WO2018158374A1

WO2018158374A1 - Verfahren zur umformung eines blechs, fertigungsanlage sowie konduktive erwärmungseinrichtung

Info

Publication number: WO2018158374A1
Application number: PCT/EP2018/055059
Authority: WO
Inventors: Bernd-Arno Behrens; Sven HÜBNER
Original assignee: Gottfried Wilhelm Leibniz Universität Hannover
Priority date: 2017-03-03
Filing date: 2018-03-01
Publication date: 2018-09-07
Also published as: EP3589756B1; EP3589756A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Umformung eines Blechs zu einem dreidimensionalen Bauteil durch Blechumformung, wobei das Blech mittels einer konduktiven Erwärmungseinrichtung auf eine für die Blechumformung notwendige Temperatur konduktiv erwärmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die konduktive Erwärmungseinrichtung wenigstens zwei drehbar gelagerte, walzenförmige Elektroden zur konduktiven Strombeaufschlagung des Blechs aufweist, wobei das Blech zwischen wenigstens zwei in Rotation versetzten walzenförmigen Elektroden hindurchgeführt und mittels dieser Elektroden konduktiv erwärmt wird, und das Blech im noch durch die konduktive Erwärmung mittels der wenigstens zwei in Rotation versetzten walzenförmigen Elektroden erwärmten Zustand von der konduktiven Erwärmungseinrichtung einer Presseinrichtung zugeführt wird und dort im noch durch die konduktive Erwärmung erwärmten Zustand durch Pressen zu dem dreidimensionalen Bauteil umgeformt wird. Die Erfindung betrifft außerdem eine Fertigungsanlage zur Herstellung drei-dimensionaler Bauteile aus Blech sowie eine konduktive Erwärmungseinrichtung zur Durchführung eines konduktiven Erwärmungsvorgangs eines Blechs.

Description

Verfahren zur Umformung eines Blechs, Fertigungsanlage sowie konduktive Erwärmungseinrichtung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Umformung eines Blechs zu einem dreidimensionalen Bauteil durch Blechumformung, wobei das Blech mittels einer konduktiven Erwärmungseinrichtung auf eine für die Blechumformung notwendige Temperatur konduktiv erwärmt wird. Die Erfindung betrifft außerdem eine Fertigungsanlage zur Herstellung dreidimensionaler Bauteile aus Blech sowie eine konduktive Erwär- mungseinrichtung zur Durchführung eines konduktiven Erwärmungsvorgangs eines Blechs.

Allgemein betrifft die Erfindung das Gebiet der Herstellung von Blech-Bauteilen, bei denen aus einem flachen Blech mit planparallelen oder zumindest im Wesentlichen planparallelen Oberflächen durch ein Verfahren der Blechumformung, z.B. Pressen, Presshärten bzw. Formhärten, ein dreidimensionales Bauteil hergestellt wird, d.h. ein Formteil wie z.B. ein Fahrzeugbauteil. Um das Blech auf die für das Pressen oder Presshärten erforderliche Temperatur zu erwärmen, hat man bisher mit großem Energieaufwand und erheblichem Anlagenaufwand die Bauteile durch Durchlauföfen geführt. Um z.B. den gewünschten Presshärtevorgang durchzuführen, muss das

Blech auf eine Temperatur von ca. 950°C erwärmt werden und während der Formgebung, d.h. beim Pressprozess, gezielt abgekühlt werden. Durch diese Abkühlung wird zumindest an einigen Stellen ein Härten des Blechs durch Umwandlung des Blechwerkstoffgefüges in ein martensitisches Gefüge bewirkt, das zu den gewünsch- ten Werkstoffeigenschaften des dreidimensionalen Bauteils führt. Hierbei ist beispielsweise eine Zugfestigkeit von mindestens 1 .500 MPa bei einer Dehnung im Bereich von größer als 5% gefordert. Aber auch bei Blechmaterialien, z.B. Aluminium, Magnesium, Titan, bei denen während des Pressens kein Härten erfolgen soll, sondern die Blechumformung mit dem erwärmten Blech anhand eines Pressvorgangs durchgeführt wird, besteht ein Bedarf an einem aufwandsarmen Erwärmen des Blechs.

Der Markt für pressumgeformte und pressgehärtete Bauteile wächst derzeit ständig. Dabei werden ressourcenschonendere und energiesparendere Fertigungsverfahren angestrebt. Es gibt bereits Vorschläge, konduktive Erwärmungsverfahren zur notwendigen Erwärmung der Bleche zu nutzen. Solche konduktiven Erwärmungsverfahren eignen sich aber nur für im Wesentlichen rechteckige Bleche, da ansonsten die Stromdichten zu sehr variieren und die Erwärmung ungleichmäßig wird. Aus der DE 10 2014 102 033 B4 geht bereits ein Vorschlag für die konduktive Erwärmung nicht rechteckförmiger Bleche hervor.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Umformung eines Blechs zu einem dreidimensionalen Bauteil durch Blechumformung hinsichtlich des konduktiven Erwärmens des Blechs weiter zu verbessern. Ferner soll eine hierfür geeignete Fertigungsanlage sowie eine konduktive Erwärmungseinrichtung angegeben werden.

Die eingangs genannte Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Umformung ei- nes Blechs zu einem dreidimensionalen Bauteil durch Blechumformung, wobei das Blech mittels einer konduktiven Erwärmungseinrichtung auf eine für die Blechumformung notwendige Temperatur konduktiv erwärmt wird, wobei die konduktive Erwärmungseinrichtung wenigstens zwei drehbar gelagerte, walzenförmige Elektroden zur konduktiven Strombeaufschlagung des Blechs aufweist, wobei das Blech zwischen wenigstens zwei in Rotation versetzten walzenförmigen Elektroden hindurchgeführt und mittels dieser Elektroden konduktiv erwärmt wird, und das Blech im noch durch die konduktive Erwärmung mittels der wenigstens zwei in Rotation versetzten walzenförmigen Elektroden erwärmten Zustand von der konduktiven Erwärmungseinrichtung einer Presseinrichtung zugeführt wird und dort im noch durch die konduktive Erwärmung erwärmten Zustand durch Pressen zu dem dreidimensionalen Bauteil umgeformt wird. Dementsprechend ist erfindungsgemäß der Erwärmungsprozess mittels der konduktiven Erwärmung getrennt vom Umformprozess, sowohl räumlich als auch hinsichtlich der Verfahrensschritte. Die Erfindung erlaubt eine einfache und effiziente Herstellung von Blechbauteilen für alle Anwendungszwecke, z.B. für Straßenfahrzeuge, Schienenfahrzeuge oder Luftfahrzeuge. Die Erfindung erlaubt die Verarbeitung von Blechen aller Art, z.B. Blechen aus Stahl oder, z.B. für Luftfahrzeuge, aus Aluminium, Magnesium, Titan oder ver- gleichbaren Werkstoffen. Werden Blechmaterialien verwendet, die während des Vorgangs der Blechumformung, d.h. beim Pressen, noch nicht gehärtet werden sollen, so kann anschließend nach dem Blechumformungsvorgang ein gesonderter Vorgang des Härtens durchgeführt werden. Die Erfindung erlaubt insbesondere auch eine einfache und effiziente Herstellung von pressgehärteten Blechbauteilen. In diesem Fall erfolgt die Umformung zu dem dreidimensionalen Bauteil durch einen Presshärtevorgang, d.h. direkt beim Pressen wird durch gezielte Abkühlung das Härten bewirkt, wie eingangs erläutert.

Dies wird z.B. erreicht durch ein Verfahren zur Umformung eines Blechs zu einem dreidimensionalen Bauteil durch einen Presshärtevorgang, wobei das Blech mittels einer konduktiven Erwärmungseinrichtung auf eine für den Presshärtevorgang notwendige Temperatur konduktiv erwärmt wird, wobei die konduktive Erwärmungseinrichtung wenigstens zwei drehbar gelagerte, walzenförmige Elektroden zur konduktiven Strombeaufschlagung des Blechs aufweist, wobei das Blech zwischen wenigstens zwei in Rotation versetzten walzenförmigen Elektroden hindurchgeführt und mittels dieser Elektroden konduktiv erwärmt wird, und das Blech im noch durch die konduktive Erwärmung mittels der wenigstens zwei in Rotation versetzten walzenförmigen Elektroden erwärmten Zustand durch einen Umformprozess zu dem dreidimensionalen Bauteil umgeformt wird und hierbei ein Presshärtevorgang durch gezielte Abkühlung zumindest von Teilbereichen des Blechs oder des gesamten Blechs erfolgt.

Vorteilhafterweise können erfindungsgemäß beliebig geformte Bleche, d.h. Bleche mit beliebiger Außenkontur, konduktiv erwärmt werden, insbesondere auch nicht rechteckförmige Bleche. Auch Bleche mit anderen Querschnittsveränderungen, z.B. durch Aussparungen im Blech, können auf diese Weise konduktiv erwärmt werden. Es können somit beliebig komplizierte Formplatinen mit jeglicher Geometrie konduktiv erwärmt werden. Durch den sich an die konduktive Erwärmung anschließenden Presshärtevorgang kann durch die gezielte Abkühlung über gekühlte Presswerkzeuge das erwähnte martensitische Gefüge erzeugt werden, das zu den gewünschten Werkstoffeigenschaften führt. Als Blechumformung kann man z.B. einen Umformvorgang ohne Zerspanen bezeichnen, bei dem das gewünschte dreidimensionale Bauteil aus einem zugeschnittenen Blechstück, in der Regel einem ebenen Blechstück, in seine endgültige Form ge- presst wird, z.B. in einer Presseinrichtung mittels eines Stempels und einer Matrize, oder eines Obergesenks und eines Untergesenks. Dabei kann der Blechwerkstoff nur durch plastische Verformung die gewünschte Form erhalten, also ohne spanendes Bearbeiten und zumindest im Wesentlichen ohne Massivumformung. Der Begriff der Blechumformung kann somit ein von dem Gebiet der Massivumformung klar abgegrenztes technisches Gebiet bezeichnen, d.h. Blechumformung muss nicht zwangsläufig gleichgesetzt werden mit jeder Art des Umformens von Blech.

Ein weiterer Vorteil ist, dass die Erfindung nicht darauf beschränkt ist, dass fortlaufend Bleche mit gleicher Außenkontur in der konduktiven Erwärmungseinrichtung erwärmt werden. Es ist vielmehr möglich, dass wechselweise Bleche mit jeweils unterschiedlichen Außenkonturen durch die konduktive Erwärmungseinrichtung hindurch- geführt und dadurch erwärmt werden.

Gegenüber konventionellen Herstellungsprozessen kann die Bearbeitungszeit des einzelnen Blechs sowie der dafür erforderliche Energieaufwand erheblich reduziert werden. So kann bei entsprechender Auslegung der konduktiven Erwärmungsein- richtung das Blech innerhalb von wenigen Sekunden, z.B. im Bereich von 1 bis 5 Sekunden, auf die erforderliche Temperatur erwärmt werden.

Erfindungsgemäß wird somit ein Blech, das als im Wesentlichen plattenförmiges Teil mit planparallelen Oberflächen bereitgestellt wird, z.B. in Form von Tailored rolled blanks, Tailored blanks und Tailored welded Blanks, zu einem dreidimensionalen Bauteil umgeformt. Als dreidimensionales Bauteil wird hierbei insbesondere ein Bauteil verstanden, bei dem ein das Bauteil umhüllender Quader hinsichtlich jeder seiner Kantenlängen wenigstens das dreifache Maß, insbesondere das fünffache Maß, der Dicke des verwendeten Blechs aufweist.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass an dem Blech beim Hindurchführen des Blechs durch die wenigstens zwei in Rotation versetzten walzenförmigen Elektroden weder ein Umformprozess noch ein Fügeprozess durchgeführt wird. Dies hat den Vorteil, dass die konduktive Erwärmungseinrichtung mit wenig Aufwand realisiert werden kann, beispielsweise für die Lagerung der drehbar gelagerten Elektroden, und bei Umform prozessen oder Fügeprozessen zusätzlich erforderliche Bauteile nicht notwendig sind.

Dementsprechend kann beim erfindungsgemäßen Verfahren an dem Blech beim Hindurchführen des Blechs durch die wenigstens zwei in Rotation versetzten walzenförmigen Elektroden im Wesentlichen keine Umformung erfolgen. Ein eventuell dennoch entstehender Umformgrad des Blechs ist jedenfalls sehr gering, z.B. weniger als 2% Umformung. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das

Blech vor der Durchführung der konduktiven Erwärmung, d.h. außerhalb der konduktiven Erwärmungseinrichtung, in Form eines Blechstücks aus einem Blechvorrat abgetrennt wird. Auf diese Weise kann das Blech bzw. das Blechstück mit im Prinzip beliebiger vorgegebener äußerer Kontur für die konduktive Erwärmung bereitgestellt werden, insbesondere mit einer nichtrechteckigen Kontur. Das Blechstück kann z.B. aus einem Coil herausgeschnitten werden, insbesondere aus einem Coil mit einer Rollenbreite von mehr als 10 cm.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass beim Hindurchführen des Blechs durch die wenigstens zwei in Rotation versetzten walzenförmigen Elektroden wenigstens ein Blechabschnitt nicht konduktiv erwärmt wird o- der auf eine geringere Temperatur konduktiv erwärmt wird. Auf diese Weise können an den jeweiligen Einsatzzweck und den Bedarf angepasste Bauteile aus Blech bereitgestellt werden. So ist es bei vielen Bauteilen aus Blech nicht erforderlich, dass diese die eingangs genannten, hohen Zugfestigkeiten über ihre gesamte Erstreckung aufweisen. Häufig sind die gewünschten hohen Zugfestigkeiten nur in Teilbereichen des Bauteils notwendig, während in anderen Bereichen höhere Dehnungen von beispielsweise 15% bis 17% gewünscht sind, wie z.B. bei dem Fuß einer B-Säule eines Kraftfahrzeugs.

Durch die genannte Weiterbildung ist es möglich, diese bereichsweise unterschiedlichen Werkstoffeigenschaften zu erzeugen. Hierzu kann das Blech in den jeweiligen Teilbereichen einer unterschiedlichen Wärmebehandlung bei der konduktiven Erwär- mung ausgesetzt werden und dann z.B. dem Presshärtevorgang zugeführt werden. Daher wird das Blech nur in den Bereichen hoher Zugfestigkeit auf eine Temperatur oberhalb des Härtepunkts der Legierung erwärmt ist, sodass nur in diesen Bereichen die Bedingungen einer anschließenden Presshärtung mit einer entsprechenden Gefügeumwandlung gegeben sind.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass beim Hindurchführen des Blechs durch die wenigstens zwei in Rotation versetzten walzenförmigen Elektroden der Anpressdruck dieser Elektroden an das Blech konstant gehalten wird, entweder für das vollständige Blech oder zumindest für Teilabschnitte des Blechs. Solche Teilabschnitte des Blechs können insbesondere Abschnitte sein, die durch diese Elektroden auf eine für die Presshärtung mit einer entsprechenden Gefügeumwandlung notwendigen Temperatur konduktiv erwärmt werden. Hierdurch kann eine besonders gleichmäßige konduktive Erwärmung des Blechs während des Hindurchführvorgangs durch die Elektroden erreicht werden. Die Erzeugung des gleichmäßigen Anpressdrucks kann beispielsweise durch eine entsprechende mechanische Konstruktion der konduktiven Erwärmungseinrichtung realisiert werden, z.B. dadurch, dass eine oder beide walzenförmigen Elektroden mit einer bestimmten Nachgiebigkeit aufgehängt sind, z.B. lose und/oder gefedert aufgehängt, sodass sich hierdurch ein gleichbleibender Anpressdruck ergibt. Die walzenförmigen Elektroden können auch durch einen steuerbaren Anspressmechanismus der konduktiven Erwärmungseinrichtung gegen das Blech gepresst werden, z.B. pneumatisch, hydraulisch und/oder elektrisch, d.h. auch in Kombination miteinander. Ist ein solcher Anpressmechanismus vorhanden, so kann der Anpressdruck der Elektroden an das Blech auch durch eine Anpressdruckregelungseinrichtung geregelt werden. Da sich die für die Beibehaltung eines gleichmäßigen Anpressdrucks erforderliche Anpresskraft abhängig von dem jeweils zwischen den Elektroden vorhandenen Blechquerschnitt ändert, der über die Länge des Blechs variieren kann, kann als Ein- gangsgröße für die Regelung des Anpressdrucks und dementsprechend der Anpresskraft z.B. eine über eine Sensoreinrichtung erfasste, den Blechquerschnitt charakterisierende Größe und/oder der jeweils in das Blech eingespeiste elektrische Strom herangezogen werden, den die konduktive Erwärmungseinrichtung abgibt. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass beim Hindurchführen des Blechs durch die wenigstens zwei in Rotation versetzten walzenförmigen Elektroden die durch diese Elektroden in dem Blech erzeugte Stromdichte konstant gehalten wird, entweder für das vollständige Blech oder zumindest für Teilabschnitte des Blechs. Auch hierdurch wird die Erwärmung des Blechs während des Hindurchführvorgangs egalisiert. Für die Konstanthaltung der Stromdichte kann eine Stromdichteregelungseinrichtung eingesetzt werden. Die Stromdichteregelungsein- richtung kann beispielsweise als Eingangsgröße die direkt an den Elektroden gemessene aktuelle Spannung zwischen den Elektroden nutzen, um eine entsprechende steuerbare Spannungsquelle, die die elektrische Energie für die konduktive Erwär- mung bereitstellt, anzusteuern. Die Stromdichteregelungseinrichtung kann beispielsweise im Sinne einer Konstantspannungsregelung bezüglich der direkt an den Elektroden gemessenen Spannung zwischen den Elektroden ausgebildet sein. Die An- steuerung der Spannungsquelle durch die Stromdichteregelungseinrichtung kann alternativ oder zusätzlich auch aufgrund anderer Eingangssignale erfolgen, z.B. auf- grund der erwähnten den Blechquerschnitt charakterisierenden Größe.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist daher vorgesehen, dass die Stromdichte konstant gehalten wird, indem die Spannung (Potentialdifferenz) zwischen den Elektroden gemessen und auf einen konstanten Wert geregelt wird und/o- der eine den Blechquerschnitt charakterisierende Größe beim Hindurchführen des Blechs durch die wenigstens zwei in Rotation versetzten walzenförmigen Elektroden kontinuierlich gemessen und hiervon abhängig die an diese Elektroden angelegte Spannung geregelt wird. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass zu Beginn des Hindurchführens des Blechs durch die wenigstens zwei in Rotation versetzten walzenförmigen Elektroden durch das konduktive Erwärmen eine höhere Temperatur des Blechs erzeugt wird, als zum Ende des Hindurchführens. Auf diese Weise kann dem durch den Abkühlungseffekt, der an dem erwärmten Bereich des Blechs während des Weiterführens des Blechs durch die Elektroden auftritt, bewirkten unerwünschten Temperaturgradienten entgegengewirkt werden. So kann nach Abschluss des Hindurchführens des Blechs durch die wenigstens zwei walzenförmigen Elektroden letztendlich ein über seine gesamte Fläche gleichmäßig erwärmtes Blech für den anschließenden Pressvorgang oder Presshärtevorgang bereitgestellt werden.

Die durch die konduktive Erwärmung erzielte Temperatur des Blechs kann beispielsweise von einem Anfangstemperaturwert Τ-ι, der höher ist als ein Endtemperaturwert T2, während des Hindurchführens des Blechs durch die wenigstens zwei walzenför- migen Elektroden kontinuierlich abgesenkt werden, z.B. linear oder nach einer anderen Übergangskurve. Alternativ oder zusätzlich kann dem Abkühlungsvorgang des bereits durch die Elektroden hindurchgeführten Teils des Blechs durch eine wärmeisolierte Kammer entgegengewirkt werden, in die der erwärmte Bereich des Blechs hineingefahren wird.

Die eingangs genannte Aufgabe wird ferner gelöst durch eine Fertigungsanlage zur Herstellung dreidimensionaler Bauteile aus Blech, insbesondere Fertigungsanlage zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend wenigstens folgende Anlagenteile:

a) eine konduktive Erwärmungseinrichtung zum Durchführen eines konduktiven Erwärmungsvorgangs eines Blechs, die wenigstens zwei drehbar gelagerte, walzenförmige Elektroden zur konduktiven Strombeaufschlagung des Blechs aufweist, wobei das Blech zwischen wenigstens zwei in Rotation versetzte walzenförmige Elektroden hindurchführbar und mittels dieser Elektroden konduktiv erwärmbar ist,

b) eine der konduktive Erwärmungseinrichtung nachgeordnete Presseinrichtung, die zum Umformen des Blechs zu dem dreidimensionalen Bauteil durch

Blechumformung mittels Pressen des erwärmten Blechs eingerichtet ist, c) eine automatische Transporteinrichtung, die dazu eingerichtet ist, das Blech im noch durch die konduktive Erwärmung mittels der wenigstens zwei in Rotation versetzten walzenförmigen Elektroden erwärmten Zustand zur Presseinrichtung zu transportieren und dort für den Pressvorgang zu platzieren.

Soll in der Presseinrichtung statt eines einfachen Pressvorgangs ein Presshärtevorgang durchgeführt werden, so ist die Presseinrichtung entsprechend zu erweitern, insbesondere mit einer Kühleinrichtung zum gezielten Abkühlen des Blechs während der Formgebung, d.h. beim Pressprozess. Die automatische Transporteinrichtung ist dann dazu eingerichtet, das Blech im noch durch die konduktive Erwärmung mittels der wenigstens zwei in Rotation versetzten walzenförmigen Elektroden erwärmten Zustand zur Presseinrichtung zu transportieren und dort für den Presshärtevorgang zu platzieren. Auch hierdurch können die zuvor erläuterten Vorteile realisiert werden. Die automatische Transporteinrichtung kann beispielsweise ein Industrieroboter, ein Förderband oder eine Kombination aus solchen Elementen sein.

Die eingangs genannte Aufgabe wird ferner gelöst durch eine konduktive Erwär- mungseinrichtung zum Durchführen eines konduktiven Erwärmungsvorgangs eines Blechs, insbesondere konduktive Erwärmungseinrichtung einer Fertigungsanlage der zuvor erläuterten Art, wobei die konduktive Erwärmungseinrichtung wenigstens zwei walzenförmige Elektroden aufweist, die einen zur Durchführung des Blechs zwischen diesen Elektroden eingerichteten Durchführungsspalt zwischen den Elektroden auf- weisen, der ohne in dem Durchführungsspalt befindliches Blech eine geringere Weite hat als die Dicke des Blechs, wobei die Anordnung der wenigstens zwei walzenförmigen Elektroden eine Nachgiebigkeit aufweist, durch die der Durchführungsspalt zwischen den Elektroden mittels des durchzuführenden Blechs auf das Maß der Dicke des Blechs aufweitbar ist. Auch hierdurch können die zuvor erläuterten Vorteile reali- siert werden. Die konduktive Erwärmungseinrichtung eignet sich insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens der zuvor erläuterten Art. Durch die nachgiebige Aufhängung der Elektroden können sich die Elektroden dem hindurchzuführenden Blech anpassen, ohne dass das Blech dabei wesentlich verändert wird, wie dies beispielsweise bei einem Walzprozess der Fall wäre. Eine Veränderung der Form des Blechs während des Hindurchführens durch die walzenförmigen Elektroden ist bei der vorliegenden Erfindung nicht angestrebt.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die kon- duktive Erwärmungseinrichtung eine Anpressdruckregelungseinrichtung aufweist, die dazu eingerichtet ist, den Anpressdruck der Elektroden an das Blech während der Durchführung des Blechs durch die Elektroden konstant zu halten, entweder für das vollständige Blech oder zumindest für Teilabschnitte des Blechs. Die Anpressdruck- regelungseinrichtung kann als mechanische und/oder elektronische Einrichtung aus- gebildet sein, wobei für die Erzeugung der Anpresskraft pneumatische, hydraulische und/oder elektrische Aktuatoren eingesetzt werden können. Durch die Konstanthaltung des Anpressdrucks wird eine gleichmäßige Flächenpressung und damit ein gleichmäßiger Übergangswiderstand zwischen den Elektroden und dem Blech sichergestellt.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die konduktive Erwärmungseinrichtung wenigstens eine Stromdichteregelungseinnchtung aufweist, die dazu eingerichtet ist, die durch die Elektroden bei der konduktiven Erwärmung in dem Blech erzeugte Stromdichte während der Durchführung des Blechs durch die Elektroden konstant zu halten, entweder für das vollständige Blech oder zumindest für Teilabschnitte des Blechs. Die Stromdichteregelungseinnchtung ist als elektronische Einrichtung ausgebildet.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die kon- duktive Erwärmungseinrichtung wenigstens eine optische Sensoreinrichtung aufweist, die dazu eingerichtet ist, eine den Blechquerschnitt charakterisierende Größe beim Hindurchführen des Blechs durch die wenigstens zwei in Rotation versetzten walzenförmigen Elektroden kontinuierlich zu messen und als Eingangssignal der Stromdichteregelungseinnchtung zuzuführen. Somit kann die Stromdichteregelungs- einrichtung die Stromdichte in Abhängigkeit von dem zugeführten Signal, dass den Blechquerschnitt charakterisiert, regeln. Die optische Sensoreinrichtung kann beispielsweise eine Laserabstandsmesseinrichtung, eine elektronische Kamera und/oder weitere Elemente aufweisen. Mittels der Laserabstandsmesseinrichtung kann beispielsweise die jeweils vorhandene Blechbreite gemessen werden. Mittels der Kamera kann das jeweilige Blechprofil sowohl hinsichtlich der Außen konturen als auch hinsichtlich von Aussparungen im Blech erfasst werden. Hierbei ist es vorteilhaft, die den Blechquerschnitt charakterisierende Größe an einer Position vor den Elektroden in Bewegungsrichtung des Blechs gesehen zu erfassen. Auf diese Weise wird die den Blechquerschnitt charakterisierende Größe zeitlich voreilend zum konduktiven Erwärmungsvorgang erfasst, sodass eine entsprechende Regelung der Stromdichte mit wenig Aufwand ohne Regelungs-Stabilitätsprobleme möglich ist.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Anordnung der wenigstens zwei walzenförmigen Elektroden, die den zur Durchführung des Blechs zwischen diesen Elektroden eingerichteten Durchführungsspalt zwischen den Elektroden aufweisen, wenigstens einen Abstandhalter aufweist, durch den auch dann ein Mindestabstand zwischen den Elektroden aufrecht erhalten wird, wenn sich dazwischen kein Blech befindet. Wie erwähnt, weist die Anordnung der wenigstens zwei walzenförmigen Elektroden eine Nachgiebigkeit auf, durch die der Durchführungsspalt zwischen den Elektroden mittels des durchzuführenden Blechs auf das Maß der Dicke des Blechs aufweitbar und somit veränderbar ist. Wenn kein Blech zwischen den Elektroden vorhanden ist, kann sich der Durchführungsspalt somit verkleinern. Durch den Abstandhalter kann in solchen Fällen ein Aufeinandertreffen der Elektroden vermieden werden. Hierdurch kann ein Kurzschluss zwischen den Elektroden vermieden werden, wenn das Blech vollständig durch die Elektroden hindurch- geführt ist und daraus ausgetreten ist. Dementsprechend muss zwischen dem Hindurchführen unterschiedlicher Bleche durch die Elektroden die darin angelegte Spannung nicht abgeschaltet werden, was den Regelungsaufwand für die konduktive Erwärmungseinrichtung vereinfacht. Ein weiterer Vorteil des durch den Abstandhalter sichergestellten Mindestabstands ist, dass ein neues Blech automatisch durch die Drehung der walzenförmigen Elektroden hineingezogen werden kann. Der Abstandshalter kann beispielsweise als Anschlag für die Bewegung der Elektroden ausgebildet sein. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Nachgiebigkeit durch eine elastische, lose Lagerung einer oder beider der wenigstens zwei walzenförmigen Elektroden und/oder durch Abstützung einer oder beider dieser Elektroden über eine jeweilige Stützrolle mit einer Elastizität realisiert ist. Hier- durch kann die Nachgiebigkeit auf einfache und kostengünstige Weise realisiert werden. Sind eine oder beide der walzenförmigen Elektroden über eine oder mehrere jeweilige Stützrollen abgestützt, so kann hierdurch die Ausgestaltung der walzenförmigen Elektroden vereinfacht werden, z.B. deren Durchmesser verringert werden, da diese über die Stützrollen abgestützt werden und daher selbst weniger steif sein kön- nen.

Die konduktive Erwärmungseinrichtung kann ferner eine Temperaturregelungseinrichtung aufweisen, die den Vorschub des Blechs durch die Elektroden und/oder die durch das Blech hindurchtretende Stromdichte derart regelt, dass das aus den Elekt- roden austretende Blech eine gewünschte Solltemperatur erreicht. Die Temperaturregelungseinrichtung kann beispielweise ein Eingangssignal von einem Temperatursensor erhalten, der die Temperatur des Blechs nach dem Austritt aus den Elektroden erfasst. Der Temperatursensor kann z.B. als Pyrometer ausgebildet sein. Mittels der Temperaturregelungseinrichtung kann z.B. die von der elektrischen Energie- quelle an die Elektroden angelegte Spannung beeinflusst werden.

Die walzenförmigen Elektroden können beispielsweise aus einer ausreichend harten Kupferlegierung hergestellt sein, z.B. CuCoBe oder CuBe2. Der elektrische Kontakt von der elektrischen Energiequelle, die den Strom für die konduktive Erwärmung be- reitstellt, zu den Elektroden kann z.B. über einen jeweiligen Schleifkontakt oder mehrere Schleifkontakte erfolgen, oder über die Drehachse der jeweiligen Elektrode.

Die Erfindung eignet sich insbesondere für Bleche, bei denen auch sprunghafte Änderungen des Querschnitts über die Längserstreckung auftreten, z.B. sprunghafte Änderungen größer als 5% oder größer als 50%.

Die konduktive Erwärmung wird beispielsweise durch Gleichstrom oder Wechselstrom durchgeführt, wobei Gleichstrom bevorzugt ist, da keine nachteiligen induktiven Effekte auftreten. Zudem ist eine schnellere Nachregelung der Stromdichte bei sich veränderndem Blechquerschnitt möglich. Der für die konduktive Erwärmung verwendete Strom kann z.B. aus einem Zweiphasennetz oder einem Dreiphasennetz, z.B. einem Drehstromnetz, entnommen werden. Die eingangs genannte Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Verfahren zur konduktiven Erwärmung eines Blechs, wobei das Blech mittels einer konduktiven Erwärmungseinrichtung auf eine Temperatur konduktiv erwärmt wird, wobei die konduktive Erwärmungseinrichtung wenigstens zwei drehbar gelagerte, walzenförmige Elektroden zur konduktiven Strombeaufschlagung des Blechs aufweist und das Blech zwi- sehen den wenigstens zwei in Rotation versetzten walzenförmigen Elektroden hindurchgeführt wird und mittels dieser Elektroden konduktiv erwärmt wird, wobei der durch die Elektroden erzeugte Stromfluss durch das Blech zumindest an bestimmten Stellen des Blechs eine Flussrichtung aufweist, die überwiegend in Längsrichtung und/oder in Querrichtung des Blechs verläuft. Auf diese Weise können insbesondere relativ dünne Bleche mit hoher Effizienz konduktiv erwärmt werden. Bei der konduktiven Erwärmung ist der von dem zu erwärmenden Blech lokal bereitgestellte ohm- sche Widerstand zwischen den verwendeten Elektroden von wesentlicher Bedeutung. Bei geringer Blechdicke, z.B. im Bereich von 2 mm bis 1 ,5 mm, ist der bereitgestellte Widerstand in Richtung der Dicke des Blechmaterials relativ gering. Dies kann dazu führen, dass der Wirkungsgrad des Erwärmungsstromkreises für den industriellen Bedarf relativ gering ausfällt, d.h. er ist für die industrielle Produktion nicht optimal. Die Erfindung löst dieses Problem durch eine veränderte Führung des Stromflusses durch das Blech, indem der Stromfluss nicht wie im Stand der Technik senkrecht durch das Blech geführt wird, d.h. im Wesentlichen ausschließlich eine Fluss- richtung in Richtung der Blechdicke aufweist. Stattdessen weist erfindungsgemäß der Stromfluss nun eine überwiegende Flusskomponente (oder Flussrichtung) in Längsrichtung und/oder in Querrichtung des Blechs auf. Als Längsrichtung des Blechs wird dabei die Durchführrichtung des Blechs durch die walzenförmigen Elektroden verstanden. Die Querrichtung des Blechs erstreckt sich dabei senkrecht zur Längsrichtung des Blechs bzw. parallel zur Drehachse der Elektroden. Diese vorteilhafte Flussrichtung des Stromflusses kann z.B., wie nachfolgend noch erläutert, durch versetzt zueinander angeordnete Isolationsbereiche und Nichtisolationsberei- che der Elektroden realisiert werden. Das zuvor erläuterte Verfahren kann auch vorteilhaft in Kombination mit einem der eingangs genannten Verfahren zur konduktiven Erwärmung eines Blechs angewendet werden, z.B. als Erwärmungsverfahren für ein solches eingangs erläutertes Verfahren.

Die eingangs genannte Aufgabe wird ferner gelöst durch eine konduktive Erwärmungseinrichtung zur Durchführung eines konduktiven Erwärmungsvorgangs eines Blechs, wobei die konduktive Erwärmungseinrichtung wenigstens zwei drehbar gelagerte walzenförmige Elektroden zur konduktiven Strombeaufschlagung des Blechs aufweist, wobei das Blech zwischen den wenigstens zwei in Rotation versetzten walzenförmigen Elektroden hindurchführbar und mittels dieser Elektroden konduktiv erwärmbar ist, wobei die walzenförmigen Elektroden am Außenumfang jeweilige Kontaktbereiche aufweisen, an denen sie beim Hindurchführen des Blechs zwischen den Elektroden mechanisch in Kontakt mit dem Blech kommen, wobei die Kontaktberei- che jeweils Isolationsbereiche und Nichtisolationsbereiche aufweisen, wobei in den Isolationsbereichen kein elektrischer Kontakt zwischen der Elektrode und dem Blech vorhanden ist und in den Nichtisolationsbereichen ein elektrischer Kontakt zwischen der Elektrode und dem Blech vorhanden ist. Auf diese Weise kann das zuvor erläuterte Verfahren, bei dem der durch die Elektroden erzeugte Stromfluss durch das Blech zumindest an bestimmten Stellen des Blechs eine Flussrichtung aufweist, die überwiegend in Längsrichtung und/oder in Querrichtung des Blechs verläuft, realisiert werden. Als elektrischer Kontakt wird in diesem Zusammenhang insbesondere ein galvanischer Kontakt verstanden. Die Isolationsbereiche können bspw. durch eine isolierende Oberflächenbeschich- tung der Elektrode realisiert sein. In diesem Fall können die Isolationsbereiche auf gleichem Höhenniveau wie die Nichtisolationsbereiche angeordnet sein, sodass sowohl die Isolationsbereiche als auch die Nichtisolationsbereiche bei der Rotation der Elektrode in mechanischen Kontakt mit dem Blech kommen. Die Isolationsbereiche können auch durch Vertiefungen in der Elektrode realisiert sein, z.B. durch spanende oder durch spanlose Fertigung eingebrachte Nuten, Noppen oder andere Oberflä- chenstrukturierungen. In diesem Fall kommen die Isolationsbereiche nicht mechanisch in Kontakt mit dem Blech. Die gegenüber den Isolationsbereichen erhabenen Nichtisolationsbereiche können dabei schräg verlaufende Seitenwände aufweisen. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass zumindest im Bereich eines Durchführungsspalts zwischen den walzenförmigen Elektroden, der zur Durchführung des Blechs zwischen den walzenförmigen Elektroden dient, in den einander gegenüberliegenden Kontaktbereichen der walzenförmigen Elektroden die Nichtisolationsbereiche der einen Elektrode versetzt zu den Nichtiso- lationsbereichen der gegenüberliegenden anderen Elektrode angeordnet sind. Hierdurch kann die gewünschte Flussrichtung des Stromflusses durch das Blech in Längs- und/oder Querrichtung weiter optimiert werden.

Das Blech weist einen positiven Temperaturkoeffizienten hinsichtlich des spezifischen Widerstands auf, sodass der spezifische Widerstand des Blechs durch die Erwärmung ansteigt. Ein zusätzlicher synergetischer Effekt bei der Steigerung der Effizienz der konduktiven Erwärmung wird dadurch erreicht, dass durch den Stromfluss zwischen versetzt angeordneten Nichtisolationsbereichen gegenüberliegender Elektroden dieser Stromfluss zumindest zum Teil auch durch bereits erwärmte Blechbereiche erfolgt. Diese haben aufgrund der Erwärmung bereits einen höheren Widerstand, was den Wirkungsgrad der konduktiven Erwärmung verbessert. Die Erwärmung dehnt sich zudem konvektiv im Blech aus, sodass diese Widerstandserhöhung sich ebenfalls weiter ausdehnt und damit die Effizienz der konduktiven Erwärmung weiter verbessert.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass zumindest im Bereich eines Durchführungsspalts zwischen den walzenförmigen Elektro- den, der zur Durchführung des Blechs zwischen den walzenförmigen Elektroden dient, in den einander gegenüberliegenden Kontaktbereichen der walzenförmigen Elektroden die Nichtisolationsbereiche der einen Elektrode nicht miteinander überlappend versetzt zu den Nichtisolationsbereichen der gegenüberliegenden anderen Elektrode angeordnet sind. Hierdurch kann die gewünschte Flussrichtung des Strom- flusses durch das Blech in Längs- und/oder Querrichtung weiter optimiert werden. Es ist dabei vorteilhaft, die nicht miteinander überlappenden Bereiche der Elektroden, zumindest wenn die Isolationsbereiche durch Oberflächenstrukturierung gebildet sind, in geeigneter weise passend zur Dicke und Stabilität des Blechs auszuwählen und dabei den Anpressdruck der Elektroden an das Blech in passender Weise zu wählen, um unerwünschte Blechverformungen aufgrund der Oberflächenstrukturie- rung der Elektroden zu vermeiden. Werden die Isolationsbereiche durch eine isolierende Oberflächenbeschichtung der Elektroden realisiert, werden solche Verformungseffekte des Blechs ohnehin vermieden.

Die eingangs genannte Aufgabe wird ferner gelöst durch eine konduktive Erwärmungseinrichtung zur Durchführung eines konduktiven Erwärmungsvorgangs eines Blechs, wobei die konduktive Erwärmungseinrichtung wenigstens zwei drehbar gelagerte walzenförmige Elektroden zur konduktiven Strombeaufschlagung des Blechs aufweist, wobei das Blech zwischen den wenigstens zwei in Rotation versetzten walzenförmigen Elektroden hindurchführbar und mittels dieser Elektroden konduktiv erwärmbar ist, wobei die konduktive Erwärmungseinrichtung zur elektrischen Energieversorgung wenigstens einer walzenförmigen Elektrode ein bewegliches Stromübertragungselement aufweist, das eine erste Kontaktfläche zur elektrischen Kontaktie- rung einer Seite dieser Elektrode und ein zweites elektrisches Kontaktelement zur elektrischen Kontaktierung der gegenüberliegenden Seite der Elektrode aufweist, wobei die konduktive Erwärmungseinrichtung eine Steuerungseinrichtung aufweist, die dazu eingerichtet ist, einen Stellantrieb derart zu steuern, dass wechselweise die erste und die zweite Kontaktfläche in elektrischen Kontakt mit der Elektrode gebracht wird. Auf diese Weise kann ein gerade bei großen Strömen auftretendes Problem der elektrischen Energieversorgung der rotierenden walzenförmigen Elektroden gelöst werden. Generell ist es möglich, für die elektrische Energieversorgung der rotierenden walzenförmigen Elektroden Schleifkontakte einzusetzen. Diese unterliegen jedoch einem gewissen Verschleiß und sind daher insbesondere bei großen Strömen, die für ein industriell effizientes Durchführen von konduktiven Erwärmungsvorgängen erforderlich sind, nachteilig. Die zuvor genannte Erwärmungseinrichtung löst dieses Problem durch ein bewegliches Stromübertragungselement, bei dem wechselweise bei einer ersten und einer zweiten Kontaktfläche ein Kontakt mit der Elektrode hergestellt wird. Dies ermöglicht es, dass die jeweilige Kontaktfläche zumindest zeitweise die Oberflächen-Bewegung der rotierenden Elektrode mitmacht und dieser Elektrode folgt. Das Stromübertragungselement kann z.B. als fester Kontaktrahmen ausgebildet sein, der mittels des Stellantriebs automatisch bewegt werden kann. Dieser Kontaktrahmen kann dann die erste und die zweite Kontaktfläche aufweisen. Das Stromübertragungselement kann auch in Form einzelner beweglicher Kontaktelemente ausgebildet sind, wobei ein erstes Kontaktelement die erste Kontaktfläche und ein zweites Kontaktelement die zweite Kontaktfläche aufweist. Diese Kontaktelemente können separat voneinander durch den Stellantrieb bewegbar sein.

Die erste und/oder zweite Kontaktfläche kann dabei eine Oberflächenstrukturierung aufweisen, z.B. eine Verzahnung. An der zu kontaktierenden Stelle der Elektrode, die mit der ersten oder zweiten Kontaktfläche in Kontakt kommt, kann eine dazu korrespondierende Oberflächenstrukturierung vorhanden sein, z.B. eine vergleichbare Verzahnung. Die Elektrode kann für die elektrische Kontaktierung der ersten und/oder zweiten Kontaktfläche einen gesonderten Kontaktbereich aufweisen, der separat, d.h. beabstandet, von den Kontaktbereichen ist, in denen die walzenförmigen Elektroden in mechanischen Kontakt mit dem Blech gebracht werden. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Abstand zwischen der ersten und der zweiten Kontaktfläche voneinander zumindest zeitweise größer als der Durchmesser der walzenförmigen Elektrode im Kontaktbereich zu der ersten und der zweiten Kontaktfläche ist. Im Fall eines festen Kontaktrahmens ist der Abstand zwischen der ersten und der zweiten Kontaktfläche permanent größer als der Durchmesser der walzenförmigen Elektrode im Kontaktbereich zu der ersten und der zweiten Kontaktfläche.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Steuerungseinrichtung dazu eingerichtet ist, einen Stellantrieb derart zu steuern, dass eine mit der Elektrode in elektrischen Kontakt gebrachte erste oder zweite Kontaktfläche eine der Rotationsbewegung der Oberfläche der Elektrode folgende Längsbewegung ausführt. Auf diese Weise kann die jeweilige mit der Elektrode in elektrischen Kontakt gebrachte erste oder zweite Kontaktfläche im Wesentlichen reibungsfrei und dementsprechend ohne Verschleiß den elektrischen Strom zur Elektrode übertragen. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn die Längsbewegung der ersten und der zweiten Kontaktfläche im Wesentlichen schlupffrei zur Bewegung der Oberfläche der Elektrode ist, d.h. die jeweilige Kontaktfläche mit der gleichen Geschwindigkeit in die gleiche Richtung bewegt wird wie die Oberflächengeschwindigkeit der Elektrode.

Der Stellantrieb kann dementsprechend dazu eingerichtet sein, einerseits das Stromübertragungselement in einer ersten Bewegungsrichtung zu bewegen, um die alternierende Kontaktierung der Elektrode mit der ersten und der zweiten Kontaktfläche zu realisieren, und zusätzlich eine senkrecht zur ersten Bewegungsrichtung durchge- führte Bewegung zu realisieren, mit der die Kontaktfläche die Längsbewegung in Richtung der Rotationsbewegung der Oberfläche der Elektrode ausführt.

Die eingangs genannte Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Verfahren zur konduktiven Erwärmung eines Blechs, wobei das Blech, mittels einer konduktiven Erwär- mungseinrichtung auf eine Temperatur konduktiv erwärmt wird, wobei die konduktive Erwärmungseinrichtung wenigstens eine drehbar gelagerte, walzenförmige Elektrode zur konduktiven Strombeaufschlagung des Blechs aufweist und das Blech entlang der wenigstens einen in Rotation versetzten walzenförmigen Elektrode geführt wird und mittels dieser Elektrode sowie wenigstens einer Gegenelektrode konduktiv er- wärmt wird, wobei der durch die Elektrode und der Gegenelektrode erzeugte Strom- fluss durch das Blech zumindest an bestimmten Stellen des Blechs eine Flussrichtung aufweist, die überwiegend in Längsrichtung und/oder in Querrichtung des Blechs verläuft. Hiermit wird eine weitere vorteilhafte Möglichkeit angegeben, insbesondere relativ dünne Bleche mit hoher Effizienz konduktiv zu erwärmen. Zudem kann die Anordnung von Elektrode und Gegenelektrode flexibler gestaltet werden, da nicht unbedingt zwei sich gegenüberliegende walzenförmige Elektroden erforderlich sind. Die Gegenelektrode kann an anderer Stelle, beabstandet von der walzenförmigen Elektrode, angeordnet werden, z.B. in Bewegungsrichtung des Blechs vor der walzenförmigen Elektrode oder hinter der walzenförmigen Elektrode. Die Erfindung eignet sich auf diese Weise insbesondere auch für die konduktive Erwärmung empfindlicher Materialien, wie z.B. foliendünne Bleche.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass das Verfahren der konduktiven Erwärmung des Blechs kombiniert werden kann mit einer Blechumformung durch Walzen des Blechs. Das Walzen bzw. das Umformen des Blechs kann direkt unter Beteiligung der walzenförmigen Elektrode oder durch gesonderte Walzen erfolgen .

Auf diese Weise kann ein Konduktivwalzprozess realisiert werden, bei dem kontinu- ierlich der Blechquerschnitt durch einen Walzvorgang verringert werden kann. Die erforderliche Erwärmung des Blechs kann durch die konduktive Erwärmung erfolgen. Die Erfindung erlaubt es, die durch die Blechdickenverringerung sich ändernden elektrischen Leistungsverhältnisse abschnittsweise und flexibel den erforderlichen Umformparametern anzupassen.

Eine beim Walzen auftretende Verlängerung des Blechs kann in der Anlage bspw. dadurch kompensiert werden, dass das Blech vor und hinter der Walzenanordnung durch jeweilige Zugelemente, z.B. Zugrollen, unter Spannung gehalten wird. Auf diese Weise wird ein unerwünschtes Durchhängen des Blechs vermieden. Die Zuge- lemente können bspw. mittels eines Elektroantriebs betrieben werden.

Die beschriebene konduktive Erwärmung des Blechs kann insbesondere bei dünnen Blechen vorteilhaft mit Gleichstrom durchgeführt werden. Weiterhin ist es vorteilhaft, das elektrische Energieversorgungssignal, d.h. die Spannung oder den Strom, ge- pulst einzuspeisen, z.B. mit einem Sägezahn-Verlauf. Dies erlaubt eine verbesserte und insbesondere feinfühligere Zumessung des elektrischen Energieversorgungssignals und damit eine verbesserte Temperatureinstellung des Blechs für den Umformvorgang. Das zuvor beschriebene Verfahren kann mit sämtlichen Ausgestaltungen des Verfahrens, die zuvor erläutert wurden, vorteilhaft kombiniert werden.

Die eingangs genannte Aufgabe wird außerdem gelöst durch eine konduktive Erwärmungseinrichtung zur Durchführung eines konduktiven Erwärmungsvorgangs eines Blechs, insbesondere konduktive Erwärmungseinrichtung, wobei die konduktive Erwärmungseinrichtung wenigstens eine drehbar gelagerte, walzenförmige Elektrode und wenigstens eine Gegenelektrode zur konduktiven Strombeaufschlagung des Blechs aufweist und das Blech entlang der wenigstens einen in Rotation versetzten walzenförmigen Elektrode geführt ist und mittels dieser Elektrode sowie der wenigstens einen Gegenelektrode konduktiv erwärmt wird, wobei die wenigstens eine Gegenelektrode als Vorlaufelektrode, die das Blech an einer in Bewegungsrichtung des Blechs entlang der walzenförmigen Elektrode vor der walzenförmigen Elektrode lie- genden Position kontaktiert, und/oder als Nachlaufelektrode, die das Blech an einer in Bewegungsrichtung des Blechs entlang der walzenförmigen Elektrode hinter der walzenförmigen Elektrode liegenden Position kontaktiert, ausgebildet ist. Auch hierdurch können die zuvor erläuterten Vorteile realisiert werden. Die konduktive Erwärmungseinrichtung eignet sich insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens ge- mäß Anspruch 25 und somit zur Bearbeitung besonders dünner Bleche. Die konduktive Erwärmungseinrichtung kann auch beide Arten von Gegenelektroden aufweisen, d.h. sowohl eine Vorlaufelektrode als auch eine Nachlaufelektrode.

Durch die Anordnung der Gegenelektrode in einem Abstand von der walzenförmigen Elektrode bestehen erweiterte Freiheitsgrade für die Realisierung der konduktiven Erwärmungseinrichtung. Insbesondere muss keine zweite walzenförmige Elektrode gegenüberliegend der bereits genannten walzenförmigen Elektrode vorhanden sein. Stattdessen kann, um eine ausreichende Anpresskraft an der walzenförmigen Elektrode sicherzustellen, dieser gegenüberliegend eine walzenförmige Konterrolle ange- ordnet sein. Das Blech wird in diesem Fall durch einen Spalt zwischen der walzenförmigen Elektrode und der walzenförmigen Konterrolle hindurchgeführt. Je nach Ausgestaltung der Anlage kann die Anordnung aus der walzenförmigen Elektrode und der Konterrolle bereits für die Umformung des Blechs durch einen Walzvorgang genutzt werden. Alternativ oder zusätzlich können separate Walzrollen in Bewegungs- richtung des Blechs vor oder hinter der Anordnung aus der walzenförmigen Elektrode und der Konterrolle angeordnet sein. Die Konterrolle kann dabei isoliert ausgebildet sein. Sie dient als Anpressvorrichtung zur Anpressung des Blechs gegen die walzenförmige Elektrode.

Durch die Erwärmung des Blechs in einem Bereich zwischen der Gegenelektrode und der walzenförmigen Elektrode werden größere erwärmte Bereiche des Blechs geschaffen. Zudem wird ein kontinuierlicher Stromfluss im Blech realisiert. Hierdurch kann das Blech über einen größeren Flächenbereich auf einer gewünschten Temperatur gehalten werden, was bspw. für die Herstellung von dünnen Blechfolien vorteilhaft ist. Ein Vorteil der separaten Anordnung von Walzrollen besteht darin, dass diese auf ihre eigentliche Funktion des Umformvorgangs hin mechanisch optimiert werden können und bspw. aus Werkzeugstahl gefertigt werden können. Werkzeugstahl eignet sich dagegen nicht so gut für die elektrische Kontaktierung des Blechs, d.h. für die Realisierung der walzenförmigen Elektrode.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine erste elektrische Energiequelle zwischen der Vorlaufelektrode und der walzenförmigen Elektrode geschaltet ist und eine zweite elektrische Energiequelle zwischen der walzenförmigen Elektrode und der Nachlaufelektrode geschaltet ist. Auf diese Weise kann das Blech sowohl im Bereich der Vorlaufelektrode als auch im Bereich der Nachlaufelektrode konduktiv erwärmt werden. Durch die Nutzung separater Energiequellen, d.h. der ersten und der zweiten elektrischen Energiequelle, kann die Erwärmung des Blechs je nach Bedarf auch unterschiedlich erfolgen, d.h. auf unterschied- liehe Temperaturen.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die konduktive Erwärmungseinrichtung wenigstens zwei drehbar gelagerte walzenförmige Elektroden zur konduktiven Strombeaufschlagung des Blechs aufweist, wobei das Blech zwischen den wenigstens zwei in Rotation versetzten walzenförmigen Elektroden hindurchführbar und mittels dieser Elektroden konduktiv erwärmbar ist, wobei das Blech über eine zwischen zwei walzenförmigen Elektroden geschaltete dritte elektrische Energiequelle konduktiv erwärmbar ist und zusätzlich durch eine zwischen einer der walzenförmigen Elektroden und der Vorlaufelektrode und/oder der Nachlaufelektrode geschalteten weiteren Energiequelle konduktiv erwärmbar ist. Die zuvor erläuterte konduktive Erwärmungseinrichtung kann auch kombiniert werden mit einer der eingangs beschriebenen Ausführungsformen der konduktiven Erwärmungseinrichtung, bei der wenigstens zwei drehbar gelagerte walzenförmige Elektroden zur konduktiven Strombeaufschlagung des Blechs vorhanden sind. In diesem Fall ist es vorteilhaft, die zwei walzenförmigen Elektroden über eine separate dritte elektrische Energiequelle mit elektrischer Energie zu versorgen. Auf diese Weise kann eine an- gepasste Strombeaufschlagung des Blechs im Bereich zwischen den walzenförmigen Elektroden erfolgen. Diese Ausführungsform kann für vergleichsweise höhere Temperaturbereiche einen zusätzlichen und gegebenenfalls sprunghaften Wärmeeintrag in das umzuformende Blech realisieren, der durch die Stromeinleitung durch die beiden walzenförmigen Elektroden realisiert wird. Je nachdem, ob nur eine Vorlaufelektrode oder nur eine Nachlaufelektrode, oder beides, d.h. Vorlaufelektrode und Nachlaufelektrode vorhanden sind, sind als separate elektrische Energiequellen noch die zuvor genannte erste elektrische Energiequelle und/oder zweite elektrische Energiequelle vorhanden.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass zur Ver- minderung von Oberflächenoxidation des Blechs der durch konduktive Erwärmung erwärmte Bereich des Blechs in einer Schutzgas-Umgebung angeordnet ist. Auf diese Weise kann derjenige Teil der Anlage gegenüber der Außenumgebung gekapselt werden, sodass unerwünschte Beeinflussungen des Blechs durch Oberflächenoxidation vermieden werden können. Die konduktive Erwärmungseinrichtung kann hierfür bspw. eine Umhüllung aufweisen.

Die walzenförmigen Elektroden können, zumindest am Außenumfang, vorteilhaft eine hochfeste Kupferlegierung aufweisen, z.B. CuCoBe. Auf diese Weise ist bei relativ hoher Festigkeit der walzenförmigen Elektrode eine gute Stromübertragung ge- währleistet.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Verwendung von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen

Figur 1 eine Fertigungsanlage in schematischer Darstellung und

Figur 2 eine konduktive Erwärmungseinrichtung und

Figur 3 ein weiteres Merkmal der konduktiven Erwärmungseinrichtung und Figur 4 weitere Merkmale der konduktiven Erwärmungseinrichtung und

Figur 5 eine seitliche Ausschnittsansicht der Elektroden mit dem Blech und

Figur 6 eine vergrößerte Ausschnittsansicht der Darstellung der Figur 5 und

Figur 7 ein Blech in perspektivischer Darstellung und

Figuren 8 bis 10 Stromübertragungsanordnungen und

Figur 1 1 eine schrittweise Darstellung der Funktion einer Stromübertragungsanordnung und

Figuren 12 bis 13 weitere Ausführungsformen einer konduktiven Erwärmungseinrichtung.

In den Figuren werden gleiche Bezugszeichen für einander entsprechende Elemente verwendet.

Die in Figur 1 dargestellte Fertigungsanlage weist eine Blechzuschneideeinrichtung 1 , eine konduktive Erwärmungseinrichtung 2 sowie eine Presseinrichtung 3 auf. Der Blechzuschneideeinrichtung 1 wird über eine automatische Transporteinrichtung 61 das Blech aus einem Blechvorrat 6, z.B. einem Coil, zugeführt. In der Blechzuschnei- deeinrichtung 1 wird hieraus das weiter zu verarbeitende Blech 4 in Form eines Blechstücks, z.B. als Formplatine, aus dem Blechvorrat 6 abgetrennt.

Das Blech 4 wird dann über eine weitere automatische Transporteinrichtung 12 der konduktiven Erwärmungseinrichtung 2 zugeführt. In der konduktiven Erwärmungsein- richtung 2 wird das Blech 4 konduktiv erwärmt, indem das Blech zwischen wenigstens zwei in Rotation versetzten walzenförmigen Elektroden hindurchgeführt und mittels dieser Elektroden konduktiv erwärmt wird. Das durch die konduktive Erwärmungseinrichtung 2 erwärmte Blech 4 wird dann über eine weitere automatische Transporteinrichtung 23 der Presseinrichtung 3 zugeführt. In der Presseinrichtung 3 wird das vom konduktiven Erwärmungsprozess noch erwärmte Blech 4 mittels eines Pressvorgangs oder eines Presshärtevorgangs umgeformt und dabei durch gezielte Abkühlung zumindest in Teilbereichen in gewünschter Weise verfestigt. Hierdurch wird ein dreidimensionales Bauteil 5 hergestellt, das in der Figur 1 beispielhaft in Form einer B-Säule eines Kraftfahrzeugs dargestellt ist. Jede der Transporteinrichtungen 61 , 12, 23 kann beispielsweise als Industrieroboter, als Förderband oder sonstiges Fördermittel, auch als Kombination daraus, ausgebildet sein.

Wie in der Figur 1 ferner erkennbar ist, weist das Blech 4 über seine Längserstreckung (in vertikaler Richtung) relativ deutliche Änderungen der Breite und damit des Blechquerschnitts auf. So ändert sich die Blechbreite von einem Wert a fast sprunghaft auf einen im Wesentlichen nur halb so großen Wert b. Diese deutliche Verände- rung des Blechquerschnitts stellt eine besondere Herausforderung bei der konduktiven Erwärmung dar, die durch die vorliegende Erfindung in besonders effizienter Weise gelöst wird.

Die Figur 2 zeigt die konduktive Erwärmungseinrichtung 2 in Seitenansicht. Erkenn- bar sind zwei walzenförmige Elektroden 20, die drehbar gelagert sind und sich in entgegengesetztem Drehsinn drehen, wie durch die gekrümmten Pfeile angedeutet ist. Die Elektroden 20 können z.B. motorisch in die Drehbewegung versetzt werden. Es ist dabei vorteilhaft, das Blech 4 mit gleichmäßiger Geschwindigkeit durch die Elektroden 20 zu führen. Das Blech 4 kann dabei kontinuierlich oder diskontinuierlich, z.B. schrittweise, vorwärts bewegt werden. Das Blech 4 wird in der durch den nach rechts weisenden Pfeil angegebenen Richtung durch einen zwischen den Elektroden 20 gebildeten Durchführungsspalt geführt, wobei die Elektroden 20 mit einem gewissen Anpressdruck an dem Blech 4 anliegen. Die Elektroden 20 sind mit einer elektrischen Energieversorgungseinrichtung 24, z.B. einer steuerbaren Spannungsquelle, elektrisch verbunden. Die Energieversorgungseinrichtung 24 speist den für die konduktive Erwärmung des Blechs 4 erforderlichen Strom in die Elektroden 20 ein.

Damit die Stromdichte auch bei der erwähnten, relativ starken Querschnittsvariation des Blechs 4 über seine gesamte Länge zumindest im Wesentlichen gleichbleibt, ist eine Stromdichteregelungseinrichtung 23 vorhanden. Diese Stromdichteregelungs- einrichtung 23 weist eine Spannungsmesseinrichtung auf, die die direkt an den Elektroden 20 anliegende Spannung, d.h. die Potenzialdifferenz zwischen den Elektroden 20, über separate Leitungen erfasst. Die Stromdichteregelungseinrichtung 23 erzeugt ein Regelungssignal, das der Energieversorgungseinrichtung 24 zugeführt wird. Beispielsweise kann über das Regelungssignal die von der Energieversorgungseinrichtung 24 an den Elektroden 20 angelegte Spannung derart beeinflusst werden, dass letztendlich auch bei variierender Querschnittsfläche des Blechs die Stromdichte gleichbleibt.

Die konduktive Erwärmungseinrichtung 2 kann ferner eine Anpressdruckregelungs- einrichtung 22 aufweisen, die den Anpressdruck der Elektroden 20 an das Blech 4 konstant hält. Die Anpressdruckregelungseinrichtung 22 kann direkt auf die Elektro- den 20 einwirken, oder indirekt über Stützrollen 21 , die zur Abstützung der Elektroden 20 dienen. Die Stützrollen 20 können z.B. am Außenumfang eine elastische Be- schichtung aufweisen.

Um die Stromdichteregelungseinrichtung 23 weiter zu verbessern, kann zusätzlich, wie in Figur 3 in einer Draufsicht auf das Blech 4 dargestellt, eine optische Sensoreinrichtung 26 vorhanden sein, z.B. in Form von Laserabstandsmessern, durch die die jeweilige Blechbreite vor Erreichen der Elektrode 20 jeweils erfasst wird und als ein entsprechendes Eingangssignal der Stromdichteregelungseinrichtung 23 zugeführt wird.

Bei der vorliegenden Erfindung ist eine besonders gleichmäßige konduktive Erwärmung des Blechs 4 möglich. Durch den im Vergleich zu den Elektroden 20 hohen Widerstand des Blechs 4 entsteht eine Schaltungsanordnung, bei der der Strom gleichmäßig über den Querschnitt des Blechs 4 abfließt und diesen entsprechend gleich- mäßig konduktiv erwärmt. Wie erkennbar ist, weisen die Elektroden 20 im Wesentlichen eine Linienberührung mit dem Blech 4 auf. Für einen zwischen den Elektroden 20 gerade befindlichen Streifen des Blechs 20 wird eine konduktive Erwärmung durch den hindurchfließenden Strom durchgeführt. Nachdem dies erfolgt ist, werden die Elektroden 20 um ihre drehbare Lagerung gedreht und ein neuer Streifen des Blechs 4 ist zwischen den Elektroden 20 angeordnet. Dieser neue Streifen kann einen anders dimensionierten Querschnitt aufweisen, was aber durch die Stromdich- teregelungseinrichtung 23 kompensiert wird. Statt eines solchen schrittweisen Bewegens des Blechs kann der gesamte Prozess des Hindurchführens des Blechs 4 durch die Elektroden 20 auch kontinuierlich erfolgen, was am zuvor erläuterten Wirkprinzip nichts ändert. Für den neuen Streifen des Blechs wird somit eine Änderung des Stroms vorgenommen, sodass die Stromdichte im jeweiligen Streifen des Blechs konstant bleibt. Dies wird durch das Signal der Spannungsmesseinrichtung, die die Spannung direkt an den Elektroden 20 misst, sowie durch das Signal der optischen Sensoreinrichtung 26 gestützt.

Die Elektroden 20 können eine Kühlungseinrichtung aufweisen, z.B. eine Flüssigkeitskühlung. Auf diese Weise kann eine relativ verschleißfreie und damit kontinuierli- che Erwärmung der Bleche 4 gewährleistet werden.

Die Figur 4 zeigt als weitere Merkmale der konduktiven Erwärmungseinrichtung eine den Elektroden 20 nachgeordnete Warmhaltekammer 26. Die Warmhaltekammer 26 kann beispielsweise vorgewärmt sein. Durch die Warmhaltekammer 26 wird eine im Verlaufe des Durchführens des Blechs 4 durch die Elektroden 20 auftretende Abkühlung des vorangehenden Abschnitts des Blechs 4 minimiert.

Zusätzlich kann ein unerwünschter Abkühlungseffekt der vorangehenden Blechabschnitte dadurch minimiert werden, dass die zuerst durch die Elektroden 20 hin- durchgeführten Bereiche des Blechs 4 auf eine höhere Temperatur T2 erwärmt werden als die eigentliche Zieltemperatur T-i , die am Ende des Blechs 4 erzeugt wird. Dies ist in dem unter den Elektroden 20 dargestellten Temperatur-Weg-Diagramm beispielhaft wiedergegeben. Die Figur 5 lässt in Seitenansicht ausschnittsweise die walzenförmigen Elektroden 20 sowie das zwischen den Elektroden 20 hindurchgeführte Blech 4 erkennen. Die Elektroden 20 weisen in diesem Fall eine äußere strukturierte Oberfläche mit Erhebungen 30 auf, die sich gegenüber tieferliegenden Bereichen 31 der Oberfläche der Elektrode 20 abheben. Dies führt dazu, dass nur die erhabenen Bereiche 30 in me- chanischen und elektrischen Kontakt mit dem Blech kommen, sodass nur hierüber der Stromfluss zur konduktiven Erwärmung des Blechs 4 übertragen werden kann. Die Erhebungen 30 bilden auf diese Weise Nichtisolationsbereiche, die tieferliegenden Bereiche 31 bilden Isolationsbereiche der Elektroden 20. Die Figur 6 zeigt die Anordnung gemäß Figur 5 in noch weiter vergrößerter Ausschnittsdarstellung. Hierbei ist insbesondere beispielhaft der Stromfluss I durch das Blech 4 dargestellt. Erkennbar ist, dass die Flussrichtung des Stromflusses I nicht nur vertikal verläuft, sondern eine wesentliche Komponente in waagerechter Richtung hat, d.h. in diesem Fall in Längsrichtung des Blechs 4. Hierdurch wird der Weg, den der elektrische Stromfluss I durch das Blech 4 zurücklegen muss, im Vergleich zur Dicke des Blechs 4 vergrößert, sodass auch der wirksame ohmsche Widerstand des Blechs 4, der zur konduktiven Erwärmung herangezogen wird, vergrößert wird. Bei einer Durchführung des Blechs 4 von links nach rechts, wie auch zuvor angenommen, fließt somit der nach rechts fließende Anteil des Stroms I sowie der nach links fließende Anteil zumindest zu Beginn durch bereits erwärmte Blechbereiche des Blechs 4, sodass dort als zusätzlicher positiver Effekt ein bereits aufgrund der Erwärmung erhöhter spezifischer Widerstand des Blechs ausgenutzt werden kann, um den Wirkungsgrad der konduktiven Erwärmung weiter zu steigern.

Die Figur 7 zeigt noch einmal beispielhaft das Blech 4 mit den entsprechenden Dimensionen und Richtungen. Das Blech 4 weist eine Dickendimension D auf. Diese ist vergleichsweise gering zur Längendimension L (entsprechend der Längsrichtung) und zur Querdimension Q (entsprechend der Querrichtung). Die Isolationsbereiche 31 und die Nichtisolationsbereiche 30 müssen dabei nicht unbedingt nur in Längsrichtung L versetzt zueinander angeordnet sein, sie können alternativ oder zusätzlich auch in Querrichtung Q versetzt zueinander angeordnet sein. Beispielsweise können die Elektroden 20 an ihrer Außenoberfläche wie ein Zahnrad mit Geradverzahnung oder mit Schrägverzahnung ausgebildet sein. Im letztgenannten Fall können die Isolationsbereiche und Nichtisolationsbereiche dementsprechend diagonal über die Oberfläche der Elektrode 20 verlaufen. Die Nichtisolationsbereiche können auch punkt- oder inselförmig ausgebildet sein, z.B. in Draufsicht mit runder oder eckiger Kontur. Beispielsweise kann eine sechseckige Kontur realisiert werden. Die gilt auch für Ausführungsformen, bei denen die Isolationsbereiche auf gleichem Höhenniveau wie die Nichtisolationsbereiche angeordnet sind, sodass sowohl die Isolationsbereiche als auch die Nichtisolationsbereiche bei der Rotation der Elektrode in mechanischen Kontakt mit dem Blech kommen. Die Figur 8 zeigt eine konduktive Erwärmungseinrichtung mit einem beweglichen Stromübertragungselement 40, das eine erste Kontaktfläche 41 und eine zweite Kontaktfläche 42 zur alternierenden elektrischen Kontaktierung der walzenförmigen Elektrode 20 aufweist. Durch einen nicht dargestellten Stellantrieb kann das in die- sem Fall rahmenförmige Stromübertragungselement 40 in einer ersten Bewegungsrichtung 43 sowie einer dazu senkrechten zweiten Bewegungsrichtung 44 bewegt werden. Durch die Bewegung in der zweiten Bewegungsrichtung 44 kann die alternierende elektrische Kontaktierung der ersten und der zweiten Kontaktfläche 41 , 42 an der Elektrode 20 erfolgen. Durch die Bewegung in der ersten Bewegungsrichtung 43 kann das Stromübertragungselement mit der jeweils an der Elektrode 20 anliegenden ersten oder zweiten Kontaktfläche 41 , 42 mit der Oberflächenbewegung der Elektrode 20 mitgeführt werden. Das Stromübertragungselement führt dabei eine Art Schaukelbewegung aus, die in der Figur 8 durch die gestrichelt dargestellte zweite Position des Stromübertragungselementes 40 angedeutet werden soll. Der genaue Bewegungsablauf wird nachfolgend noch anhand der Figur 1 1 beschrieben.

Das Stromübertragungselement 40 ist über eine flexible elektrische Leitung 46 mit einem stationär angeordneten elektrischen Energiequelle 45, z.B. einem Transformator, verbunden. Hierüber wird die elektrische Energie zur Durchführung der kondukti- ven Erwärmung über das Stromübertragungselement 40 bereitgestellt.

Während die Figur 8 die erläuterte Anordnung in Seitenansicht dargestellt hat, zeigt die Figur 9 die erläuterte Anordnung in einer Frontansicht, in der die walzenförmigen Elektroden 20 in Seitenansicht erkennbar sind. Erkennbar ist, dass jede der Elektro- den 20 über ein eigenes Stromübertragungselement 40 mit der elektrischen Energiequelle 45 verbunden wird. Das jeweilige Stromübertragungselement 40 ist über die flexible Leitung 46 mit einem fest angeordneten Stromübertragungsblock 47 verbunden. Der jeweilige Stromübertragungsblock 47 ist über eine elektrische Leitung 49 mit einer Anschlussklemme 48 verbunden. Über die beiden Anschlussklemmen 48 wird die elektrische Energie von der elektrischen Energiequelle 45 bereitgestellt.

Die Figur 10 zeigt eine alternative Ausführungsform mit den beweglichen Stromübertragungselementen 40. Diese sind über fest mit der elektrischen Energiequelle 45 gekoppelte Stromübertragungsblöcke 50 elektrisch kontaktiert. In diesem Fall wird die Bewegung der Stromübertragungselemente 40 auch von der elektrischen Energiequelle 45 sowie den Stromübertragungsblöcken 50 durchgeführt.

Die Figur 1 1 zeigt den Ablauf der Schaukelbewegung eines Stromübertragungsele- mentes 40 in vier Zyklen a, b, c, d. Im Zustand a ist zunächst die erste Kontaktfläche 41 mit der Elektrode 20 gekoppelt. Das Stromübertragungselement 40 bewegt sich dabei in der ersten Bewegungsrichtung 43, bis die Position in Abbildung b erreicht ist. Nun wird das Stromübertragungselement 40 in der zweiten Bewegungsrichtung 44 bewegt, sodass, wie die Abbildung c zeigt, nun die zweite Kontaktfläche 42 die Elektrode 20 kontaktiert. Das Stromübertragungselement 40 wird nun wieder in der ersten Bewegungsrichtung in entgegengesetzter Richtung bewegt, bis die in Abbildung d dargestellte Position erreicht ist. Nun erfolgt wiederum eine Bewegung des Stromübertragungselementes 40 in der zweiten Bewegungsrichtung, und zwar derart, dass wieder der Zustand in Abbildung a erreicht wird. Dieser Zyklus wiederholt sich fortlaufend, sodass eine nahezu permanente elektrische Kontaktierung der Elektrode 20 durch das Stromübertragungselement 40 gewährleistet werden kann, ohne dass es zu Schlupf zwischen dem Stromübertragungselement 40 und der Elektrode 20 kommt. Das Stromübertragungselement 40 kann vollständig oder zumindest an seiner ersten und zweiten Kontaktfläche 41 , 42 aus Kupfer ausgebildet sein.

Die Figur 12 zeigt in einer vergleichbaren Ansicht wie die Figur 2 eine konduktive Erwärmungseinrichtung, bei der lediglich eine walzenförmige Elektrode 20 zur konduk- tiven Erwärmung des Blechs 4 vorhanden ist. Als Gegenelektrode für die Führung des Stroms durch das Blech 4 kann wahlweise eine Vorlaufelektrode 63 oder eine Nachlaufelektrode 64 vorhanden sein, es können auch beide Elektroden 63, 64 vorhanden sein, wie die Figur 12 zeigt. Das Blech 4 wird hierbei an der Elektrode 20 entlanggeführt, die wie bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen rotiert. Um zur Sicherstellung einer ausreichenden elektrischen Kontaktierung einen ausreichenden Anpressdruck des Blechs 4 an der Elektrode 20 zu gewährleisten, ist eine Konterrolle 60 vorhanden, die vergleichbar walzenförmig ausgebildet ist wie die Elektrode 20. Die Konterrolle 60 ist dabei elektrisch neutral, d.h. sie ist nicht mit einer elektrischen Energiequelle verbunden. Für die elektrische Beaufschlagung zur Durchführung der konduktiven Erwärmung des Blechs ist eine erste elektrische Energiequelle 61 , z.B. eine Gleichstromquelle, einerseits mit der Elektrode 20 und andererseits mit der Vorlaufelektrode 63 verbunden. Des Weiteren ist eine zweite elektrische Energiequelle 62, z.B. ebenfalls eine Gleichstromquelle, mit der Elektrode 20 und der Nachlaufelektrode 64 verbunden. Durch die erste elektrische Energiequelle 61 kann das Blech 4 somit im Bereich zwischen der Vorlaufelektrode 63 und dem Kontaktpunkt zwischen der Elektrode 20 und dem Blech 4 konduktiv erwärmt werden. Durch die zweite elektrische Energiequelle 62 kann eine konduktive Erwärmung des Blechs 4 zwischen dem Kontaktpunkt des Blechs 4 mit der Elektrode 20 und der Nachlaufelektrode 64 erfolgen.

Die elektrischen Energiequellen 61 , 62 haben hierbei ein gemeinsames Potential. Dieses Potential stellt sich wie bei mehreren zeitgleichen Widerstandspunktschwei- ßungen an einer Karosserie auf einen bestimmten Wert ein, wenn keine gemein- same Masse oder Erdung vorgesehen ist.

Wenn die Anlage direkt zur Durchführung eines Umformprozesses des Blechs 4 dienen soll, z.B. durch einen Walzvorgang, so kann dieser Walzvorgang bereits durch die Elektrode 20 und die Konterrolle 60 durchgeführt werden, wenn eine entspre- chende Anpresskraft zwischen diesen Walzen hergestellt ist. Alternativ oder zusätzlich können gesonderte Walzen 65 vorhanden sein, die entweder einen durch die Konterrolle 60 und die Elektrode 20 bereits erfolgten Walzvorgang weiterführen und unterstützen, oder einen eigenen Walzvorgang des Blechs 4 durchführen. Die Walzen 65 können wahlweise in Bewegungsrichtung des Blechs 4 vor der Elektrode 20 und/oder hinter der Elektrode 20 angeordnet sein.

Bezüglich der Ausführungsmöglichkeiten der Vorlaufelektrode 63 und der Nachlaufelektrode 64 sind unterschiedlichste Ausführungsformen vorteilhaft realisierbar. So können diese Elektroden 63, 64 bspw. als feststehende, d.h. unbewegliche Elektro- den, wie z.B. Schleifkontakte ausgebildet sein, oder ebenfalls als drehende walzenförmige Elektroden. Die Figur 12 zeigt beispielhaft lediglich eine Kontaktierung durch die Vorlaufelektrode 63 und die Nachlaufelektrode 64 an einer Seite des Blechs (hier Unterseite), genauso ist eine Kontaktierung an der gegenüberliegenden Seite des Blechs möglich. Besonders vorteilhaft ist eine doppelte Kontaktierung, d.h. durch Anordnung einer Vorlaufelektrode 63 an beiden Seiten des Blechs, und/oder einer Nachlaufelektrode 64 an beiden Seiten des Blechs. Die jeweiligen Elektroden können sich dabei an dem Blech direkt gegenüberliegen oder voneinander entfernt sein. Hierbei ist insbesondere eine Diagonalkontaktierung vorteilhaft, weil hiermit gleichmäßige Ohm'sche Widerstände und damit eine homogene Erwärmung sichergestellt werden.

Die Figur 13 zeigt eine weitere Variante einer konduktiven Erwärmungseinrichtung, die auf der Variante der Figur 12 aufbaut. Hierbei ist eine zusätzliche elektrische

Energiequelle 24 vorgesehen, die zwischen zwei als Elektroden 20 fungierende Walzen geschaltet ist. Auf diese Weise ist eine zusätzliche Erwärmung des Blechs 4 zwischen den Elektroden 20 möglich. Die beschriebene Einrichtung kann vorteilhaft mit den zuvor beschriebenen Ausführungsformen der Einrichtung kombiniert werden. Insbesondere lassen sich die Stromübertragungsanordnungen gemäß den Figuren 8 bis 1 1 vorteilhaft damit kombinieren.

Claims

Patentansprüche

Verfahren zur Umformung eines Blechs (4) zu einem dreidimensionalen Bauteil (5) durch Blechumformung, wobei das Blech (4) mittels einer konduktiven Erwärmungseinrichtung (2) auf eine für die Blechumformung notwendige Temperatur konduktiv erwärmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die konduktive Erwärmungseinrichtung (2) wenigstens zwei drehbar gelagerte, walzenförmige Elektroden (20) zur konduktiven Strombeaufschlagung des Blechs (4) aufweist, wobei das Blech (4) zwischen wenigstens zwei in Rotation versetzten walzenförmigen Elektroden (20) hindurchgeführt und mittels dieser Elektroden (20) konduktiv erwärmt wird, und das Blech (4) im noch durch die konduktive Erwärmung mittels der wenigstens zwei in Rotation versetzten walzenförmigen Elektroden (20) erwärmten Zustand von der konduktiven Erwärmungseinrichtung (2) einer Presseinrichtung (3) zugeführt wird und dort im noch durch die konduktive Erwärmung erwärmten Zustand durch Pressen zu dem dreidimensionalen Bauteil (5) umgeformt wird.

2. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Blech (4) beim Hindurchführen des Blechs (4) durch die wenigstens zwei in Rotation versetzten walzenförmigen Elektroden (20) weder ein Umform- prozess noch ein Fügeprozess durchgeführt wird.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Blech (4) vor der Durchführung der konduktiven Erwärmung in Form eines Blechstücks aus einem Blechvorrat (6) abgetrennt wird.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Hindurchführen des Blechs (4) durch die wenigstens zwei in Rotation versetzten walzenförmigen Elektroden (20) wenigstens ein Blechabschnitt nicht konduktiv erwärmt wird oder auf eine geringere Temperatur konduktiv erwärmt wird.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich

net, dass beim Hindurchführen des Blechs (4) durch die wenigstens zwei in Rotation versetzten walzenförmigen Elektroden (20) der Anpressdruck dieser Elektroden (20) an das Blech (4) konstant gehalten wird, entweder für das vollständige Blech (4) oder zumindest für Teilabschnitte des Blechs (4). 6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Hindurchführen des Blechs (4) durch die wenigstens zwei in Rotation versetzten walzenförmigen Elektroden (20) die durch diese Elektroden (20) in dem Blech (4) erzeugte Stromdichte konstant gehalten wird, entweder für das vollständige Blech (4) oder zumindest für Teilabschnitte des Blechs (4).

Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromdichte konstant gehalten wird, indem die Spannung zwischen den Elektroden (20) gemessen und auf einen konstanten Wert geregelt wird und/oder eine den Blechquerschnitt charakterisierende Größe beim Hindurchführen des Blechs (4) durch die wenigstens zwei in Rotation versetzten walzenförmigen Elektroden (20) kontinuierlich gemessen und hiervon abhängig die an diese Elektroden (20) angelegte Spannung geregelt wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zu Beginn des Hindurchführens des Blechs (4) durch die wenigstens zwei in Rotation versetzten walzenförmigen Elektroden (20) durch das konduktive Erwärmen eine höhere Temperatur des Blechs (4) erzeugt wird als zum Ende des Hindurchführens.

9. Fertigungsanlage zur Herstellung dreidimensionaler Bauteile (5) aus Blech, insbesondere Fertigungsanlage zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend wenigstens folgende Anlagenteile: a) eine konduktive Erwärmungseinrichtung (2) zum Durchführen eines konduktiven Erwärmungsvorgangs eines Blechs (4), die wenigstens zwei drehbar gelagerte, walzenförmige Elektroden (20) zur konduktiven Strombeaufschlagung des Blechs (4) aufweist, wobei das Blech (4) zwischen wenigstens zwei in Rotation versetzte walzenförmige Elektroden (20) hindurchführbar und mittels dieser Elektroden (20) konduktiv erwärmbar ist, b) eine der konduktive Erwärmungseinrichtung (2) nachgeordnete Presseinrichtung (3), die zum Umformen des Blechs (4) zu dem dreidimensionalen Bauteil (5) durch Blechumformung mittels Pressen des erwärmten Blechs eingerichtet ist,

c) eine automatische Transporteinrichtung (23), die dazu eingerichtet ist, das Blech (4) im noch durch die konduktive Erwärmung mittels der wenigstens zwei in Rotation versetzten walzenförmigen Elektroden (20) erwärmten Zustand zur Presseinrichtung (3) zu transportieren und dort für den Pressvorgang zu platzieren. 10. Konduktive Erwärmungseinrichtung (2) zum Durchführen eines konduktiven Erwärmungsvorgangs eines Blechs (4), insbesondere konduktive Erwärmungseinrichtung (2) einer Fertigungsanlage nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die konduktive Erwärmungseinrichtung (2) wenigstens zwei walzenförmige Elektroden (20) aufweist, die einen zur Durchführung des Blechs (4) zwischen diesen Elektroden (20) eingerichteten Durchführungsspalt zwischen den Elektroden aufweisen, der ohne in dem Durchführungsspalt befindliches Blech (4) eine geringere Weite hat als die Dicke des Blechs (4), wobei die Anordnung der wenigstens zwei walzenförmigen Elektroden (20) eine Nachgiebigkeit aufweist, durch die der Durchführungsspalt zwischen den Elektroden (20) mittels des durchzuführenden Blechs (4) auf das Maß der Dicke des Blechs (4) aufweitbar ist.

1 1 . Konduktive Erwärmungseinrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch,

dadurch gekennzeichnet, dass die konduktive Erwärmungseinrichtung (2) eine Anpressdruckregelungseinrichtung (22) aufweist, die dazu eingerichtet ist, den

Anpressdruck der Elektroden (20) an das Blech (4) während der Durchführung des Blechs (4) durch die Elektroden (20) konstant zu halten, entweder für das vollständige Blech oder zumindest für Teilabschnitte des Blechs (4).

12. Konduktive Erwärmungseinrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die konduktive Erwärmungseinrichtung (2) wenigstens eine Stromdichteregelungseinrichtung (23) aufweist, die dazu eingerichtet ist, die durch die Elektroden (20) bei der konduktiven Erwärmung in dem Blech (4) erzeugte Stromdichte während der Durchführung des Blechs (4) durch die Elektroden (20) konstant zu halten, entweder für das vollständige Blech o- der zumindest für Teilabschnitte des Blechs (4).

13. Konduktive Erwärmungseinrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die konduktive Erwärmungseinrichtung (2) wenigstens eine optische Sensoreinrichtung (26) aufweist, die dazu eingerichtet ist, eine den Blechquerschnitt charakterisierende Größe beim Hindurchführen des Blechs (4) durch die wenigstens zwei in Rotation versetzten walzenförmigen Elektroden (20) kontinuierlich zu messen und als Eingangssignal der Stromdichteregelungseinrichtung (23) zuzuführen.

14. Konduktive Erwärmungseinrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13,

dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung der wenigstens zwei walzenförmigen Elektroden (20), die den zur Durchführung des Blechs (4) zwischen die- sen Elektroden (20) eingerichteten Durchführungsspalt zwischen den Elektroden (20) aufweisen, wenigstens einen Abstandhalter aufweist, durch den auch dann ein Mindestabstand zwischen den Elektroden (20) aufrecht erhalten wird, wenn sich dazwischen kein Blech (4) befindet. 15. Konduktive Erwärmungseinrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14,

dadurch gekennzeichnet, dass die Nachgiebigkeit durch eine elastische lose Lagerung einer oder beider der wenigstens zwei walzenförmigen Elektroden (20) und/oder durch Abstützung einer oder beider dieser Elektroden (20) über eine jeweilige Stützrolle (21 ) mit einer Elastizität realisiert ist.

16. Verfahren zur konduktiven Erwärmung eines Blechs (4), wobei das Blech (4) mittels einer konduktiven Erwärmungseinrichtung (2) auf eine Temperatur konduktiv erwärmt wird, wobei die konduktive Erwärmungseinrichtung (2) wenigstens zwei drehbar gelagerte, walzenförmige Elektroden (20) zur konduktiven Strombeaufschlagung des Blechs (4) aufweist und das Blech (4) zwischen den wenigstens zwei in Rotation versetzten walzenförmigen Elektroden (20) hindurchgeführt wird und mittels dieser Elektroden (20) konduktiv erwärmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der durch die Elektroden (20) erzeugte Strom- fluss (I) durch das Blech (4) zumindest an bestimmten Stellen des Blechs (4) eine Flussrichtung aufweist, die überwiegend in Längsrichtung und/oder in Querrichtung des Blechs (4) verläuft.

17. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch zur konduktiven Erwärmung des Blechs (4) bei einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 angewendet wird.

18. Konduktive Erwärmungseinrichtung (2) zur Durchführung eines konduktiven Erwärmungsvorgangs eines Blechs (4), insbesondere konduktive Erwärmungseinrichtung (2) nach einem der Ansprüche 10 bis 15, wobei die konduktive Erwärmungseinrichtung (2) wenigstens zwei drehbar gelagerte walzenförmige Elektroden (20) zur konduktiven Strombeaufschlagung des Blechs (4) aufweist, wobei das Blech (4) zwischen den wenigstens zwei in Rotation versetzten walzenförmigen Elektroden (20) hindurchführbar und mittels dieser Elektroden (20) konduktiv erwärmbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die walzenförmigen Elektroden (20) am Außenumfang jeweilige Kontaktbereiche aufweisen, an denen sie beim Hindurchführen des Blechs (4) zwischen den Elektroden (20) mechanisch in Kontakt mit dem Blech (4) kommen, wobei die Kontaktbereiche jeweils Isolationsbereiche (31 ) und Nichtisolationsbereiche (30) aufweisen, wobei in den Isolationsbereichen (31 ) kein elektrischer Kontakt zwischen der Elektrode (20) und dem Blech (4) vorhanden ist und in den Nichtisolationsbereichen (30) ein elektrischer Kontakt zwischen der Elektrode (20) und dem Blech (4) vorhanden ist.

Konduktive Erwärmungseinrichtung (2) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest im Bereich eines Durchführungsspalts zwischen den walzenförmigen Elektroden (20), der zur Durchführung des Blechs (4) zwischen den walzenförmigen Elektroden (20) dient, in den einander gegenüberliegenden Kontaktbereichen der walzenförmigen Elektroden (20) die Nichtisolationsbereiche (30) der einen Elektrode (20) versetzt zu den Nichtisola- tionsbereichen (31 ) der gegenüberliegenden anderen Elektrode (20) angeordnet sind.

20. Konduktive Erwärmungseinrichtung (2) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest im Bereich eines Durchführungsspalts zwischen den walzenförmigen Elektroden (20), der zur Durchführung des Blechs (4) zwischen den walzenförmigen Elektroden (20) dient, in den einander gegenüberliegenden Kontaktbereichen der walzenförmigen Elektroden (20) die

Nichtisolationsbereiche (30) der einen Elektrode (20) nicht miteinander überlappend versetzt zu den Nichtisolationsbereichen (30) der gegenüberliegenden anderen Elektrode (20) angeordnet sind.

Konduktive Erwärmungseinrichtung (2) zur Durchführung eines konduktiven Erwärmungsvorgangs eines Blechs (4), insbesondere konduktive Erwärmungseinrichtung (2) nach einem der Ansprüche 10 bis 15 oder 18 bis 20, wobei die konduktive Erwärmungseinrichtung (2) wenigstens zwei drehbar gelagerte walzenförmige Elektroden (20) zur konduktiven Strombeaufschlagung des Blechs (4) aufweist, wobei das Blech (4) zwischen den wenigstens zwei in Rotation versetzten walzenförmigen Elektroden (20) hindurchführbar und mittels dieser Elektroden (20) konduktiv erwärmbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die konduktive Erwärmungseinrichtung (2) zur elektrischen Energieversorgung wenigstens einer walzenförmigen Elektrode (20) ein bewegliches Stromübertragungselement (40) aufweist, das eine erste Kontaktfläche (41 ) zur elektrischen Kontaktierung einer Seite dieser Elektrode (20) und ein zweites elektrisches Kontaktelement zur elektrischen Kontaktierung der gegenüberliegenden Seite der Elektrode (20) aufweist, wobei die konduktive Erwärmungseinrichtung (2) eine Steuerungseinrichtung aufweist, die dazu eingerichtet ist, einen Stellantrieb derart zu steuern, dass wechselweise die erste und die zweite Kontaktfläche (41 , 42) in elektrischen Kontakt mit der Elektrode (20) gebracht wird.

22. Konduktive Erwärmungseinrichtung (2) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen der ersten und der zweiten Kontaktfläche (41 , 42) voneinander zumindest zeitweise größer als der Durchmesser der walzenförmigen Elektrode (20) im Kontaktbereich zu der ers- ten und der zweiten Kontaktfläche (41 , 42) ist.

23. Konduktive Erwärmungseinrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 20 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung dazu eingerichtet ist, einen Stellantrieb derart zu steuern, dass eine mit der Elektrode (20) in elektri- sehen Kontakt gebrachte erste oder zweite Kontaktfläche (41 , 42) eine der Rotationsbewegung der Oberfläche der Elektrode (20) folgende Längsbewegung ausführt.

24. Konduktive Erwärmungseinrichtung (2) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsbewegung der ersten oder zweiten

Kontaktfläche (41 , 42) im Wesentlichen schlupffrei zur Oberfläche der Elektrode (20) ist.

25. Verfahren zur konduktiven Erwärmung eines Blechs (4), wobei das Blech (4) mittels einer konduktiven Erwärmungseinrichtung (2) auf eine Temperatur konduktiv erwärmt wird, wobei die konduktive Erwärmungseinrichtung (2) wenigstens eine drehbar gelagerte, walzenförmige Elektrode (20) zur konduktiven Strombeaufschlagung des Blechs (4) aufweist und das Blech (4) entlang der wenigstens einen in Rotation versetzten walzenförmigen Elektrode (20) geführt wird und mittels dieser Elektrode (20) sowie wenigstens einer Gegenelektrode

(63, 64) konduktiv erwärmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der durch die Elektrode (20) und der Gegenelektrode erzeugte Stromfluss (I) durch das Blech (4) zumindest an bestimmten Stellen des Blechs (4) eine Flussrichtung aufweist, die überwiegend in Längsrichtung und/oder in Querrichtung des Blechs (4) verläuft.

26. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch zur konduktiven Erwärmung des Blechs (4) bei einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 o- der 16 bis 17 angewendet wird.

27. Konduktive Erwärmungseinrichtung (2) zur Durchführung eines konduktiven Erwärmungsvorgangs eines Blechs (4), insbesondere konduktive Erwärmungseinrichtung (2) nach einem der Ansprüche 10 bis 15 oder 18 bis 24, wobei die konduktive Erwärmungseinrichtung (2) wenigstens eine drehbar gelagerte, walzenförmige Elektrode (20) und wenigstens eine Gegenelektrode (63, 64) zur konduktiven Strombeaufschlagung des Blechs (4) aufweist und das Blech (4) entlang der wenigstens einen in Rotation versetzten walzenförmigen Elektrode (20) geführt ist und mittels dieser Elektrode (20) sowie der wenigstens einen Gegenelektrode konduktiv erwärmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Gegenelektrode (63, 64) als Vorlaufelektrode (63), die das Blech (4) an einer in Bewegungsrichtung des Blechs entlang der walzenförmigen Elektrode (20) vor der walzenförmigen Elektrode (20) liegenden Position kontaktiert, und/oder als Nachlaufelektrode (64), die das Blech (4) an einer in Bewegungsrichtung des Blechs entlang der walzenförmigen Elektrode (20) hinter der walzenförmigen Elektrode (20) liegenden Position kontaktiert, ausgebildet ist.

Konduktive Erwärmungseinrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste elektrische Energiequelle (61 ) zwischen der Vorlaufelektrode (63) und der walzenförmigen Elektrode (20) geschaltet ist und eine zweite elektrische Energiequelle (62) zwischen der walzenförmigen Elektrode (20) und der Nachlaufelektrode (64) geschaltet ist.

Konduktive Erwärmungseinrichtung nach einem der Ansprüche 27 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die konduktive Erwärmungseinrichtung (2) wenigstens zwei drehbar gelagerte walzenförmige Elektroden (20) zur konduktiven Strombeaufschlagung des Blechs (4) aufweist, wobei das Blech (4) zwischen den wenigstens zwei in Rotation versetzten walzenförmigen Elektroden (20) hindurchführbar und mittels dieser Elektroden (20) konduktiv erwärmbar ist, wo- bei das Blech über eine zwischen zwei walzenförmigen Elektroden (20) geschaltete dritte elektrische Energiequelle (24) konduktiv erwärmbar ist und zusätzlich durch eine zwischen einer der walzenförmigen Elektroden (20) und der Vorlaufelektrode (63) und/oder der Nachlaufelektrode (64) geschalteten weiteren Energiequelle (61 , 62) konduktiv erwärmbar ist.

Konduktive Erwärmungseinrichtung nach einem der Ansprüche 27 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verminderung von Oberflächenoxidation des Blechs (4) der durch konduktive Erwärmung erwärmte Bereich des Blechs (4) in einer Schutzgas-Umgebung angeordnet ist.