WO2024008525A1 - Verfahren und fügesystem zur herstellung eines strukturbauteils, computerprogrammprodukt und computer-lesbares speichermedium - Google Patents

Verfahren und fügesystem zur herstellung eines strukturbauteils, computerprogrammprodukt und computer-lesbares speichermedium Download PDF

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WO2024008525A1
WO2024008525A1 PCT/EP2023/067583 EP2023067583W WO2024008525A1 WO 2024008525 A1 WO2024008525 A1 WO 2024008525A1 EP 2023067583 W EP2023067583 W EP 2023067583W WO 2024008525 A1 WO2024008525 A1 WO 2024008525A1
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WO
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structural component
component
insert part
computer
base body
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PCT/EP2023/067583
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Nicolai Skrynecki
Thiemo Fieger
Ruediger Friemel
Stefanus BOSCH
Felix Haeckel
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Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
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    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/006—Vehicles

Definitions

  • the invention relates to a method and a joining system for producing a structural component as well as a computer program product and a computer-readable storage medium on which a computer program product is stored for producing a structural component, in particular for a motor vehicle.
  • Additive manufacturing processes for building up structural components layer by layer are generally known from the prior art. These include, for example, laser sintering, laser melting and 3D printing. Using these processes, structural components can be built generatively. Additive manufacturing processes offer a high level of flexibility in terms of component geometries. However, these processes are rather slow, so much longer production times must be expected for the production of a structural component than, for example, with a casting process or sheet metal forming process. Therefore, additive manufacturing processes have so far only been economical for small quantities. In addition, additively manufactured structural components have, for example, anisotropic mechanical properties, which represent a challenge when it comes to ensuring that the structural components meet the mechanical requirements placed on them.
  • the unpublished German patent application 10 2022 105 591.4 describes a combined method in which, to produce a structural component, a first base body is first built up in layers, then a supplementary profile is positioned on the first base body and is attached to it in a materially bonded manner and then a second base body is built up in layers to further develop the first base body.
  • the supplementary profile is prefabricated accordingly in order to provide a fastening point for fastening further components or attachments.
  • a method for producing a structural component is specified, wherein the structural component is formed by a base body.
  • the procedure includes the steps:
  • the base body essentially defines the geometric dimensions of the structural component and represents the functionality of the structural component.
  • a hybrid base body which has both at least one insert and at least one constructed in layers Residual body section includes or consists of these. Insert part(s) and remaining body section(s) together form the base body.
  • the remaining body section is not an additional structure that is subsequently applied to an already existing base body in order to influence the mechanical properties of the base body, but rather the remaining body section is an essential component of the base body.
  • the base body can have one or more than one insert.
  • the base body can have only one residual body section or more than one residual body section. Only in combination of insert part(s) with remaining body section(s) is the base body completed and the structural component receives its essential geometric dimensions.
  • the at least one remaining body section is constructed using wire-based welding. With this process, particularly short production times can be achieved.
  • the at least one residual body section is built up on the insert and is thereby materially connected to it.
  • the insert part is therefore preferably first provided and the remaining body section is formed on the basis of this. This can, for example, eliminate the need to provide a base plate for building the structural component. Maintaining the necessary manufacturing tolerances becomes easier if the structural component is built based on an existing insert with defined dimensions.
  • the use of one or more insert parts reduces the proportion of the base body that is produced by additive manufacturing, which reduces the manufacturing time and reduces the manufacturing costs.
  • the insert can be a sheet metal component or a more solid molded component, such as a cast component or an extruded component.
  • the insert preferably has a simple geometric shape.
  • the insert parts in the structural component preferably form component sections which have a simple geometric shape.
  • a simple geometric shape should be understood to mean, in particular, a three-dimensional shape whose outer surface is designed as a controlled surface. With a ruled surface, a straight line can be drawn through every point on the surface and is entirely contained in the surface.
  • At least one insert with a simple geometric shape is provided in the form of a solid or hollow profile.
  • the profile can have any cross-sections.
  • the profile body preferably has a constant cross section along its longitudinal extent.
  • Such inserts can be produced cost-effectively in large quantities, for example using extrusion processes. Additionally Additive manufacturing will be limited to geometrically complex component sections, which brings with it further cost and time advantages.
  • the residual body section(s) are generated using WAAM or laser DED.
  • WAAM Wire Arc Additive Manufacturing
  • a metal wire is melted using an electric arc and applied in layers to the component in the desired shape, for example using a multi-axis manipulator.
  • the Laser Direct Energy Deposition process (Laser DED) is similar, but the wire is melted using laser radiation. Both processes are characterized by very high application speeds and high flexibility in terms of the geometries that can be applied. In addition, this process can be used to build components with very high ductility when using an appropriate wire material.
  • At least one residual body section and at least one insert jointly map a load path in the base body.
  • the insert part can be integrated into the load path by, for example, connecting the at least one insert part to two opposite sides by residual body sections.
  • One or more remaining body sections can also connect, for example, several profiles to one another in the manner of a skeletal structure.
  • the insert part(s) and remaining body section(s) can preferably be arranged one behind the other in the direction of the load path extension.
  • the structural component is, for example, a body component of a motor vehicle and preferably a vehicle rear, a vehicle side wall or a vehicle front.
  • the structural component can be, for example, a chassis component of a motor vehicle, such as an axle support.
  • a joining system for producing a structural component is specified, wherein the structural component is formed by a base body.
  • the joining system includes an automated positioning device that is set up to position at least one insert part in a predetermined position and an automated, wire-based welding device that is set up to geometrically expand the at least one insert part to the base body by building up at least one residual body section on the at least one insert part in layers .
  • the joining system is particularly suitable for carrying out the method described above.
  • the joining system achieves the same technical effects as the method described above.
  • the automated positioning device can be, for example, a programmable industrial robot.
  • the wire-based welding device can preferably be mounted on an industrial robot and moved by it to build up the remaining body sections in layers.
  • a control device for example a computer, can be provided with which the positioning device and the welding device are operated.
  • a computer program product which contains commands which, when the computer program product is executed by a computer, cause it to carry out a method as described above for producing a structural component with a joining system as described above.
  • the computer can do this, for example, in an operative connection with one or more industrial robots and a WAAM welding device and control it to carry out the process.
  • a computer-readable, preferably non-volatile storage medium is specified on which the computer program product described above is stored.
  • the computer program product may be implemented as computer-readable instruction code in any suitable programming language and/or machine language.
  • the computer program product can be stored on a computer-readable storage medium, such as a removable drive, a data disk or a permanently installed drive.
  • the instruction code programs a computer or other programmable device, such as a controller, to perform the desired functions.
  • the computer program product can be provided on a network, such as a local network or the Internet.
  • the computer program product can be implemented using software as well as hardware, for example in the form of special electronic circuits, or in a hybrid design.
  • the computer program product and the computer-readable storage medium achieve the same advantages as those described for the method.
  • Figure 1 shows an exemplary structural component
  • Figure 2 shows a schematic process sequence for producing the structural component
  • Figure 3 shows an exemplary storage medium with a computer program product stored thereon.
  • Figure 1 shows an exemplary structural component 1 that can be produced using the method according to the invention.
  • the structural component 1 is a front axle support of a motor vehicle.
  • the structural component 1 includes three inserts 10, 12 and 14, which are provided in the form of profiles.
  • Two remaining body sections 20, 22 are formed onto the inserts 10, 12 and 14 using wire-based welding, for example using WAAM or laser DED.
  • the remaining body sections 20, 22 are constructed in layers from a melted wire material and are materially connected to the insert parts 10, 12 and 14.
  • the insert parts 10, 12 and 14 and the two remaining body sections 20, 22 together form the base body 2 of the structural component.
  • FIG. 2 shows an exemplary process sequence for producing a structural component 1A with an exemplary joining system 100.
  • the structural component 1A is, for example, a body component.
  • the joining system 100 has an automated positioning device 110 in the form of an industrial robot, as well as an automated, wire-based welding device 120 with a WAAM welding unit 122, which is attached to an industrial robot 124 arranged and can be moved by them.
  • the positioning device 110 and the welding device 120 are in operative connection with a control device 130, which is set up to control the positioning device 110 and the welding device 120.
  • a corresponding computer program product 40 is installed in the control device 130.
  • At least one insert 16 is first provided by the positioning device 110. At least one residual body section 24 is then formed onto the insert part 16 using the welding device 120. For this purpose, a wire material 126 is melted and built up in layers to form the remaining body section 24, which is connected to the insert part 16 in a materially bonded manner. Residual body section 24 and insert parts 16 together form a base body 2A, which forms the structural component 1A.
  • Figure 3 shows a computer-readable and non-volatile storage medium 30 with a computer program product 40 stored thereon.
  • the computer program product 40 comprises commands which, when the computer program product is executed by a computer, cause the same to be carried out using a suitable joining system, such as the joining system 100 from Figure 2, the method described to produce the structural component.
  • a suitable joining system such as the joining system 100 from Figure 2, the method described to produce the structural component.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Strukturbauteils (1, 1A), wobei das Strukturbauteil (1, 1A) durch einen Grundkörper (2, 2A) gebildet wird, mit den Schritten: Bereitstellen mindestens eines Einlegeteils (10, 12, 14, 16) als Teil des Grundkörpers (2, 2a), und geometrische Erweiterung des mindestens einen Einlegeteils (10, 12, 14, 16) zum Grundkörper durch schichtweises Aufbauen von mindestens einem Restkörperabschnitt (20, 22, 24) an dem mindestens einen Einlegeteil (10, 12, 14, 16) mittels drahtbasiertem Schweißen.

Description

Beschreibung
Verfahren und Fügesystem zur Herstellung eines Strukturbauteils, Computerprogrammprodukt und computerlesbares Speichermedium
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Fügesystem zur Herstellung eines Strukturbauteils sowie ein Computerprogrammprodukt und ein computerlesbares Speichermedium, auf welchem ein Computerprogrammprodukt gespeichert ist zur Herstellung eines Strukturbauteils, insbesondere für ein Kraftfahrzeug.
Additive Fertigungsverfahren zum schichtweisen Aufbauen von Strukturbauteilen sind grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt. Zu ihnen zählen beispielsweise das Laser-Sintern, das Laser-Strahlschmelzen oder das 3D-Drucken. Mittels dieser Verfahren können Strukturbauteile generativ aufgebaut werden. Additive Fertigungsverfahren bieten hierbei eine hohe Flexibilität hinsichtlich der Bauteilgeometrien. Allerdings sind diese Verfahren eher langsam, sodass für die Herstellung eines Strukturbauteils mit sehr viel längeren Fertigungszeiten gerechnet werden muss, als beispielsweise bei einem Gussverfahren oder Blechumformverfahren. Daher sind Additive Fertigungsverfahren bislang nur bei geringen Stückzahlen wirtschaftlich. Zudem weisen additive gefertigte Strukturbauteil beispielsweise anisotrope mechanische Eigenschaften auf, die eine Herausforderung darstellen, wenn es darum geht, dass die Strukturbauteile die an sie gestellten mechanischen Anforderungen erfüllen sollen.
Weiterhin ist in der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung 10 2022 105 591.4 ein kombiniertes Verfahren beschrieben, bei dem zur Herstellung eines Strukturbauteils zunächst ein erster Basiskörper schichtweise aufgebaut wird, dann ein Ergänzungsprofil am ersten Basiskörper positioniert und stoffschlüssig an diesem befestigt wird und anschließend ein zweiter Basiskörper zum Weiterbilden des ersten Basiskörpers schichtweise aufgebaut wird. Das Ergänzungsprofil ist entsprechend vorgefertigt, um eine Befestigungsstelle zur Befestigung weiterer Bauteile oder Anbauteile bereitzustellen.
Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der Erfindung, eine Möglichkeit anzugeben wie bei der Fertigung eines Strukturbauteils eine hohe Flexibilität hinsichtlich Änderungen am Bauteil bei gleichzeitig geringen Herstellungskosten erzielt werden kann.
Gelöst wird die Aufgabe durch ein Verfahren nach Patentanspruch 1 , ein Fügesystem nach Patentanspruch 9 ein Computerprogrammprodukt nach Patentanspruch 11 und ein computerlesbares Speichermedium nach Patentanspruch 12. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines Strukturbauteils angegeben, wobei das Strukturbauteil durch einen Grundkörper gebildet wird. Das Verfahren beinhaltet die Schritte:
- Bereitstellen mindestens eines Einlegeteils als Teil des Grundkörpers, und
- geometrische Erweiterung des mindestens einen Einlegeteils zum Grundkörper durch schichtweises Aufbauen von mindestens einem Restkörperabschnitt an dem mindestens einen Einlegeteil mittels drahtbasiertem Schweißen.
Der Grundkörper definiert im Wesentlichen die geometrischen Abmessungen des Strukturbauteils und bildet die Funktionalität des Strukturbauteils ab. Erfindungsgemäß wird ein hybrider Grundkörper bereitgestellt, der sowohl mindestens ein Einlegeteil als auch mindestens einen schichtweise aufgebauten Restkörperabschnitt beinhaltet bzw. aus diesen besteht. Einlegeteil(e) und Restkörperabschnitt(e) bilden gemeinsam den Grundkörper. Der Restkörperabschnitt ist insbesondere keine Zusatzstruktur, die nachträglich auf einen bereits vorhandenen Grundkörper aufgebracht wird, um die mechanischen Eigenschaften des Grundkörpers zu beeinflussen, sondern der Restkörperabschnitt ist ein essenzieller Bestandteil des Grundkörpers. Der Grundkörper kann ein oder mehr als ein Einlegeteil aufweisen. Ebenso kann der Grundkörper nur einen Restkörperabschnitt oder mehr als eine Restkörperabschnitt aufweisen. Erst in Kombination von Einlegeteil(en) mit Restkörperab- schnitt(en) wird der Grundkörper vervollständigt und das Strukturbauteil erhält seine wesentlichen geometrischen Abmessungen.
Der mindestens eine Restkörperabschnitt wird durch drahtbasiertes Schweißen aufgebaut. Mit diesem Verfahren können besonders kurze Fertigungszeiten erzielt werden. Der mindestens eine Restkörperabschnitt wird an dem Einlegeteil aufgebaut und dabei stoffschlüssig mit demselben verbunden. Es wird also vorzugsweise zunächst das Einlegeteil bereitgestellt und ausgehend von diesem der Restkörperabschnitt angeformt. Hierdurch kann beispielsweise die Notwendigkeit entfallen, eine Basisplatte zum Aufbau des Strukturbauteils bereitzustellen. Das Einhalten der notwendigen Fertigungstoleranzen wird einfacher, wenn das Strukturbauteil ausgehend von einem bereits vorliegenden Einlegeteil mit definierten Abmessungen aufgebaut wird. Weiterhin wird durch die Verwendung von einem oder mehreren Einlegeteilen derjenige Anteil am Grundkörper reduziert, der durch additive Fertigung erzeugt wird, wodurch die Fertigungszeit verringert und die Fertigungskosten gesenkt werden können. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wurde erkannt, dass durch Kombination eines drahtbasierten additiven Fertigungsverfahrens mit bereits vorgefertigten Einlegeteilen die Vorteile beider Verfahren auf optimale Weise kombiniert werden können. Konkret bedeutet dies, dass die Kostenvorteile von herkömmlichen Fertigungsverfahren wie beispielsweise Gussverfahren oder Blechumformverfahren mit den Vorteilen der additiven Fertigung hinsichtlich hoher Flexibilität bei der Bauteilgestaltung, geringen Kosten und schneller Umsetzbarkeit von Bauteiländerungen kombiniert wird. Mit dem erfindungsgemäßen hybriden Aufbau des Grundkörpers wendet sich die Erfindung von der bisher gängigen Annahme ab, dass Strukturbauteile monolithisch aufgebaut sein sollten, zumindest dann, wenn die Materialart einheitlich sein soll.
Das Einlegeteil kann ein Blechbauteil oder ein massiveres Formbauteil, wie beispielsweise ein Gussbauteil oder ein stranggepresstes Bauteil sein.
Das Einlegeteil weist vorzugsweise eine einfache geometrische Form auf. Vorzugsweise bilden die Einlegeteile in dem Strukturbauteil Bauteilabschnitte, welche eine einfache geometrische Form aufweisen. Unter einfacher geometrischer Form soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine dreidimensionale Form verstanden werden, deren Außenfläche als Regelfläche ausgebildet ist. Bei einer Regelfläche lässt sich durch jeden Punkt der Fläche eine Gerade legen, die ganz in der Fläche enthalten ist. Indem Abschnitte des Strukturbauteils, die eine einfache geometrische Form aufweisen, durch vorgefertigte Einlegeteile gebildet werden, wird erreicht, dass die additive Fertigung auf geometrisch komplexe Bauteilabschnitte beschränkt wird, was Kosten- und Zeitvorteile mit sich bringt.
In einer bevorzugten Ausgestaltung wird mindestens ein Einlegeteil mit einer einfachen geometrischen Form in Form eines Voll- oder Hohlprofils bereitgestellt. Das Profil kann hierbei beliebige Querschnitte aufweisen kann. Der Profilkörper hat entlang seiner Längserstreckung vorzugsweise einen gleichbleibenden Querschnitt. Derartige Einlegeteile lassen sich in großen Stückzahlen kostengünstig fertigen, z.B. durch Strangpressverfahren. Zusätzlich wird die additive Fertigung auf geometrisch komplexe Bauteilabschnitte beschränkt wird, was weitere Kosten- und Zeitvorteile mit sich bringt.
In einer Ausgestaltung ist es besonders bevorzugt, wenn der/die Restkörper- abschnitt(e) mittels WAAM oder Laser-DED erzeugt werden. Beim Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM) wird ein Metalldraht unter Verwendung eines elektrischen Lichtbogens aufgeschmolzen und z.B. mittels eines Mehrachs-Manipulators in der gewünschten Form schichtweise auf dem Bauteil aufgebracht. Das Laser Direct Energy Deposition-Verfahren (Laser-DED) erfolgt ähnlich, jedoch wird der Draht mittels Laserstrahlung aufgeschmolzen. Beide Verfahren zeichnen sich durch sehr hohe Auftragsgeschwindigkeiten und hohe Flexibilität hinsichtlich der auftragbaren Geometrien aus. Zudem lassen sich mit diesem Verfahren bei Verwendung eines entsprechenden Drahtwerkstoffs Bauteile mit sehr hoher Duktilität aufbauen.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass mindestens ein Restkörperabschnitt sowie mindestens ein Einlegeteil gemeinsam einen Lastpfad im Grundkörper abbilden. Eine Einbindung des Einlegeteils in den Lastpfad kann erfolgen, indem beispielsweise das mindestens eine Einlegeteil an zwei, einander gegenüberliegenden Seiten durch Restkörperabschnitte angebunden ist. Es kann auch ein oder mehr Restkörperabschnitt(e) beispielsweise mehrere Profile miteinander in der Art einer Skelettstruktur verbinden. Es können Einlegeteil(e) und Restkörperabschnitt(e) in Richtung der Lastpfaderstreckung vorzugsweise hintereinander angeordnet sein. Eine derartige Ausgestaltung ermöglicht die kostengünstige und schnelle Herstellung von mechanisch hochstabilen Strukturbauteilen.
Ebenso ist es auch möglich, dass ein Lastpfad oder ein Hauptlastpfad nur durch einen oder mehrere Restkörperabschnitt(e) verläuft und die Einlegeteile in diesen Lastpfad nicht eingebunden sind. Bei dem Strukturbauteil handelt es sich beispielsweise um ein Karosseriebauteil eines Kraftfahrzeugs und vorzugsweise um ein Fahrzeugheck, eine Fahrzeugseitenwand oder eine Fahrzeugfront. Das Strukturbauteil kann beispielsweise ein Fahrwerksbauteil eines Kraftfahrzeugs sein, wie beispielsweise ein Achsträger.
Weiterhin wird ein Fügesystem zum Herstellen eines Strukturbauteils angeben, wobei das Strukturbauteil durch einen Grundkörper gebildet wird. Das Fügesystem beinhaltet eine automatisierte Positioniervorrichtung, die eingerichtet ist zum Positionieren mindestens eines Einlegeteils in einer vorgegebenen Position und eine automatisierte, drahtbasierte Schweißvorrichtung, die eingerichtet ist zum geometrischen Erweitern des mindestens einen Einlegeteils zum Grundkörper durch schichtweises Aufbauen von mindestens einem Restkörperabschnitt an dem mindestens einen Einlegeteil. Das Fügesystem eignet sich insbesondere zur Durchführung des voranstehend beschriebenen Verfahrens. Das Fügesystem erzielt dieselben technischen Wirkungen wie das voranstehend beschriebene Verfahren. Bei der automatisierten Positioniervorrichtung kann es sich beispielsweise um einen programmierbaren Industrieroboter handeln. Die drahtbasierte Schweißvorrichtung kann vorzugsweise an einem Industrieroboter montiert sein und von diesem zum lagenweisen Aufbau der Restkörperabschitte bewegt werden. Es kann ein Steuergerät, z.B. ein Computer, vorgesehen sein, mit dem die Positioniervorrichtung und die Schweißvorrichtung betrieben werden.
Weiterhin wird ein Computerprogrammprodukt angegeben, welches Befehle beinhaltet, die bei der Ausführung des Computerprogrammprodukts durch einen Computer diesen veranlassen ein wie voranstehend beschriebenes Verfahren zur Herstellung eines Strukturbauteils mit einem wie voranstehend beschriebenen Fügesystem auszuführen Der Computer kann hierzu beispielsweise in einer Wirkverbindung mit einem oder mehreren Industrierobotern und einer WAAM-Schweißvorrichtung stehen und diese zur Durchführung des Verfahrens steuern.
Weiterhin wird ein computerlesbares, vorzugsweise nichtflüchtiges Speichermedium angegeben, auf dem das voranstehend beschriebene Computerprogrammprodukt gespeichert ist.
Das Computerprogrammprodukt kann als computerlesbarer Anweisungscode in jeder geeigneten Programmiersprache und/oder Maschinensprache implementiert sein. Das Computerprogrammprodukt kann auf einem computerlesbaren Speichermedium, wie beispielsweise einem Wechsellaufwerk, einer Datendisk oder einem fest verbauten Laufwerk abgespeichert sein. Der Anweisungskode programmiert einen Computer oder andere programmierbare Geräte, wie Z. B. ein Steuergerät derart, dass die gewünschten Funktionen ausgeführt werden. Ferner kann das Computerprogrammprodukt in einem Netzwerk, wie zum Beispiel einem lokalen Netzwerk oder dem Internet bereitgestellt sein. Das Computerprogrammprodukt kann sowohl mittels Software, als auch mittels Hardware, zum Beispiel in Form spezieller elektronischer Schaltungen, oder in hybrider Bauweise realisiert sein.
Das Computerprogrammprodukt sowie das computerlesbare Speichermedium erzielen dabei dieselben Vorteile wie sie zu dem Verfahren beschrieben wurden.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Sofern in dieser Anmeldung der Begriff "kann" verwendet wird, handelt es sich sowohl um die technische Möglichkeit als auch um die tatsächliche technische Umsetzung.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele an Hand der beiliegenden Zeichnungen erläutert. Darin zeigen in schematischer Darstellung:
Figur 1 ein beispielhaftes Strukturbauteil,
Figur 2 einen schematischen Verfahrensablauf zur Herstellung des Strukturbauteils und
Figur 3 ein beispielhaftes Speichermedium mit einem darauf gespeicherten Computerprogrammprodukt.
Figur 1 zeigt ein beispielhaftes Strukturbauteil 1 , das mit dem erfindungsgemäßen Verfahren herstellbar ist. Bei dem Strukturbauteil 1 handelt es sich um einen Vorderachsträger eines Kraftfahrzeugs. Das Strukturbauteil 1 beinhaltet drei Einlegeteile 10, 12 und 14, die in Form von Profilen bereitgestellt werden. An die Einlegeteile 10, 12 und 14 werden mittels drahtbasiertem Schweißen, beispielsweise mittels WAAM oder Laser-DED, zwei Restkörperabschnitte 20, 22 angeformt. Die Restkörperabschnitte 20, 22 werden schichtweise aus einem aufgeschmolzenen Drahtmaterial aufgebaut und hierbei stoffschlüssig mit den Einlegeteilen 10, 12 und 14 verbunden. Die Einlegeteile 10, 12 und 14 und die beiden Restkörperabschnitte 20, 22 bilden gemeinsam den Grundkörper 2 des Strukturbauteils.
Figur 2 zeigt einen beispielhaften Verfahrensablauf zur Herstellung eines Strukturbauteils 1A mit einem beispielhaften Fügesystem 100. Das Strukturbauteil 1A ist beispielsweise ein Karosseriebauteil. Das Fügesystem 100 weist eine automatisierte Positioniervorrichtung 110 in Form eines Industrieroboters auf, sowie eine automatisierte, drahtbasierte Schweißvorrichtung 120 mit einer WAAM- Schweißeinheit 122, die an einem Industrieroboter 124 angeordnet und von diesen verfahrbar ist. Die Positioniervorrichtung 110 und die Schweißvorrichtung 120 stehen in einer Wirkverbindung mit einem Steuergerät 130, das eingerichtet ist, um die Positioniervorrichtung 110 und die Schweißvorrichtung 120 zu steuern. Zum Ausführen der hierzu benötigten Steuerbefehle ist im Steuergerät 130 ein entsprechendes Computerprogrammprodukt 40 installiert.
Zur Durchführung des Verfahrens wird zunächst mindestens ein Einlegeteil 16 von der Positioniervorrichtung 110 bereitgestellt. Anschließend wird mittels der Schweißvorrichtung 120 mindestens ein Restkörperabschnitt 24 an das Einlegeteil 16 angeformt. Hierzu wird ein Drahtmaterial 126 aufgeschmolzen und schichtweise zu dem Restkörperabschnitt 24 aufgebaut, wobei dieser stoffschlüssig mit dem Einlegeteil 16 verbunden wird. Restkörperabschnitt 24 und Einlegeteile 16 bilden gemeinsam einen Grundkörper 2A, der das Strukturbauteil 1A bildet.
In Figur 2 ist nur ein Einlegeteil 16 und ein Restkörperabschnitt 24 dargestellt. Gleichwohl kann mit dem Verfahren auch das in Figur 1 dargestellte Strukturbauteil oder ein beliebiges anderes Strukturbauteil mit einem oder mehr Einlegeteilen und einem oder mehreren Körperabschnitten hergestellt werden
Figur 3 zeigt ein computerlesbares und nichtflüchtiges Speichermedium 30 mit einem darauf gespeicherten Computerprogrammprodukt 40. Das Computerprogrammprodukt 40 umfasst Befehle, die bei der Ausführung des Computerprogrammprodukts durch einen Computer denselben veranlassen mit einem geeigneten Fügesystem, wie beispielsweise dem Fügesystem 100 aus Figur 2, das beschriebene Verfahren zur Herstellung des Strukturbauteils auszuführen. Bezugszeichenliste
1 , 1A Strukturbauteil
2, 2A Grundkörper
10, 12, 14, 16 Einlegeteile
20, 22, 24 Restkörperabschnitt
30 computerlesbarer Speichermedium
40 Computerprogrammprodukt
100 Fügesystem
110 Positioniervorrichtung
120 Schweißvorrichtung
122 WAAM Schweißeinheit
124 Industrieroboter
126 Drahtmaterial
130 Steuergerät

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zur Herstellung eines Strukturbauteils (1 , 1 A), wobei das Strukturbauteil (1 , 1 A) durch einen Grundkörper (2, 2A) gebildet wird, mit den Schritten:
Bereitstellen mindestens eines Einlegeteils (10, 12, 14, 16) als Teil des Grundkörpers (2, 2a), und geometrische Erweiterung des mindestens einen Einlegeteils (10, 12, 14, 16) zum Grundkörper durch schichtweises Aufbauen von mindestens einem Restkörperabschnitt (20, 22, 24) an dem mindestens einen Einlegeteil (10, 12, 14, 16) mittels drahtbasiertem Schweißen.
2. Verfahren nach einem der vorangehenden Patentansprüche, bei dem das mindestens eine Einlegeteil (10, 12, 14, 16) ein Blechbauteil, ein Gussbauteil oder ein stranggepresstes Bauteil ist.
3. Verfahren nach einem der vorangehenden Patentansprüche, bei dem das mindestens eine Einlegeteil (10, 12, 14, 16) eine geometrisch einfache Form aufweist.
4. Verfahren nach Patentanspruch 3, bei dem das mindestens eine Einlegeteil (10, 12, 14, 16) als Vollprofil oder Hohlprofil ausgebildet ist.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Patentansprüche, bei dem der mindestens eine Restkörperabschnitt (20, 22, 24) mittels WAAM oder La- ser-DED erzeugt wird.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Patentansprüche, bei dem mindestens ein Restkörperabschnitt sowie mindestens ein Einlegeteil gemeinsam einen Lastpfad im Grundkörper abbilden.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Patentansprüche, bei dem das Strukturbauteil (1A) ein Karosseriebauteil eines Kraftfahrzeugs und vorzugsweise ein Fahrzeugheck, eine Fahrzeugseitenwand oder eine Fahrzeugfront ist.
8. Verfahren nach einem der vorangehenden Patentansprüche, bei dem das Strukturbauteil (1 ) ein Fahrwerksbauteil eines Kraftfahrzeugs und vorzugsweise ein Achsträger ist.
9. Fügesystem (100) zum Herstellen eines Strukturbauteils (1 , 1A), wobei das Strukturbauteil durch einen Grundkörper (2, 2A) gebildet wird, mit: einer automatisierten Positioniervorrichtung (110), die eingerichtet ist zum Positionieren mindestens eines Einlegeteils (10, 12, 14, 16) in einer vorgegebenen Position, und einer automatisierten, drahtbasierten Schweißvorrichtung (120), die eingerichtet ist zum geometrischen Erweitern des mindestens einen Einlegeteils (10, 12, 14, 16) zum Grundkörper (2, 2A) durch schichtweises Aufbauen von mindestens einem Restkörperabschnitt (20, 22, 24) an dem mindestens einen Einlegeteil (10, 12, 14, 16).
10. Fügesystem nach Patentanspruch 9, das zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Patentansprüche 1 bis 8 eingerichtet ist.
11 . Computerprogrammprodukt, welches Befehle beinhaltet, die bei der Ausführung des Computerprogrammprodukts (40) durch einen Computer diesen veranlassen ein Verfahren zur Herstellung eines Strukturbauteils (1 , 1A) nach einem der Patentansprüche 1 bis 8 mit einem Fügesystem (100) nach einem der Patentansprüche 9 oder 10 auszuführen.
12. Computerlesbares Speichermedium (30) mit einem darauf gespeicherten Computerprogrammprodukt (40) nach Patentanspruch 11.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016202543A1 (de) * 2016-02-18 2017-08-24 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung eines Bremssattels eines Fahrzeuges
DE102022105591A1 (de) 2022-03-10 2023-09-14 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren und System zum Herstellen eines Strukturbauteils

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130015596A1 (en) 2011-06-23 2013-01-17 Irobot Corporation Robotic fabricator
DE102020120861A1 (de) 2020-08-07 2022-02-10 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zur Erzeugung einer Schicht, Fertigungssystem und Bauteil

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016202543A1 (de) * 2016-02-18 2017-08-24 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung eines Bremssattels eines Fahrzeuges
DE102022105591A1 (de) 2022-03-10 2023-09-14 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren und System zum Herstellen eines Strukturbauteils

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
LIU JIENAN ET AL: "Wire and arc additive manufacturing of metal components: a review of recent research developments", THE INTERNATIONAL JOURNAL OF ADVANCED MANUFACTURING TECHNOLOGY, SPRINGER, LONDON, vol. 111, no. 1-2, 24 September 2020 (2020-09-24), pages 149 - 198, XP037261082, ISSN: 0268-3768, [retrieved on 20200924], DOI: 10.1007/S00170-020-05966-8 *

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