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Title:
METHOD FOR PRODUCING A COMPONENT AND TOOL THEREFOR
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/048025
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for producing a component (1) having a floor region (1.1), optionally a floor-frame transition region, optionally a frame region (1.2), optionally a frame-flange transition region and optionally a flange region (1.3), wherein a semi-finished product (1') made of a plastically deformably material is provided, wherein the semi-finished product (1') has a longitudinal extension and a transverse extension having a circumferential edge contour having a division surface (1.4), wherein the semi-finished product (1') is processed in one or more stages in one or a plurality of tools (2) for producing the component (1). The invention further relates to a tool (2) for producing a component (1).

Inventors:
BRÜGGENBROCK, Michael (Markenwaldstraße 23, Rosendahl, 48720, DE)
FLEHMIG, Thomas (Annette-Kolb-Straße 4, Ratingen, 40885, DE)
KIBBEN, Martin (Sibyllenweg 19, Dinslaken, 46537, DE)
GORSCHLÜTER, Jörg (Dornheideweg 1, Hamm, 59075, DE)
NIERHOFF, Daniel (Am Rathaus 6, Mülheim a. d. Ruhr, 45468, DE)
Application Number:
EP2017/072244
Publication Date:
March 14, 2019
Filing Date:
September 05, 2017
Export Citation:
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Assignee:
THYSSENKRUPP STEEL EUROPE AG (Kaiser-Wilhelm-Straße 100, Duisburg, 47166, DE)
THYSSENKRUPP AG (ThyssenKrupp Allee 1, Essen, 45143, DE)
International Classes:
B21D22/20; B21D22/02; B21D22/21
Foreign References:
US20170225216A12017-08-10
US20140047891A12014-02-20
US20150367398A12015-12-24
DE102013103612A12014-10-16
Other References:
None
Attorney, Agent or Firm:
THYSSENKRUPP INTELLECTUAL PROPERTY GMBH (ThyssenKrupp Allee 1, Essen, 45143, DE)
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Claims:
Ansprüche

Verfahren zur Herstellung eines Bauteils mit einem Bodenbereich, optional einem Übergangsbereich Boden-Zarge, optional einem Zargenbereich, optional einem Übergangsbereich Zarge-Boden und optional einem Flanschbereich, wobei ein Halbzeug aus einem plastisch verformbaren Werkstoff bereitgestellt wird, wobei das Halbzeug eine Längserstreckung und eine Quererstreckung mit einer umlaufenden Randkontur mit Trennfläche aufweist, wobei das Halbzeug ein- oder mehrstufig in einem oder mehreren Werkzeugen zur Herstellung des Bauteils verarbeitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennfläche zumindest zeitweilig, insbesondere während oder nach der Bearbeitung des Halbzeugs zur Herstellung des Bauteils, und zumindest abschnittsweise in Kontakt mit dem Werkzeug steht.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Halbzeug aus einem härtbaren Stahl Werkstoff bereitgestellt wird, welches zum einen in Form einer Formplatine einer zumindest bereichsweisen Wärmbehandlung unterzogen wird, wobei die Formplatine insbesondere oberhalb der Acl-Temperatur erwärmt, ein- oder mehrstufig umgeformt und durch Abkühlen zumindest bereichsweise gehärtet wird oder zum anderen das Halbzeug zunächst zu einer Vorform kaltgeformt wird, die Vorform einer zumindest bereichsweisen Wärmbehandlung unterzogen wird, wobei die Vorform insbesondere oberhalb der Acl-Temperatur erwärmt und anschließend durch Abkühlen zumindest bereichsweise gehärtet wird.

Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbzeug zu einer Vorform mit einem Bodenbereich, einem Übergangsbereich, einem Zargenbereich, optional einem Übergangsbereich Zarge-Flansch und optional einem Flanschbereich kaltgeformt wird, wobei zumindest die Geometrie der Vorform oder einzelne Vorformbereiche zumindest bereichsweise von der Geometrie des Bauteils oder einzelner Bauteilbereiche abweicht.

Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorform einen Bodenbereich, einen Übergangsbereich Boden-Zarge und einen Zargenbereich aufweist, die Vorform in einem Ofen, vorzugsweise in einem Durchlaufofen auf mindestens Acl- Temperatur erwärmt wird, die erwärmte Vorform in ein offenes Werkzeug zum Härten, welches vorzugsweise aktiv gekühlt wird und mindestens eine Matrize und einen Stempel umfasst, eingelegt wird und durch Schließen des Werkzeugs durch den Kontakt mit dem Werkzeug das hergestellte Bauteil zumindest bereichsweise gehärtet wird, wobei der Stempel zumindest abschnittsweise auf die Trennfläche des Zargenbereichs, insbesondere entlang der Längserstreckung des zu erzeugenden Bauteils druckbeaufschlagend einwirkt.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorform einen Bodenbereich, einen Übergangsbereich Boden-Zarge, einen Zargenbereich, einen Übergangsbereich Zarge-Flansch und einen Flanschbereich aufweist, die Vorform in einem Ofen, vorzugsweise in einem Durchlaufofen auf mindestens Acl-Temperatur erwärmt wird, die erwärmte Vorform in ein offenes Werkzeug, welches vorzugsweise aktiv gekühlt wird und mindestens eine Matrize und einen Stempel umfasst, eingelegt wird und durch Schließen des Werkzeugs durch den Kontakt mit dem Werkzeug das hergestellte Blechbauteil zumindest bereichsweise gehärtet wird, wobei die Matrize und/oder der Stempel zumindest abschnittsweise auf die Trennfläche des Flanschbereichs, insbesondere entlang der Längserstreckung des zu erzeugenden Bauteils druckbeaufschlagend einwirkt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Stempel bestehend aus mehreren Teilstempeln verwendet wird, wobei beim Schließen des Werkzeugs in einem ersten Schritt ein Kontakt zwischen einem ersten Teilstempel und dem Bodenbereich, dem Übergangsbereich Boden-Zarge und dem Zargenbereich und in einem zweiten Schritt ein Kontakt zwischen einem zweiten Teilstempel und dem Flanschbereich hergestellt werden.

7. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Formplatine in einem Ofen, vorzugsweise in einem Durchlaufofen auf mindestens Acl-Temperatur erwärmt wird, nach dem Erwärmen die Formplatine in ein offenes Werkzeug, welches vorzugsweise aktiv gekühlt wird und mindestens eine Matrize und einen Stempel umfasst, eingelegt wird, durch Zufahren des Werkzeugs ein- oder mehrstufig umgeformt und durch Schließen des Werkzeugs durch den Kontakt mit dem Härtewerkzeug das hergestellte Bauteil zumindest bereichsweise gehärtet wird, wobei der Stempel und/oder die Matrize zumindest abschnittsweise auf die Trennfläche des Zargenbereichs, insbesondere entlang der Längserstreckung des zu erzeugenden Bauteils und/oder die Matrize und/oder der Stempel zumindest abschnittsweise auf die Trennfläche des Flanschbereichs, insbesondere entlang der Längserstreckung des zu erzeugenden Bauteils druckbeaufschlagend einwirkt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug einen verschiebbaren Matrizenbereich und/oder einem voreilenden Stempel aufweist, welcher nach dem Einlegen der erwärmten Formplatine in das Werkzeug die Formplatine zusammen mit dem Stempel zumindest in dem auszubildenden Bodenbereich bis zum Schließen des Werkzeugs klemmend fixiert.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug mindestens einen, insbesondere beheizbaren Niederhalter aufweist, welcher nach dem Einlegen der erwärmten Formplatine in das Werkzeug vor oder nach dem Zusammenfahren des verschiebbaren Matrizenbereichs und des Stempels zur Führung der Formplatine distanziert abgesenkt wird.

10. Werkzeug (2), insbesondere zum Härten, insbesondere als Teil einer Prozesslinie zur Herstellung eines Bauteils (1) mit einem Bodenbereich (1.1), optional einem Übergangsbereich Boden-Zarge, optional einem Zargenbereich (1.2), optional einem Übergangsbereich Zarge-Flansch und optional einem Flanschbereich (1.3) aus einem Halbzeug, welche aus einem plastisch verformbaren Werkstoff besteht, wobei das Halbzeug eine Längserstreckung und eine Quererstreckung mit einer umlaufenden Randkontur mit Trennfläche (VA) aufweist, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorgenannten Ansprüche, mit einer Matrize (2.1) und mit einem Stempel (2.2), mit Mitteln zum Verfahren des Stempels (2.2) und/oder der Matrize (2.1), mit optionalen Mitteln zum Kühlen (2.X) des Werkzeugs (2), dadurch gekennzeichnet, dass die Trennfläche (VA) zumindest zeitweilig, insbesondere während oder nach der Bearbeitung des Halbzeugs zum Bauteil, zumindest abschnittsweise in Kontakt mit dem Werkzeug steht.

11. Werkzeug nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrize (2.1) und/oder der Stempel (2.2) derart eingerichtet sind, dass sie zumindest abschnittsweise auf die Trennfläche (VA) des Bodenbereichs ( .1), des optionalen Zargenbereichs ( .2) oder des optionalen Flanschbereichs ( .3), insbesondere entlang der Längserstreckung des zu erzeugenden Bauteils (1) druckbeaufschlagend einwirken.

12. Werkzeug nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Stempel (2.2) einen Schulterbereich (2.23) zur Einwirkung auf die Trennfläche (Γ .4) des Zargenbereichs ( .2) aufweist und/oder die Matrize (2.1) einen Schulterbereich (2.13) zur Einwirkung auf die Trennfläche ( .4) des optionalen Flanschbereichs (Γ .3) aufweist.

13. Werkzeug nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (2) mindestens einen, insbesondere beheizbaren Niederhalter (2.3) aufweist.

14. Werkzeug nach einem Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (2) einen im Wesentlichen höhenverschiebbaren Matrizenbereich (2.11) aufweist.

15. Werkzeug nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Stempel (2.2) aus mehreren Teilstempeln (2.21, 2.22) besteht.

16. Werkzeug nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Stempel (2.2) mit einem Stempelhalter (2.24) gekoppelt ist, wobei der Stempel (2.2) zum Stempelhalter (2.24) in Arbeitsrichtung zu- und wegbewegbar angeordnet ist.

17. Werkzeug nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrize (2.1) einen äußeren Matrizenteil (2.121) und einen inneren Matrizenteil (2.122) aufweist, wobei insbesondere der äußere Matrizenteil (2.121) horizontal verfahrbar ist.

Description:
Verfahren zur Herstellung eines Bauteils und Werkzeug dafür Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils mit einem Bodenbereich, optional einem Übergangsbereich Boden-Zarge, optional einem Zargenbereich, optional einem Übergangsbereich Zarge-Flansch und optional einem Flanschbereich, wobei ein Halbzeug aus einem plastisch verformbaren Werkstoff bereitgestellt wird, wobei das Halbzeug eine Längserstreckung und eine Quererstreckung mit einer umlaufenden Randkontur mit Trennfläche aufweist, wobei das Halbzeug ein- oder mehrstufig in einem oder mehreren Werkzeugen zur Herstellung des Bauteils verarbeitet wird. Ferner betrifft die Erfindung ein Werkzeug zur Herstellung eines Bauteils.

Technischer Hintergrund

Kaltgeformte, beispielsweise tiefgezogene Bauteile aus einem beispielsweise ebenen Blech oder Platine benötigen in aller Regel einen finalen Randbeschnitt, bei dem überschüssige Bereiche des umgeformten Bauteils abgeschnitten werden. Bei flanschbehafteten Bauteilen erfolgt dies durch ein oder mehrere Beschnittwerkzeuge, die teilweise oder im Ganzen den Flansch von oben oder schräg in gewünschter Weise beschneiden. Bei flanschlosen Bauteilen ist der Beschnitt der Zarge wesentlich aufwändiger, weil sie meistens über Keilschieber geleitet von der Seite her geschnitten werden muss. Der Beschnitt stellt meistens eine oder mehrere separate Operationen dar, die eine eigene Werkzeugtechnik und ein eigenes Transfersystem benötigen. Außerdem ist dadurch die Materialausnutzung häufig ungünstig, sodass weitere Kosten entstehen. Damit entstehen vor allem für Bauteile mit mittleren bis geringeren Stückzahlen sehr kostenintensive und störungsanfällige Fertigungsprozesse, welche auch die Fertigungskosten der Bauteile ansteigen lassen.

Die Fertigung von höchstfesten Bauteilen mittels der Warmumformung respektive des Presshärtens beinhaltet in der Regel (ebenfalls) die Notwendigkeit des Beschnitts, insbesondere des Randbeschnitts der Bauteile. Durch diesen Beschnitt werden die notwendigen Bauteiltoleranzen der Bauteilenden und der Flansche prozesssicher eingestellt. Für den Beschnitt der Bauteile steht eine Reihe von unterschiedlichen Technologien zur Verfügung.

Zum einen kann ein separater mechanischer Beschnitt am harten Bauteil, welches Härten > 450 HV aufweisen kann, wobei HV der Vickershärte entspricht und nach DIN EN ISO 6507- 1 :2005 bis -4:2005 ermittelt wird, durchgeführt werden, bei dem hohe Schnittkräfte und damit verbunden teure, großbauende, steife Werkzeuge erforderlich sind. Die Neigung zu hohem Verschleiß und die Gefahr von lokalen Werkzeugbrüchen bei mechanischen Beschnittwerkzeugen bedingen hohe Instandhaltungskosten.

Zum anderen können Heiß- bzw. Warmbeschnitt integriert im Presshärtewerkzeug während oder nach der Umformung durchgeführt werden. Vorteilhaft bei diesem Prozess wirkt sich aus, dass das Bauteil im weichen noch nicht gehärteten Zustand vorliegt und dadurch nur geringe Schnittkräfte zum Beschnitt erforderlich sind. Herausfordernd ist hierbei das Schnittabfallmanagement, da die Warmumformpressen im Allgemeinen keine Schnittabfall-schächte beinhalten und der Schnittabfall somit mit dem Bauteil aus dem Werkzeug transportiert werden muss.

Des Weiteren kann ein separates Laserschneiden am gehärteten Bauteil durchgeführt werden, welches technisch sehr attraktiv ist, da nahezu jegliche Konturen unabhängig von der Härte des Bauteils geschnitten werden können. Die Fertigungskosten sind im Vergleich zum mechanischen Beschnitt in der Großserie allerdings recht hoch und direkt abhängig von der notwendigen Schnittlänge respektive der Bearbeitungszeit in einer Laserbeschnittzelle.

Da ähnlich wie bei der Kaltumformung, beispielsweise beim Tiefziehen auch bei der Warmumformung respektive beim Presshärten viele Prozess- und Werkstoffparameter schwanken können, wie beispielsweise die Platinen- und die Werkzeugtemperatur aber auch die Reibungskräfte, die Blechdicke und die Werkstoffzusammensetzung, sind gehärtete Bauteile mit einer wiederholgenauen und maßhaltigen Randkontur nur bedingt zu erreichen.

Aufgrund der Nachteile der obigen Verfahren bestehen Bestrebungen, den Beschnitt bei Bauteilen zu minimieren bzw. die Beschnittlängen zu reduzieren. Aufgrund der vorhandenen Prozessparameter ist die Fertigung von Bauteilen in der Großserie mit vorgegebenen Kontur- Toleranzanforderungen nicht oder nur aufwendig und damit kostenintensiv möglich. Vor diesem Hintergrund besteht hinsichtlich der Herstellung von Bauteilen noch Verbesserungspotential.

Zusammenfassung der Erfindung

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren und ein Werkzeug anzugeben, bei dem die Herstellung von Bauteilen mit einer wiederholgenauen und maßhaltigen Rand- kontur insbesondere in Verbindung mit einer kurzen Prozesskette und geringer Störanfälligkeit möglich ist.

Gemäß einer ersten Lehre wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Für die Herstellung von Bauteilen werden plastisch verformbare Werkstoffe als Halbzeug verwendet, insbesondere metallische Werkstoffe, wie zum Beispiel Stahl, Aluminium, Magnesium aber auch thermoplastische Kunststoffe oder Werkstoffverbunde, wobei das Halbzeug eine Längserstreckung und eine Quererstreckung mit einer umlaufenden Randkontur mit Trennfläche aufweist.

Unter Trennfläche bzw. Trennflächen sind die beschnittene Kante bzw. die beschnittenen Kanten eines Halbzeugs gemeint, die wiederrum die umlaufende Randkontur des Halbzeugs definieren.

Als Formplatine werden Zuschnitte, insbesondere Blechzuschnitte bezeichnet, die im Wesentlichen eine zweidimensionale Grundform (Abwicklung) des späteren, dreidimensional ausgeformten Bauteils darstellen. Das Halbzeug wird als Formplatine oder als Zuschnitt, insbesondere Blechzuschnitt bereitgestellt.

Das Halbzeug wird ein- oder mehrstufig in einem oder mehreren Werkzeugen zu einem Bauteil verarbeitet. Erfindungsgemäß steht die Trennfläche zumindest zeitweilig, insbesondere während oder nach der Bearbeitung des Halbzeugs zur Herstellung des Bauteils, und zumindest abschnittsweise in Kontakt mit dem Werkzeug.

Das Verarbeiten des Halbzeugs zur Herstellung des Bauteils umfasst ein zumindest bereichsweises Formen, ein zumindest bereichsweises Stauchen und/oder ein zumindest bereichsweises Dehnen, welches ein- oder mehrstufig in einem oder mehreren Werkzeugen durchgeführt wird.

Durch den zumindest zeitweiligen und zumindest abschnittsweisen Kontakt der Trennfläche mit dem Werkzeug, insbesondere während oder nach dem Verarbeiten des Halbzeugs zur Herstellung des Bauteils, wird ein Bauteil mit einer wiederholgenauen und maßhaltigen Randkontur hergestellt, indem der Werkstoff in der Endstellung des Werkzeugs in seine Soll- geometrie überführt respektive kalibriert wird, wobei zumindest bereichsweise im kantennahen Randbereich insbesondere zumindest bereichsweise respektive abschnittsweise in Längserstreckung des zu erzeugenden Bauteils ein Aufdicken, aber so weit möglich keine Wellenbildung zugelassen wird. Durch die wiederholgenaue und maßhaltige Randkontur können Randbeschnitte am fertigen Bauteil entfallen oder reduziert werden. Besonders bevorzugt erfolgt zumindest zeitweilig und zumindest abschnittsweise ein Kontakt an zwei gegenüberliegenden Trennflächen des zu erzeugenden Bauteils mit dem Werkzeug.

Die vorzugsweise zwei gegenüberliegenden Trennflächen definieren insbesondere zwei Kanten des Bodenbereichs, des optionalen Zargenbereichs oder des optionalen Flanschbereichs insbesondere entlang der Längserstreckung des zu erzeugenden Bauteils.

Das Verarbeiten der Halbzeuge zur Herstellung der Bauteile kann im kalten, insbesondere bei Raumtemperatur, wie auch im warmen Zustand, insbesondere bei einer Temperatur oberhalb der Raumtemperatur, der Halbzeuge erfolgen. Beispielsweise können Halbzeuge aus thermoplastischen Kunststoffen kalt aber auch bei Temperaturen oberhalb der Raumtemperatur verarbeitet, insbesondere geformt werden. Beispielsweise können Halbzeuge aus metallischen Werkstoffen, insbesondere Aluminium und Magnesium kalt verarbeitet werden. Bevorzugt werden diese vor und/oder während des Verarbeitens, vorzugsweise Formens auf eine Temperatur oberhalb von 150°C, insbesondere oberhalb von 200°C erwärmt. Auch Halbzeuge aus Stahl lassen sich kalt und warm verarbeiten, vorzugsweise formen. Insbesondere können Stähle auf bis zu 700°C, beispielsweise bis zu 650°C erwärmt und anschließend zu Bauteilen verarbeitet, insbesondere geformt werden. Besonders bevorzugt werden Halbzeuge aus Stahl eingesetzt, aus welchen mittels Verarbeiten gehärtete Bauteile hergestellt werden können.

Gemäß einer Ausgestaltung wird für die Herstellung eines gehärteten Bauteils ein Halbzeug aus einem härtbaren Stahlwerkstoff mit einem Kohlenstoffgehalt von mindestens 0, 15 Gew.-%, insbesondere von mindestens 0,22 Gew.-%, vorzugsweise von mindestens 0,27 Gew.-% bereitgestellt. Der härtbare Stahlwerkstoff kann ein Vergütungsstahl, insbesondere der Güte C22, C35, C45, C55, C60, 42CrMo4, ein manganhaltiger Stahl, insbesondere der Güte 16MnB5, 16MnCr5, 20 MnB5, 22MnB5, 30MnB5, 36MnB5, 37MnB4, 37MnB5, 40MnB4, ein Einsatzstahl, ein lufthärtender Stahl oder ein mehrschichtiger Stahl-Werkstoffverbund, beispielsweise mit zwei, vorzugsweise mit drei Stahllagen, von denen mindestens eine der Lagen härtbar ist, sein. Auch der Einsatz von Tailored Rolled Blanks oder Tailored Welded Blanks ist möglich. Je nach Zusammensetzung des härtbaren Stahlwerkstoffes sind entsprechende Kenngrößen, wie zum Beispiel die A cl -Temperatur, A c3 -Temperatur, Ms-Start und weitere Kenngrößen für die Wärmebehandlung respektive Erwärmung/Abkühlung aus sogenannten ZTU-Diagrammen entnehmbar.

Der härtbare Stahlwerkstoff kann auch mit einem Korrosionsschutzüberzug bzw. Zunderschutzüberzug versehen sein, vorzugsweise auf Zink- und/oder Aluminiumbasis.

Bei mehrschichtigen Stahl-Werkstoffverbunden können vorzugsweise die äußeren Lagen aus einem zunder- und/oder korrosionsbeständigen Stahl bestehen. Der Zunderschutz bietet Vorteile bei der Verarbeitung, der Korrosionsschutz bietet Vorteile in der Anwendung bzw. im Einsatz des gefertigten Bauteils. Vorzugsweise werden nichtrostende Stähle als äußere Lagen verwendet. Dadurch sind Leichtbauziele in der Anwendung bzw. kostenoptimierte Verarbeitungsprozesse durch schnellere Erwärmung der Halbzeuge möglich.

Für die Herstellung eines gehärteten Bauteils wird ein Halbzeug bereitgestellt, welches zum einen in Form einer Formplatine einer zumindest bereichsweisen Wärmbehandlung, vorzugsweise vollständig einer Wärmebehandlung unterzogen wird, wobei die Formplatine auf eine Temperatur insbesondere oberhalb der A cl -Temperatur, vorzugsweise oberhalb der A c3 - Temperatur erwärmt, ein- oder mehrstufig umgeformt und zumindest bereichsweise durch Abkühlen gehärtet wird (direkte Warmumformung) oder zum anderen das Halbzeug zunächst zu einer Vorform kaltgeformt wird, die Vorform einer zumindest bereichsweisen Wärmebehandlung, vorzugsweise vollständig einer Wärmebehandlung unterzogen wird, wobei die Vorform auf eine Temperatur insbesondere oberhalb der A cl -Temperatur, vorzugsweise oberhalb der A c3 -Temperatur erwärmt und anschließend zumindest bereichsweise durch Abkühlen gehärtet wird (indirekte Warmumformung). Dabei entspricht die A cl -Temperatur der Temperatur in Abhängigkeit von der Zusammensetzung des härtbaren Stahlwerkstoffes, bei welcher sich das Gefüge in Austenit umwandelt respektive die A c3 -Temperatur der Temperatur, bei der die Umwandlung vollständig in Austenit abgeschlossen ist. Durch ein Abkühlen kann zumindest bereichsweise oder vollständig in dem Bauteil ein Härtegefüge eingestellt werden. Das Härtegefüge definiert sich durch ein im Wesentlichen martensitisches und/oder bainitisches Gefüge, wobei Martensit und/oder Bainit mit mindestens 70 Flächen-%, insbesondere mindestens 80 Flächen-%, vorzugsweise mindestens 90 Flächen-%, besonders bevorzugt mindestens 95 Flächen-% im Gefüge vorliegt. Die zumindest bereichsweise Erwärmung auf mindestens eine Teilaustenitisierungstemperatur (oberhalb der A cl - Temperatur) erfolgt mittels geeigneten Mitteln, beispielsweise mittels Induktoren, Öfen, Laser, Kontakterwärmung oder Brennern.

Das Halbzeug aus einem härtbaren Stahlwerkstoff kann als Formplatine der direkten Warmumformung oder der indirekten Warmumformung als Blechzuschnitt zugeführt werden. Je nach Komplexität des zu erzeugenden Bauteils respektive Blechbauteils kann bei der indirekten Warmumformung auch noch ein zusätzlicher Beschnitt nach Erzeugung der Vorform berücksichtigt werden.

Unter Querschnitt ist ein Schnitt bzw. die Erstreckung im Wesentlichen quer zur Längserstreckung des zu erzeugenden bzw. erzeugten Blechbauteils zu verstehen.

Ein gehärtetes Bauteil mit einer wiederholgenauen und maßhaltigen Randkontur wird hergestellt, indem der Werkstoff in der Endstellung des Werkzeugs in seine Sollgeometrie überführt respektive kalibriert wird, wobei zumindest bereichsweise im kantennahen Randbereich insbesondere zumindest bereichsweise respektive abschnittsweise in Längserstreckung des zu erzeugenden Bauteils ein Aufdicken aber so weit möglich keine Wellenbildung zugelassen wird. Das Aufdicken des Randbereichs erfolgt im Wesentlichen im noch warmen und nicht gehärteten Zustand, so dass eine plastische Verformung respektive massive Verformung ohne hohe Pressenkräfte möglich ist, so dass ein gehärtetes Bauteil mit einer wiederholgenauen und maßhaltigen Randkontur, die in engen Toleranzen der Sollgeometrie entspricht, hergestellt werden kann. Durch die wiederholgenaue und maßhaltige Randkontur können Randbeschnitte am fertigen Bauteil entfallen oder zumindest weitestgehend reduziert werden.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung wird das Halbzeug insbesondere als Blechzuschnitt zu einer Vorform mit einem Bodenbereich, einem Übergangsbereich Boden-Zarge, einem Zargenbereich, optional einem Übergangsbereich Zarge-Flansch und optional einem Flanschbereich kaltgeformt, wobei die Geometrie der Vorform oder einzelne Vorformbereiche zumindest bereichsweise von der Geometrie des Bauteils oder einzelner Bauteilbereiche abweicht. In einer ersten Ausgestaltung weist die Vorform einen Bodenbereich, einen Übergangsbereich Boden-Zarge und einen Zargenbereich auf, wobei die Vorform in einem Ofen, vorzugsweise in einem Durchlaufofen auf mindestens A cl -Temperatur, insbesondere vollständig auf A c3 -Temperatur erwärmt wird, die erwärmte Vorform in ein offenes Werkzeug zum Härten, welches vorzugsweise aktiv gekühlt wird und mindestens eine Matrize und einen Stempel umfasst, eingelegt wird und durch Schließen des Werkzeugs durch den Kontakt mit dem Werkzeug das hergestellte Blechbauteil zumindest bereichsweise gehärtet wird, wobei der Stempel und/oder die Matrize zumindest abschnittsweise auf die Trennfläche des Zargenbereichs, insbesondere entlang der Längserstreckung des zu erzeugenden bzw. erzeugten Bauteils druckbeaufschlagend einwirkt. In einer alternativen Ausgestaltung weist die Vorform einen Bodenbereich, einen Übergangsbereich Boden-Zarge, einen Zargenbereich, einen Übergangsbereich Zarge-Flansch und einen Flanschbereich auf, wobei die Vorform in einem Ofen, vorzugsweise in einem Durchlaufofen auf mindestens A cl -Temperatur, insbesondere vollständig auf A c3 -Temperatur erwärmt wird, die erwärmte Vorform in ein offenes Werkzeug zum Härten, welches vorzugsweise aktiv gekühlt wird und mindestens eine Matrize und einen Stempel umfasst, eingelegt wird und durch Schließen des Werkzeugs durch den Kontakt mit dem Werkzeug das hergestellte Blechbauteil zumindest bereichsweise gehärtet wird, wobei die Matrize und/oder der Stempel zumindest abschnittsweise auf die Trennfläche des Flanschbereichs, insbesondere entlang der Längserstreckung des zu erzeugenden bzw. erzeugten Blechbauteils druckbeaufschlagend einwirkt. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung wird ein Stempel bestehend aus mehreren Teilstempeln verwendet, wobei beim Schließen des Werkzeugs zum Härten in einem ersten Schritt ein Kontakt zwischen einem ersten Teilstempel und dem Bodenbereich, dem Übergangsbereich Boden-Zarge und dem Zargenbereich und in einem zweiten Schritt ein Kontakt zwischen einem zweiten Teilstempel und dem Flanschbereich hergestellt werden. In dem zweiten Schritt wird die Sollgeometrie der Randkontur des zu erzeugenden Blechbauteils eingestellt.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung wird eine insbesondere vorher ermittelte Formplatine verwendet, die in einem Ofen, vorzugsweise in einem Durchlaufofen auf mindestens A cl -Temperatur, insbesondere vollständig auf A c3 -Temperatur erwärmt wird, nach dem Erwärmen die Formplatine in ein offenes Werkzeug zum Härten, welches vorzugsweise aktiv gekühlt wird und mindestens eine Matrize und einen Stempel umfasst, eingelegt wird, durch Zufahren des Werkzeugs ein- oder mehrstufig umgeformt und durch (zunehmendes) Schließen des Werkzeugs durch den Kontakt mit dem Werkzeug das hergestellte Bauteil zumindest bereichsweise gehärtet wird, wobei der Stempel und/oder die Matrize zumindest abschnittsweise auf die Trennfläche des Zargenbereichs, insbesondere entlang der Längserstreckung des zu erzeugenden Bauteils oder die Matrize und/oder der Stempel zumindest abschnittsweise auf die Trennfläche des Flanschbereichs, insbesondere entlang der Längserstreckung des zu erzeugenden Blechbauteils druckbeaufschlagend einwirkt, so dass sich eine maßhaltige Randkontur einstellt, die nicht mehr oder nur bei Bedarf nachgeschnitten werden muss.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist das Werkzeug zum Härten einen, insbesondere relativ zur Matrizenauflagefläche im Wesentlichen höhenverschiebbaren Matrizenbereich und/ oder einen voreilenden Stempel respektive Stempelbereich auf, welcher nach dem Einlegen der erwärmten Formplatine in das Werkzeug die Formplatine zusammen mit dem Stempel respektive Stempelbereich zumindest in dem auszubildenden Bodenbereich bis zum Schließen des Werkzeugs klemmend fixiert. Dadurch kann sichergestellt werden, dass die Formplatine während der Warmumformung respektive bis zum Abschluss des Härtens positionsgenau im Werkzeug geführt und/oder gehalten werden kann. Der Matrizenbereich fungiert als innerer Niederhalter.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist das Werkzeug zum Härten einen äußeren Niederhalter auf, welcher nach dem Einlegen der erwärmten Formplatine in das Werkzeug vor oder nach dem Zusammenfahren des im Wesentlichen höhenverschiebbaren Matrizenbereichs und des Stempels respektive Stempelbereichs zur Führung der Formplatine vorzugsweise auf eine distanzierte Position abgesenkt wird. Insbesondere bei der Herstellung von gehärteten Bauteilen mit einem Flanschbereich kann ein distanzierter, bei Bedarf beheizter respektive temperierter Niederhalter insbesondere den Formplatinenrand führen und dadurch den Warmumformprozess unterstützen, wobei die Distanz so gewählt wird, dass der äußere Niederhalter nur geringen Kontakt zu Bereichen der warmen Formplatine erfährt, wodurch auch ein vorzeitiges Abkühlen des Formplatinenrandes durch Kontakt zum (kälteren) äußeren Niederhalter im Wesentlichen unterdrückt werden kann.

Besonders bevorzugt ist das Werkzeug zum Härten geschlossen, bevor die letzten Bereiche des im Werkzeug befindlichen Stahlwerkstoffs die Ms-Start-Temperatur unterschreiten, so dass für im Wesentlichen alle Bereiche des Bauteils sichergestellt werden kann, dass die gewünschte Formgebung respektive Kalibrierung am Stahlwerkstück vor der Phasenumwandlung in Martensit abgeschlossen ist.

Gemäß einer zweiten Lehre wird die Aufgabe durch ein Werkzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Das Werkzeug, insbesondere zum Härten ist insbesondere Teil bzw. Bestandteil einer Prozesslinie zur Herstellung eines Bauteils mit einem Bodenbereich, optionale einem Übergangsbereich Boden-Zarge, optional einem Zargenbereich, optional einem Übergangsbereich Zarge-Flansch und optional einem Flanschbereich aus einem Halbzeug und insbesondere zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist. Das Werkzeug, insbesondere zum Härten umfasst eine Matrize und einen Stempel, Mittel zum Verfahren des Stempels und/oder der Matrize, optionale Mittel zum Kühlen des Werkzeugs.

Erfindungsgemäß steht die Trennfläche zumindest zeitweilig, insbesondere während oder nach der Bearbeitung des Halbzeugs zur Herstellung des Bauteils, und zumindest abschnittsweise in Kontakt mit dem Werkzeug. Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens gelten auch für das Werkzeug.

Gemäß einer ersten Ausgestaltung sind die Matrize und/oder der Stempel derart eingerichtet, dass sie zumindest abschnittsweise auf die Trennfläche des Bodenbereichs oder des Zargenbereichs oder des Flanschbereichs, insbesondere entlang der Längserstreckung des zu erzeugenden Bauteils druckbeaufschlagend einwirken. Besonders bevorzugt ist das Werkzeug zum Härten eines Halbzeugs, welches aus einem härtbaren Stahlwerkstoff besteht, geeignet. Das Werkzeug ist aber auch für das Verarbeiten von Halbzeugen aus Aluminium, Magnesium oder thermoplastischem Kunststoff geeignet, insbesondere bei Bedarf auch entsprechend temperierbar ausgeführt.

Gemäß einer Ausgestaltung weisen der Stempel einen Schulterbereich zur druckbeaufschlagenden Einwirkung zumindest abschnittsweise auf die Trennfläche des Zargenbereichs, insbesondere entlang der Längserstreckung des zu erzeugenden Bauteils und/oder die Matrize einen Schulterbereich zur druckbeaufschlagenden Einwirkung zumindest abschnittsweise auf die Trennfläche des Bodenbereichs oder des Flanschbereichs, insbesondere entlang der Längserstreckung des zu erzeugenden Bauteils auf. Die Einwirkung führt zu einem zumindest bereichsweisen Aufdicken, insbesondere entlang der Längserstreckung des Bauteils, insbesondere im kantennahen Randbereich des Bodenbereichs oder Flansch- oder Zargenbereichs bzw. im Flansch- und/oder Zargenbereich und/oder Übergangsbereich Zarge- Flansch. Besonders bevorzugt sind dabei der Stempel und/oder die Matrize insbesondere in den Abschnitten, in denen sich die kantennahen Randbereiche aufdicken können, derart ausgebildet, dass mehr Raum für ein plastisches Fließen zur Verfügung steht, um dadurch sicherzustellen, dass insbesondere während des Härtens im geschlossenen Zustand des Werkzeugs alle Bereiche des zu härtenden Bauteils Kontakt zum Werkzeug aufweisen.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist das Werkzeug mindestens einen, bei Bedarf beheizbaren äußeren Niederhalter auf, insbesondere zur unterstützenden Führung des Formplatinenrandes während der Warmumformung.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist das Werkzeug einen im Wesentlichen höhenverschiebbaren Matrizenbereich auf, insbesondere zur klemmenden und positionstreuen Fixierung der Formplatine zusammen mit dem Stempel respektive Stempelbereich während der Warmumformung respektive bis zum Abschluss des Härtens.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung besteht der Stempel aus mehreren Teilstempeln, die insbesondere in Arbeitsrichtung zueinander angeordnet und vorzugsweise individuell ansteuerbar bzw. verfahrbar sind, um insbesondere in mehreren Schritten ein insbesondere gehärtetes Bauteil mit einem Flanschbereich herzustellen.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist der Stempel mit einem Stempelhalter gekoppelt, wobei der Stempel zum Stempelhalter in Arbeitsrichtung zu- und wegbewegbar angeordnet ist. Der Stempel ist mechanisch, beispielsweise über ein Federelement, oder hydraulisch über geeignete Mittel zum Stempelhalter beabstandet angeordnet. Dies ist insbesondere von Vorteil, um beispielsweise schwankende Zargenlängen bzw. Zargenhöhen besser kompensieren zu können.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Gleiche Teile sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Im Einzelnen zeigen:

Fig. 1 die ersten Schritte zur indirekten Warmumformung,

Fig. 2 die ersten Schritte zur direkten Warmumformung,

Fig. 3 bis 5 weitere Schritte zur Herstellung eines insbesondere gehärteten, flanschbehafteten Blechbauteils mittels indirekter Warmumformung, Fig. 6 bis 8 weitere Schritte zur Herstellung eines insbesondere gehärteten, flanschlosen Blechbauteils mittels indirekter Warmumformung,

Fig. 9 bis 12 weitere Schritte zur Herstellung eines insbesondere gehärteten, flanschbehafteten Blechbauteils mittels direkter Warmumformung,

Fig. 13 bis 16 weitere Schritte zur Herstellung eines insbesondere gehärteten, flanschlosen Blechbauteils mittels direkter Warmumformung,

Fig. 17 und 18 eine weitere Ausführung eines Werkzeugs,

Fig. 19 bis 23 weitere Schritte zur Herstellung eines insbesondere gehärteten, flanschbehafteten Blechbauteils mittels direkter Warmumformung,

Fig. 24 bis 28 weitere Schritte zur Herstellung eines insbesondere gehärteten, flanschbehafteten Blechbauteils mittels direkter Warmumformung und

Fig. 29 bis 33 weitere Schritte zur Herstellung eines insbesondere gehärteten, flanschlosen Blechbauteils mittels direkter Warmumformung.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Die folgenden Darstellungen zeigen Verfahren und Werkzeuge zur Herstellung eines Bauteils, insbesondere eines gehärteten Bauteils respektive Blechbauteils, wobei das zu erzeugende Blechbauteil in seiner einfachsten Ausführung und der Darstellung halber einen entlang seiner Längserstreckung symmetrischen Querschnitt aufweist. Aufgrund der dadurch entstehenden Symmetrie (Spiegelung an der Symmetrieachse S) sind nur Teilschnitte der rechten Seite gezeigt. Selbstverständlich sind jegliche Querschnittsformen denkbar, insbesondere in Kombination mit entlang der Längserstreckung des zu erzeugenden Blechbauteils variierenden Querschnitten sowie Krümmungen in alle Richtungen.

Die Figuren 3 bis 5 zeigen einen Verfahrensablauf nach einer Ausführung der Erfindung. Mittels indirekter Warmumformung (Fig. 1) wird ein gehärtetes Blechbauteil (1) hergestellt, welches einen Bodenbereich (1.1), einen Übergangsbereich Boden-Zarge, einen Zargenbereich (1.2), einen Übergangsbereich Zarge-Flansch und einen Flanschbereich (1.3) aufweist. Ein härtbarer Stahlwerkstoff wird in der Regel von einem Coil (nicht dargestellt) abgewickelt, abgelängt und als Platine dem weiteren Verfahren zur Verfügung gestellt (Schritt A, Fig. 1). Aus der Platine, welche einen vordefinierten Zuschnitt aufweisen kann, wird eine Vorform (Γ) mittels Kaltformen erzeugt, welche bereits einen Bodenbereich (IM), einen Übergangsbereich Boden-Zarge, einen Zargenbereich (Γ .2), einen Übergangsbereich Zarge-Flansch und einen vordefinierten Flanschbereich ( .3) aufweist (Schritt B, Fig. 1). Die Platine als vordefinierter Zuschnitt und/oder die Vorform ( ) kann eine Zugabe mit einer zumindest bereichsweise im Querschnitt abgewickelten Länge (L 1 ) aufweisen, welche beispielsweise zwischen 0,5 bis 4 mm länger ist im Vergleich zu der abgewickelten Länge (L) des fertigen, vorzugsweise gehärteten Blechbauteils (1). Die Zugabe kann erst innerhalb des Fertigungsprozesses durch abgestreckte Bereiche und/oder als Materialüberschuss bzw. Materialzugabe am Halbzeug bereitgestellt werden. Insbesondere weicht zumindest die Geometrie der Vorform ( ), insbesondere des Flanschbereichs (Γ .3) und/oder des Zargenbereichs (Γ.2) zumindest bereichsweise von der Geometrie des Blechbauteils (1), insbesondere des Flanschbereichs (1.3) und/oder des Zargenbereichs (1.2) ab. Die Vorform ( ) wird in einem Ofen, vorzugsweise in einem Durchlaufofen auf mindestens A cl -Temperatur, insbesondere vollständig auf A c3 -Temperatur erwärmt (Schritt C, Fig. 1).

Die erwärmte Vorform ( ) wird in ein offenes Werkzeug (2) zum Härten, welches aktiv über geeignete Mittel, beispielsweise mit einer Kühlflüssigkeit beaufschlagte Kühlkanäle (2.X), die nahe der Konturoberfläche im Werkzeug (2) angeordnet bzw. integriert sind, gekühlt und mindestens eine Matrize (2.1) und einen Stempel (2.2) umfasst, eingelegt (Fig. 3). Der Stempel (2.2) besteht aus mehreren Teilstempeln (2.21, 2.22), die in Arbeitsrichtung zueinander angeordnet und individuell ansteuerbar bzw. verfahrbar sind, symbolisiert durch die Pfeile.

Durch das (zunehmende) Schließen des Werkzeugs (2) wird die Vorform (Γ) zumindest bereichsweise durch den Kontakt mit dem Werkzeug (2) gehärtet. Das Schließen des Werkzeugs (2) erfolgt in mehreren Schritten, wobei in dem ersten Schritt ein erster Teilstempel (2.21) in die Matrize (2.1) eingefahren wird und dadurch ein Kontakt zwischen dem ersten Teilstempel (2.21) und dem Bodenbereich (IM), dem Übergangsbereich Boden-Zarge und dem Zargenbereich (Γ .2) hergestellt wird (Fig. 4). Vor oder nach Erreichen des unteren Totpunktes des ersten Teilstempels (2.21) wird in einem zweiten Schritt ein zweiter Teilstempel (2.22) in die Matrize (2.1) eingefahren, um einen Kontakt zwischen dem zweiten Teilstempel (2.22) und dem Flanschbereich ( .3) herzustellen. Durch die beispielsweise Materialzugabe liegt im Flanschbereich (Γ .3) zumindest bereichsweise, insbesondere entlang der Längsausrichtung des zu erzeugenden Blechbauteils (1) ein Übermaß vor. Durch das Einfahren des zweiten Teilstempels (2.22) in die Matrize (2.1) wird der Flanschbereich ( 3) in Richtung Matrize (2.1) gedrückt. Die Trennfläche ( .4) des Flanschbereichs (Γ .3) kommt dabei in Anlage mit einem Schulterbereich (2.13) der Matrize (2.1), welcher durch weiteres Einfahren des zweiten Teilstempels (2.22) in die Matrize (2.1) zumindest abschnittsweise druckbeaufschlagend auf die Trennfläche (Γ .4) des Flanschbereichs ( .3), insbesondere entlang der Längserstreckung des zu erzeugenden Blechbauteils (1) einwirkt, dadurch der Druck weiter erhöht wird und zu einem zumindest bereichsweise Aufdicken, insbesondere entlang der Längserstreckung des gehärteten Blechbauteils (1), insbesondere im kantennahen Randbereich des Flanschbereichs (1.3) oder im Flanschbereich (1.3) und/oder Zargenbereich (1.2) führt (Fig. 5). Das erzeugte Blechbauteil (1) verbleibt solange im geschlossenen Werkzeug (2), bis sich das gewünschte Gefüge eingestellt hat. Danach wird das Werkzeug (2) geöffnet und das gehärtete Blechbauteil (1) kann entnommen werden.

In einem weiteren Beispiel der indirekten Warmumformung werden die in Verbindung mit Fig. 1 genannten Schritte durchgeführt, wobei im Unterschied zum vorherigen Beispiel eine Vorform ( ) erzeugt wird, die keinen Flanschbereich und keinen Übergangsbereich Zarge- Flansch aufweist.

Die erwärmte Vorform (Γ) mit einem Bodenbereich ( .1), einem Übergangsbereich Boden- Zarge und einem Zargenbereich (Γ .2) wird in ein offenes Werkzeug (2), welches aktiv über geeignete Mittel, beispielsweise mit einer Kühlflüssigkeit beaufschlagte Kühlkanäle (2.X), die nahe der Konturoberfläche im Werkzeug (2) angeordnet bzw. integriert sind, gekühlt und eine Matrize (2.1) und einen Stempel (2.2) umfasst, eingelegt (Fig. 6). Das Schließen des Werkzeugs (2) erfolgt in einem Schritt durch Einfahren des Stempels (2.2) in die Matrize (2.1) (Fig. 7). Infolge des sich einstellenden Materialüberschusses oder einer gezielten Materialzugabe liegt im Zargenbereich (Γ .2) zumindest bereichsweise, insbesondere entlang der Längserstreckung des zu erzeugenden Blechbauteils (1) ein Übermaß vor. Vor dem Erreichen des unteren Totpunktes des Stempels (2.2) kommt die Trennfläche (Γ .4) des Zargenbereichs (Γ .2) in Anlage mit einem Schulterbereich (2.23) des Stempels (2.2), welcher durch weiteres Einfahren des Stempels (2.2) in die Matrize (2.1) zumindest abschnittsweise druckbeaufschlagend auf die Trennfläche (VA) des Zargenbereichs ( .2), insbesondere entlang der Längserstreckung des zu erzeugenden Blechbauteils (1) einwirkt, dadurch der Druck weiter erhöht wird und zu einem zumindest bereichsweise Aufdicken, insbesondere entlang der Längserstreckung des gehärteten Blechbauteils (1), insbesondere im kantennahen Randbereich des Zargenbereichs (1.2) oder im Zargenbereich (1.2) selbst führt (Fig. 8). Das erzeugte Blechbauteil (1) verbleibt solange im geschlossenen Werkzeug (2), bis sich das gewünschte Gefüge eingestellt hat. Danach wird das Werkzeug (2) geöffnet und das gehärtete Blechbauteil (1) kann entnommen werden. Zur Aufnahme des aufdickenden Materials kann ein entsprechender Freiraum in der Matrize und/oder Stempel vorgesehen sein.

In einem weiteren Beispiel der direkten Warmumformung wird ein härtbarer Stahlwerkstoff von einem Coil (nicht dargestellt) abgewickelt, abgelängt und als Platine dem weiteren Verfahren zur Verfügung gestellt, wobei die Platine besonders bevorzugt einer Formplatine entspricht (Schritt A, Fig. 2). Die Formplatine ( ) kann eine Materialzugabe mit einer zumindest bereichsweise im Querschnitt abgewickelten Länge (L 1 ) aufweisen, welche beispielsweise zwischen 0,5 und 4 mm länger ist im Vergleich zu der abgewickelten Länge (L) des gehärteten Blechbauteils (1). Die Formplatine ( ) wird in einem Ofen, vorzugsweise in einem Durchlaufofen auf mindestens A cl -Temperatur, insbesondere vollständig auf A c3 - Temperatur erwärmt (Schritt C, Fig. 2).

Die erwärmte Formplatine (Γ) wird in ein offenes Werkzeug (2) zum Härten, welches aktiv über geeignete Mittel, beispielsweise mit einer Kühlflüssigkeit beaufschlagte Kühlkanäle (2.X), die nahe der Konturoberfläche im Werkzeug (2) angeordnet bzw. integriert sind, gekühlt und mindestens eine Matrize (2.1), einen Stempel (2.2) und einen, bei Bedarf beheizbaren Niederhalter (2.3) umfasst, eingelegt (Fig. 9). Die Matrize (2.1) umfasst einen relativ zur Matrizenauflagenfläche verschiebbaren Matrizenbereich (2.11), symbolisiert durch den Pfeil. Durch das (zunehmende) Schließen des Werkzeugs (2) wird die Formplatine ( ) zunächst umgeformt und anschließend durch den Kontakt mit dem Werkzeug (2) zumindest bereichsweise gehärtet. Das Schließen des Werkzeugs (2) erfolgt in mehreren Schritten, wobei in dem ersten Schritt der bei Bedarf beheizte Niederhalter (2.3) zur unterstützenden Führung des Formplatinenrandes während der Warmumformung auf ein Distanzelement (2.4) abgesenkt und gehalten wird. Das Distanzelement (2.4) bewirkt, dass nur punktuelle Kontakte zu der warmen Formplatine (Γ) entstehen und kann auch als Einweiser zum Einlegen der warmen Formplatine (Γ) dienen. Zeitgleich oder zeitlich versetzt werden der Matrizenbereich (2.11) und der Stempel (2.2) respektive Stempelbereich gegeneinander verschoben, bis sie die Formplatine ( ) klemmend zwischen sich aufnehmen (Fig. 10). Der eingeklemmte Bereich entspricht dem auszubildenden Bodenbereich (1.1) des zu erzeugenden Blechbauteils (1). Der Stempel (2.2) respektive Stempelbereich und der Matrizenbereich (2.11) fahren zusammen mit der eingeklemmten Formplatine ( ) in die Matrize (2.1) ein und ein Übergangbereich Boden-Zarge, ein Zargenbereich, ein Übergangsbereich Zarge-Flansch und ein Flanschbereich bilden sich mit weiterem Einfahren aus (Fig. 11). Sind der Bodenbereich, der Übergangsbereich Boden-Zarge und im Wesentlichen der Zargenbereich ausgeformt, verbleibt im Flanschbereich und/oder im Übergangbereich Zarge-Flansch durch die Materialzugabe zumindest bereichsweise, insbesondere entlang der Längserstreckung des zu erzeugenden Blechbauteils (1) ein Übermaß. Vor dem Erreichen des unteren Totpunktes wird der Flanschbereich in Richtung Matrize (2.1) gedrückt. Die Trennfläche ( .4) des Flanschbereichs kommt dabei in Anlage mit einem Schulterbereich (2.13) der Matrize (2.1), welcher durch weiteres Einfahren des Stempels (2.2) in die Matrize (2.1) zumindest abschnittsweise druckbeaufschlagend auf die Trennfläche (Γ .4) des Flanschbereichs, insbesondere entlang der Längserstreckung des zu erzeugenden Blechbauteils (1) einwirkt, dadurch der Druck weiter erhöht wird und zu einem zumindest bereichsweise Aufdicken, insbesondere entlang der Längserstreckung des gehärteten Blechbauteils (1), insbesondere im kantennahen Randbereich des Flanschbereichs oder im Flanschbereich und/oder Zargenbereich und/oder Übergangsbereich Zarge-Flansch führt (Fig. 12). Das erzeugte Blechbauteil (1) verbleibt solange im geschlossenen Werkzeug (2), bis sich das gewünschte Gefüge eingestellt hat. Danach wird das Härtewerkzeug (2) geöffnet und das gehärtete Blechbauteil (1) kann entnommen werden.

In einem weiteren Beispiel der direkten Warmumformung werden die in Verbindung mit Fig. 2 genannten Schritte durchgeführt, wobei im Unterschied zum vorherigen Beispiel ein gehärtetes Blechbauteil ohne Flanschbereich und ohne Übergangsbereich Zarge-Flansch hergestellt wird.

Die erwärmte Formplatine (Γ) wird in ein offenes Werkzeug (2) zum Härten, welches aktiv über geeignete Mittel, beispielsweise mit einer Kühlflüssigkeit beaufschlagte Kühlkanäle (2.X), die nahe der Konturoberfläche im Werkzeug (2) angeordnet bzw. integriert sind, gekühlt und mindestens eine Matrize (2.1), einen Stempel (2.2) und einen bei Bedarf beheizten Niederhalter (2.3) umfasst, eingelegt (Fig. 13). Die Matrize (2.1) umfasst einen verschiebbaren Matrizenbereich (2.11), symbolisiert durch den Pfeil, und der Stempel (2.2) ist mit einem Stempelhalter (2.24) gekoppelt, wobei der Stempel (2.2) zum Stempelhalter (2.24) in Arbeitsrichtung zu- und wegbewegbar angeordnet ist. Ein zwischen Stempel (2.2) und Stempelhalter (2.24) angeordnetes Federelement (2.25) hält den Stempel (2.2) zum Stempelhalter (2.24) auf Abstand. Durch das Schließen des Werkzeugs (2) wird die Formplatine ( ) zunächst umgeformt und anschließend durch den Kontakt mit dem Werkzeug (2) zumindest bereichsweise gehärtet. Das Schließen des Werkzeugs (2) erfolgt in mehreren Schritten, wobei in dem ersten Schritt der bei Bedarf beheizte Niederhalter (2.3) zur unterstützenden Führung des Formplatinenrandes während der Warmumformung auf ein Distanzelement (2.4) abgesenkt und gehalten wird. Das Distanzelement (2.4) bewirkt, dass nur wenige Kontaktpunkte zu der warmen Formplatine ( ) entstehen. Zeitgleich oder zeitlich versetzt werden der Matrizenbereich (2.11) und der Stempel (2.2) respektive Stempelbereich gegeneinander verschoben bis sie die Formplatine ( ) klemmend zwischen sich aufnehmen. Der eingeklemmte Bereich entspricht dem auszubildenden Bodenbereich (1.1) des zu erzeugenden Blechbauteils (1). Der Stempel (2.2) respektive der Stempelbereich und der Matrizenbereich (2.11) fahren zusammen mit der eingeklemmten Formplatine (Γ) in die Matrize (2.1) ein und ein Übergangsbereich Boden- Zarge und ein Zargenbereich bilden sich mit weiterem Einfahren aus (Fig. 14). Sind der Bodenbereich, der Übergangsbereich Boden-Zarge und im Wesentlichen der bodennahe Zargenbereich ausgeformt, verbleibt im Zargenbereich durch die Materialzugabe zumindest bereichsweise entlang der Längsausrichtung des zu erzeugenden Blechbauteils (1) ein Übermaß. Ist der untere Totpunkt erreicht, kommt die Trennfläche (Γ .4) des Zargenbereichs in Anlage mit einem Schulterbereich (2.23) des Stempels bzw. Stempelhalters (2.24) (Fig. 15). Durch die Erhöhung des Druckes auf den Stempelhalter (2.24) wird die Kraft des Federelementes (2.25) überwunden und der Stempel (2.2) und der Stempelhalter (2.24) nähern sich an. Der Schulterbereich (2.23) wirkt dadurch zumindest abschnittsweise druckbeaufschlagend auf die Trennfläche ( .4) des Zargenbereichs, insbesondere entlang der Längserstreckung des zu erzeugenden Blechbauteils (1) ein und die weitere Annäherung zwischen Stempel (2.2) und Stempelhalter (2.24) führt zu einem zumindest bereichsweise Aufdicken, insbesondere entlang der Längserstreckung des gehärteten Blechbauteils (1), insbesondere im kantennahen Randbereich des Zargenbereichs (1.2) oder im Zargenbereich (1.2) (Fig. 16). Das erzeugte Blechbauteil (1) verbleibt solange im geschlossenen Werkzeug (2), bis sich das gewünschte Gefüge eingestellt hat. Danach wird das Werkzeug (2) geöffnet und das gehärtete Blechbauteil (1) kann entnommen werden.

In den Figuren 17 und 18 ist eine weitere Ausführung eines Werkzeugs (2) bzw. eine weitere Verfahrensweise dargestellt, welches bzw. welche zur Kaltumformung wie auch zur Warmumformung verwendet werden kann, welches bzw. welche im Unterschied zu dem Werkzeug (2) und der beschriebenen Verfahrensweise in bzw. zu den Figuren 9 bis 12 eine geteilte Matrize (2.1) aus zwei Matrizenteilen, einem äußeren Matrizenteil (2.121) und einem inneren Matrizenteil (2.122), aufweist, die im Schulterbereich (2.13) in vertikaler Ausrichtung voneinander getrennt und bei Bedarf einzeln ansteuerbar und verfahrbar sein können. Bevor eine Formplatine in das Werkzeug (2) eingelegt wird, wird der äußere Matrizenteil (1.121) horizontal in eine Parkposition verfahren, so dass sich zwischen dem äußeren und inneren Matrizenteil (1.121, 1.122) ein bestimmter Abstand einstellt. Nachdem eine Formplatine in das offene Werkzeug (2) eingelegt wurde und ein Formen durch das Absenken des Stempels (2.2) bereits in Gang gesetzt wurde, ermöglicht der zuvor auf Abstand zum inneren Matrizenteil (1.122) gefahrene äußere Matrizenteil (1.121), dass der kantennahe Randbereich des Flanschbereichs ungehindert in eine Position überführt werden kann, so dass kurz vor dem unteren Totpunkt der äußere Matrizenteil (2.121), beispielsweise über Keilschieber angetrieben, gegen die Trennfläche (1.4') des Flanschbereichs, insbesondere entlang der Längserstreckung des zu erzeugenden Bauteils (1) fahren kann (Fig. 17). Durch die Erhöhung des Druckes auf die Trennfläche (Γ .4) wird das Übermaß respektive der Materialüberschuss des Halbzeugs in den Flanschbereich gedrückt (Fig. 18), dadurch zumindest abschnittsweise druckbeaufschlagend einwirkt, wodurch das Bauteil (1) eine maßhaltige Randkontur erhält. Zur Aufnahme des aufdickenden Materials kann ein entsprechender Freiraum in der Matrize und/oder Stempel vorgesehen sein. Danach wird das Werkzeug (2) geöffnet und das Bauteil (1) kann entnommen werden.

Die Figuren 19 bis 23 zeigen einen Verfahrensablauf nach einer weiteren Ausführung der Erfindung zur Herstellung eines insbesondere gehärteten, flanschbehafteten Blechbauteils (1).

Die Figuren 24 bis 28 zeigen einen Verfahrensablauf nach einer weiteren Ausführung der Erfindung zur Herstellung eines insbesondere gehärteten, flanschbehafteten Blechbauteils (1) mit einem im Unterschied zu den anderen Ausführungsbeispielen schräg verlaufenden Zargenbereich (1.2).

Die Figuren 29 bis 33 zeigen einen Verfahrensablauf nach einer weiteren Ausführung der Erfindung zur Herstellung eines insbesondere gehärteten, flanschlosen Blechbauteils (1) mit einem im Unterschied zu den anderen Ausführungsbeispielen schräg verlaufenden Zargenbereich (1.2). In der Schnittdarstellung des Werkzeugs (2) in den Figuren 19 bis 33 sind keine Kühlkanäle dargestellt. Diese sind in der Regel erforderlich, um eine ausreichende Wärmeabfuhr zum Härten des zu erzeugenden Blechbauteils sicherzustellen.

Die Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen sowie auf die allgemeine Beschreibung beschränkt. Insbesondere sind alle genannten Merkmale bezogen auf das Verfahren sowie auf das Werkzeug miteinander kombinierbar. In der einfachsten Ausführung kann das Bauteil im Wesentlichen eben ausgebildet sein und nur einen Bodenbereich aufweisen, insbesondere im kantennahen Randbereich aufgedickt sein. Weitere Ausführungen von Bauteilen mit Bodenbereich, Übergangsbereich Boden-Zarge, Zargenbereich, optional Übergangsbereich Zarge-Boden und optional Flanschbereich wurden beschrieben. Neben Stahl, der sowohl kalt als auch warm verarbeitet werden kann, können auch andere Metalle wie beispielsweise Aluminium, Magnesium oder andere Materialien wie zum Beispiel thermoplastische Kunststoffe, welche insbesondere im kalten oder warmen Zustand verarbeitbar sind, zum Einsatz kommen. Das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte, vorzugsweise gehärtete Blechbauteil kommt als Karosserie- oder Fahrwerksbauteil in Personenkraftwagen, Nutzfahrzeugen, kommerzielle Nutzfahrzeuge, Lastkraftwagen, Sonderfahrzeugen, Bussen, Omnibussen, Landmaschinen, Baumaschinen, ob mit Verbrennungsmotor und/oder elektrischem Antrieb, Anhängern oder Trailern zum Einsatz. Auch in Fahrzeuganbauteilen, wie beispielsweise in gebauten Batteriekästen für Elektro- oder Hybridfahrzeuge, können erfindungsgemäß hergestellte gehärtete Blechbauteile eingesetzt werden. Auch in nichtfahrzeugspezifischen Anwendungen können erfindungsgemäß hergestellte Bauteile zum Einsatz kommen.