DE102016224340A1

DE102016224340A1 - Verfahren zur Herstellung eines schalenförmigen, aus flächigen Bereichen gebildeten, zum Teil hohlen Bauteils eines Fahrzeuggestells

Info

Publication number: DE102016224340A1
Application number: DE102016224340.3A
Authority: DE
Inventors: Thomas Mertens; Max Ehleben; Jörg Hain
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2016-12-07
Filing date: 2016-12-07
Publication date: 2018-06-07

Abstract

Zur Herstellung wird vorgeschlagen, dass in einem ersten Schritt aus wenigstens einem flachen, ebenen Organoblech wenigstens ein einteiliger Zuschnitt 1 mit Wandbereichen 2.1 bis 2.5 und Laschenbereichen 3.1 bis 3.10 hergestellt wird, wobei die Laschenbereiche 3.1 bis 3.10 jeweils auf einer ihrer Seite unmittelbar an einen Wandbereich 2.2 bis 2.5 angrenzen, dass in weiteren Schritten unter zumindest partiellem Einbringen von Wärme in das Organoblech, dieses zumindest partiell in einen plastisch vorformbaren Zustand gebracht wird und dass die Wandbereiche 2.1 bis 2.5 und die Laschenbereiche 3.1 bis 3.10 in ihre das Bauteil bildende Form gebogen werden, wobei das Biegen der Laschenbereiche 3.1 bis 3.10 so erfolgt, dass diese nach dem Biegen jeweils an Wandbereiche 2.2 bis 2.5 angrenzen und dass zumindest ein Teil der Laschenbereiche 3.1 bis 3.10 mit den Wandbereichen 2.2 bis 2.5 zu einer stoffschlüssigen oder formschlüssigen Verbindung gefügt wird, derart, dass sich durch Laschenbereiche 3.1 bis 3.10 verbundene Wandbereiche 2.2 bis 2.5 über die Laschenbereiche 3.1 bis 3.10 gegeneinander abstützen.

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines schalenförmigen, aus flächigen Bereichen gebildeten, zum Teil hohlen Bauteils eines Fahrzeuggestells nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie ein Fahrzeug mit einem nach dem Verfahren hergestellten Bauteil.
Die in der Kraftfahrzeugindustrie bestehende Forderung nach Leichtbau wird zunehmend durch Bauteile erfüllt, die aus sogenannten Organoblechen gefertigt sind. Organobleche sind Halbzeuge, die aus einem Fasergewebe, Fasergewirke oder Fasergelege bestehen, die in eine thermoplastische Kunststoffmatrix eingebettet sind. Die Vorteile von Organoblechen liegen, bedingt durch die thermoplastische Kunststoffmatrix, insbesondere in der Warmumformfähigkeit und Schweißbarkeit. Weiter sind bei entsprechender Faserführung die mechanischen und thermischen Eigenschaften nicht isotrop. Aufgrund der thermoplastischen Kunststoffmatrix lassen sich kurze Prozesszeiten realisieren, was für die industrielle Fertigung ebenfalls von großem Interesse ist. Häufig verwendete Faserwerkstoffe sind Carbon, Aramid, Glas, Basalt oder auch Naturfasern. Bei Geweben und Gelegen können die Fasern auch in vorgegebenen Winkeln zueinander verlaufen, so dass die mechanischen Eigenschaften von Organoblech, wie Steifigkeit, Festigkeit und Wärmeausdehnung, belastungsorientierter als bei ihren metallischen Vorbildern definiert werden können.
Zum Umformen von Organoblechen der genannten Art ist es Stand der Technik, die Organobleche auf ein gewünschtes Maß zuzuschneiden und insgesamt auf eine Temperatur zu erhitzen, bei der die thermoplastische Matrix des Organoblechs plastifiziert, also verformbar, wird, so dass ein entsprechend erhitztes Organoblech in eine Tiefziehform oder Pressform eingelegt werden kann, um dieses in einem Tiefzieh- oder Pressprozess umzuformen. Durch Abkühlen unter die Plastifizierungstemperatur erstarrt die thermoplastische Matrix, so dass das umgeformte Bauteil der Form entnommen werden kann. Nachteilig bei diesem Verfahren ist einerseits, dass sehr hohe Kosten für das Erstellen der notwendigen Formen anfallen. Weiter ist es von Nachteil, dass stets das gesamte Organoblech aufgeheizt werden muss, um eine Umformung zu bewerkstelligen, selbst wenn die Umformung nur in kleinen Bereichen erfolgt. Ein weiterer gravierender Nachteil bei dieser Art der Umformung besteht darin, dass sich während des Umformprozesses die Fasern in der Matrix unkontrolliert neu orientieren, was die Eigenschaften des Bauteils negativ beeinflusst.
Zur Vermeidung der genannten Nachteile ist es aus der DE 102011113651 A1 bekannt geworden, eine Vorrichtung zur Verformung von ebenen Organoblechen vorzusehen, die ein Heizelement und wenigstens ein Faltwerkzeug umfasst. Mit einer derartigen Vorrichtung ist ein ebenes Organoblech partiell entlang wenigstens einer Faltlinie erhitzbar und ein auf einer Seite der wenigstens einen Faltlinie liegender Teilflächenbereich des Organoblechs ist faltbar, wobei der auf der anderen Seite der Faltlinie liegenden Teilflächenbereich bei der Faltung in seiner Ebene verbleibt.
Ausgehend vom vorstehend angesprochenen Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines schalenförmigen, aus flächigen Bereichen gebildeten, zum Teil hohlen Bauteils eines Fahrzeuggestells aus thermoplastischem Organoblech und ein Fahrzeug mit einem solchen Bauteil anzugeben.
Gelöst wird die Aufgabe hinsichtlich des Verfahrens zur Herstellung eines schalenförmigen, aus flächigen Bereichen gebildeten, zum Teil hohlen Bauteils durch die Merkmale des Anspruchs 1 und hinsichtlich des Fahrzeugs mit einem solchen Bauteil durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 20, vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet.
Das Verfahren zur Herstellung eines schalenförmigen, aus flächigen Bereichen gebildeten, zum Teil hohlen Bauteils eines Fahrzeuggestells aus thermoplastischem Organoblech sieht vor, dass in einem ersten Schritt aus wenigstens einem flachen, ebenen Organoblech wenigstens ein einteiliger Zuschnitt mit Wandbereichen und Laschenbereichen hergestellt wird, wobei die Laschenbereiche jeweils auf einer ihrer Seite unmittelbar an einen Wandbereich angrenzen, dass in weiteren Schritten unter zumindest partiellem Einbringen von Wärme in das Organoblech dieses zumindest partiell in einen plastisch vorformbaren Zustand gebracht wird und dass die Wandbereiche und die Laschenbereiche in ihre das Bauteil bildende Form gebogen werden, wobei das Biegen der Laschenbereiche so erfolgt, dass diese nach dem Biegen jeweils an Wandbereiche angrenzen und dass zumindest ein Teil der Laschen mit den Wandbereichen zu einer stoffschlüssigen und/ oder formschlüssigen Verbindung gefügt wird, derart, dass sich durch Laschen verbundene Wandbereiche über die Laschenbereiche gegeneinander abstützen.
Bei dem vorgeschlagenen Verfahren ist von besonderem Vorteil, dass durch die einerseits verbindende und andererseits abstützende Funktion der Laschenbereiche aus den Wandbereichen Hohlkörper, insbesondere auch solche mit Hinterschneidungen formbar sind, wobei die Wandbereiche durch die Laschen gefügt und gegeneinander abgestützt sind, so dass der Hohlkörper eine äußerst hohe Steifigkeit aufweist. Das Biegen erfolgt vorteilhaft entlang vorgegebener gerader Biegelinien mit vorgegebenen Biegeradien und vorgegebenen Biegewinkeln.
Zur Verbindung der Laschen mit den Wandbereichen ist es von besonderem Vorteil, diese durch zumindest partiellen Wärmeeintrag in einen verschweißbaren Zustand zu bringen und unter Druck und Abkühlen stoffschlüssig zu verbinden. Durch diese Art des Fügens sind keine weiteren Bauteile, wie Schrauben oder Niete oder keine weiteren Materialien, wie beispielsweise Klebstoff, notwendig.
Durch das Verwenden von zwei oder mehr einteiligen, gegebenenfalls unterschiedlichen Zuschnitten lassen sich, durch entsprechendes Biegen und Fügen, unterschiedliche Bauteile erzeugen, die in einem letzten Schritt vorteilhaft nebeneinander platziert und zu einer Baugruppe gefügt werden können. Dabei ist es von Vorteil, wenn die Bauteile so ausgebildet sind, dass sie überlappende Bereiche aufweisen und dass die überlappenden Bereiche stoffschlüssig und/ oder formschlüssig verbunden werden und/ oder dass die Bauteile durch separate Verbindungsbauteile verbunden werden, wobei die Verbindungsbauteile mit den Bauteilen überlappende Bereiche aufweisen und dass die überlappenden Bereiche stoffschlüssig und/ oder formschlüssig verbunden werden. Auch hier ist es besonders kostengünstig und damit vorteilhaft, dass die überlappenden Bereiche jeweils aus thermoplastischem Organoblech bestehen und durch zumindest partiellen Wärmeeintrag in einen verschweißbaren Zustand gebracht und unter Druck und Abkühlen stoffschlüssig verbunden werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders dazu geeignet ein Monocoque eines Kraftfahrzeugs für Kleinserien herzustellen, weil dadurch die oben angesprochenen sehr hohen Kosten für das Erstellen von Formen und mehrstufigen Tiefziehwerkzeugen entfallen. Dabei lässt sich das Monocoque auch vorteilhaft aus zwei entlang der Fahrzeuglängsachse im Wesentlichen spiegelsymmetrisch zueinander ausgebildet Bauteilen fügen. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die Fertigung eines Monocoque beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung sämtliche schalenförmige Bauteile, etwa einen Frontrahmen sowie einen Heckrahmen, Boxen, Crashboxen etc., die um das eigentliche Sitzzentrum ebenfalls so hergestellt werden können.
Um ein solches Monocoque zu fertigen, ist das erfindungsgemäße Verfahren vorteilhaft so ausgebildet, dass zwei flache Organobleche mit jeweils einer, definierten Randkontur erstellt werden, wobei die Randkonturen der zwei Organobleche im Wesentlichen spiegelbildlich zueinander ausgebildet sind und sich aus der Geometrie des späteren Monocoques ergeben, dergestalt, dass das Falten zu einer bestimmten Geometrie ermöglicht wird. Das Falten der Wandbereiche und Laschenbereiche erfolgt in einer vorgegebenen Faltreihenfolge jeweils unter partieller Erwärmung des Organoblechs über dessen Plastifizierungstemperatur und einer Faltung im erwärmten Bereich um eine Faltlinie mit einem vorgegebenen Faltwinkel, wobei nach Durchführung einer oder mehrerer Faltungen der oder die erwärmten Bereiche unter die Plastifizierungstemperatur abgekühlt werden, um die Bauteile handhabbar zu machen. Die Laschenbereiche werden dabei so gefaltet, dass diese jeweils auf einer ihrer Seiten an einem Wandbereich anliegen, so dass ein späteres Fügen problemlos ohne zusätzliche Formgebungsmaßnahmen möglich ist. Das Verfahren sieht weiter vor, die aneinander anliegenden Laschenbereiche und Wandbereiche miteinander zu fügen, derart, dass eine stoffschlüssige oder formschlüssige Verbindung entsteht und sich durch Laschen verbundene Wandbereiche über die Laschenbereiche gegeneinander abstützen.
Im letzten Verfahrensschritt werden die aus den zwei Organoblechen nach den vorhergehenden Verfahrensschritten erzeugten zwei im Wesentlichen spiegelbildlich geformten Bauteile spiegelbildlich zueinander angeordnet, derart, dass durch die Bauteile selbst und oder durch Verbindungsbauteile überlappende Bereiche entstehen. Die überlappenden Bereiche werden dann miteinander gefügt, derart, dass eine stoffschlüssige und/ oder formschlüssige Verbindung entsteht.
Hinsichtlich der angesprochenen Faltreihenfolge ist es vorteilhaft, in einem ersten Hauptschritt zunächst alle Faltungen für die Wandbereiche durchzuführen, die im Wesentlichen entlang der Fahrzeuglängsachse verlaufen. Für die Faltungen in diesem ersten Hauptschritt ist vorgesehen, dass in einem ersten Schritt die Hälfte eines Mitteltunnels gebildet wird, indem als erstes eine Faltung durchgeführt wird, die eine erste seitliche Wand der Mitteltunnelhälfte bildet und dann, in einer zweiten Faltung an der gefalteten seitlichen Wand, ein horizontaler Teil des Mitteltunnels gebildet wird. In einem zweiten Schritt wird dann ein Seitenschweller gebildet, indem als erstes eine Faltung durchgeführt wird, die zu einer schrägen oder senkrechten Wand führt, die später im Fahrzeug innen liegt. Mittels einer zweiten Faltung der schrägen oder senkrechten Wand wird dann der horizontale Teil des Schwellers gebildet. Eine dritte Faltung des horizontalen Teiles des Schwellers bildet dann eine schräge oder senkrechte Wand aus, welche die fahrzeugäußere Wand des Schwellers darstellt.
In einer alternativen Abwandlung des Verfahrens kann vorgesehen sein, dass zunächst der Schweller in der vorstehend beschriebenen Weise gebildet wird und dann die Hälfte des Mitteltunnels.
Die Faltreihenfolge sieht weiter einen zweiten Hauptschritt vor, in dem alle Faltungen für die Wandbereiche durchgeführt werden, die im Wesentlichen entlang der Fahrzeugquerachse verlaufen.
Die Faltungen in diesem zweiten Hauptschritt sind so angelegt, dass in einem dritten Schritt die vordere Schottwand gebildet wird, indem als erstes wenigstens eine Faltung durchgeführt wird, die zu einer quer zur Fahrzeuglängsachse verlaufenden vorderen, bevorzugt schrägen Wand führt, die das Bauteil nach vorne abschließt. In einem vierten Schritt wird dann die hintere Schottwand gebildet, indem als zweites wenigstens eine Faltung durchgeführt wird, die zu einer quer zur Fahrzeuglängsachse verlaufenden hinteren bevorzugt schrägen Wand führt, die das Bauteil nach hinten abschließt. Alternativ zur vorstehenden Reihenfolge können der dritte und der vierte Schritt vertauscht sein.
In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens kann vorgesehen sein, in der vorderen Schottwand wenigstens eine weitere Faltung quer zur Fahrzeuglängsachse durchzuführen, so dass sich eine in Richtung hintere Schottwand zeigende Abwinkelung ergibt. Weiter kann vorgesehen sein, in der hinteren Schottwand wenigstens eine weitere Faltung quer zur Fahrzeuglängsachse durchzuführen. Diese kann so angelegt sein, dass sich eine in Richtung von der vorderen Schottwand weg zeigende Abwinkelung ergibt. Die angesprochen weiteren Faltungen tragen einerseits zur Stabilität bei und sind dazu geeignet, Einbauten des Monocoques, wie z.B. den Instrumententräger des Fahrzeugs auszuformen.
In Abwandlung der Faltreihenfolge besteht die Möglichkeit, den ersten Hauptschritt mit den zugehörigen Faltungen und den zweiten Hauptschritt mit den zugehörigen Faltungen in der Reihenfolge zu vertauschen.
Das Falten der Laschenbereiche ist vorteilhaft so in den ersten Hauptschritt mit den zugehörigen Faltungen und den zweiten Hauptschritt mit den zugehörigen Faltungen integriert, dass in dem jeweiligen Hauptschritt jeweils die Laschenbereiche gefaltet werden, deren Faltlinie der Richtung der Faltlinien der Faltungen entspricht, die in dem jeweiligen Hauptschritt ausgeführt werden.
Um eine möglichst gute Handhabbarkeit des Bauteils zu gewährleisten, ist es weiter von Vorteil, das Fügen der Laschenbereiche mit den Wandbereichen so in den ersten Hauptschritt mit den zugehörigen Faltungen und den zweiten Hauptschritt mit den zugehörigen Faltungen zu integrieren, dass sich eine hohe Steifigkeit des Bauteils ergibt, ohne nachfolgende Faltungen zu behindern. Auf diese Weise wird die Handhabbarkeit es jeweiligen Bauteils während des Fertigungsprozesses optimiert.
Ein nach dem vorstehenden Verfahren erzeugtes Monocoque ist für ein Fahrzeug insbesondere Kraftfahrzeug geeignet, wobei das Fahrzeug aus einem Vorderwagen, dem Monocoque und einem Hinterwagen besteht. Dabei sind die vorderen Schottwände direkt an dem Vorderwagen und die hinteren Schottwände direkt an den Hinterwagen gestellfest angebunden. Die Fahrzeugräder sind jeweils am Vorderwagen und Hinterwagen angeordnet. Zusätzlich kann vorgesehen sein, dass zwischen Vorderwagen und Hinterwagen wenigstens eine von dem Monocoque separate durchgehende Verbindung besteht.
Weitere Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

1.1 bis 1.13 Fertigungsschritte für eine Monocoque-Hälfte in perspektivischer Darstellung
2 Aus zwei Hälften gefügtes Monocoque in perspektivischer Darstellung
3 Prinzipdarstellung eines Fahrzeugs mit einem Monocoque perspektivisch dargestellt

Das Verfahren zum Herstellen eines schalenförmigen, aus flächigen Bereichen gebildeten, zum Teil hohlen Bauteils wird nachfolgend unter Zuhilfenahme der 1.1 bis 1.13 anhand eines Beispiels aufgezeigt. Dabei zeigen die angesprochenen Figuren jeweils in perspektivischer Darstellung die einzelnen Herstellungsschritte einer Hälfte eines Monocoques für ein Kraftfahrzeug, wobei das Monocoque, wie aus 2 ersichtlich, aus zwei im Wesentlichen gleichen, aber spiegelbildlich zueinander ausgebildeten Monocoque-Hälften in einem letzten Fertigungsschritt zusammengesetzt wird.
Die 1.1 zeigt einen Zuschnitt 1 aus Organoblech. Es handelt sich dabei bevorzugt um ein mit Kohlenstofffasern verstärktes Organoblech, wobei die Kohlenstofffasern in Form eines Gewebes oder Geleges in eine thermoplastische Matrix eingebettet sind. Die Randkontur des Zuschnittes 1 ergibt sich aus der Geometrie des späteren Monocoques und ist so angelegt, das Falten zu einer Monocoque-Hälfte mit einer bestimmten vorgegebenen Geometrie zu ermöglichen. Zu diesem Zweck weist der Zuschnitt Wandbereiche 2.1 bis 2.5 und Laschenbereiche 3.1 bis 3.10 auf, wobei die Laschenbereiche 3.1 bis 3.10 jeweils auf einer ihrer Seiten an einen Wandbereich 2.1 bis 2.5 angrenzen. Zwischen Wandbereichen 2.1 bis 2.5 und Laschenbereichen 3.1 bis 3.10 verläuft jeweils eine Laschenfaltlinie 4.1 bis 4.10. Weiter verlaufen zwischen den Wandbereichen 2.1 bis 2.5, dort wo diese aneinander grenzen, Wandfaltlinien 5.1 bis 5.4. Dabei bildet der Wandbereich 2.1 den Boden der späteren Monocoque-Hälfte aus und die übrigen Wandbereiche 2.2 bis 2.5 die umlaufenden Wände. Für diese umlaufenden Wände (Wandbereiche 2.2 bis 2.5) sind weitere Faltungen entlang von Ausformungsfaltlinien vorgesehen, die unten näher bezeichnet sind.
Wie bereits erwähnt, besteht das spätere Monocoque aus zwei im Wesentlichen gleichen aber spiegelbildlichen Hälften, die in einem letzten Fertigungsschritt zu einem Monocoque gefügt werden. Somit werden zwei Zuschnitte aus Organoblech benötigt, die im Wesentlichen gleich, aber spiegelbildlich zueinander sind. Diese zwei Zuschnitte werden in identischer Weise umgeformt, so dass nachfolgend, um Wiederholungen zu vermeiden, diese Umformungsschritte nur in Verbindung mit einem der zwei Zuschnitte aufgezeigt sind. Selbstverständlich erfolgt die Umformung in identischer Weise an beiden Zuschnitten.
Die Darstellungen in den 1.2 bis 1.11 zeigen beispielhaft die Faltschritte und Fügeschritte, die zum Erzeugen einer Monocoque-Hälfte notwendig sind. Bei den Darstellungen nach den 1.1 bis 1.11 handelt es sich um perspektivische Darstellungen der Monocoque-Hälfte in unterschiedlichen Fertigungsstadien, mit Blickrichtung jeweils von vorne, links. Die Darstellung in 1.12 zeigt die Monocoque-Hälfte im Endzustand perspektivisch, mit Blickrichtung von hinten links. Zur besseren Übersicht sind in den Darstellungen nur die Teile mit Bezugszeichen versehen, die in dem jeweiligen Herstellungsschritt involviert sind. Für gleiche Teile sind in allen Darstellungen gleiche Bezugszeichen verwendet.
Gemäß der Darstellung in 1.2 wird als erstes eine Faltung durchgeführt, deren Wandfaltlinie 5.1 in Längsrichtung der zu erzeugenden Monocoque-Hälfte verläuft, wobei diese Längsrichtung auch die Längsrichtung des Kraftfahrzeugs ist, in die das zu erzeugende Monocoque eingebaut wird. Die Längsrichtung ist durch den Richtungspfeil 6 angedeutet. Diese erste Faltung erfolgt so, dass das Organoblech entlang der ersten Wandfaltlinie 5.1 erwärmt und bei Erreichen der Plastifizierungstemperatur der Matrix des Organoblechs um diese erste Wandfaltlinie 5.1 in der Zeichnung nach oben gefaltet wird. Dabei verbleibt der erste Wandbereich 2.1 in seiner Lage. Der Faltwinkel ist dabei so gewählt, dass sich zwischen erstem Wandbereich 2.1 und zweitem Wandbereich 2.2 ein stumpfer Winkel oder alternativ rechter Winkel ausbildet, also eine schräg oder senkrecht nach oben stehende Wand entsteht.
Als nächstes wird, wie in 1.3 dargestellt, an dem bereits gefalteten zweiten Wandbereich 2.2 eine erste Ausformungsfaltung um eine erste Ausformungsfaltlinie 5.1.1 ausgeführt, so dass der zweite Wandbereich 2.2 in einen ersten Teil 2.2.1 und einen zweiten horizontalen Teil 2.2.2 unterteilt ist. Die Faltung erfolgt, wie vorstehend beschrieben, ebenfalls durch Erwärmung des Organoblechs, diesmal entlang der ersten Ausformungsfaltlinie 5.1.1, und, bei Erreichen der Plastifizierungstemperatur der Matrix des Organoblechs, anschließendem Falten um einen vorgegebenen Winkel. Nachdem dieser Teil des Faltvorgangs immer gleich ist, wird nachfolgend nur noch von Faltung gesprochen, wobei der Begriff Faltung den vorstehend beschriebenen Erwärmungsvorgang einschließt. Mit den beiden vorstehend beschriebenen Faltvorgängen wird eine Hälfte eines Mitteltunnels des zu erzeugenden Monocoques ausgebildet.
Die nächste Geometrie, die gefaltet wird, ist der Seitenschweller der jeweiligen Monocoque-Hälfte. Hierbei wird, wie in 1.4 dargestellt, als erstes eine Faltung des dritten Wandbereichs 2.3 entlang einer zweiten Wandfaltlinie 5.2 in der Darstellung nach oben durchgeführt, wobei der erste Wandbereich 2.1 in seiner Ebene verbleibt, so dass eine schräge oder senkrechte Wand entsteht. An dem dritten Wandbereich 2.3 wird dann, wie in 1.5 gezeigt, eine zweite Ausformungsfaltung um eine zweite Ausformungsfaltlinie 5.2.1 ausgeführt, so dass der dritte Wandbereich 2.3 in einen ersten Teil 2.3.1 und einen zweiten horizontalen Teil 2.3.2 unterteilt ist. Durch eine weitere in 1.6 gezeigte Ausformungsfaltung am horizontalen Teil 2.3.2 des Schwellers entlang einer dritten Ausformungsfaltlinie 5.2.2, in der Darstellung nach unten, wird wiederum eine schräge oder senkrechte Wand 2.3.3 gebildet, welche die fahrzeugäußere Wand darstellt.
Die vorstehend beschriebene Faltreihenfolge, nämlich Mitteltunnelhälfte zuerst und anschließend Schweller ist nicht zwingend, sondern kann alternativ auch so erfolgen, dass zunächst der Schweller und dann die Mitteltunnelhälfte ausgebildet wird. Bevorzugt sind diese vorstehend beschriebenen Faltungen der Wandbereiche 2.2, 2.3, die im Wesentlichen entlang der Fahrzeuglängsachse oder mit geringen Winkeln von bevorzugt max. 5° zur Fahrzeuglängsachse verlaufen, in einem ersten Hauptschritt auszuführen, an den sich ein zweiter Hauptschritt anschließt, der die nachfolgend beschriebenen Faltungen umfasst.
Wie aus 1.7 erkennbar, wird als nächstes die vordere Schottwand gebildet, die auch als Fersenblech, bzw. Stehblech, bezeichnet wird. Dazu erfolgt eine dritte Faltung um die dritte Wandfaltlinie 5.3, wobei diese im Wesentlichen entlang der Fahrzeugquerachse verläuft, die in einem 90° Winkel zu der durch den Richtungspfeil 6 angedeuteten Fahrzeuglängsachse verläuft. Eine Abweichung des Verlaufs der dritten Wandfaltlinie 5.3 von der Fahrzeugquerachse um bevorzugt nicht mehr als 7° ist möglich. Diese dritte Faltung bildet eine schräge oder senkrechte Wand und schließt die Monocoque-Hälfte nach vorn ab.
Die in 1.8 gezeigte und nachfolgend beschriebene Ausformungsfaltung des vierten Wandbereichs 2.4 ist als optional zu bezeichnen. Sie ist aber eine bevorzugte Variante, weil dadurch nach erfolgtem Fügen der Wandbereiche und Laschenbereiche der gesamte vordere Bereich versteift wird (siehe unten). Bei dieser vierten Ausformungsfaltung wird der bereits gefaltete vierte Wandbereich 2.4 entlang einer vierten Ausformungsfaltlinie 5.3.1 erneut gefaltet, so dass ein schräger bis waagerechter Teil gebildet wird, der in einem definierten Maß oberhalb des ersten Wandbereichs 2.1 (Boden) liegt. Durch diese vierte Ausformungsfaltung wird der vierte Wandbereich 2.4 in zwei zueinander abgewinkelten Teilwandbereichen 2.4.1, 2.4.2 aufgeteilt, die einen stumpfen oder rechten Winkel einschließen. Die Lage der vierten Ausformungsfaltlinie 5.3.1 ist so gewählt, dass sich an dem ersten Teilwandbereich 2.4.1 die Laschenbereiche 3.1, 3.2, 3.4, 3.5 befinden und an dem zweiten Teilwandbereich 2.4.2 die Laschenbereiche 3.3 und 3.6.
Als nächstes werden von dem Teilwandbereich 2.4.1 der vorderen Schottwand die seitlich abstehenden, in der Darstellung 1.8 unteren Laschenbereiche 3.1, 3.4 um die Laschenfaltlinien 4.1, 4.4 nach innen gefaltet, derart, dass sie einerseits an dem ersten Teil 2.2.1 des zweiten Wandbereichs 2.2 (Laschenbereich 3.1) und andererseits der schrägen oder senkrechten Wand 2.3.3 (Laschenbereich 3.4) jeweils von außen anliegen. Sodann werden nach maßlicher Fixierung des vierten Wandbereichs 2.4 zum zweiten Wandbereich 2.2 einerseits und zum dritten Wandbereich 2.3 andererseits die aneinander anliegenden Bereiche zumindest partiell durch Wärmeeintrag in einen verschweißbaren Zustand gebracht und unter Druck und Abkühlung stoffschlüssig verbunden, so dass die vordere Schottwand (vierter Wandbereich 2.4) der Schweller (dritter Wandbereich 2.3) und der Mitteltunnel zweiter Wandbereich (2.2) räumlich zueinander fixiert sind. Alternativ kann die Verbindung auch mittels Kleben, Nieten oder Schrauben der Laschen mit den anliegenden Wandbereichen erfolgen. Die Faltungen an den Laschenbereichen 3.1, 3.4 werden jeweils um eine Achse (Laschenfaltlinien 4.1, 4.4) durchgeführt, deren Winkel dem Winkel des ersten Teil 2.2.1 des zweiten Wandbereichs 2.2 (Laschenbereich 3.1), bzw. der schrägen oder senkrechten Wand 2.3.3 des dritten Wandbereichs 2.3 (Laschenbereich 3.4) entspricht. Dies führt zu einer steifen Verbindung zwischen Fersenblech, Mitteltunnel und Schweller, wobei die einzelnen Faltgebilde auch örtlich fixiert sind.
In der gleichen Weise wie vorstehend beschrieben werden von dem ersten Teilwandbereich 2.4.1 der vorderen Schottwand die seitlich abstehenden, in der Darstellung 1.8 oberen Laschenbereiche 3.2, 3.5 um die Laschenfaltlinien 4.2, 4.5 nach innen gefaltet, der jeweilige Faltwinkel beträgt im Beispiel 90°. Weiter werden die an dem zweiten Teilwandbereich 2.4.2 der vorderen Schottwand (Wandbereich 2.4) seitlich abstehenden Laschenbereiche 3.3, 3.6 um die Laschenfaltlinien 4.3, 4.6 nach unten gefaltet, derart, dass sie an den bereits gefalteten Laschenbereichen 3.2, 3.5 jeweils von außen anliegen. Auch hier beträgt der Faltwinkel im Beispiel 90°. Die aneinander anliegenden Bereiche werden nach vorausgehender maßlicher Fixierung der Teilwandbereiche 2.4.1, 2.4.2 zueinander zumindest partiell durch Wärmeeintrag in einen verschweißbaren Zustand gebracht und unter Druck und Abkühlung stoffschlüssig verbunden, so dass der erste Teilwandbereich 2.4.1 und der zweite Teilwandbereich 2.4.2 räumlich zueinander und damit auch räumlich zu dem ersten Wandbereich 2.1, dem zweiten Wandbereich 2.2 und dem dritten Wandbereich 2.3 fixiert sind. Den Zustand nach den vorstehend beschriebenen Faltungen und dem Fügen der Laschenbereiche 3.1 bis 3.6 zeigt 1.9.
Die Reihenfolge der Faltung der Laschen und deren Fügen durch Verschweißen kann sich bei entsprechender maßlicher Auslegung des Zuschnitts gemäß 1.1 von der vorstehend beschriebenen unterscheiden.
Die Maßnahmen zum Herstellen der hinteren Schottwand sind nachfolgend in Verbindung mit den 1.1 und 1.9 bis 1.12 beschrieben. Zunächst findet eine vierte Faltung um die vierte Wandfaltlinie 5.4 statt, indem der fünfte Wandbereich 2.5, aus der waagerechten Position, die er gemäß 1.9 einnimmt, in die in 1.10 gezeigte Position (in der Zeichnung nach oben) gefaltet wird. Gemäß der Darstellung ist dies eine schräge, nach hinten geneigte Position, die einen stumpfen Winkel mit dem ersten Wandbereich 2.1 einschließt. Die hintere Schottwand (fünfter Wandbereich 2.5) kann aber alternativ auch senkrecht zum ersten Wandbereich 2.1 stehen.
Analog zur vorderen Schottwand ist auch die hintere Schottwand in der aufgefalteten Position zu fixieren. Hierzu sind, wie aus 1.9 und 1.10 ersichtlich, an dem fünften Wandbereich 2.5, jeweils seitlich abstehend und benachbart zur vierten Wandfaltlinie 5.4, Laschenbereiche 3.7, 3.8 angeordnet. Diese werden, wie aus 1.10 und 1.11 erkennbar, um die Laschenfaltlinien 4.7, 4.8 nach innen gefaltet, derart, dass der Laschenbereich 3.7 (in den Darstellungen verdeckt) an dem ersten Teil 2.2.1 des zweiten Wandbereichs 2.2 und der Laschenbereich 3.8 an der schrägen oder senkrechten Wand 2.3.3 des dritten Wandbereichs 2.3 jeweils von außen anliegt. Im nächsten Schritt wird der fünfte Wandbereich 2.5 relativ zu dem zweiten Wandbereich 2.2 und dem dritten Wandbereich 2.3 maßlich fixiert und die aneinander anliegenden Laschenbereiche 3.7, 3.8 und Wandbereiche werden zumindest partiell durch Wärmeeintrag in einen verschweißbaren Zustand gebracht und unter Druck und Abkühlung stoffschlüssig verbunden.
Um die Stabilität der hinteren Schottwand zu erhöhen, können weitere Ausformungsfaltungen vorgenommen werden. Als vorteilhaft haben sich drei weitere Ausformungsfaltungen herausgestellt, die einen horizontalen Teil und einen vertikalen Teil an der hinteren Schottwand (fünfter Wandbereich 2.5) ausbilden. Hierzu werden eine fünfte Ausformungsfaltung um eine fünfte Ausformungsfaltlinie 5.4.1, eine sechste Ausformungsfaltung um eine sechste Ausformungsfaltlinie 5.4.2 und eine siebte Ausformungsfaltung um eine siebte Ausformungsfaltlinie 5.4.3 vollzogen. Dabei erzeugt die fünfte Ausformungsfaltung eine seitliche Abstellung 2.5.2, die in der Darstellung gemäß 1.11 im rechten Winkel nach hinten gerichtet ist. Die sechste Ausformungsfaltung um die sechste Ausformungsfaltlinie 5.4.2 teilt den fünften Wandbereich 2.5 in einen Hauptschottwandbereich 2.5.1 und einen horizontalen Teil 2.5.3, der vom Hauptschottwandbereich 2.5.1 ausgehend ebenfalls in der Darstellung nach hinten gerichtet ist und auf der oberen Kante 7 der seitlichen Abstellung 2.5.2 aufliegt. Mit der siebten Ausformungsfaltung um die siebte Ausformungsfaltlinie 5.4.3 wird ein Teilbereich des horizontalen Teils 2.5.3, wie in der 1.12 erkennbar, in der Darstellung nach unten gefaltet und bildet einen stabilisierenden Wandbereich 2.5.4 aus. Sowohl an dem horizontalen Teil 2.5.3 als auch an dem stabilisierenden Wandbereich 2.5.4 sind seitlich abstehend Laschenbereiche 3.9, 3.10 ausgebildet, die um die Laschenfaltlinien 4.9, 4.10 gefaltet werden, der Laschenbereich 3.9 um die Laschenfaltlinien 4.9 und der Laschenbereich 3.10 um die Laschenfaltlinien 4.10, so dass der Laschenbereich 3.9 an der seitlichen Abstellung 2.5.2 und der Laschenbereich 3.10 an dem Laschenbereich 3.9 anliegt. Die aneinander anliegenden Bereiche werden, nach maßlicher Fixierung der einzelnen Bereiche des fünften Wandbereichs 2.5 relativ zueinander, zumindest partiell durch Wärmeeintrag in einen verschweißbaren Zustand gebracht und unter Druck und Abkühlung stoffschlüssig verbunden, so dass der Hauptschottwandbereich 2.5.1 die seitliche Abstellung 2.5.2, der horizontale Teil 2.5.3 und der stabilisierende Wandbereich 2.5.4 einen steifen Verbund bilden.
Die Reihenfolge der vorstehend in Verbindung mit dem fünften Wandbereich 2.5 beschriebenen Faltungen ist nicht zwingend, es kann auch eine abweichende Reihenfolge gewählt werden.
Abweichend vom Vorstehenden kann es vorteilhaft sein, die Laschen zu falten bevor die Faltungen der eigentlichen Karosseriegeometrie, wie vordere Schottwand, hintere Schottwand, Schweller oder Mitteltunnel erfolgen. Ebenso ist es möglich, neben dem vorstehend beschriebenen Verschweißen, andere Fügetechniken, wie Vernieten, Verschrauben, Verkleben einzeln oder in Kombination einzusetzen.
Wie bereits oben ausgeführt, besteht das Monocoque aus zwei Monocoque-Hälften, von denen die Herstellung einer Monocoque-Hälfte 8 vorstehend detailliert beschrieben ist. Zeitlich parallel oder zeitlich versetzt wird aus einem zweiten Zuschnitt, der zu dem in 1.1 gezeigten ersten Zuschnitt spiegelbildlich ist, eine zweite Monocoque-Hälfte nach dem gleichen Verfahren erzeugt, die ebenfalls zur oben beschriebenen Monocoque-Hälfte spiegelbildlich ist. Eine solche zweite Monocoque-Hälfte 8' ist in 1.13 perspektivisch mit Blickrichtung von vorne, rechts gezeigt. Da es sich im gewählten Beispiel um spiegelbildlich ausgebildete Bauteile handelt, ist für die zweite Monocoque-Hälfte 8' hinsichtlich der Bezugszeichen ein Apostroph angehängt, um einerseits die Ähnlichkeit und andererseits den Unterschied kenntlich zu machen. Dargestellt ist die aus dem zweiten Zuschnitt 1' fertig geformte Monocoque-Hälfte 8' mit den Wandbereichen 2.1' bis 2.5'. Auch hier sind ausgehend vom ersten Wandbereich 2.1' der zweite Wandbereich 2.2', der dritte Wandbereich 2.3', der vierte Wandbereich 2.4' und der fünfte Wandbereich 2.5' aufgefaltet. Weiter ist aus der Darstellung ersichtlich, dass die Mitteltunnelhälfte (Wandbereich 2.2') aus einem ersten Teil 2.2.1' und einem horizontalen Teil 2.2.2' gebildet ist. Der Schweller ist aus dem Wandbereich 2.3' ausgeformt und weist neben der innen liegenden, in der Darstellung verdeckten Wand 2.3.1' einen horizontalen Teil 2.3.2' und eine schräge oder senkrechte Wand 2.3.3' auf. Die vordere Schottwand wird durch den vierten Wandbereich 2.4' gebildet und unterteilt sich in einen ersten Teilbereich 2.4.1' und einen zweiten Teilbereich 2.4.2'. Analog zur oben beschriebenen ersten Monocoque-Hälfte 8 ( 1.11) ist auch hier eine hintere Schottwand vorgesehen, die durch den fünften Wandbereich 2.5' gebildet ist. Die hintere Schottwand unterteilt sich in den Hauptschottwandbereich 2.5.1', die Abstellung 2.5.2', einen horizontalen Teil 2.5.3' und einen in der Darstellung verdeckten hinten liegenden stabilisierenden Wandbereich 2.5.4'. Gefügt ist die zweite Monocoque-Hälfte 8' ebenfalls über die Laschenbereiche 3.1' bis 3.10', wobei die Laschenbereiche 3.1' bis 3.3' und 3.7' in der Darstellung verdeckt, auf der in der Zeichnung hinteren Seite liegen.
Das Falten und Fügen der zweiten Monocoque-Hälfte 8' unterscheidet sich nicht von der Herstellungsweise der ersten Monocoque-Hälfte 8, die in Verbindung mit den Darstellungen in den 1.1 bis 1.12 beschrieben ist, es wird daher hinsichtlich der Herstellungsweise auf die obigen Ausführungen verwiesen.
Liegen beide Monocoque-Hälften vor, werden diese, wie in 2 perspektivisch mit Blickrichtung von vorne, links dargestellt, nebeneinander platziert, maßlich zueinander fixiert und zusammengefügt. Die Anordnung der spiegelbildlichen Monocoque-Hälften 8, 8' erfolgt so, dass sich die zweiten horizontalen Teile 2.2.2, 2.2.2' der Mitteltunnel-Hälften (siehe auch 1.2) überlappen. Wie aus 2 weiter ersichtlich, sind zur weiteren Verbindung der Monocoque-Hälften 8, 8' Verbindungslaschen 9.1, 9.2, 9.3, 9.4 vorgesehen. Im gewählten Beispiel handelt es sich bei den Verbindungslaschen 9.1, 9.2, 9.3, 9.4 um Organobleche, die jeweils Bereiche der beiden Monocoque-Hälften 8, 8' überdecken. Dabei ist die erste Verbundlasche 9.1 so angeordnet, dass sie einerseits auf dem horizontalen Teil 2.5.3 des fünften Wandbereichs 2.5 der ersten Monocoque-Hälfte 8 und andererseits auf dem horizontalen Teil 2.5.3' des fünften Wandbereichs 2.5' der zweiten Monocoque-Hälfte 8' aufliegt und den Abstand zwischen den beiden nebeneinander platzierten Monocoque-Hälften 8, 8' überbrückt. Ähnlich verhält es sich mit den übrigen Verbindungslaschen 9.2, 9.3, 9.4. Dabei ist die zweite Verbindungslasche 9.2 so angeordnet, dass diese an den Hauptschottwandbereichen 2.5.1, 2.5.1' der fünften Wandbereiche 2.5, 2.5' anliegt und den Abstand zwischen diesen überbrückt. Die dritte Verbindungslasche 9.3 liegt auf den zweiten Teilwandbereichen 2.4.2, 2.4.2' der vierten Wandbereiche 2.4, 2.4' auf und die vierte Verbindungslasche 9.4 liegt an den ersten Teilwandbereichen 2.4.1, 2.4.1' der vierten Wandbereiche 2.4, 2.4' an, so dass auch hier der Abstand zwischen den beiden Monocoque-Hälften 8, 8' überbrückt wird. Beim Fügen der Verbindungslaschen 9.1, 9.2, 9.3, 9.4 mit den jeweiligen Wandbereichen der beiden Monocoque-Hälften 8, 8', an den sie anliegen, wird so verfahren, wie dies bereits oben in Verbindung mit den Laschenbereichen beschrieben ist. Zunächst werden die aneinander anliegenden Bereiche zumindest partiell durch Wärmeeintrag in einen verschweißbaren Zustand gebracht und unter Druck und Abkühlung stoffschlüssig verbunden. Das Verschweißen der Verbindungslaschen 9.1, 9.2, 9.3, 9.4 mit den Monocoque-Hälften 8. 8' kann dabei zeitlich nacheinander oder zeitlich parallel erfolgen. Die Darstellung in 2 zeigt das Monocoque 10 im fertig gefügten Zustand.
Abweichend vom vorstehend beschriebenen Beispiel können die Verbindungslaschen selbstverständlich auch so ausgebildet sein, dass die erste und zweite Verbindungslasche 9.1, 9.2 zu einem winkeligen Verbindungsbauteil zusammengefasst sind. Gleiches gilt für die dritte und vierte Verbindungslasche 9.3, 9.4. Weiter können die Verbindungslaschen z.B. durch einen vorausgehenden Tiefziehprozess dreidimensional geformt sein. Weiter besteht die Möglichkeit, die Verbindungslaschen bzw. Verbindungsbauteile aus anderem Material als Organoblech zu fertigen. Was das Fügen der Verbindungslaschen bzw. Verbindungsbauteile mit den Monocoque-Hälften angeht, so sind natürlich neben dem vorstehend beschriebenen Verschweißen auch andere Fügetechniken, wie Vernieten, Verschrauben, Verkleben einzeln oder in Kombination einsetzbar. Wenn die Verbindungslaschen nicht aus Organoblech gefertigt sind, ist das Verwenden anderer Fügetechniken zwingend.
Die Verbindungslaschen können auch aus den jeweiligen Teilmonocoques 8, 8' gebildet werden, wenn dies im Konturbeschnitt zu Beginn vorgesehen ist, wie es im Anspruch 5 angedeutet ist. Auch ist mindestens eine Verbindungslasche denkbar, um eine Verstärkung der horizontalen Teile 2.2.2, 2.2.2' der Mitteltunnel-Hälften und damit eine gute Überbrückung der Fuge, zu erzielen. Dies ist sinnvoll, wenn die horizontalen Teile 2.2.2, 2.2.2' der Mitteltunnel-Hälften auf Stoß liegen, statt einander zu überlappen.
Angeordnet ist das Monocoque 10 in einem Kraftfahrzeug 15, wie dies in 3 schematisch dargestellt ist. Auch hier ist eine Perspektive mit Blickrichtung von vorne, links gewählt. Wie aus der Darstellung ersichtlich, schließt sich an den jeweils vierten Wandbereich 2.4, 2.4' der Monocoque-Hälften 8, 8' des Monocoques 10 der die Vorderräder 13 tragende Vorderwagen 11 des Kraftfahrzeugs 15 unmittelbar an, während sich an den fünften Wandbereich 2.5, 2.5' der die Hinterräder 14 tragende Hinterwagen 12 unmittelbar anschließt. Zur Befestigung des Monocoques 10 am Vorderwagen 11, sowie am Hinterwagen 12 sind am Monocoque 10 Befestigungseinrichtungen (nicht dargestellt) vorgesehen, die eine tragfähige, starre, formschlüssige Verbindung herstellen. Unterstützend kann zwischen Vorderwagen 11 und Hinterwagen 12 eine zusätzliche starre, vom Monocoque 10 separate Verbindung (nicht dargestellt) vorgesehen sein.
Zudem können auch der Vorderwagen 11 und der Hinterwagen 12 oder darin liegende Teile, wie Crashboxen, in der oben beschriebenen Technik hergestellt werden.
Bezugszeichenliste

1: Zuschnitt (Organoblech)
2.1: erster Wandbereich (Boden)
2.2: zweiter Wandbereich (Mitteltunnelhälfte)
2.2.1: erster Teil des zweiten Wandbereichs
2.2.2: horizontaler Teil des zweiten Wandbereichs
2.3: dritter Wandbereich (Schweller)
2.3.1: vertikaler Teil oder vertikale Wand (des Schwellers)
2.3.2: horizontaler Teil oder vertikale Wand (des Schwellers)
2.3.3: schräge oder senkrechte Wand (des Schwellers)
2.4: vierter Wandbereich (vordere Schottwand)
2.4.1: erster Teilwandbereich
2.4.2: zweiter Teilwandbereich
2.5: fünfter Wandbereich (hintere Schottwand)
2.5.1: Hauptschottwandbereich
2.5.2: seitliche Abstellung
2.5.3: horizontaler Teil (der hinteren Schottwand)
2.5.4: stabilisierender Wandbereich
3.1 bis 3.10: Laschenbereiche
4.1 bis 4.10: Laschenfaltlinien
5.1: erste Wandfaltlinie
5.1.1: erste Ausformungsfaltlinie (an der Mitteltunnelhälfte)
5.2: zweite Wandfaltlinie
5.2.1: zweite Ausformungsfaltlinie (am Schweller)
5.2.2: dritte Ausformungsfaltlinie (am Schweller)
5.3: dritte Wandfaltlinie
5.3.1: vierte Ausformungsfaltlinie (an vorderer Schottwand)
5.4: vierte Wandfaltlinie
5.4.1: fünfte Ausformungsfaltlinie (an hinterer Schottwand)
5.4.2: sechste Ausformungsfaltlinie (an hinterer Schottwand)
5.4.3: siebte Ausformungsfaltlinie (an hinterer Schottwand)
6: Fahrzeuglängsrichtung
7: Kante
8, 8': Monocoque-Hälfte
9.1: erste Verbindungslasche
9.2: zweite Verbindungslasche
9.3: dritte Verbindungslasche
9.4: vierte Verbindungslasche
10: Monocoque
11: Vorderwagen
12: Hinterwagen
13: Vorderräder
14: Hinterräder

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102011113651 A1 [0004]

Claims

Verfahren zur Herstellung eines schalenförmigen, aus flächigen Bereichen gebildeten, zum Teil hohlen Bauteils eines Fahrzeuggestells aus thermoplastischem Organoblech, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Schritt aus wenigstens einem flachen, ebenen Organoblech wenigstens ein einteiliger Zuschnitt (1) mit Wandbereichen (2.1 bis 2.5) und Laschenbereichen (3.1 bis 3.10) hergestellt wird, wobei die Laschenbereiche (3.1 bis 3.10) jeweils auf einer ihrer Seite unmittelbar an einen Wandbereich (2.2 bis 2.5) angrenzen, dass in weiteren Schritten unter zumindest partiellem Einbringen von Wärme in das Organoblech dieses zumindest partiell in einen plastisch vorformbaren Zustand gebracht wird und dass die Wandbereiche (2.1 bis 2.5) und die Laschenbereiche (3.1 bis 3.10) in ihre das Bauteil bildende Form gebogen werden, wobei das Biegen der Laschenbereiche (3.1 bis 3.10) so erfolgt, dass diese nach dem Biegen jeweils an Wandbereiche (2.2 bis 2.5) angrenzen und dass zumindest ein Teil der Laschenbereiche (3.1 bis 3.10) mit den Wandbereichen (2.2 bis 2.5) zu einer stoffschlüssigen oder formschlüssigen Verbindung gefügt wird, derart, dass sich durch Laschenbereiche (3.1 bis 3.10) verbundene Wandbereiche (2.2 bis 2.5) über die Laschenbereiche (3.1 bis 3.10) gegeneinander abstützen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Biegen entlang vorgegebener gerader Biegelinien mit vorgegebenen Biegeradien und vorgegebenen Biegewinkeln erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verbindung der Laschenbereiche (3.1 bis 3.10) mit den Wandbereichen (2.2 bis 2.5) diese durch zumindest partiellen Wärmeeintrag in einen verschweißbaren Zustand gebracht und unter Druck und Abkühlen stoffschlüssig verbunden werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in dem ersten Schritt zwei einteilige Zuschnitte hergestellt werden und dass die nach dem Biegen und Fügen erzeugten Bauteile in einem letzten Schritt nebeneinander platziert und zu einer Baugruppe gefügt werden.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteile so ausgebildet sind, dass sie überlappende Bereiche aufweisen und dass die überlappenden Bereiche stoffschlüssig oder formschlüssig verbunden werden und/ oder dass die Bauteile durch separate Verbindungsbauteile verbunden werden, wobei die Verbindungsbauteile mit den Bauteilen überlappende Bereiche aufweisen und dass die überlappenden Bereiche stoffschlüssig oder formschlüssig verbunden werden.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die überlappenden Bereiche jeweils aus thermoplastischem Organoblech bestehen und durch zumindest partiellen Wärmeeintrag in einen verschweißbaren Zustand gebracht und unter Druck und Abkühlen stoffschlüssig verbunden werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dass die Baugruppe ein Monocoque (10) eines Kraftfahrzeugs (15) ist.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Monocoque (10) aus zwei Monocoque-Hälften (8, 8') gebildet ist, die entlang der Fahrzeuglängsachse (6) im Wesentlichen spiegelsymmetrisch zueinander ausgebildet sind.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass - zwei Zuschnitte (8, 8') aus flachen Organoblechen mit jeweils einer definierten Randkontur erstellt werden, wobei die Randkonturen der zwei Zuschnitte (8, 8') spiegelbildlich zueinander ausgebildet sind und sich aus der Geometrie des späteren Monocoques (10) ergeben, dergestalt, dass das Falten zu einer bestimmten Geometrie ermöglicht wird, - das Falten der Wandbereiche (2.1 bis 2.5, 2.1' bis 2.5') und Laschenbereiche (3.1 bis 3.10, 3.1' bis 3.10') in einer Faltreihenfolge jeweils unter partieller Erwärmung des Organoblechs über dessen Plastifizierungstemperatur und einer Faltung im erwärmten Bereich um eine Faltlinie mit einem vorgegebenen Faltwinkel durchgeführt wird und dass nach Durchführung einer oder mehrerer Faltungen der oder die erwärmten Bereiche unter die Plastifizierungstemperatur abgekühlt werden, - die Laschenbereiche (3.1 bis 3.10, 3.1' bis 3.10') so gefaltet werden dass diese jeweils auf einer ihrer Seite an einen Wandbereich (2.1 bis 2.5, 2.1' bis 2.5') anliegen, - die aneinander anliegenden Laschenbereiche (3.1 bis 3.10, 3.1' bis 3.10') und Wandbereiche (2.1 bis 2.5, 2.1' bis 2.5') miteinander gefügt werden, derart, dass eine stoffschlüssige oder formschlüssige Verbindung entsteht und sich durch Laschenbereiche (3.1 bis 3.10, 3.1' bis 3.10') verbundene Wandbereiche (2.1 bis 2.5, 2.1' bis 2.5') über die Laschenbereiche (3.1 bis 3.10, 3.1' bis 3.10') gegeneinander abstützen, - die aus den zwei Zuschnitten (8, 8') nach den vorhergehenden Verfahrensschritten erzeugten zwei im Wesentlichen spiegelbildlich geformten Monocoque-Hälften (8, 8') spiegelbildlich zueinander angeordnet werden, derart, dass durch die Monocoque-Hälften (8, 8') selbst und oder durch Verbindungslaschen (9.1 bis 9.4) überlappende Bereiche entstehen und diese miteinander gefügt werden, derart, dass eine stoffschlüssige oder formschlüssige Verbindung entsteht.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass als Faltreihenfolge vorgesehen ist, dass in einem ersten Hauptschritt zunächst alle Faltungen für die Wandbereiche (2.1 bis 2.3, 2.1' bis 2.3') durchgeführt werden, die im Wesentlichen entlang der Fahrzeuglängsachse (6) verlaufen.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass als Faltreihenfolge vorgesehen ist, dass - in einem ersten Schritt die Hälfte eines Mitteltunnels gebildet wird, indem als erstes eine Faltung durchgeführt wird, die einen zweiten Wandbereich (2.2, 2.2') bildet, der mit dem den Boden bildenden ersten Wandbereich (2.1, 2.1') einen stumpfen bis rechten Winkel einschließt und dann in einer zweiten Faltung an dem gefalteten zweiten Wandbereich (2.2, 2.2') ein horizontaler Teil (2.2.2, 2.2.2') des Mitteltunnels gebildet wird, - in einem zweiten Schritt ein Seitenschweller gebildet wird, indem als erstes eine Faltung durchgeführt wird, die einen dritten Wandbereich (2.3, 2.3') bildet, der mit dem ersten Wandbereich (2.1, 2.1') einen stumpfen oder rechten Winkel einschließt, und dann in einer weiteren Faltung an dem gefalteten dritten Wandbereich (2.3, 2.3') der horizontale Teil (2.3.2, 2.3.2') des Schwellers gebildet wird und mit einer dritten Faltung an dem horizontalen Teil (2.3.2, 2.3.2') des Schwellers eine schräge oder senkrechte Wand (2.3.3, 2.3.3') gebildet wird, die mit dem horizontalen Teil (2.3.2, 2.3.2') des Schwellers einen stumpfen oder rechten Winkel einschließt.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Faltreihenfolge vorgesehen ist, in der zunächst der Schweller und dann die Hälfte des Mitteltunnels gebildet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass in einem zweiten Hauptschritt alle Faltungen für die Wandbereiche (2.4, 2.4', 2.5, 2.5') durchgeführt werden, die im Wesentlichen entlang der Fahrzeugquerachse verlaufen.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass als Faltreihenfolge vorgesehen ist, dass - in einem dritten Schritt die vordere Schottwand gebildet wird, indem als erstes wenigstens eine Faltung durchgeführt wird, die zu einem quer zur Fahrzeuglängsachse verlaufenden vorderen vierten Wandbereich (2.4, 2.4') führt, der mit dem ersten Wandbereich (2.1, 2.1') einen stumpfen oder rechten Winkel einschließt, - in einem vierten Schritt die hintere Schottwand gebildet wird, indem als zweites wenigstens eine Faltung durchgeführt wird, die zu einem quer zur Fahrzeuglängsachse verlaufenden fünften hinteren Wandbereich (2.5, 2.5') führt.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine Faltreihenfolge vorgesehen ist, in der der dritte Schritt und der vierte Schritt vertauscht sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Schritt, in dem die vordere Schottwand gebildet wird, wenigstens eine weitere Faltung quer zur Fahrzeuglängsachse durchgeführt wird, die den vierten Wandbereich (2.4, 2.4') in einen ersten Teilwandbereich (2.4.1, 2.4.1') und einen zweiten Teilwandbereich (2.4.2, 2.4.2') aufteilt, wobei der erste Teilwandbereich (2.4.1, 2.4.1') in seiner ursprünglichen Lage verbleibt und der zweite Teilwandbereich (2.4.2, 2.4.2') eine Abwinkelung in Richtung auf die hintere Schottwand bildet und/ oder dass in dem Schritt, in dem die hintere Schottwand gebildet wird, wenigstens eine weitere Faltung quer zur Fahrzeuglängsachse durchgeführt wird, die den fünften Wandbereich (2.5, 2.5') in eine Hauptschottwand (2.5.1, 2.5.1') und einen horizontalen Teil (2.5.3, 2.5.3') aufteilt, wobei die Hauptschottwand (2.5.1, 2.5.1') in ihrer ursprünglichen Lage verbleibt und der horizontale Teil (2.5.3, 2.5.3') eine Abwinkelung in Richtung von der vorderen Schottwand weg bildet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Hauptschritt mit den zugehörigen Faltungen und der zweite Hauptschritt mit den zugehörigen Faltungen in der Reihenfolge vertauscht sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Falten der Laschenbereiche (3.1 bis 3.10, 3.1' bis 3.10') so in den ersten Hauptschritt mit den zugehörigen Faltungen und den zweiten Hauptschritt mit den zugehörigen Faltungen integriert ist, dass in dem jeweiligen Hauptschritt jeweils die Laschenbereiche (3.1 bis 3.10, 3.1' bis 3.10') gefaltet werden, deren Laschenfaltlinie der Faltlinie der Faltungen entspricht, die in dem jeweiligen Hauptschritt ausgeführt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fügen der Laschenbereiche (3.1 bis 3.10, 3.1' bis 3.10') mit den Wandbereichen (2.1 bis 2.5, 2.1' bis 2.5') so in den ersten Hauptschritt mit den zugehörigen Faltungen und den zweiten Hauptschritt mit den zugehörigen Faltungen integriert ist, dass sich eine hohe Steifigkeit des Bauteils ergibt, ohne nachfolgende Faltungen zu behindern.
Fahrzeug mit einem Monocoque (10) gefertigt nach einem Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vorderen Schottwände mit den vierten Wandbereichen (2.4, 2.4') direkt an den Vorderwagen (11) und die hinteren Schottwände mit den fünften Wandbereichen (2.5, 2.5') direkt an den Hinterwagen (12) gestellfest angebunden sind.
Fahrzeug nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeugräder (13, 14) jeweils am Vorderwagen (11) und Hinterwagen (12) angeordnet sind.
Fahrzeug nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Vorderwagen (11) und Hinterwagen (12) wenigstens eine von dem Monocoque (10) separate durchgehende Verbindung besteht, und dass insbesondere etwa ein Frontrahmen sowie ein Heckrahmen, Boxen, Crashboxen etc., die um das eigentliche Sitzzentrum angeordnet sind, ebenfalls mit dem erfindungsgemäßen Verfahren herstellbar sind.