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EP1626824B1 - Verfahren zur herstellung individualisierter fahrzeugteile, insbesondere individualisierter aussenhautteile aus in serienfertigung hergestellten serienteilen - Google Patents

Verfahren zur herstellung individualisierter fahrzeugteile, insbesondere individualisierter aussenhautteile aus in serienfertigung hergestellten serienteilen Download PDF

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Publication number
EP1626824B1
EP1626824B1 EP04711311A EP04711311A EP1626824B1 EP 1626824 B1 EP1626824 B1 EP 1626824B1 EP 04711311 A EP04711311 A EP 04711311A EP 04711311 A EP04711311 A EP 04711311A EP 1626824 B1 EP1626824 B1 EP 1626824B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
mandrel
series part
series
shaping tool
parts
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP04711311A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1626824A1 (de
Inventor
Stefan Bartscher
Gero Kempf
Maik Hammer
Tobias LÖBEL
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bayerische Motoren Werke AG filed Critical Bayerische Motoren Werke AG
Publication of EP1626824A1 publication Critical patent/EP1626824A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1626824B1 publication Critical patent/EP1626824B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D22/00—Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
    • B21D22/20—Deep-drawing
    • B21D22/26—Deep-drawing for making peculiarly, e.g. irregularly, shaped articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D22/00—Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
    • B21D22/14—Spinning
    • B21D22/18—Spinning using tools guided to produce the required profile
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D53/00—Making other particular articles
    • B21D53/88—Making other particular articles other parts for vehicles, e.g. cowlings, mudguards

Definitions

  • the present invention relates to a method for the production of vehicle parts according to the preamble of claim 1.
  • Vehicle body parts such as hoods, roofs, fenders, side panels, trunk lids, etc. are usually made by deep drawing from flat starting sheets.
  • the tools of deep drawing presses are known to be very expensive and can therefore be used profitably only in relatively large quantities.
  • the sheet metal geometries that can be produced with conventional deep-drawing presses are limited in their complexity.
  • vehicle designers are demanding increasingly broad scope for design that can not always be met with conventional thermoforming tools. Modern vehicle designs are characterized, for example, by transitions between convex and concave component sections as well as by strongly accentuated character lines or edges, some of which are very narrow Radii of curvature.
  • customary thermoforming processes occasionally to manufacturing limits.
  • the object of the invention is to provide a method by which components, in particular outer skin parts for vehicles and especially those for small or very small series vehicles, customer requirements are individually and at the same time inexpensive to produce or to meet these requirements expectant outer skin part.
  • the invention is not limited to sheet metal workpieces.
  • An application of the invention is basically in all types of components, such. Structural parts, possible.
  • the invention is not limited to components made of sheet metal. Rather, an application of the invention is also possible with workpieces made of plastic, in particular with parts made of thermoplastic material, or other materials.
  • the essence of the invention is primarily to meet individual customer needs, by a mass-produced "serial skin part" by Post-processing is "individualized” with a “forming tool” pressed against the serial skin section and moved relative to the serial skin section.
  • the preformed "series part" which can already represent a semi-finished or finished body part, is stamped before installation in a body shell by a "post-processing" additionally deviates from conventional production vehicles “geometry” or “contour”.
  • Semi-finished or finished Rohkarosserie former such as bonnets, tailgates, doors, side panels, fenders, roofs, etc. can in this way character lines, logos or similar. be embossed.
  • existing character lines or component edges can already be drawn or deepened and thus more pronounced in the series outer part than is possible or the case with the standard outer skin parts used for conventional production vehicles. From conventional serial outer skin parts can be prepared by such reworking with a forming tool an infinite variety of design modifications and indeed as cost-effective, as it has not been thought possible.
  • the invention is expressly not limited to the production of exterior skin parts for small series or individual vehicles.
  • vehicles are often subjected to a "model revision" - a so-called “facelift".
  • facelift As part of model revisions, the outer skin parts of the vehicles are occasionally revised to a certain extent or made more appealing.
  • Another important advantage of the invention is that a corresponding "rework station" can be integrated in an existing production line without problems. Series parts that are intended for individual vehicles or for individualized vehicles or for a model revision are reworked in the "rework station". Serial parts for conventional production vehicles pass through the rework station without being reworked. Of course, post-processing according to the invention is also possible outside the production line in separate processing stations.
  • a three-dimensional contour is embossed into a sheet metal part by means of a forming tool which is designed like a mandrel.
  • the forming tool is also referred to below as “forming mandrel”, but this is not meant to be limiting in the sense of a particular tool shape.
  • the "forming mandrel” is used in the post-processing of a component with its end, e.g. may be formed as a tip or a rounded tip pressed against the component. At the same time the component and the mandrel are moved relative to each other. In this way, according to the geometry of the end of the forming mandrel and in dependence on the contact pressure and the "clamping or support state" of the component to be machined, a “recess or bulge” or generally speaking a three-dimensional contour is produced.
  • the contour to be produced may be e.g. have the shape of a groove, a bead or another shape.
  • a "one-curve post-processing" is performed.
  • the forming tool used is attached to the nachzubeinde component, pressed against the component and then the forming tool is moved with a single movement relative to the component.
  • the post-processing is thus done by moving the forming tool "in one go", whereby the desired geometry, e.g. a bead, a character line or similar is impressed in the component.
  • the forming tool is moved in an "incremental reworking" several times relative to the component to be machined and delivered incrementally.
  • a geometry produced in a first reworking operation such as a bead, can be deepened, ie more pronounced, by a corresponding feed movement-substantially perpendicular to the component to be reworked-in a further reworking operation.
  • a geometry produced in a first rework, such as a bead by a slight displacement of the Umfomtechnikmaschines relative to the component and essentially transversely to the direction of travel of the first reworking "broadened” and are more pronounced in this way.
  • the essence of the invention does not exist as in the case of US 6,216,508 B1 in the manufacture of complete body parts by means of the Dieless Forming process; This would be too time consuming and unprofitable. Rather, the essence of the invention consists in the "subsequent" processing or individualization of individual areas of semi-finished or finished components, in particular of body shell parts.
  • finished means that the body shell part would in itself be ready for painting, but is previously finished in one component area or in several component areas. In principle, it is also conceivable to "individualize” or already differentiate already finished painted outer skin components by a post-processing according to the invention. “Semi-finished” means that the bodywork part is post-processed further according to the invention, e.g. by aftertreatment of the surface, trimming or bending of component edges, drilling of holes, thread cutting or the like and only then is painted.
  • the Serienau touchhaut- or the Rohkarosserieteil is clamped in a holding device.
  • the holding device can be formed, for example, by a multiplicity of individual "holding points" or “holding sections”. It is also possible to use suction cup-like holding elements. Suction cup-like holding elements have the advantage that reduces the risk of damage to the outer skin sheet metal part, in particular the risk of damage to the component surface, during clamping and during processing, since the workpiece is not clamped between two holding elements, but is fixed by negative pressure.
  • the workpiece i. the serial outer skin part is clamped in such a way before the post-processing that its geometry does not change in the border area by the post-processing.
  • the post-processing connection dimensions or gaps, resulting in the later installation of the outer skin part in a body, with respect to the "normal production vehicle" should not change.
  • the serial outer skin part during the post-processing can either be held exclusively by means of a holding device, e.g. in its edge area.
  • a holding device e.g. in its edge area.
  • one or more counterstains or support elements can be used Alternatively, the anvil can take on the form of a "die” which has a “negative mold” corresponding to the three-dimensional contour to be produced
  • the counterholder does not necessarily have to be used.
  • the geometry to be produced can be influenced in shape, which will be explained later in more detail.
  • the forming mandrel may, for example, have a smooth, convexly curved tool tip. It can be symmetrical or asymmetrical.
  • the tool tip can also be formed by a rotatably mounted ball which rolls on the serial outer skin part during the processing of the series outer skin part, whereby the mechanical stress of the serial outer skin part is reduced in the deformation region.
  • a "rolling mandrel" can be used, in which the tool tip is formed by a wheel or by a roller. It is also possible to use multiple mandrels or multi-arm mandrels.
  • the forming mandrel does not necessarily have to have a rounded or rounded tip.
  • a forming mandrel can be used with a relatively sharp-edged tip.
  • the tip may also be flat-leaved, wheel-shaped, plow-shaped or hull-shaped.
  • a forming mandrel with a faceted tool tip is conceivable.
  • the forming mandrel does not necessarily have to be made of steel or tool steel. Also conceivable are mandrels made of plastic, wood, ice, sand, concrete or other materials.
  • the tool tip of the forming mandrel may be hardened, uncured, coated or uncoated. It can e.g. be provided with a wear-resistant single or hybrid coating.
  • the forming mandrel can be guided in up to six axes relative to the component in order to achieve the desired "shape result".
  • the forming mandrel or the tool tip of the forming mandrel can also be rotated or oscillated about the longitudinal axis of the forming mandrel during the post-processing.
  • a forming mandrel with or without lubrication can be used.
  • a lubrication system can be integrated in the forming mandrel.
  • the lubrication system can also be arranged on the outside of the forming mandrel.
  • the lubrication system ensures that the "processing point", i. the point at which the forming mandrel touches the serial skin part is constantly supplied with sufficient lubricating fluid.
  • a lubricating oil can be used as lubricating fluid.
  • a forming mandrel can be used whose tool tip is adjustable during the machining process.
  • the width of the tool tip can be changed transversely to the direction of travel of the tool mandrel during the machining process. In this way, variable-width geometries can be fabricated in a single operation.
  • the travel speed with which the forming mandrel is moved relative to the serial outer skin part during the post-processing does not have to be constant. Rather, the traversing speed can be varied as a function of the instantaneous "degree of deformation" of the serial outer skin part. For smaller degrees of deformation, a higher traversing speed can be selected; for larger degrees of deformation, a smaller traversing speed can be selected.
  • Both the mandrel and the "workpiece” can be heated or cooled during processing if necessary or have ambient temperature.
  • a heating of the forming mandrel leads to a heat input into the area of the workpiece to be formed, whereby its ductility increases, which facilitates the forming. In particular plastic parts thereby a transformation is facilitated.
  • the serial outer skin part can also be preheated or heated directly during post-processing.
  • the series skin panel may be heated by hot air, radiant heaters, lasers, or another heat source.
  • Series outer skin parts can be preheated to just below a material-specific "softening temperature" during post-processing and / or locally heated to a suitable "forming temperature" at the point of contact by means of a heated mandrel or selective additional heating.
  • the workpiece can also be pretreated by other methods before the post-processing. For example, it can be irradiated, coated, etched, hardened, roughened, smoothed, polished, sprayed with lubricating fluid or ground. It can also be pre-treated by sandblasting before reworking.
  • the post-processing of the serial outer skin part is fully automatically controlled.
  • the forming mandrel can either be designed as a machining tool of a CNC machine tool, similar to the US 6,216,608 B1 , or be arranged on an arm of a correspondingly programmed processing robot.
  • a “processing station” further “tools” have, for example, a laser cutting device with which the outer skin sheet metal part can be additionally trimmed.
  • FIGS. 6-8 show different cross sections AA, BB and CC of a subsequently impressed in a series outer skin part 1 Formwulstes second
  • FIG. 6b shows a cross section along the section line AA.
  • the FIGS. 6a, 6b show an embodiment in which in the series outer skin part 1 subsequently a strongly accentuated Formwulst 2 was impressed, wherein the "tip" of the Formwulstes 2 is soft rounded.
  • FIG. 7b shows the cross section BB. In this area, the Formwulst 2 is less strongly accentuated. The "tip" of Formwulstes 2 has here in comparison to FIG. 6b a larger radius of curvature.
  • FIG. 8b shows the cross section CC. In this area, the Formwulst 2 is again accentuated. Similar to FIG. 6b the "tip" of the Formwulstes 2 has a relatively small radius of curvature.
  • FIG. 9 shows an embodiment in which the serial outer skin part 1 during post-processing by two substantially equal width counter-holder 8, 9 from the side opposite to the forming mandrel 4 is supported.
  • 1 ' the contour of the Serienhauthautteils is indicated before post-processing.
  • the "tip" of the forming mandrel 4 is here more accentuated than in the Fig. 10
  • the forming mandrel 8 is arranged at a distance L1 from the "center” of the shaped bead to be produced or from the tip of the forming mandrel 4, the counter-holder 9 at a distance L2.
  • the counter-holders 8, 9 thus have a distance L3 which is equal to the sum of the distances L1 and L2.
  • L1 is smaller than L2 here.
  • the support is thus asymmetric with respect to the position of the tip of the forming mandrel 4.
  • FIG. 10 shows an embodiment in which the counter-holder 8 is wider than the counter-holder 9.
  • the support with respect to the tip of the forming mandrel 4 is only slightly asymmetrical.
  • L1 is only slightly larger than L2 here.
  • FIG. 11 shows an embodiment in which the counter-holders 8, 9 are arranged at a relatively small distance L3 from each other. This allows relatively large degrees of deformation and, as can be seen from the drawing, the production of a relatively strongly accentuated Formwulsts.
  • FIG. 12 shows the travel of the forming tool on the example of a series outer skin part 1, such as a hood, in the two character lines 2a, 2b are impressed.
  • the forming tool (not shown) is first lowered onto the series outer skin part 1.
  • the forming tool is then moved while applying a suitable pressing force against the serial outer skin part 1 pressed along the character line to be produced 2a.
  • the forming tool is raised and reaches the point of space 11.
  • the forming tool is moved to the point in space 12. Subsequently, it is lowered again onto the serial outer skin part 1 and moved along the character line 2b to be produced.
  • the forming tool is raised and reaches the point of space 13th
  • FIG. 13 shows the "hood" 1 of the FIG. 12 after making the character lines 2a and 2b.
  • a central bead 2c was embossed in the engine cover sheet, which protruded upward from the engine hood, similar to that in Figs Figures 6-8 is shown.
  • FIG. 14 shows a die 14, which is used to produce a Formwulstes, such as the Formwulst 2c of FIG. 13 , can be used.
  • the female mold 14 is pressed against the series outer skin part (not shown here) from the opposite side of the forming tool 4.
  • the die 14 is provided for partially supporting the forces exerted by the forming tool 4 on the series outer skin part forces.
  • the template 14 may be similar to that in FIG. 14 U-shaped, ie open on one side. Alternatively, it may also be closed, comparable to a plate with a slot.
  • the invention is by no means limited to a specific matrix form but covers all matrix forms. How out FIG.
  • the inner edge of the die 14 in the "inlet region" of the forming tool 4 is obliquely inwardly flattened.
  • the inner edge is substantially perpendicular to the support surfaces 17, 18 of the die 14, which press during the post-processing operation "from the back" against the Serienau tohautteil and thereby support the forces exerted by the forming tool.
  • the travel path 19 of the forming tool is still mentioned, which extends substantially centrally with respect to the two legs of the die 14.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)
  • Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
  • Superstructure Of Vehicle (AREA)
  • Body Structure For Vehicles (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Fahrzeugteilen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
  • Ein derartiges Verfahren ist aus PATENT ABSTRACTS OF JAPAN Bd. 2002, Nr. 08, 5. August 2002 (2002-08-05) -&; JP 2002 102944 A (HONDA MOTOR CO LTD), 9. April 2002 (2002-04-09) bekannt. Zum technischen Hintergrund der Erfindung gehören ferner
    • PATENT ABSTRACTS OF JAPAN Bd. 2003, Nr. 06, 3. Juni 2003 (2003-06-03) -&; JP 2003 053436 A (AMINO:KK), 26. Februar 2003 (2203-02-26)
    • US 6 216 508 B1
    • DE 40 34 625 A
  • Fahrzeugkarosserieteile, wie Motorhauben, Dächer, Kotflügel, Seitenteile, Kofferraumdeckel etc. werden üblicherweise durch Tiefziehen aus ebenen Ausgangsblechen hergestellt. Die Werkzeuge von Tiefziehpressen sind bekanntermaßen sehr teuer und können daher nur bei relativ großen Stückzahlen rentabel eingesetzt werden. Außerdem sind die mit herkömmlichen Tiefziehpressen herstellbaren Blechgeometrien hinsichtlich ihrer Komplexität begrenzt. Fahrzeugdesigner fordern jedoch zunehmend breitere Gestaltungsspielräume, denen man mit herkömmlichen Tiefziehwerkzeugen nicht immer gerecht werden kann. Moderne Fahrzeugdesigns zeichnen sich beispielsweise durch Übergänge zwischen konvexen und konkaven Bauteilabschnitten sowie durch stark akzentuierte Charakterlinien bzw. Kanten mit zum Teil sehr engen Krümmungsradien aus. Bereits hier stößt man mit herkömmlichen Tiefziehverfahren gelegentlich an fertigungstechnische Grenzen.
  • Einen ganz anderen Weg geht die sogenannte "Dieless-Forming-Technologie", die beispielsweise aus der US 6,216,508 B1 bekannt ist. Wie der Name schon sagt, erfolgt die Blechumformung "Dieless", d.h. ohne eine Form im herkömmlichen Sinne. Beim Dieless-Forming, wie es in der US 6,216,508 B1 beschrieben ist, wird eine ebene Blechplatine in ihrem Randbereich in eine Haltevorrichtung eingespannt. Für die Bearbeitung wird ein Umformdorn verwendet, der im wesentlichen senkrecht zu der eingespannten Blechplatine angeordnet ist und der in X- und Y-Richtung verfahrbar ist. Eine Zustellbewegung in Z-Richtung ist möglich, entweder durch Verfahren des Zustelldorns oder durch senkrechtes Verfahren der in die Haltevorrichtung eingespannten Blechplatine.
  • Das Grundprinzip des Dieless Forming, wie es aus der US 6,216,508 B1 bekannt ist, besteht darin, dass eine ebene Blechplatine, d.h. ein nicht vorgeformtes Blech mittels des Umformdorns in ein dreidimensionales Bauteil umgeformt wird. Hierzu wird der Umformdorn gegen die Blechplatine gedrückt. Durch mäanderförmiges oder spiralförmiges Abfahren der gesamten Blechplatine kann aus der ebenen Blechplatine durch eine inkrementelle Zustellung des Umformdorns ein dreidimensionales Blechteil hergestellt werden. Ein Vorteil des Dieless Forming Verfahrens im Vergleich zu herkömmlichen Tiefziehverfahren besteht darin, dass auch sehr komplexe Bauteilgeometrien hergestellt werden können.
  • Ein wesentlicher Nachteil des in der US 6,216,508 B1 beschriebenen Dieless Forming Verfahrens ist jedoch die sehr lange Fertigungsdauer. Will man ein großes, komplexes Blechteil, z.B. ein Karosserieteil für ein Fahrzeug, aus einer ebenen Blechplatine im Dieless Forming Verfahren herstellen, so ist dies äußerst zeitaufwändig. Bei dem in der US 6,216,508 B1 beschriebenen Dieless Forming Verfahren muss der Umformdorn die gesamte Blechplatine Kontur für Kontur mäanderförmig oder spiralförmig abfahren, was im Vergleich zum herkömmlichen Tiefziehen sehr lange dauert. Die Herstellung eines Karosserieteils eines Fahrzeugs, z.B. einer Motorhaube, dauert mit herkömmlichen Tiefziehverfahren wenige Sekunden bzw. Bruchteile von Sekunden. Würde man versuchen, ein solches Karosserieteil komplett nach dem Dieless Forming Verfahren, wie es in der US 6,216,508 B1 beschrieben ist, herzustellen, so würde dies viele Minuten, je nach Bauteil sogar bis zu mehrere Stunden dauern.
  • Ein weiteres Problem, das bei der Herstellung kompletter Bauteile durch Anwendung des Dieless Forming Verfahrens auftritt, besteht darin, dass bei der inkrementellen Verformung eines Blechs, d.h. bei einer Umformung "Spur für Spur" sehr starke Veränderungen in der Kristallstruktur des Blechs auftreten. Versuche haben gezeigt, dass bei komplexeren Karosserieteilen, die aus ebenen, d.h. nicht vorgeformten Ausgangsblechen komplett durch "Dieless Forming" hergestellt werden, vielfach starke Oberflächenrauhigkeiten entstehen. Die Rauhigkeiten der Bauteiloberfläche sind häufig so stark, dass das Blechteil nach seiner Herstellung in der Regel nicht unmittelbar lackiert werden kann, sondern vor dem Lackieren aufwändig nachbearbeitet werden muss, z.B. durch Spachteln und Schleifen der Oberfläche oder durch andere "Glättungsbearbeitungen". Insgesamt sieht man sich bei der Dieless Forming Technologie bislang mit zahlreichen ungelösten Problemen konfrontiert. Das Dieless Forming Verfahren konnte sich daher im Kraftfahrzeugbau, insbesondere in der Serienfertigung von Karosserieteilen, bislang nicht durchsetzen.
  • Wie oben bereits erwähnt, besteht das Dilemma, dass sich mit herkömmlichen Tiefziehverfahren nicht beliebig komplexe Karosseriedesigns herstellen lassen. Ein weiteres Problem besteht darin, dass Tiefziehverfahren aufgrund der teueren Werkzeuge nur bei einer Großserienfertigung, d.h. ab bestimmten Mindestlosgrößen rentabel sind.
  • Insbesondere bei Premiumfahrzeugen haben viele Kunden ganz spezielle Ausstattungswünsche, die sich mit dem üblicherweise angebotenen Sonderausstattungsprogramm nicht immer befriedigen lassen. Viele Fahrzeughersteller bieten daher für einzelne Fahrzeugtypen bereits heute sogenannte "Individual- bzw. Kleinserienfahrzeuge" an. Im Karosseriebereich unterscheiden sich diese Individual- bzw. Kleinserienfahrzeuge aber häufig nicht oder nur wenig von den normalen Serienfahrzeugen. Der Grund hierfür ist, dass eine individuelle Gestaltung der Karosserieaußenhaut bisher kostendeckend nicht möglich ist. Die "Individualisierung" bei derartigen Fahrzeugen beschränkt sich heutzutage im Vergleich zu herkömmlichen Serienfahrzeugen häufig auf das Angebot ausgefallener Materialien für den Innenraum sowie auf ausgefallene Farben.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, mit dem Bauteile, insbesondere Außenhautteile für Fahrzeuge und insbesondere solche für Klein- bzw. Kleinstserienfahrzeuge, Kundenwünschen entsprechend individuell und gleichzeitig kostengünstig herstellbar sind bzw. ein diesen Anforderungen gerecht werdendes Außenhautteil zu schaffen.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
  • Das Grundprinzip des Dieless-Forming Verfahrens ist, wie bereits erwähnt, an sich bekannt und z.B. in der eingangs erwähnten US 6,216,508 B1 beschrieben. Ausdrücklich wird darauf hingewiesen, dass der gesamte technische Inhalt der US 6,216 508 B1 Gegenstand der vorliegenden Patentanmeldung sein soll, auch wenn die Erfindung im Kern nicht auf das in der US 6,216,508 B1 beschriebene Verfahren gerichtet ist. Im Prüfungsverfahren der vorliegenden Patentanmeldung soll also bei Bedarf auf alle in der US 6,216 508 B1 offenbarten Merkmale in Alleinstellung oder in Kombination mit anderen Merkmalen der US 6,216 508 B1 oder des vorliegenden Textes zurückgegriffen werden können. Das Dieless Forming Verfahren an sich muss daher im vorliegenden Text nicht in allen Einzelheiten explizit erläutert werden.
  • Wenngleich sich die nachfolgende Beschreibung der Erfindung primär auf Serienaußenhautteile aus Blech bezieht, wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die Erfindung nicht auf Werkstücke aus Blech beschränkt ist. Eine Anwendung der Erfindung ist grundsätzlich bei allen Arten von Bauteilen, wie z.B. Strukturteilen, möglich. Die Erfindung ist auch nicht auf Bauteile aus Blech beschränkt. Eine Anwendung der Erfindung ist vielmehr auch bei Werkstücken aus Kunststoff, insbesondere bei Teilen aus thermoplastischem Kunststoff, oder anderen Materialien möglich.
  • Der Kern der Erfindung besteht primär darin, individuellen Kundenwünschen gerecht zu werden, indem ein in Serienfertigung hergestelltes "Serienaußenhautteil" durch Nachbearbeitung mit einem "Umformwerkzeug", das gegen das Serienaußenhautteil gedrückt und relativ zu dem Serienaußenhautteil verfahren wird, "individualisiert" wird.
  • Ein wesentlicher Unterschied zu der US 6,216 508 B1 besteht darin, dass die Nachbearbeitung an einem "vorgeformten Serienteil" erfolgt, das in seiner Gesamtheit gerade nicht nach dem in der US 6,216 508 B1 beschriebenen Verfahren hergestellt ist, sondern durch ein anderes Fertigungsverfahren, wie z.B. Tiefziehen. Nur ein Teilbereich oder mehrere Teilbereiche dieses vorgeformten Serienteils werden mit dem oben erwähnten Umformwerkzeug nachbearbeitet, nicht aber das gesamte Serienteil.
  • Dem vorgeformten "Serienteil", das an sich bereits ein halbfertiges oder fertiges Rohkarosserieteil darstellen kann, wird vor dem Einbau in eine Rohkarosserie durch eine "Nachbearbeitung" zusätzlich eine von herkömmlichen Serienfahrzeugen abweichende "Geometrie" bzw. "Kontur" eingeprägt. Halbfertigen oder fertigen Rohkarosserieteilen wie Fronthauben, Heckklappen, Türen, Seitenteilen, Kotflügeln, Dächern etc. können auf diese Weise Charakterlinien, Schriftzüge o.ä. eingeprägt werden. Ferner können bereits im Serienaußenteil vorhandene Charakterlinien oder Bauteilkanten nachgezogen oder vertieft und somit stärker ausgeprägt werden, als dies bei den für herkömmliche Serienfahrzeuge verwendeten Serienaußenhautteilen möglich bzw. der Fall ist. Aus herkömmlichen Serienaußenhautteilen können durch eine derartige Nachbearbeitung mit einem Umformwerkzeug eine unendliche Vielzahl von Designabwandlungen hergestellt werden und zwar so kostengünstig, wie man es bislang nicht für möglich gehalten hat. Indem man serienähnliche Fahrzeuge in Kleinserien oder als Individualfahrzeuge anbietet, kann man den insbesondere bei hochpreisigen Fahrzeugen bestehenden Wünschen der Kunden nach Individualisierung besser gerecht werden. Fahrzeuge erlangen durch eine derartige Differenzierung eine individuelle "Design-Note" und heben sich somit von den übrigen Fahrzeugen des jeweiligen Fahrzeugtyps optisch deutlich ab.
  • Versuche haben gezeigt, dass im Unterschied zur Herstellung kompletter Blechteile aus ebenen Ausgangsblechen durch Dieless Forming, wie dies in der US 6,216 508 B1 beschrieben ist, bei einer lediglichen Nachbearbeitung bereits "vorgeformter" Blechteile (Serienaußenhautteile) die eingangs beschriebenen Oberflächenprobleme nicht auftreten. Insbesondere, bei einer "geringfügigen" Nachbearbeitung, z.B. bei der Herstellung von Charakterlinien oder bei der Akzentuierung bereits vorhandener Bauteilstrukturen, tritt nämlich eine nur relativ geringere Veränderung in der Kristallstruktur des Blechs auf. Die Oberflächengüte im Bereich solcher Charakterlinien, die durch eine Nachbearbeitung gemäß der Erfindung hergestellt wurden, ist so gut, dass eine aufwändige Oberflächennachbehandlung, wie dies beim Stand der Technik erforderlich ist, überflüssig ist. Das Bauteil kann also nach der Nachbearbeitung unmittelbar einem herkömmlichen Lackierprozess zugeführt werden.
  • Die Erfindung ist ausdrücklich nicht auf die Herstellung von Außenhautteilen für Kleinserien- oder Individualfahrzeuge beschränkt. Fahrzeuge werden im Laufe ihres Produktlebenszyklus häufig einer "Modellüberarbeitung" - einem sogenannten "Facelift" - unterzogen. Im Rahmen von Modellüberarbeitungen werden gelegentlich auch die Außenhautteile der Fahrzeuge in gewissem Umfang überarbeitet bzw. ansprechender gestaltet. Bisher war es hierbei erforderlich, neue Presswerkzeuge anzuschaffen bzw. vorhandene Presswerkzeuge entsprechend dem neuen Design anzupassen, was regelmäßig mit sehr hohen Werkzeugkosten verbunden ist. Mit dem im folgenden noch näher erläuterten Verfahren ist es nun möglich, mit den "alten" Presswerkzeugen hergestellte Außenhautteile zu überarbeiten bzw. nachzubearbeiten. Auf diesem Weg können zusätzliche Charakterlinien, Sicken etc. in die "alten Außenhautteile" eingeprägt werden, was eine "Modellüberarbeitung" mit wesentlich geringeren Kosten ermöglicht als dies bisher der Fall war.
  • Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, dass in eine bestehende Fertigungsstraße problemlos eine entsprechende "Nacharbeitsstation" integriert werden kann. Serienteile, die für Individualfahrzeuge oder für individualisierte Fahrzeuge oder für eine Modellüberarbeitung vorgesehen sind, werden in der "Nacharbeitsstation" nachbearbeitet. Serienteile für herkömmliche Serienfahrzeuge durchlaufen die Nacharbeitsstation ohne dass sie nachbearbeitet werden. Selbstverständlich ist eine Nachbearbeitung gemäß der Erfindung auch ausserhalb der Fertigungsstrasse in separaten Bearbeitungsstationen möglich.
  • Wie bereits erwähnt wird bei dem Verfahren gemäß der Erfindung , mittels eines Umformwerkzeugs, das dornartig gestaltet ist, eine dreidimensionale Kontur in ein Blechteil eingeprägt. Das Umformwerkzeug wird im folgenden auch als "Umformdorn" bezeichnet, was jedoch nicht einschränkend im Sinne einer bestimmten Werkzeugform zu verstehen ist.
  • Der "Umformdorn" wird bei der Nachbearbeitung eines Bauteils mit seinem Ende, das z.B. als Spitze oder als abgerundete Spitze ausgebildet sein kann, gegen das Bauteil gedrückt. Gleichzeitig werden das Bauteil und der Umformdorn relativ zueinander verschoben. Hierdurch wird entsprechend der Geometrie des Endes des Umformdorns und in Abhängigkeit von der Anpresskraft sowie dem "Einspann- bzw. Abstützzustand" des zu bearbeitenden Bauteils eine "Ein- bzw. Ausbuchtung" oder ganz allgemein gesprochen eine dreidimensionale Kontur hergestellt. Die herzustellende Kontur kann z.B. die Form einer Rille, eines Wulstes oder eine andere Form haben.
  • Nach der Erfindung wird eine "One-Curve-Nachbearbeitung" durchgeführt.
  • Bei der "One-Curve-Nachbearbeitung" wird das verwendete Umformwerkzeug an das nachzubearbeitende Bauteil angesetzt, gegen das Bauteil gedrückt und anschließend wird das Umformwerkzeug mit einer einzigen Verfahrbewegung relativ zu dem Bauteil verfahren. Die Nachbearbeitung erfolgt also, indem das Umformwerkzeug "in einem Zug" verfahren wird, wodurch die gewünschte Geometrie, z.B. eine Sicke, eine Charakterlinie o.ä. in das Bauteil eingeprägt wird.
  • Demgegenüber wird das Umformwerkzeug bei einer "inkrementellen Nachbearbeitung" mehrmals relativ zu dem nachzubearbeitenden Bauteil verfahren und inkrementell zugestellt. Eine in einem ersten Nacharbeitsgang hergestellte Geometrie, wie z.B. eine Sicke, kann durch eine entsprechende Zustellbewegung - im wesentlichen senkrecht zu dem nachzubearbeitenden Bauteil - in einem weiteren Nacharbeitsgang vertieft, d.h. stärker ausgeprägt werden. Alternativ oder ergänzend dazu kann eine in einem ersten Nacharbeitsgang hergestellte Geometrie, wie z.B. eine Sicke, durch eine geringfügige Verschiebung des Umfomwerkzeugs relativ zu dem Bauteil und im wesentlichen quer zur Verfahrrichtung des ersten Nacharbeitsgangs "verbreitert" und auf diese Weise stärker ausgeprägt werden. Durch eine mäanderartige Führung des Umformdorns oder durch wiederholtes Abfahren nahe nebeneinanderlieger "Bearbeitungstrajektorien" können auch größere dreidimensionale Ausbuchtungen, wie z.B. ausgeprägte Ansaugkanäle, der "Powerdome" einer Motorhaube oder ganz allgemein strukturelle Erhöhungen hergestellt werden.
  • Wie bereits erläutert, besteht jedoch der Kern der Erfindung nicht wie bei der US 6,216 508 B1 in der Herstellung kompletter Karosserieteile im Wege des Dieless Forming Verfahrens; dies wäre viel zu zeitaufwändig und unrentabel. Der Kern der Erfindung besteht vielmehr in der "nachträglichen" Bearbeitung bzw. Individualisierung einzelner Bereiche von halbfertigen oder fertigen Bauteilen, insbesondere von Rohkarosserieteilen.
  • "Fertig" bedeutet in diesem Zusammenhang, dass das Rohkarosserieteil an sich fertig für eine Lackierung wäre, zuvor aber noch in einem Bauteilbereich oder in mehreren Bauteilbereichen nachbearbeitet wird. Prinzipiell denkbar ist aber auch, bereits fertig lackierte Serienaußenhautbauteile durch eine Nachbearbeitung gemäß der Erfindung zu "individualisieren" bzw. zu differenzieren. "Halbfertig" bedeutet, dass das Rohkarosserieteil nach der Nachbearbeitung gemäß der Erfindung noch weiter nachbearbeitet wird, z.B. durch Nachbehandeln der Oberfläche, Beschneiden bzw. Abkanten von Bauteilrändem, Bohren von Löchern, Gewindeschneiden o.ä. und erst anschließend lackiert wird.
  • Vor der Nachbearbeitung gemäß der Erfindung wird das Serienaußenhaut- oder das Rohkarosserieteil in eine Halteeinrichtung eingespannt. Die Halteeinrichtung kann beispielsweise durch eine Vielzahl einzelner "Haltepunkte" bzw. "Halteabschnitte" gebildet sind. Es ist auch möglich, saugnapfartige Halteelemente einzusetzen. Saugnapfartige Halteelemente haben den Vorteil, dass sich die Gefahr einer Beschädigung des Außenhautblechteils, insbesondere die Gefahr einer Beschädigung der Bauteiloberfläche, beim Einspannen und während der Bearbeitung verringert, da das Werkstück nicht zwischen zwei Halteelemente eingeklemmt, sondern durch Unterdruck fixiert wird.
  • Vorzugsweise wird das Werkstück, d.h. das Serienaußenhautteil vor der Nachbearbeitung so eingespannt, dass sich seine Geometrie im Randbereich durch die Nachbearbeitung nicht verändert. Anders ausgedrückt sollen sich durch die Nachbearbeitung Anschlussmaße bzw. Spaltmaße, die sich beim späteren Einbau des Außenhautteils in eine Karosserie ergeben, in Bezug auf das "normale Serienfahrzeug" nicht verändern.
  • Je nach Komplexität der "nachträglich" herzustellenden Bauteilgeometrie kann das Serienaußenhautteil während der Nachbearbeitung entweder ausschließlich mittels einer Halteeinrichtung gehalten werden, z.B. in seinem Randbereich. Bei komplexeren Bauteilgeometrien bzw. bei dreidimensionalen Konturen, die einen starken Flächengradienten aufweisen, insbesondere bei relativ "scharfen" Kanten, können ein oder mehrere Gegenhalter" bzw. Abstützelemente eingesetzt werden. Solche Gegenhalter bzw. Abstützelemente werden von der dem Umformdorn gegenüberliegenden Seite her, d.h. "von hinten her" gegen das Serienaußenhautteil gedrückt. Als Gegenhalter können kantenförmige oder gewölbte "Abstützelemente" verwendet werden. Alternativ dazu kann der Gegenhalter auch die Form einer "Matrize" übernehmen, welche eine der herzustellenden dreidimensionalen Kontur entsprechende "Negativform" aufweist. Ein solcher Gegenhalter muss aber nicht notwendigerweise verwendet werden.
  • Werden zwei Gegenhalter verwendet, so ist vorzugsweise der eine Gegenhalter in Verfahrrichtung des Umformwerkzeugs links und der andere Gegenhalter in Verfahrrichtung rechts neben der herzustellenden Geometrie angeordnet. Bereits durch die Wahl bzw. die Veränderung des Abstands der Gegenhalter voneinander und durch den seitlichen Abstand der Gegenhalter von der herzustellenden Geometrie kann die herzustellende Geometrie in ihrer Form beeinflusst werden, was später noch näher erläutert wird.
  • Der Umformdorn kann beispielsweise eine glatte, konvex gekrümmte Werkzeugspitze aufweisen. Er kann symmetrisch oder asymmetrisch sein. Die Werkzeugspitze kann auch durch eine drehbar gelagerte Kugel gebildet sein, die bei der Bearbeitung des Serienaußenhautteils auf dem Serienaußenhautteil abrollt, wodurch sich die mechanische Beanspruchung des Serienaußenhautteils im Verformungsbereich verringert. Alternativ dazu kann auch ein "Rolldorn" verwendet werden, bei dem die Werkzeugspitze durch ein Rad bzw. durch eine Rolle gebildet ist. Es können auch Mehrfachdorne bzw. mehrarmige Umformdorne verwendet werden. Der Umformdorn muss aber nicht unbedingt eine runde bzw. gerundete Spitze aufweisen. Vielmehr kann auch ein Umformdorn mit einer relativ scharfkantig ausgebildeten Spitze verwendet werden. Alternativ dazu kann die Spitze auch flach auslaufend, radförmig, pflugförmig oder schiffsrumpfähnlich sein. Auch ein Umformdorn mit einer facettierten Werkzeugspitze ist denkbar.
  • Der Umformdorn muss auch nicht notwendigerweise aus Stahl bzw. Werkzeugstahl bestehen. Denkbar sind auch Umformdorne aus Kunststoff, Holz, Eis, Sand, Beton oder anderen Materialien. Die Werkzeugspitze des Umformdorns kann gehärtet, ungehärtet, beschichtet oder unbeschichtet sein. Sie kann z.B. mit einer verschleißfesten Einfach- oder Hybridbeschichtung versehen sein. Der Umformdorn kann dabei in bis zu sechs Achsen relativ zum Bauteil geführt werden, um das gewünschte "Formergebnis" zu erzielen. Der Umformdorn bzw. die Werkzeugspitze des Umformdorns können während der Nachbearbeitung auch um die Längsachse des Umformdorns rotiert bzw. oszilliert werden.
  • Es kann ein Umformdorn mit oder ohne Schmierung verwendet werden. Beispielsweise kann in den Umformdorn ein Schmiersystem integriert sein. Das Schmiersystem kann auch außen am Umformdorn angeordnet sein. Das Schmiersystem sorgt dafür, das die "Bearbeitungsstelle", d.h. die Stelle, an welcher der Umformdorn das Serienaußenhautteil berührt, ständig mit ausreichend Schmierflüssigkeit versorgt wird. Als Schmierflüssigkeit kann ein Schmieröl verwendet werden.
  • Ferner kann ein Umformdorn verwendet werden, dessen Werkzeugspitze während des Bearbeitungsvorganges verstellbar ist. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Breite der Werkzeugspitze quer zur Verfahrrichtung des Werkzeugdorns während des Bearbeitungsvorgangs verändert werden kann. Auf diese Weise können in einem einzigen Arbeitsgang Geometrien mit veränderlicher "Breite" hergestellt werden.
  • Die Verfahrgeschwindigkeit, mit welcher der Umformdorn während der Nachbearbeitung relativ zum Serienaußenhautteil bewegt wird, muss nicht konstant sein. Vielmehr kann die Verfahrgeschwindigkeit in Abhängigkeit von dem momentanen "Umformgrad" des Serienaußenhautteils variiert werden. Bei kleineren Verformungsgraden kann eine höhere Verfahrgeschwindigkeit, bei größeren Verformungsgraden eine kleinere Verfahrgeschwindigkeit gewählt werden.
  • Sowohl der Umformdorn als auch das "Werkstück" können während der Bearbeitung bei Bedarf beheizt oder gekühlt werden oder Umgebungstemperatur haben. Bei Serienaußenhautteilen aus Blech, vor allem aber bei "Werkstücken" aus Kunststoff kann es von Vorteil sein, den Umformdorn bzw. die Werkzeugspitze des Umformdorns während der Bearbeitung des Serienaußenhautteils zu beheizen. Eine Beheizung des Umformdorns führt zu einem Wärmeeintrag in den umzuformenden Bereich des Werkstücks, wodurch sich dessen Duktilität erhöht, was die Umformung erleichtert. Insbesondere bei Kunststoffteilen wird dadurch eine Umformung erleichtert.
  • Alternativ oder ergänzend dazu kann auch unmittelbar das Serienaußenhautteil während der Nachbearbeitung vorgewärmt bzw. erhitzt werden. Das Serienaußenhautteil kann durch Heißluft, Heizstrahler, Laser oder durch eine andere Heizquelle erwärmt werden. Serienaußenhautteile können während der Nachbearbeitung bis knapp unter eine materialspezifische "Erweichungstemperatur" vorgewärmt und/oder mittels eines beheizten Umformdorns oder punktueller Zusatzerwärmung am Eingriffspunkt lokal auf eine geeignete "Umformtemperatur" erwärmt werden.
  • Das Werkstück kann vor der Nachbearbeitung auch durch andere Verfahren vorbehandelt werden. Es kann beispielsweise bestrahlt, beschichtet, geätzt, gehärtet, aufgeraut, geglättet, poliert, mit Schmierflüssigkeit besprüht oder geschliffen werden. Es kann vor der Nachbearbeitung auch durch Sandstrahlen vorbehandelt werden.
  • Vorzugsweise erfolgt die Nachbearbeitung des Serienaußenhautteils vollautomatisch gesteuert. Der Umformdorn kann entweder als Bearbeitungswerkzeug einer CNC-Werkzeugmaschine ausgebildet sein, ähnlich wie bei der US 6,216 608 B1 , oder an einem Arm eines entsprechend programmierten Bearbeitungsroboters angeordnet sein. Selbstverständlich kann eine solche "Bearbeitungsstation" weitere "Werkzeuge" aufweisen, z.B. eine Laserschneideinrichtung, mit der das Außenhautblechteil zusätzlich noch beschnitten werden kann.
  • Im Folgenden wird die Erfindung im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1
    Ein Außenhautteil mit einer Formwulst, die durch eine Nachbearbeitung gemäß der Erfindung hergestellt wurde;
    Fig. 2, 3
    Schnitte durch das Außenhautteil der Figur 1;
    Fig. 4
    das Grundprinzip der Nachbearbeitung eines Serienaußenhautteils gemäß der Erfindung;
    Fig. 5
    das Grundprinzip der Nachbearbeitung gemäß der Erfindung bei Verwendung eines matrizenartigen Gegenhalters;
    Fig. 6-8
    Verschiedene Querschnitte eines nachträglich in ein vorgefertigtes Bauteil eingeprägten Formwulstes;
    Fig. 9-11
    Ausführungsbeispiele, bei denen das nachzubearbeitende Bauteil durch Gegenhalter abgestützt wird;
    Fig. 12
    eine schematische Darstellung einer möglichen Verfahrbewegung des Umformwerkzeugs;
    Fig. 13
    ein Ausführungsbeispiel, bei dem eine Frontklappe nachbearbeitet wird; und
    Fig. 14
    einen matrizenartigen Gegenhalter.
    • Figur 1 zeigt ein Serienaußenhautblechteil 1 eines Fahrzeugs. Bei dem Serienaußenhautblechteil 1 der Figur 1 handelt es sich um eine "Türaußenhaut". In das Serienaußenhautblechteil 1 wurde "nachträglich" ein Formwulst 2 eingearbeitet, was im Zusammenhang mit den nachfolgenden Figuren noch näher erläutert wird.
    • Figur 2 zeigt einen Schnitt durch das Außenhautteil 1 der Figur 1 entlang der Schnittlinie A - A. Der Formwulst 2 hat eine Länge 1 und eine Tiefe t. Die Tiefe t des Formwulstes 2 hat im Bereich der z-Achse der Figur 2 ihr Maximum und nimmt zu den Enden der Formwulst 2 hin ab.
    • Figur 3 zeigt einen Querschnitt durch das Außenhautteil 1 entlang der Schnittlinie B - B der Figur 1. Es ist ersichtlich, dass der Formwulst 2 relativ scharfkantig ist. Derartige stark akzenturierte Charakterlinien sind mit herkömmlichen Tiefziehverfahren schwer bzw. gar nicht herstellbar.
    • Figur 4 beschreibt schematisch den Nachbearbeitungsvorgang des Serienaußenhautteils 1. Das Serienaußenhautteil 1 wird in eine hier nicht näher dargestellte Halteeinrichtung 3 eingespannt bzw. an einer Halteeinrichtung 3 fixiert. Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Serienaußenhautteil 1 lediglich in seinen Randbereichen an der Halteeinrichtung 1 befestigt. Anschließend wird ein Umformdorn 4 an das Serienaußenhautteil 1 herangeführt und gegen das Serienaußenhautteil 1 mit einer vorgegebenen Andrückkraft gedrückt. In einem nächsten Schritt wird der Umformdorn 4 relativ zu dem Serienaußenhautteil 1 in Richtung des Pfeils 5 verfahren. Gleichzeitig erfolgt eine "Zustellbewegung" des Umformdorns 4 relativ zu dem Serienaußenhautteil 1, wodurch der Formwulst 2 durch die Spitze 6 des Umformdorns 4 in das Serienaußenhautteil 1 eingeprägt wird.
    • Figur 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem mittels eines matrizenartigen Gegenhalters 7 von der dem Umformdorn 4 gegenüberliegenden Seite des Serienaußenhautteils 1 gegengedrückt wird. Das Serienaußenhautteil 1 wird also durch den matrizenartigen Gegenhalter 7 abgestützt, was problemlos die Herstellung einer scharfkantigen Kontur, wie in Figur 5 dargestellt, ermöglicht. Bei dem matrizenartigen Gegenhalter kann es sich um ein bauteilspezifisches Werkzeug oder um ein "Universalwerkzeug" handeln, das auch bei der Individualisierung anderer Serienaußenhautbauteile zum Einsatz kommen kann.
  • Die Figuren 6-8 zeigen verschiedene Querschnitte A-A, B-B bzw. C-C eines nachträglich in ein Serienaußenhautteil 1 eingeprägten Formwulstes 2.
  • Figur 6b zeigt einen Querschnitt entlang der Schnittlinie A-A. Die Figuren 6a, 6b zeigen ein Ausführungsbeispiel, bei dem in das Serienaußenhautteil 1 nachträglich ein stark akzentuierter Formwulst 2 eingeprägt wurde, wobei die "Spitze" des Formwulstes 2 weich gerundet ist.
  • Figur 7b zeigt den Querschnitt B-B. In diesem Bereich ist der Formwulst 2 weniger stark akzentuiert. Die "Spitze" des Formwulstes 2 weist hier im Vergleich zu Figur 6b einen größeren Krümmungsradius auf.
  • Figur 8b zeigt den Querschnitt C-C. In diesem Bereich ist der Formwulst 2 wieder stärker akzentuiert. Ähnlich wie bei Figur 6b weist die "Spitze" des Formwulstes 2 einen relativ kleinen Krümmungsradius auf.
  • Figur 9 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem das Serienaußenhautteil 1 während der Nachbearbeitung durch zwei im wesentlichen gleich breite Gegenhalter 8, 9 von der Seite, die dem Umformdorn 4 gegenüberliegt, abgestützt wird. Mit 1' ist die Kontur des Serienaußenhautteils vor der Nachbearbeitung angedeutet. Die "Spitze" des Umformdorns 4 ist hier stärker akzentuiert als bei dem in Fig. 10 gezeigten Umformdorn 4. Der Gegenhalter 8 ist in einem Abstand L1 von der "Mitte" des herzustellenden Formwulsts bzw. von der Spitze des Umformdorns 4 angeordnet, der Gegenhalter 9 in einem Abstand L2. Die Gegenhalter 8, 9 haben somit einen Abstand L3, der gleich der Summe der Abstände L1 und L2 ist. L1 ist hier kleiner als L2. Die Abstützung erfolgt also asymmetrisch in Bezug auf die Position der Spitze des Umformdorns 4. Durch Verändern der Abstände L1, L2 bzw. L3 kann der Abstütz- bzw. Einspannzustand des Serienaußenhautteils 1 und dadurch bedingt auch die Form des herzustellenden Formwulsts verändert werden.
  • Figur 10 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem der Gegenhalter 8 breiter ist als der Gegenhalter 9. Hier erfolgt die Abstützung in Bezug auf die Spitze des Umformdorns 4 nur leicht asymmetrisch. L1 ist hier nämlich nur geringfügig größer als L2. Im Vergleich zu Figur 9 ist hier die Spitze des Umformdorns 4 stumpfer, was einen entsprechend weniger stark akzentuierten Formwulst ergibt.
  • Figur 11 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Gegenhalter 8, 9 in einem relativ geringen Abstand L3 voneinander angeordnet sind. Dies ermöglicht relativ große Verformungsgrade und, wie aus der Zeichnung ersichtlich, die Herstellung eines relativ stark akzentuierten Formwulsts.
  • Figur 12 zeigt den Verfahrweg des Umformwerkzeugs am Beispiel eines Serienaußenhautteils 1, wie z.B. einer Motorhaube, in die zwei Charakterlinien 2a, 2b eingeprägt werden. Von einem Raumpunkt 10 aus, der hier als "Startpunkt" der Verfahrbewegung bezeichnet wird, wird das Umformwerkzeug (nicht dargestellt) zunächst auf das Serienaußenhautteil 1 abgesenkt. Das Umformwerkzeug wird dann unter Aufbringung einer geeigneten Andrückkraft gegen das Serienaußenhautteil 1 gedrückt entlang der herzustellenden Charakterlinie 2a verfahren. Nach der Herstellung der Charakterlinie 2a wird das Umformwerkzeug angehoben und erreicht den Raumpunkt 11. Von dort wird das Umformwerkzeug zum Raumpunkt 12 verfahren. Anschließend wird es erneut auf das Serienaußenhautteil 1 abgesenkt und entlang der herzustellenden Charakterlinie 2b verfahren. Nach der Herstellung der Charakterlinie 2b wird das Umformwerkzeug angehoben und erreicht den Raumpunkt 13.
  • Figur 13 zeigt die "Motorhaube" 1 der Figur 12 nach der Herstellung der Charakterlinien 2a und 2b. Zusätzlich wurde nach dem gleichen Verfahren ein mittiger Wulst 2c in das Motorliaubenblech geprägt, der nach oben aus der Motorhaube hervortritt, ähnlich wie dies in den Figuren 6-8 dargestellt ist.
  • Figur 14 zeigt eine Matrize 14, die zur Herstellung eines Formwulstes, wie den Formwulst 2c der Figur 13, verwendet werden kann. Die Matrize 14 wird gegen das Serienaußenhautteil (hier nicht dargestellt) gedrückt und zwar von der dem Umformwerkzeug 4 gegenüberliegenden Seite. Die Matrize 14 ist zur teilweisen Abstützung der vom Umformwerkzeug 4 auf das Serienaußenhautteil ausgeübten Kräfte vorgesehen. Die Matrize 14 kann ähnlich wie in Figur 14 U-förmig, d.h. einseitig offen sein. Alternativ dazu kann sie auch geschlossen sein, vergleichbar einer Platte mit einem Langloch. Die Erfindung ist aber keineswegs auf eine bestimmte Matrizenform beschränkt, sondern deckt alle Matrizenformen ab. Wie aus Figur 14 ersichtlich ist, ist der innere Rand der Matrize 14 im "Einlaufbereich" des Umformwerkzeugs 4 schräg nach innen abgeflacht. In den seitlichen Bereichen 16 der Matrize 14 ist der innere Rand hingegen im wesentlichen senkrecht zu den Abstützflächen 17, 18 der Matrize 14, die während des Nachbearbeitungsvorganges "von hinten her" gegen das Serienaußenhautteil drücken und dabei die vom Umformwerkzeug ausgeübten Kräfte abstützen. Vollständigkeitshalber sei noch der Verfahrweg 19 des Umformwerkzeugs erwähnt, der sich im wesentlichen mittig in Bezug auf die beiden Schenkel der Matrize 14 erstreckt.

Claims (24)

  1. Verfahren zur Herstellung von Fahrzeugteilen, insbesondere von Außenhautteilen für Fahrzeuge, wobei aus einem Ausgangsmaterial ein dreidimensional vorgeformtes halbfertiges oder fertiges Serienteil (1), insbesondere ein Serienaußenhautteil, für einen in Serienproduktion gefertigten Fahrzeugtyp hergestellt wird, und
    aus dem vorgeformten Serienteil (1) ein individualisiertes Teil hergestellt wird, indem mittels eines dornartigen Umformwerkzeugs (4), das von einer Seite gegen das Serienteil (1) gedrückt und gleichzeitig relativ zu dem Serienteil (1) verfahren wird, eine dreidimensionale Kontur (2) nachträglich in das Serienteil (1) eingeprägt wird,
    dadurch gekennzeichnet,
    • dass das Serienteil (1) durch Tiefziehen aus dem Ausgangsmaterial hergestellt wird und
    • dass die dreidimensionale Kontur (2) durch einmaliges Verfahren des Umformwerkzeugs (4) in einem einzigen Zug hergestellt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Ausgangsmaterial ein Blech und das Serienteil (1) sowie das daraus herzustellende Außenhautteil jeweils Blechteile sind.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Ausgangsmaterial ein Kunststoffmaterial und das Serienteil (1) sowie das daraus herzustellende Außenhautteil jeweils Kunststoffteile sind.
  4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, wobei das Ausgangsmaterial ein thermoplastischer Kunststoff ist.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Serienteil (1) während der Verformung durch das dornartige Umformwerkzeug (4) in Randbereichen des Serienteils (1) durch eine Halteeinrichtung gehalten ist.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Halteeinrichtung eine Vielzahl von Haltepunkten aufweist.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei Haltepunkte vorgesehen sind, die jeweils durch ein saugnapfartiges Halteelement gebildet sind, welche das Serienteil durch Unterdruck halten.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei das Serienteil (1) während der Verformung durch das dornartige Umformwerkzeug (4) ausschließlich in seinen Randbereichen durch die Halteeinrichtung gehalten und in den dazwischenliegenden Bauteilbereichen weder abgestützt noch anderweitig gehalten ist.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei das Serienteil (1) während der Verformung durch das dornartige Umformwerkzeug (4) durch die Halteeinrichtung gehalten und im dazwischenliegenden Bauteilbereich wenigstens an einer Stelle durch einen Gegenhalter (7) abgestützt ist, welcher auf der dem dornartigen Umformwerkzeug (4) gegenüberliegenden Seite des Serienteils (1) angeordnet ist.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei der Gegenhalter (7) ein matrizenartiges Bauteil ist, das als Negativform in Bezug auf die herzustellende dreidimensionale Kontur fungiert.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das dornartige Umformwerkzeug (4) eine glatte, konvex gekrümmte Werkzeugspitze aufweist.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Werkzeugspitze des dornartigen Umformwerkzeugs (4) durch eine drehbar gelagerte Kugel gebildet ist, die bei der Bearbeitung des Serienteils (1) auf dem Serienteil (1) abrollt.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das dornartige Umformwerkzeug (4) eine verstellbare Werkzeugspitze aufweist, deren Breite quer zur Verfahrrichtung des dornartigen Umformwerkzeugs (4) relativ zu dem Serienteil (1) während des Bearbeitungsvorgangs verändert wird.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei das dornartige Umformwerkzeug während der Verformung des Serienteils (1) zumindest im Bereich der Werkzeugspitze beheizt wird.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei das Serienteil (1) während der Verformung durch eine Heizquelle erwärmt bzw. erhitzt wird.
  16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei das Umformwerkzeug während der Verformung des Serienteils (1) um eine Längsachse des Umformwerkzeugs rotiert wird.
  17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei der Umformdorn während der Verformung des Serienteils (1) um eine Längsachse des Umformdorns oszilliert wird.
  18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei mit dem dornartigen Umformwerkzeug (4) designrelevante, linienartige Charakterkonturen in das Serienteil (1) eingeprägt werden.
  19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei eine im Serienteil bereits vorhandene Kontur durch Nachbearbeitung mit dem dornartigen Umformwerkzeug (4) nachgezogen bzw. vertieft wird.
  20. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, wobei das Serienteil (1) eine Fronthaube, Heckklappe, Tür, ein Seitenteil, Kotflügel oder Dach ist.
  21. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20, wobei das dornartige Umformwerkzeug (4) an einem Arm eines Roboters angeordnet ist.
  22. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 21, wobei das dornartige Umformwerkzeug Teil einer CNC-Werkzeugmaschine ist.
  23. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 22, wobei das dornartige Umformwerkzeug während der Bearbeitung des Serienteils (1) um seine Längsachse rotiert, wodurch sich zwischen der Spitze des Umformdorns und dem Serienteil (1) ein bohrreibungsähnlicher Berührkontakt ergibt.
  24. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 23, wobei das Serienteil (1) während der Verformung so gehalten wird, dass seine Geometrie in seinen Randbereichen in Bezug auf seinen Ausgangszustand nicht verändert wird, insbesondere, dass sich Anschlussmaße bzw. Spaltmaße, die sich beim späteren Einbau in eine Rohkarosserie ergeben, in Bezug auf das Serienteil in seinem Ausgangszustand nicht verändern.
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