WO2015132300A1

WO2015132300A1 - Verfahren zur individualisierten anpassung der form von bauteilen

Info

Publication number: WO2015132300A1
Application number: PCT/EP2015/054510
Authority: WO
Inventors: Andreas Cott; Erik Hilfrich; Joseph Georg KEVENHÖRSTER; Oliver Mertens; Lothar Patberg; Marcus Rauhut; Ralf Stegmeyer
Original assignee: Thyssenkrupp Steel Europe Ag
Priority date: 2014-03-06
Filing date: 2015-03-04
Publication date: 2015-09-11
Also published as: US10493513B2; CN106102949A; JP6577955B2; JP2017512139A; DE102014102974A1; US20170014891A1; EP3113893A1

Abstract

Dargestellt und beschrieben ist ein Verfahren zur individualisierten Anpassung der Form von Bauteilen (7), umfassend die folgenden Schritte: a) Bereitstellen eines Grundmaterials (1) zur Herstellung der Bauteile (7), b) Auswählen wenigstens eines vereinheitlichenden Herstellungsverfahrens, c) Herstellen der Bauteile (7) mit geometrisch identischer Grundform durch das vereinheitlichende Herstellungsverfahren, d) Auswählen wenigstens eines individualisierenden Herstellungsverfahrens, und e) Anpassen der Form der Bauteile (7) zu wenigstens zwei unterschiedlichen Endformen durch das individualisierende Herstellungsverfahren; wobei sich das vereinheitlichende Herstellungsverfahren von dem individualisierenden Herstellungsverfahren unterscheidet, und wobei sich die Endform jedes Bauteils (7) von seiner Grundform unterscheidet.

Description

Verfahren zur individualisierten Anpassung der Form von Bauteilen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur individualisierten Anpassung der Form von Bauteilen. Zwischen der individuellen Einzelfertigung von unterschiedlichen Bauteilen und der Serien- oder Massenfertigung von identischen Bauteilen bestehen seit jeher große Unterschiede im Hinblick auf die benötigten Anlagen, die Anzahl der herstellbaren Varianten und die damit verbundenen (Stück-) Kosten. Durch individuelle

Einzelfertigung können kleine Stückzahlen von Bauteilen mit Werkzeugen oder Anlagen hergestellt werden, die eher geringe Investitionskosten voraussetzen. Die hierfür eingesetzten Herstellungsverfahren sind üblicherweise sehr flexibel und erlauben eine schnelle Umstellung auf die Herstellung von Bauteilen mit variierender Größe und/oder Form. Werkzeuge oder Anlagen, die für die Serien- oder Massenfertigung geeignet sind, weisen diese Flexibilität regelmäßig nicht auf. Zudem erfordern sie eher hohe

Investitionskosten. Dafür erlauben sie die schnelle Herstellung großer Mengen von identisch gestalteten Bauteilen.

Aufgrund der beschriebenen Unterschiede lassen sich individuelle

Herstellungsverfahren und Herstellungsverfahren für die Massenfertigung schlecht miteinander kombinieren. Dieser Zielkonflikt kann häufig nur dadurch gelöst werden, dass eine Entscheidung für eine dieser beiden Produktionsarten getroffen werden muss. Die Entscheidung hängt oftmals von den zuvor beschriebenen Anforderungen wie Stückzahl und Anzahl der herzustellenden Varianten ab. Besondere Herausforderungen treten bei der Herstellung von Bauteilen auf, die zwar in großer Stückzahl, jedoch gleichwohl in unterschiedlichen Varianten bzw. mit unterschiedlichen Formen hergestellt werden sollen.

Aus dem Stand der Technik sind Lösungen bekannt, die die Prinzipien v

Massenfertigung und Einzelfertigung miteinander kombinieren. Bei die: handelt es sich beispielsweise um modulare Bauweisen bzw. Plattformbauweisen. Ein Nachteil dieser bekannten Lösungen liegt jedoch darin, dass bei einzelnen

Designparametern nur geringe Freiheitsgrade vorhanden sind. Dies hat zur Folge, dass nur ein geringer Individualisierungsgrad erreichbar ist.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, das eingangs genannte und zuvor näher dargestellte Verfahren derart auszugestalten und

weiterzubilden, dass Bauteile mit unterschiedlicher Geometrie auch in großen

Stückzahlen kostengünstig herstellbar sind.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Patentanspruch 1 gelöst.

Das erfindungsgemäße Verfahren dient der individualisierten Anpassung der Form von Bauteilen und umfasst die folgenden Schritte: a) Bereitstellen eines Grundmaterials zur Herstellung der Bauteile, b) Auswählen wenigstens eines vereinheitlichenden

Herstellungsverfahrens, c) Herstellen der Bauteile mit geometrisch identischer

Grundform durch das vereinheitlichende Herstellungsverfahren, d) Auswählen wenigstens eines individualisierenden Herstellungsverfahrens, und e) Anpassen der Form der Bauteile zu wenigstens zwei unterschiedlichen Endformen durch das individualisierende Herstellungsverfahren. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren unterscheidet sich das vereinheitlichende Herstellungsverfahren von dem

individualisierenden Herstellungsverfahren. Zudem unterscheidet sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Endform jedes Bauteils von seiner Grundform. Schritt a) dient dem Zweck, ein geeignetes Grundmaterial für die Herstellung der

Bauteile auszuwählen. In Schritt b) wird wenigstens ein geeignetes

„vereinheitlichendes" Herstellungsverfahren ausgewählt, mit dem in Schritt c) Bauteile mit geometrisch identischer Grundform hergestellt werden. Unter einem

vereinheitlichenden Herstellungsverfahren wird ein Herstellungsverfahren verstanden, das besonders dazu geeignet ist, Bauteile mit einer identischen, einheitlichen Form zu erzeugen. Die besondere Eignung kann sich beispielsweise aus starren, nicht veränderbaren Werkzeugen wie etwa den Werkzeugen einer Presse ergeben („geometriebezogenes Werkzeug"). Derartige Verfahren sind daher besonders zur Serien- oder Massenfertigung von identisch gestalteten Bauteilen geeignet. Im Anschluss daran wird in Schritt d) wenigstens ein„individualisierendes"

Herstellungsverfahren ausgewählt, mit dem schließlich in Schritt e) die Form der Bauteile zu wenigstens zwei unterschiedlichen Endformen angepasst wird. Unter einem individualisierenden Herstellungsverfahren wird ein Herstellungsverfahren verstanden, das besonders dazu geeignet ist, Bauteile mit unterschiedlichen Endformen zu erzeugen. Die besondere Eignung kann sich beispielsweise daraus ergeben, dass das eingesetzte Werkzeug durch seine Form und/oder Beweglichkeit eine Vielzahl unterschiedlicher Bauteilformen bearbeiten und erzeugen kann („(end-)geometrieoffenes Werkzeug"). Derartige Verfahren sind daher besonders zur individuellen Einzelfertigung von

Bauteilen mit unterschiedlicher Geometrie geeignet.

Das erfindungsgemäße Verfahren stellt daher eine Kombination aus

Herstellungsverfahren, die zur Serien- oder Massenfertigung geeignet sind und aus Herstellungsverfahren, die zur individuellen Einzelfertigung geeignet sind, dar. Es handelt sich daher insgesamt um ein„hybrides" Herstellungsverfahren zur

individualisierten Massenfertigung. Besondere Vorteile bietet das beschriebene

Verfahren bei der Herstellung von Bauteilen mit ähnlicher - wenngleich nicht

identischer - Geometrie. Aufgrund der Ähnlichkeit der Form kann bei derartigen

Bauteilen der zweite, individualisierende Herstellungsschritt besonders einfach und somit kostengünstig ausfallen. Ein Beispiel für derartige Bauteile sind Knotenelemente zum Anschluss von Rohren für Tragwerke wie Baugerüste oder Brücken. Ein weiteres mögliches Anwendungsgebiet des Verfahrens liegt im Rahmen von Plattformstrategien in der Automobilindustrie. Zudem kann das Verfahren zur ergonomischen Anpassung von Produkten an Körperkonturen eingesetzt werden (z.B. Sitzschalen oder Möbel). Schließlich kann das Verfahren der Erfüllung von Designwünschen dienen. Nach einer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass es sich bei dem Grundmaterial zur Herstellung der Bauteile um Blech, insbesondere Stahlblech oder Aluminiumblech handelt. Bleche lassen sich besonders gut umformen und ermöglichen somit eine variable Formgebung der herzustellenden Bauteile.

Eine weitere Ausbildung des Verfahrens sieht vor, dass in Schritt b) und c) wenigstens zwei unterschiedliche, vereinheitlichende Herstellungsverfahren ausgewählt und eingesetzt werden. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass in Schritt d) und e) wenigstens zwei unterschiedliche, individualisierende Herstellungsverfahren ausgewählt und eingesetzt werden. Durch den Einsatz mehrerer vereinheitlichender Herstellungsverfahren können auch besonders komplexe Bauteilgeometrien erreicht werden. Eine vereinheitlichende Herstellungsverfahrenskette kann beispielsweise die Schritte Tiefziehen und Beschneiden umfassen. Aufgrund der Flexibilität von

individualisierenden Herstellungsverfahren können auch mit nur einem dieser

Verfahren Bauteile mit unterschiedlichen Endformen erzielt werden. Gleichwohl hat die Auswahl von zwei oder mehr individualisierenden Herstellungsverfahren den Vorteil, dass das individualisierende Herstellungsverfahren besonders gut an die Beschaffenheit und Geometrie der Endform der Bauteile angepasst werden kann. Zudem wird durch mehrere, unterschiedliche individualisierende Herstellungsverfahren regelmäßig die Anzahl der insgesamt herstellbaren Varianten erhöht. Eine individualisierende

Herstellungsverfahrenskette kann beispielsweise die Schritte Biegen und 3D- Beschneiden umfassen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass es sich bei den Bauteilen um Knotenelemente einer Tragstruktur handelt, wobei die Knotenelemente wenigstens zwei Anbindungsstellen aufweisen. Knotenelemente einer Tragstruktur lassen sich in bestimmte Typen einteilen (z.B.„Eckstück",„T-Stück", etc.) und weichen innerhalb eines Typs nur geringfügig voneinander ab. Die geometrische Abweichung kann

beispielsweise durch unterschiedliche Stützweiten, Steigungswinkel, Neigungen oder Radien des Tragwerks erforderlich werden. Das beschriebene Verfahren erlaubt es, eine

Grundform jedes Typs in hoher Stückzahl preisgünstig durch Massenfertigung herzustellen und die Grundform bedarfsgerecht durch individualisierende Nachbearbeitung an die jeweiligen Anforderungen anzupassen. Es bietet daher besondere Vorteile bei der Herstellung von Bauteilen mit ähnlicher Geometrie wie etwa Knotenelementen einer Tragstruktur. Die Anbindungsstellen dienen dem Anschluss von Rohren oder Stangen, sie sind daher vorzugsweise rund ausgebildet. Alternativ können die Anbindungsstellen eine definierte Profilgeometrie aufweisen. Vorzugsweise wird die Profilgeometrie durch das wenigstens eine individualisierende Herstellungsverfahren erzeugt. Durch individuelle Profilgeometrien ist es möglich, dass nur bestimmte

Profilenden mit den Knotenbauteilen verbunden werden können, so dass

Fehlverbindungen ausgeschlossen sind („Schlüssel-Schloss-Prinzip" bzw.„Poka Yoke Prinzip").

Zu dieser Ausgestaltung wird weiter vorgeschlagen, dass in Schritt e) die Form und/oder die Ausrichtung von wenigstens einer Anbindungsstelle der Knotenelemente angepasst wird. Durch eine Anpassung der Form der Anbindungsstellen können Rohre oder Stangen unterschiedlicher Form und Größe an die Knotenelemente angeschlossen werden. Eine Veränderung der Ausrichtung der Anbindungsstellen bewirkt hingegen eine Beeinflussung der Richtung der an diese Anbindungsstelle angeschlossenen Rohre oder Stangen, was eine variable Bauweise des Tragwerks erlaubt. Vorzugsweise wird die Form und/oder Ausrichtung von wenigstens zwei oder von allen Anbindungsstellen angepasst.

Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass als vereinheitlichendes

Herstellungsverfahren Stanzen, Pressen oder Innenhochdruckumformen eingesetzt werden. Diese Herstellungsverfahren haben eine besondere Eignung zur Serien- oder Massenfertigung. Sie setzten zwar recht hohe Investitionskosten für die Herstellung von geometriebezogenen Werkzeugen (z.B. Stanz- oder Pressformen) voraus, erlauben jedoch eine preiswerte Herstellung von identisch geformten Bauteilen in sehr hoher Stückzahl. Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass als individualisierendes Herstellungsverfahren ein geometrieoffenes Umformverfahren eingesetzt wird. Besonders geeignet sind Profilbiegen, insbesondere Profilbiegen mit einem Gliederdorn, inkrementelles Umformen und Umformen mit elastischer Matrize. Diese Arten von Umformverfahren haben eine besondere Eignung zur

individualisierenden Einzelfertigung. Die Eignung liegt insbesondere an dem Einsatz beweglicher oder flexibler bzw. elastische Werkzeuge.

Das Profilbiegen mit einem Gliederdorn oder mit anderen Freiformbiegeeinrichtungen kann besonders vorteilhaft zur Herstellung von hohlen Bauteilen eingesetzt werden, da der bewegliche Gliederdorn in das Hohlprofil eingeführt werden kann und das Bauteil von der Innenseite biegen bzw. verformen kann. Verfahren zur plastischen Verformung von Bauteilen auf einem Dorn sind - als solche - beispielsweise aus der DE 10 2009 025 985 AI oder der DD 296 865 A5 bekannt.

Beim inkrementellen Umformen formt ein Drückdorn durch Abfahren von

vorgegebenen Bahnen das eingespannte und erwärmte Bauteil um. Vorzugsweise rotiert der Drückdorn beim Abfahren der Bauteiloberfläche. Die Steuerung des Drückdorns erfolgt häufig durch komplexe Werkzeugmaschinen oder Roboter; inkrementelles Umformen wird daher teilweise auch als„Roboforming" bezeichnet. Inkrementelles Umformen kann besonders vorteilhaft zur Bearbeitung bzw. Umformung von flächigen Bauteilen wie Blechen eingesetzt werden, da dort eine gute Zugänglichkeit der

Bauteiloberfläche für den Drückdorn gewährleistet ist. Das Umformen mit elastischer Matrize erfolgt durch zwei zusammenwirkende

Werkzeuge mit unterschiedlicher Härte, wobei das Werkzeug mit der größeren Härte (z.B. ein Metallstempel) das zu bearbeitende Werkstück in das elastisch nachgebende Werkzeug mit der geringeren Härte (z.B. ein Untergrund bzw.„Bett" aus einem

Elastomer)„hineindrückt". Bei diesem Vorgang verformt sich das weichere Werkzeug und passt sich der Form des härteren Werkzeugs an, so dass sich das zwischen den beiden Werkzeugen zusammengepresste Werkstück ebenfalls weitgehend der Form des härteren Werkzeugs anpasst. Auch das Umformen mit elastischer Matrize kann besonders vorteilhaft zur Bearbeitung bzw. Umformung von flächigen Bauteilen wie Blechen eingesetzt werden, da dort eine gute Zugänglichkeit der Bauteiloberfläche für die beiden Werkzeuge gewährleistet ist.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, additive

Fertigungsverfahren, insbesondere Auftragsschweißen als individualisierendes

Herstellungsverfahren einzusetzen. Auch diese Verfahren haben eine besondere Eignung zur individualisierenden Einzelfertigung, da die eingesetzten (Schweiß- ) Werkzeuge häufig besonders variabel bewegt werden können und somit auch besonders komplexe Geometrien erzeugen können. Ein Vorteil von auftragenden, additiven Verfahren liegt darin, dass neben der reinen Formgebung auch

Zusatzfunktionen erfüllt werden können. Beispielsweise können durch derartige Verfahren Änderungen des Profilquerschnitts erreicht werden (z.B. eine

Verdrehsicherung) oder Anschläge gebildet werden. Auftragsschweißverfahren sind - als solche - beispielsweise aus der EP 0 496 181 AI oder der WO 2004/065052 AI bekannt.

Schließlich ist nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung vorgesehen, dass die Schritte c) und e) gemeinsam in derselben Anlage durchgeführt werden. Schritt c) betrifft das wenigstens eine vereinheitlichende Herstellungsverfahren, Schritt e) betrifft hingegen das wenigstens eine individualisierende Herstellungsverfahren. Indem die vereinheitlichenden und die individualisierenden Herstellungsverfahren auf derselben - kombinierten - Anlage durchgeführt werden, kann eine Herstellung auf besonders kompaktem Raum erreicht werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer lediglich ein bevorzugtes

Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen: Fig. 1: eine erste Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Verfahrens in schematischer Darstellung,

Fig. 2: eine zweite Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Verfahrens in

schematischer Darstellung, und

Fig. 3a - Fig. 3c: unterschiedliche Schritte der Herstellung eines Knotenelements einer Tragstruktur durch ein erfindungsgemäßes Verfahren. In Fig. 1 ist eine erste Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Verfahrens in

schematischer Darstellung gezeigt. In Schritt a) wird ein Grundmaterial zur Herstellung von Bauteilen bereitgestellt. Bei diesem Grundmaterial kann es sich um Bleche, insbesondere um Stahlbleche oder um Aluminiumbleche handeln. Schritt b) betrifft die Auswahl eines vereinheitlichenden Herstellungsverfahrens, also eines

Herstellungsverfahrens, das Bauteile mit einer identischen, einheitlichen Form erzeugt. In Schritt c) werden die Bauteile mit dem zuvor ausgewählten, vereinheitlichenden Herstellungsverfahren bearbeitet bzw. hergestellt. Bei dem vereinheitlichenden

Herstellungsverfahren aus den Schritten b) und c) handelt es sich beispielsweise um Stanzen, Pressen oder Innenhochdruckumformen. Das Resultat der Verfahrensschritte a) bis c) sind Bauteile mit einer identischen, einheitlichen Form, die - da sie noch nicht der endgültigen Form entspricht - auch als„Grundform" bezeichnet wird.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausgestaltung des Verfahrens wird in Schritt d) ein individualisierendes Herstellungsverfahren ausgewählt, also ein Herstellungsverfahren, das Bauteile mit unterschiedlichen Endformen erzeugt. Schritt e) betrifft schließlich die

Anpassung der Form der Bauteile durch das zuvor ausgewählte, individualisierende Herstellungsverfahren. Bei dem individualisierenden Herstellungsverfahren aus den Schritten d) und e) handelt es sich etwa um Umformverfahren wie Profilbiegen, insbesondere Profilbiegen mit einem Gliederdorn, inkrementelles Umformen oder Umformen mit elastischer Matrize. Alternativ oder zusätzlich kann es sich bei dem individualisierenden Herstellungsverfahren aus den Schritten d) und e) um ein additives Fertigungsverfahren, insbesondere um Auftragsschweißen, beispielsweise Laserauftragsschweißen handeln. Das Resultat der Verfahrensschritte d) und e) sind Bauteile mit unterschiedlichen Endformen. Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausgestaltung des Verfahrens wird nur ein

individualisierendes Herstellungsverfahren ausgewählt und eingesetzt; mit diesem Herstellungsverfahren werden gleichwohl individuelle, unterschiedliche Endformen der Bauteile erzielt. Bei der in Fig. 1 dargestellten und insoweit bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens werden in Schritte e) durch das individualisierende

Herstellungsverfahren Bauteile mit insgesamt zwei unterschiedlichen Endformen hergestellt. Alternativ hierzu können in Schritte e) durch das individualisierende Herstellungsverfahren auch drei oder mehr unterschiedliche Endformen erzielt werden.

Fig. 2 zeigt eine zweite Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Verfahrens in schematischer Darstellung. Die bereits im Zusammenhang mit Fig. 1 beschriebenen Schritte des Verfahrens sind in Fig. 2 mit entsprechenden Bezugszeichen versehen. Die Verfahrensschritte a) bis c) entsprechen der in Fig. 1 dargestellten, ersten Ausgestaltung des Verfahrens, so dass auch diesmal zunächst Bauteile mit identischer, einheitlicher (Grund-) Form erhalten werden. Die weiteren Schritte der in Fig. 2 gezeigten, zweiten Ausgestaltung des Verfahrens unterscheiden sich jedoch von der in Fig. 1 dargestellten, ersten Ausgestaltung des Verfahrens. Der erste Unterschied liegt darin, dass in Schritt d') nicht nur ein, sondern zwei unterschiedliche individualisierende

Herstellungsverfahren ausgewählt werden. Die Gruppe der geeigneten

Herstellungsverfahren ist jedoch dieselbe wie bereits zuvor beschrieben. Ein weiterer Unterschied liegt darin, dass in den Schritten e') und e") die Formen der Bauteile nicht nur durch ein, sondern durch zwei unterschiedliche, zuvor ausgewählte

individualisierende Herstellungsverfahren angepasst werden. Das Resultat der

Verfahrensschritte d'), e') und e") sind Bauteile mit unterschiedlichen Endformen: Mit jedem der in Schritt d') ausgewählten Herstellungsverfahren werden individuelle, unterschiedliche Endformen der Bauteile erzielt. Bei der in Fig. 2 dargestellten und insoweit bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens werden in den Schritten e') und e") durch jedes der individualisierenden Herstellungsverfahren Bauteile mit zwei unterschiedlichen Endformen hergestellt, so dass insgesamt vier unterschiedliche Endformen erzielt werden. Alternativ hierzu können in den Schritten e') und e") durch jedes der individualisierenden Herstellungsverfahren auch drei oder mehr

unterschiedliche Endformen hergestellt werden, so dass insgesamt sechs oder mehr Endformen erzielt werden. Die Bauteile können auch nacheinander durch die beiden Schritte e') und e") bearbeitet werden, was in Fig. 2 durch einen Verbindungspfeil zwischen diesen beiden Schritten dargestellt ist. In Fig. 3a bis Fig. 3c sind unterschiedliche Schritte der Herstellung eines

Knotenelements 7 einer Tragstruktur durch ein erfindungsgemäßes Verfahren dargestellt. In Fig. 3a wird ein Grundmaterial 1 gezeigt, bei dem es sich um ein zugeschnittenes oder ausgestanztes Blech handelt. Das Grundmaterial 1 ist T-förmig gestaltet und weist somit drei Enden 2, 3, 4 auf. Zwei Enden 2, 3 sind gegenüberliegend angeordnet und liegen auf einer gemeinsamen Längsachse 5. Das dritte Ende 4 liegt auf einer rechtwinklig auf der Längsachse 5 stehenden Querachse 6. Das Grundmaterial 1 aus Fig. 3a wird durch einen Press- oder Tiefziehvorgang umgeformt, so dass eine - in Fig. 3a nicht dargestellte - Halbschale entsteht. Mehrere dieser Halbschalen werden anschließend durch einen Fügevorgang, z.B. ein Schweißverfahren, miteinander verbunden. Durch das Zusammenfügen der Halbschalen entsteht ein Knotenelement 7 einer Tragstruktur, das beispielhaft in Fig. 3b dargestellt ist. An den Fügestellen des Knotenelements 7 sind Schweißnähte 8 erkennbar. Das in Fig. 3b dargestellte

Knotenelement 7 weist drei Anbindungsstellen 9 auf, bei denen es sich in diesem Fall um runde Öffnungen zum Anschluss von (nicht dargestellten) Rohren handelt. Die

Anbindungsstellen 9 sind im Bereich der Enden 2, 3, 4 entstanden und ermöglichen es, dass mehrere Rohre durch die Knotenelemente 7 zu einer Tragstruktur, beispielsweise zu einem Baugerüst, zusammengefügt werden können. Bis zu dem in Fig. 3b

dargestellten Stadium wurden ausschließlich vereinheitlichende Herstellungsverfahren eingesetzt, so dass alle Knotenelemente 7 eine einheitliche, in Fig. 3b gezeigte

Grundform aufweisen. Um von der einheitlichen Grundform (Fig. 3b) in die individualisierte Endform (Fig. 3c) überführt zu werden, werden die Knotenelemente 7 durch ein individualisierendes Herstellungsverfahren bearbeitet. Hierzu bietet sich aufgrund der in Fig. 3b und Fig. 3c dargestellten hohlen Form der Knotenelemente 7 insbesondere das Profilbiegen mit einem Gliederdorn an. Hierzu wird ein - in Fig. 3b und Fig. 3c nicht dargestellter - Dorn in die beiden auf der Längsachse 5 liegenden Anbindungsstellen 9 eingeführt und nach unten gebogen, wobei eine plastische Verformung des Knotenelements 7 im Bereich der beiden gegenüberliegenden Enden 2, 3 des Knotenelements 7 stattfindet. Dies hat zur Folge, dass die beiden gegenüberliegenden Anbindungsstellen 9 auf einer Längsachse 5' liegen, die gegenüber der ursprünglichen Längsachse 5 um einen Winkel α geneigt ist. Bei der in Fig. 3c dargestellen Situation ist der Winkel α auf beiden Seiten identisch; alternativ hierzu können auch unterschiedliche Neigungswinkel α eingestellt werden. Der Winkel α liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 5° und 25°. Im Bereich der dritten, „oberen" Anbindungsstelle 9 wurde das Knotenelement 7 hingegen nicht verformt, so dass die obere Anbindungsstelle 9 weiterhin auf der Querachse 6 angeordnet ist. Die Steifigkeit der Knotenelemente 7 kann nach Durchführung des Verfahrens

beispielsweise durch das Einbringen von Schottblechen weiter erhöht werden.

Durch den Einsatz eines individualisierenden Herstellungsverfahrens können aus einer großen Menge von Serien- oder massengefertigten Knotenelementen 7 mit identischer Grundform (Fig. 3b) bedarfsgerechte kleinere Mengen von Knotenelementen 7 mit unterschiedlicher Endform (Fig. 3c) hergestellt werden. Die unterschiedlichen

Endformen können sich beispielsweise aufgrund einer individuellen Einstellung von unterschiedlichen Neigungswinkeln α ergeben. Die erfindungsgemäße Idee ist nicht auf Knotenelemente 7 einer Tragstruktur beschränkt, sondern kann auf die Herstellung anderer Bauteile übertragen werden. Bezugszeichenliste:

1: Grundmaterial

2, 3, 4: Ende

5, 5': Längsachse

6: Querachse

7: Bauteil, insb. Knotenelement

8: Schweißnaht

9: Anbindungsstelle α Winkel

Claims

Patentansp rüche

Verfahren zur individualisierten Anpassung der Form von Bauteilen (7) einer Tragstruktur, umfassend die folgenden Schritte:

a) Bereitstellen eines Blechs als Grundmaterial (1) zur Herstellung der Bauteile (7),

b) Auswählen wenigstens eines vereinheitlichenden Herstellungsverfahrens aus Stanzen, Pressen oder Innenhochdruckumformung,

c) Herstellen der Bauteile (7) mit geometrisch identischer Grundform durch das vereinheitlichende Herstellungsverfahren,

d) Auswählen wenigstens eines individualisierenden Herstellungsverfahrens aus Profilbiegen, inkrementellem Umformen, Umformen mit elastischer Matrize oder additiver Fertigung, und

e) Anpassen der Form der Bauteile (7) zu wenigstens zwei unterschiedlichen Endformen durch das individualisierende Herstellungsverfahren;

- wobei sich das vereinheitlichende Herstellungsverfahren von dem

individualisierenden Herstellungsverfahren unterscheidet, und

- wobei sich die Endform jedes Bauteils (7) von seiner Grundform

unterscheidet. 2. Verfahren nach Anspruch 1,

gekennzeichnet durch

Stahlblech oder Aluminiumblech als Grundmaterial (1) zur Herstellung der Bauteile (7). 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, dass

in Schritt b) und c) wenigstens zwei unterschiedliche, vereinheitlichende Herstellungsverfahren ausgewählt und eingesetzt werden. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,

dadurch gekennzeichnet, dass

in Schritt d) und e) wenigstens zwei unterschiedliche, individualisierende

Herstellungsverfahren ausgewählt und eingesetzt werden.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,

dadurch gekennzeichnet, dass

es sich bei den Bauteilen um Knotenelemente (7) einer Tragstruktur handelt, wobei die Knotenelemente (7) wenigstens zwei Anbindungsstellen (9) aufweisen.

Verfahren nach Anspruch 5,

dadurch gekennzeichnet, dass

in Schritt e) die Form und/oder die Ausrichtung von wenigstens einer

Anbindungsstelle (9) der Knotenelemente (7) angepasst wird.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Profilbiegen als Profilbiegen mit einem Gliederdorn erfolgt.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7,

gekennzeichnet durch

Auftragsschweißen als additives Fertigungsverfahren.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Schritte c) und e) gemeinsam in derselben Anlage durchgeführt werden.