Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum

Herstellen eines Hohlprofils mit einem ein Krümmungszentrum aufweisenden Krümmungsabschnitt, bei welchem eine Platine durch Einfahren eines Stempels in ein erstes Gesenk zu einem U-Profil vorgeformt wird und das U-Profil mit einem zweiten Gesenk zu einem O-Profil mit mindestens einem Längsschlitz geformt wird. Ebenso befasst sich die Erfindung mit einem Stützkern zur Durchführung des Verfahrens. Schließlich ist auch ein Hohlprofil mit einem ein KrümmungsZentrum

aufweisenden Krümmungsabschnitt Gegenstand der Erfindung.

Ein Verfahren zur Herstellung eines Hohlprofils mit einem Krümmungsabschnitt wird beispielsweise in der

DE 10 2004 025 857 AI beschrieben. Bei dem bekannten

Verfahren wird zunächst eine ebene Platine bereitgestellt, die einen ersten länglichen Bereich, einen daran

anschließenden Obergangsbereich und einen an diesen

anschließenden zweiten länglichen Bereich aufweist. Eine erste Längsmittellinie des ersten Bereichs verläuft dabei abgewinkelt gegenüber einer zweiten Längsmittellinie des zweiten länglichen Bereichs. Der Materialzuschnitt wird dann entlang des ersten Bereiches, des Obergangbereiches und des zweiten Bereiches zu einem in Längsrichtung abgerundet abgewinkelt verlaufenden U-Profil mit im Wesentlichen gleichlangen Schenkeln vorgeformt. Anschließend wird das U- Profil zu einem O-Profil weitergeformt und die benachbarten, mittig am höchsten Punkt liegenden Ränder des O-Profils werden miteinander verschweißt. Es hat sich gezeigt, dass bei der Herstellung insbesondere stärker gekrümmter Hohlkörper mit dem bekannten Verfahren im Krümmungsabschnitt Risse oder Falten auftreten können.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren, mit dem im Wesentlichen riss- und/oder faltenfreie Hohlprofile stärkerer Krümmung

hergestellt werden können, und ein entsprechendes Hohlprofil anzugeben. Ebenso soll ein Stützkern zur Durchführung des Verfahrens zur Verfügung gestellt werden.

Nach einer ersten Lehre wird diese Aufgabe durch ein

Verfahren zum Herstellen eines Hohlprofils mit einem ein KrümmungsZentrum aufweisenden Krümmungsabschnitt gelöst, bei welchem eine Platine durch Einfahren eines Stempels in ein erstes Gesenk zu einem Ü-Profil vorgeformt wird und das U- Profil mit einem zweiten Gesenk zu einem O-Profil mit

mindestens einem Längsschlitz geformt wird, wobei die Platine zu einem U-Profil vorgeformt wird, dessen vom

KrümmungsZentrum abgewandter, dem Krümmungsabschnitt

zugeordneter Außenschenkel zumindest teilweise höher ist als dessen dem Krümmungszentrum zugewandter, dem

Krümmungsabschnitt zugeordneter Innenschenkel. Mit dem zumindest teilweise bzw. bereichsweise höheren Außenschenkel wird dort mehr Material zur Verfügung gestellt, wo das ü- Profil beim Formen zu einem O-Profil mit Längsschlitz höheren Dehnungen unterworfen ist. Das Risiko von Dehnungsrissen in diesen Bereichen bei stärker gekrümmten Hohlkörpern kann somit verringert werden. Zudem erlaubt es diese

Vorgehensweise, auf den Einsatz spezieller, im Hinblick auf ihr Dehnungsverhalten optimierter Werkstoffe zu verzichten. Es können als Material für den Hohlkörper somit besonders kostengünstige, leichte oder auch hochfeste Werkstoffe gewählt werden. Nach einer ersten Ausgestaltung des Verfahrens wird durch das Vorformen der Platine zu einem U-Profil und/oder das Formen des U-Profils zu einem O-Profil mit einem Längsschlitz eine im dem Außenschenkel zugeordneten Bereich der Platine

vorgesehene Ausnehmung zu einem Gehrungsschlitz verengt. Auf diese Weise kann einer Wellen- bzw. Faltenbildung im

Außenschenkel durch Druckspannungen entgegengewirkt werden.

Eine andere Weiterbildung des Verfahrens sieht vor, das U- Profil zu einem O-Profil mit mindestens einem Längsschlitz und einem Gehrungsschlitz zu formen, welche miteinander in Verbindung stehen. Hierdurch werden einerseits stärkere

Krümmungsradien ermöglicht. Miteinander in Verbindung

stehende Längs- und Gehrungsschlitze können das

stoffschlüssige Verbinden der Kanten darüber hinaus

vereinfachen, da die gegenüberstehenden Kanten mit geringeren Spannungen im Hohlprofil in Verschweißposition gebracht werden können. Dadurch können die Kanten des herzustellenden Bauteils einfach auf Stoß gebracht und verschweißt werden. In einer weiteren Ausgestaltung wird der Längsschlitz

und/oder der Gehrungsschlitz des O-Profils durch

stoffschlüssiges Verbinden, insbesondere Kleben, Löten, Schweißen, der Kanten zu einer Längsnaht und/oder einer

Gehrungsnaht geschlossen. Durch Schließen der Schlitze lässt sich die Widerstandsfähigkeit des Hohlprofils bei Belastungen weiter erhöhen. Hohlprofile mit einem derart geschlossenen Querschnitt können insbesondere zur Herstellung von dem Insassenschutz dienenden Bauteilen von Kraftfahrzeugen eingesetzt werden.

Weiterbilden lässt sich das Verfahren zudem dadurch, dass vor dem Formen des U-Profils zu einem O-Profil mit Längsschlitz ein Stützkern, insbesondere ein gegliederter Stützkern, in das U-Profil eingebracht, insbesondere seitlich eingeschoben wird. Mit dem Stützkern lässt sich ein Einknicken des

Außenschenkels und/oder Innenschenkels beim Formen des U- Profils zu einem O-Profil mit Längsschlitz verhindern. Zudem kann die Maßhaltigkeit des hergestellten Hohlprofils

verbessert werden. Ein gegliederter Stützkern lässt sich nach dem Formen zu einem O-Profil mit Längsschlitz zerstörungsfrei entfernen und daher mehrfach verwenden.

Eine nächste Ausgestaltung sieht vor, einen Stützkern mit mindestens einem Formelement zu verwenden und das Formelement vor oder nach dem Einbringen des Stützkerns in das ü-Profil auszufahren. Das Formelement kann dabei dazu dienen,

Hinterschneidungen während des Formens des U-Profils zu einem O-Profil von innen abzustützen. Ein Ausfahren des

Formelements erst nach dem Einbringen des Stützkerns erlaubt eine flexiblere Wahl der Einbringrichtung des Stützkerns in das U-Profil. Beispielsweise kann der Stützkern auch aus einer Richtung in das U-Profil eingebracht werden, deren Querschnitt kein Einbringen mit ausgefahrenem Formelement ermöglicht. Andererseits kann bei einem schon vor dem

Einbringen des Stützkerns in das U-Profil ausgefahrenen

Formelement, dessen genaue Position besser kontrolliert werden. In einer weiteren Ausgestaltung wird der Stützkern vor oder nach dem Schließen des Schlitzes des O-Profils durch

stoffschlüssiges Verbinden der Kanten des O-Profils gezogen. Ein Ziehen vor dem Verbinden kann die Entnahme des

Stützkernes vereinfachen. Beispielsweise ist das Risiko einer versehentlichen stoffschlüssigen Verbindung des Stützkerns mit dem O-Profil vermindert. Andererseits ermöglicht ein Ziehen des Stützkerns eine höhere Maßhaltigkeit des zu fertigenden Hohlprofils.

In einer nächsten Weiterbildung wird das Hohlprofil aus einer als „Tailored Blank" oder als „Patchwork Blank" ausgebildeten Platine hergestellt. Als "Tailored Blanks" werden Platinen bezeichnet, die aus Einzelblechen unterschiedlicher Dicke, Festigkeit und/oder Oberflächenbeschichtung zusammengefügt sind. Dadurch lässt sich einerseits an Stellen mit höherer Belastung ein dickeres und/oder höherfesteres Material einsetzen. Andererseits kann an den übrigen Stellen auf dünnere oder weichere Bleche zurückgegriffen werden. Tailored Blanks ermöglichen somit eine Gewichtsreduktion. Zudem erlauben sie es, hochwertige und teure Werkstoffe nur an den wirklich notwendigen Stellen einzusetzen, so dass

Kosteneinsparungen erzielt werden können. Bei "Patchwork Blanks" werden Grundplatinen durch die Befestigung einzelner zusätzlicher Verstärkungsbleche lokal verstärkt. Grundplatine und Verstärkungsbleche lassen sich im Anschluss problemlos gemeinsam umformen. Die arbeite- und kostenaufwändige

Anbringung von Verstärkungen am späteren Bauteil kann somit entfallen. Als Grundplatinen für Patchwork Blanks kommen insbesondere auch Tailored Blanks in Frage, wobei mit den Verstärkungsblechen für eine kleinräumige lokale

Verstärkungen gesorgt werden kann, so dass für die Einzelbleche des Tallored Blanks eine weiter verringerte Dicke oder ein anderes Material gewählt werden kann.

Selbstverständlich kann die Platine auch monolithisch oder als „Tailored Roiled Blank" ausgebildet sein, das heißt aus einem einzigen Material bestehen und im Falle des „Tailored Roiled Blank" unterschiedliche Materialdicken aufweisen.

Vorzugsweise werden Stähle/Stahllegierungen verwendet.

Ferner wird in einer Ausgestaltung des Verfahrens ein

flanschbehaftetes oder ein flanschloses Hohlprofil

hergestellt. An den Flanschen flanschbehafteter Hohlprofile können diese leicht mit anderen Bauelementen Stoff- und/oder formschlüssig verbunden werden. Insbesondere

Klebeverbindungen können durch Bereitstellung einer

ausreichenden Klebefläche auf dem Flansch ermöglicht werden. Andererseits lässt sich mit flanschlosen Hohlprofilen Gewicht einsparen. Flanschbehaftete oder flanschlose Hohlprofile lassen sich zum Beispiel aber auch durch Laserschweißen mit anderen Bauelementen prozesssicher verbinden.

Schließlich sieht eine Heiterbildung des Verfahrens vor, dass die Platine während des Vorformens zu einem Ü-Profil und/oder während des Formens des U-Profils zu einem O-Profil mit mindestens einem Längsschlitz besäumt und/oder gelocht wird. Eine Besäumung oder Lochung des Hohlprofils kann

beispielsweise erforderlich sein, wenn beispielsweise

zusätzliche Elemente, z.B. Kabel, durch das Hohlprofil verlegt werden sollen. Durch die Integration des Lochens und/oder Besäumens in den Vorform- bzw. Formungsprozess kann die Anzahl der zur Herstellung eines Hohlprofils benötigten Arbeitsschritte weiter reduziert werden. Eine Verringerung der Arbeitsschritte ermöglicht kürzere Taktzeiten und somit eine preisgünstigere Produktion der Hohlprofile.

Nach einer zweiten Lehre wird die oben genannte Aufgabe durch einen Stützkern gelöst, welcher mindestens ein Kernelement mit mindestens einem ausfahrbaren Formelement aufweist.

In einer ersten Ausgestaltung weist der Stützkern mindestens zwei Kernelemente auf. Ein mindestens zweiteiliger Stützkern ermöglicht es auch komplizierte, beispielsweise

knotenförmige, Hohlprofile während des Formens eines U- Profils zu einem O-Profil mit Längsschlitz von innen

abzustützen und kann dennoch nach dem Formen des O-Profils oder nach dem Schließen des Längsschlitzes auf einfache Weise gezogen werden.

Nach einer weiteren Lehre der Erfindung wird die oben

genannte Aufgabe durch ein Hohlprofil gelöst, welches einen ersten Längsschlitz oder eine erste Längsnaht aufweist und der erste Längsschlitz oder die erste Längsnaht im

Krümmungsabschnitt außermittig zum Krümmungszentrum hin verlagert verläuft. Die verlagerte Längsnaht bewirkt dabei eine Verringerung der in dem Hohlprofil verbleibenden

DehnungsSpannungen.

In einer ersten Ausgestaltung weist das Hohlprofil einen weiteren Längsschlitz oder eine weitere Längsnaht und/oder einen Gehrungsschlitz oder eine Gehrungsnaht auf und der weitere Längsschlitz oder die weitere Längsnaht und/oder der Gehrungsschlitz oder die Gehrungsnaht sind mit dem ersten

Längsschlitz oder der ersten Längsnaht verbunden. Ein solches Hohlprofil nach dem Herstellungsprozess lässt sich besonders kostengünstig herstellen.

Nach einer nächsten Weiterbildung ist das Hohlprofil aus einer monolithischen Platine, einem Tailored Blank oder einem Patchwork Blank gefertigt. Im Hinblick auf die damit

verbundenen Vorteile wird auf die Ausführungen zum

erfindungsgemäßen Verfahren verwiesen. Ferner sieht einer Ausgestaltung vor, dass das Hohlprofil mindestens eine innenliegende Hinterschneidung aufweist.

Innenliegende Hinterschneidung ermöglichen beispielsweise eine Aussteifung des Hohlprofils in diesem Bereich. Ebenso können innenliegende Hinterschneidungen zur Aufnahme eines Verbindungselements, beispielsweise eine Schraubenkopfes, dienen.

Schließlich lässt sich das Hohlprofil dadurch weiterbilden, dass es als Knoten, insbesondere als T-Stück, ausgebildet ist. Als Knoten werden im Sinne der Erfindung aus mehreren rohrartigen Abschnitten zusammengesetzte Hohlprofile

bezeichnet, wobei die rohrartigen Abschnitte so miteinander verbunden sind, dass sie einen zusammenhängenden Innenraum bilden. Im einfachsten Fall zweigt von einem länglichen rohrartigen Abschnitt senkrecht ein weiterer rohrartiger

Abschnitt ab, so dass ein Hohlprofil in Form eines T-Stückes gebildet wird. Unter Knoten werden allerdings unter anderem auch Kreuz- oder Y-förmige Hohlprofile verstanden. Mit Hilfe von Knoten können auf einfache Weise Tragwerke,

beispielsweise für Kraftfahrzeugkarosserien, gebildet werden, die sich durch ein geringes Gewicht auszeichnen. Im Weiteren soll die Erfindung anhand einer Zeichnung in Verbindung mit Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Die Zeichnung zeigt in: Fig. 1 eine erste Platine zur Herstellung eines

Hohlprofils; die zu einem erstes U-Profil umgeformte in Fig. 1 gezeigte erste Platine; ein erstes, aus dem in der Fig. 2 gezeigten U- Profil hergestelltes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Hohlprofils; einen zur Herstellung des Hohlprofils geeigneter Stützkern; eine zweite Platine zur Herstellung eines Hohlprofils; die zu einem zweiten U-Profil umgeformte in Fig. 5 gezeigte zweite Platine; ein zur Herstellung des in Fig. 6 gezeigten zweiten Hohlprofils geeigneter Kern im Entnahmezustand;

Fig. 8 den in der Fig. 7 gezeigten Kern im Umformzustand;

Fig. 9 ein zweites, aus dem in der Fig. 6 gezeigten U- Profil hergestelltes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Hohlprofils. Die in der Fig. 1 in einer perspektivischen Ansicht

dargestellte Platine 1 weist einen ersten im Wesentlichen rechtwinkligen Bereich 2, einen daran anschließenden

Obergangsbereich 3 und einen an diesen anschließenden zweiten im Wesentlich rechtwinkligen Bereich 4 auf. Die Kanten 5 und 6 bilden nach dem Umformen den seitlichen Abschluss des herzustellenden Hohlprofils. Im Übergangsbereich der Platine 1 ist eine Ausnehmung 7 vorgesehen. Bei der gezeigten Platine

1 handelt es sich um ein Tailored Blank.

In einem ersten Verfahrensschritt wird die Platine 1 durch Einfahren eines nicht gezeigten Stempels in ein ebenfalls nicht gezeigtes erstes Gesenk zu dem in der Fig. 2

dargestellten Ü-Profil 1' vorgeformt. Das U-Profil weist dabei einen zum ersten im Wesentlichen rechtwinkligen Bereich

2 korrespondierenden Längsabschnitt 2' und einen zum zweiten im Wesentlichen rechtwinkligen Bereich 4 korrespondierenden Längsabschnitt 4' auf. Der Übergangsbereich 3 ist zu einem Krümmungsabschnitt 3' mit einem KrümmungsZentrum 7'

vorgeformt worden. Der dem KrümmungsZentrum 7' abgewandte

Außenschenkel 8' ist dabei zumindest teilweise höher (Hi) als der dem KrümmungsZentrum zugewandte Innenschenkel 9' (H ₂ ) .

In das U-Profil wird der in der Fig. 3 gezeigte gegliederte Stützkern 10' ' in einer Richtung parallel zu dem

Außenschenkel 8' und dem Innenschenkel 9' in das U-Profil 1' eingebracht. Beim nachfolgenden Formen des U-Profils 1' in das in der Fig. 4 dargestellte O-Profil I ^» ·· mit Hilfe eines nicht gezeigten zweiten Gesenks stützt der Stützkern 10' · das U-Profil 1' von innen ab, so dass ein Einknicken

beispielsweise des Außenschenkels 8' oder des Innenschenkels 9' vermieden werden kann. Die im zusammengeschobenen Zustand starr miteinander verbunden Glieder 11'' des Stützkerns 10'' lassen sich in Längserstreckung des Stützkerns 10''

auseinanderziehen und sind dann relativ zueinander

abwinkelbar. Der Stützkern kann somit nach dem Formen des U- Profils 1' zu einem O-Profil 1'" mit Längsschlitz seitlich aus dem O-Profil l' ¹ ' gezogen werden. Im Zuge des Umformens der Platine 1 zu einem Ü-Profil 1' und weiter zu einem 0- Profil wird die Ausnehmung 7 zu einem Gehrungsschlitz

verengt. Dieser und der Längsschlitz werden im Anschluss durch Laserverschweißen des gebildeten I-Stoßes zu einer Gehrungsnaht 13''' und einer damit verbunden Längsnaht

12' ' 'geschlossen. Es ist auch denkbar, den Stützkern 10'' erst nach dem stoffschlüssigen Schließen des Längs- und/oder Gehrungsschlitzes aus dem O-Profil 1''' zu ziehen.

Im Bereich der seitlichen Stirnbereiche des O-Profils 1 ' ' ' liegen keine Stauchungen oder Dehnungen vor, da sie sich zu den entsprechenden Bereichen 2 und 4 der Platine abwickeln lassen. Sofern eine größere Fläche zum Verbinden des

gezeigten O-Profils 1 ' ' ' mit weiteren Bauelementen gewünscht ist, lassen sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren anstelle der gezeigten flanschlosen Stirnbereiche auch solche

herstellen, die einen Flansch aufweisen. Ferner können bei komplexeren Bauteilen mehrere Ausnehmungen vorgesehen werden, die beim Formen eines Bauteils zu mehreren Gehrungsschlitzen verengt werden und mittels Schweißen zu mehreren

Gehrungsnähten geschlossen werden.

Fig. 5 zeigt eine weitere Platine 101 zur Herstellung eines Hohlprofils mit zwei Krümmungsabschnitten. Die Platine 101 ist dabei dazu vorgesehen, zu einem T-förmigen Hohlprofil umgeformt zu werden. Sie weist einen ersten im Wesentlichen rechteckigen Bereich 103a, einen sich daran anschließenden Obergangsbereich 104 und einen sich daran anschließenden zweiten im Wesentlichen rechteckigen Bereich 103b auf.

Zusätzlich ist ein dritter im Wesentlichen rechteckiger

Bereich 105 vorgesehen, der seitlich in Kontakt mit dem

Obergangsbereich 104 steht.

Die Platine 101 wird zunächst in einer nicht gezeigten

Vorrichtung zwischen einem Stempel und einem ersten Gesenk angeordnet und durch Zusammenfahren von Stempel und erstem Gesenk zu dem in der Fig. 6 dargestellten U-Profil 101' vorgeformt. Das U-Profil 101' hat eine T-förmige Gestalt, wobei der senkrechte Abschnitt 105' des T durch den dritten im Wesentlichen rechteckigen Bereich 105 gebildet ist. Der senkrechte Abschnitt 105' geht dann über zwei aus dem

Obergangsbereich gebildete gekrümmte Abschnitte 104a', 104b', denen jeweils ein Krümmungszentrum 107a', 107b' zugeordnet ist, in den aus dem ersten sowie zweiten im Wesentlichen rechteckigen Bereich 103a, 103b der Platine 101 gebildeten waagerechten Abschnitt 103' des T über. Der dem jeweiligen KrümmungsZentrum 107a', 107b' abgewandte Außenschenkel 108a', 108b' des U-Profils 101' ist im vorliegenden

Ausführungsbeispiel durchgehend höher (Ηχ') als der dem jeweiligen KrümmungsZentrum 107a', 107b' zugewandte

Innenschenkel 109a', 109b' (IV). Vorstellbar ist aber auch, dass der dem KrümmungsZentrum abgewandte Außenschenkel nur teilweise bzw. bereichsweise höher ist als der dem

Krümmungszentrum zugewandte Innenschenkel. In das vorgeformte U-Profil 101' wird dann der in den Fig. 7 und 8 gezeigte Stützkern 110' ' eingebracht. Der Stützkern 110'' setzt sich zusammen aus einem ersten Kernelement 114'' und einem zweiten Kernelement 115' '. Sowohl das erste

Kernelement 114' ¹ als auch das zweite Kernelement 115'' weisen jeweils ausschwenkbare Formelemente 116'', 118'' bzw. 117··, 119" auf. Eingebracht wird der Stützkern 110" in das Ü-Profil 101', indem zunächst das erste Kernelement 114" mit eingefahrenen Formelementen 116", 118" in Richtung des waagerechten Abschnitts 103' des T seitlich eingeschoben wird. Anschließend wird das zweite Kernelement 115" mit ebenfalls eingefahrenen Formelementen 117", 119" in

Richtung des senkrechten Abschnitts 105' des T in das U- Profil 101' eingeschoben, so dass es bündig an das erste Kernelement 114" anschließt. In dieser Anordnung der

Kernelemente 114", 115" werden dann die Formelemente 116", 117", 118", 119", wie in der Fig. 8 dargestellt,

ausgefahren.

Im nächsten Verfahrensschritt wird mit einem nicht

dargestellten zweiten Gesenk das Ü-Profil 101' zu dem in der Fig. 9 gezeigten O-Profil 101'" mit einem ersten

Längsschlitz 112a'" und einem zweiten Längsschlitz 112b'" geformt, die miteinander in Verbindung stehen und durch

Laserschweißen geschlossen werden. Während des Formens der Hinterschneidungen 120a'", 120b"' werden diese von innen durch die Formelemente 116", 117", 118", 119" gestützt. Die Hinterschneidungen 120a"', 120b'" stützen den

Verbindungsbereich vom senkrechten Abschnitt 105"' und waagerechten Abschnitt 103"' des T ab, so dass auch

senkrecht zu dem senkrechten Abschnitt 105'" des O-Profils 101'" wirkende Kräfte sicher in den waagerechten Abschnitt 103'" eingeleitet werden können. Vor oder nach dem

Verschweißen der Kanten werden die Formelemente 116", 117", 118", 119" wieder eingefahren und die Kernelemente 114", 115'' entgegen der jeweiligen Einschieberichtung aus dem Hohlprofil 101" ' gezogen.

Zur Herstellung der jeweils in den Fig. 4 und 9 gezeigten Hohlprofile 1'", 101"' ist somit für den eigentlichen Ü-O- Formungsprozesse nur eine einzige kraftintensive

Bewegungsrichtung notwendig. Das Verfahren lässt sich daher mit standardisierten und daher kostengünstig verfügbaren Vorrichtungen durchführen.