie die Perforationen, wobei lediglich der aus Platinenmaterial verbleibende Nutgrund zur elektrischen Leitfähigkeit beiträgt. Wird der Nutgrund dünn ausgestaltet, stellt sich in Ebenenausdehnung über einer Nut ein erheblich vergrößerter elektrischer Widerstand ein, als wenn die Nut nicht in die Blechplatine eingebracht wäre.

Bezugszeichen:

2 Blechplatine

4 erstes Platinenende

6 zweites Platinenende

8 Längsrichtung

10 Querrichtung

12 erste Platinenoberfläche

14 zweite Platinenoberfläche

16 Stromzuführungselektrode

18 Stromabführungselektrode

20 Perforation

22 Linienverlauf

24 Rohlingsbereich

26 Rohlingsumgebung

28 Verbindungssteg

30 Sollbruchkontur

32 Randfläche

34 Randfläche

36 Perforationsbreite

38 Perforationslänge

40 Kontaktierungsbereich

42 Feldlinien

44 Blechplatine

46 Perforation

48 erste Hochwiderstandszone

50 zweite Hochwiderstandszone

52 Hochstromzone

54 Hauptstromrichtung

56 Blechplatine

58 Rohlingsumgebung

60 Blechplatine

62 erste Hochstromzone

64 zweite Hochstromzone

66 dritte Hochstromzone

68 Hauptstromrichtung

70 erste Hochwiderstandszone

72 zweite Hochwiderstandszone

74 dritte Hochwiderstandszone

76 vierte Hochwiderstandszone

78 fünfte Hochwiderstandszone

80 sechste Hochwiderstandszone

82 Blechplatine

Claims

29

Patentansprüche Verfahren zur Bearbeitung einer elektrisch leitfähigen Blechplatine aus einem Platinenmaterial, wobei in einem Beheizungsschritt die Blechplatine (2, 44, 56, 60, 82) mittels wenigstens einer Stromzuführungselektrode (16) und wenigstens einer Stromabführungselektrode (18) mit wenigstens einer elektrischen Spannungsdifferenz beaufschlagt und hierdurch von elektrischem Strom durchflossen und resistiv beheizt wird, dadurch gekennzeichnet, dass dabei die Blechplatine (2, 44, 56, 60, 82) eine oder mehrere Perforationen (20, 46) und/oder eine oder mehrere Nuten aufweist. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die geometrische Anordnung einer oder mehrerer der Perforationen (20) und/oder einer oder mehrerer der Nuten eine Sollbruchkontur (30) bilden, die einen Rohlingsbereich (24) der Blechplatine (2, 56. 82) gegenüber der außerhalb des Rohlingsbereichs (24) liegenden Rohlingsumgebung (26) der Blechplatine (2, 56, 82) begrenzt oder begrenzen. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Beheizungsschritt eine, mehrere oder alle Perforationen (20, 46) und/oder Nuten der Sollbruchkontur (30) jeweils eine Randfläche (32) des Rohlingsbereichs (24) von jeweils einer Randfläche (34) der Rohlingsumgebung (26) durch eine dazwischenliegende Perforationsbreite (36) oder Nutbreite trennen, wobei die Perforationsbreite (36) oder Nutbreite derart dimensioniert ist, dass bei dem Beheizungsschritt entlang eines Teils oder entlang der gesamten Länge der einen, mehreren oder aller dieser Perforationen (20) oder Nuten jeweils die zugehörige Randfläche (32) des Rohlingsbereichs (24) und die Randfläche (34) der Rohlingsumgebung (26) einander elektrisch leitend kontaktieren und von einem Teil des elektrischen Stroms durchflossen werden. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die geometrische Anordnung einer oder mehrerer der Perforationen (20) und/oder einer oder mehrerer der Nuten einen Linienverlauf (22) oder mehrere Linienverläufe (22) bilden. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass entlang des Linienverlaufs (22) oder entlang wenigstens eines der Linienverläufe (22) zwischen aufeinan- 30 der folgenden Perforationen (20) sich jeweils ein Verbindungssteg (28) aus Platinenmaterial befindet. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis aus der entlang der Sollbruchkontur (30) summierten Länge der Perforationen (20) und der entlang der Sollbruchkontur (30) summierten Länge der Verbindungsstege (28) größer als 1 und kleiner als 20 ist, insbesondere größer als 2 und kleiner als 8 ist, weiter insbesondere größer als 4 und kleiner als 7 ist. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere der Perforationen (46) und/oder eine oder mehrere der Nuten wenigstens eine flächige Hochwiderstandszone (48, 50, 70, 72, 74, 76, 78, 80) in der Blechplatine (44, 56, 60, 82 bilden, welche in der zwischen einer oder der Stromzuführungselektrode (16) und einer oder der Stromabführungselektrode (18) verlaufenden Hauptstromrichtung (54) einen größeren mittleren elektrischen Widerstand aufweist als eine in Querrichtung zur Hauptstromrichtung (54) benachbart zu der Hochwiderstandszone (48, 50, 70, 72, 74, 76, 78, 80) befindliche korrespondierende Hochstromzone (52, 62, 64, 66). Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Beheizungsschritt die wenigstens eine Hochstromzone (52, 62, 64, 66) mit einer um mehr als 30 %, insbesondere mehr als 100 %, weiter insbesondere mehr als 500 % größeren mittleren elektrische Stromdichte durchflossen wird als die wenigstens eine korrespondierende Hochwiderstandszone (48, 50, 70, 72, 74, 76, 78, 80). Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die eine oder mehreren der Perforationen (46) und/oder die eine oder mehreren der Nuten eine Mehrzahl von Hochwiderstandszonen (48, 50, 70, 72, 74, 76, 78, 80) und jeweils zugehöriger Hochstromzonen (52, 62, 64, 66), insbesondere mit verschiedenen mittleren elektrischen Widerständen der Hochwiderstandszonen (48, 50, 70, 72, 74, 76, 78, 80) in Hauptstromrichtung (54) bilden. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Beheizungsschritt eine oder mehrere der einen oder mehreren Hochstromzonen (52, 62, 64, 66) auf hohe Temperaturwerte im Bereich der Rekristallisation des Platinenmaterials erhitzt werden und/oder eine oder mehrere Hochstromzonen (52, 62, 64, 66) auf niedrigere Temperaturwerte, beispielsweise im Erholungsbereich des Platinenmaterials, erhitzt werden, wobei eine oder mehrere der Hochwiderstandszonen (48, 50, 70, 72, 74, 76, 78, 80) auf einer niedrigeren Temperatur unterhalb des Erholungsbereichs und unterhalb des Bereichs der Rekristallisation des Platinenmaterials bleiben. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass sich ein oder der Rohlingsbereich (24) ganz oder teilweise über die Hochstromzone (52, 62, 64, 66) beziehungsweise über mehrere der Hochstromzonen (52, 62, 64, 66) erstreckt. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere der Perforationen (20, 46) und/oder eine oder mehrere der Nuten vor der Durchführung des Beheizungsschritts mittels eines Materialschwächungsschritts in die Blechplatine (2, 44, 56, 60, 82) eingebracht werden. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einbringen der einen oder mehreren Perforationen (20, 46) und/oder der einen oder mehreren Nuten mittels eines thermischen Trennverfahrens, insbesondere mittels Laserschneiden und/oder Erodieren, und/oder mittels eines mechanischen Trennverfahrens, insbesondere mittels Fräsen, erfolgt. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Beheizungsschritt und/oder während des Beheizungsschritts in einem Warmumformschritt ein Teil der Blechplatine (2, 44, 56, 60, 82), insbesondere der Rohlingsbereich (24) oder ein Teil eines oder des Rohlingsbereichs (24) der Blechplatine (2, 56, 82), mechanisch umgeformt wird, insbesondere umfassend Tiefziehen und/oder Streckziehen. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Beheizungsschritt die Blechplatine (2, 44, 56, 60, 82), insbesondere ein oder der Rohlingsbereich (24) der Blechplatine (2, 56, 82), auf eine Wärmebehandlungstemperatur erhitzt wird, die die Eigenschaften für folgende Prozesse begünstigt, beispielsweise auf eine Wärmebehandlungstemperatur, die gleich oder höher als die Rekristallisationstemperatur des Platinenmaterials ist. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während des Materialschwächungsschritts die Blechplatine (2, 44, 56, 60, 82), insbesondere ein oder der Rohlingsbereich (24) der Blechplatine (2, 56, 82), eine Vorbereitungstemperatur aufweist, die niedriger als die Rekristallisationstemperatur des Platinenmaterials ist, insbesondere weniger als 100 °C beträgt, weiter insbesondere Raumtemperatur beträgt. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Blechplatine (2, 44, 56, 60, 82) eine rechteckige Geometrie, eine mehrere Rechteckabschnitte aufweisende Geometrie, eine Geometrie mit in Längsrichtung verändernder Breite, insbesondere eine keilförmige Geometrie, aufweist. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während oder nach einem Warm umformschritt bzw. dem Warmumformschritt der Rohlingsbereich (24) entlang der Sollbruchkontur (30) aus der Blechplatine (2, 56, 82) teilweise oder vollständig herausgetrennt wird. Blechplatine, eingerichtet zur Bearbeitung in einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18.