Verfahren und Werkzeug zur Herstellung eines Bauteils sowie ein durch Umformung hergestelltes Bauteil

Die Anmeldung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils aus einem metallischen Material nach Anspruch 1, ein Werkzeug zur umformtechnischen Herstellung eines Bauteils nach Anspruch 10 sowie ein durch Umformung hergestelltes

mechanisches Bauteil nach Anspruch 14.

Mechanische Bauteile, insbesondere mechanische Zahnräder finden eine nahezu unbegrenzte Vielzahl von

Einsatzmöglichkeiten im Bereich des Maschinenbaus. Betrachtet man exemplarisch die Kategorie der Zahnräder, so müssen diese jedoch oftmals unter erheblichem Fertigungsaufwand,

beispielsweise durch zerspanende Bearbeitung eines

Massivkörpers hergestellt werden.

Eine Alternative zu der zerspanenden Bearbeitung stellt die Möglichkeit der Umformung durch Kalt-, Halbwarm- und Warm- Querfließpressen bzw. Stauchen dar, bei welcher ein Bauteil durch Aufwendung erheblicher Druckkräfte entlang einer ersten Raumrichtung komprimiert wird, wobei aufgrund dieser

Kompression Material in Hohlräume fließt, welche von einem Werkzeug quer zur ersten Raumrichtung bereitgestellt werden. Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise in der DE 37 18 884 AI beschrieben.

Die in der DE 37 18 884 AI beschriebene Vorgehensweise ist jedoch nur auf eine beschränkte Anzahl von umzuformenden

Vorformlingen anwendbar, da zum Erreichen des

Querfließvorganges ein erheblicher Druck entlang der

Kompressionsrichtung auf das Bauteil ausgeübt werden muss.

BESTÄTIGUNGSKOPIE Wird jedoch, entgegen der Lehre der DE 37 18 884 AI, kein Vorformling aus einem Vollmaterial in das Werkzeug eingelegt, sondern vielmehr eine Umformung an einem dünnwandigen

Hohlkörper, beispielsweise einem Rohrabschnitt oder einem becherförmigen Hohlkörper vorgenommen, so ist die Dimension der Struktur, welche vom Werkzeug durch die Hohlräume

bereitgestellt wird und welche durch den Querfließvorgang mit Material gefüllt werden soll, äußerst beschränkt. Dies

begründet sich darin, dass, je größer die auszufüllende

Struktur gewählt wird, das Risiko eines Ausknickens der dünnen Wand des Vorformlings in den Bereich der Struktur am Anfang des Umformvorgangs zunimmt. Erfahrungsgemäß können daher für die Herstellung derartiger Bauteile nur dünnwandige

Vorformlinge eingesetzt werden, bei denen die zur Verfügung stehende Wandhöhe des Vorformlings x maximal das 2,3fache der anfänglichen Wandstärke tl beträgt. Andernfalls besteht das Risiko einer Ausknickung, was erhebliche Einflüsse auf die Eigenschaften des erzeugten Bauteils hat.

Die Druckschrift DE 34 09 549 AI zeigt ein Verfahren zur

Herstellung von Flanschen oder Bunden an Hohlteilen durch Querfließpressen, wobei der Werkstoff während des

Pressvorgangs in der Bohrung durch ein plastisch wirkendes Werkzeug abgestützt wird. Nachteilig ist die Verwendung eines Hohlkörpers als Vorformling, welcher lediglich zur Herstellung einer Struktur mit beschränkten Dimensionen zu verwenden ist und darüber hinaus mit dem plastischen Stützkörper keine genau definierte Geometrie erzeugt werden kann.

In der Druckschrift DE 1 087 433 B ist die Herstellung eines Nabenkörpers für Freilaufbremsnaben aus einem nahtlosen

Rohrabschnitt im Kaltpress-Verfahren gezeigt. Nachteilig ist auch hier die Herstellung einer Struktur (Speichenflansch) mit beschränkten Dimensionen aufgrund der Verwendung eines

Hohlkörpers als Vorwerkstück (Vorformling) ohne Nutzung eines Stützelements .

Aufgabe der Erfindung ist daher, ein Verfahren bzw. eine

Vorrichtung bereitzustellen, bei welchem bzw. bei welcher aus einem dünnwandigen Vorformling ein Bauteil durch Umformung hergestellt werden kann, wobei auch bei größeren Verhältnissen der Höhe des Vorformlings zu dessen Wandstärke eine

Ausknickung vermieden wird. Weiterhin ist es Aufgabe ein durch Umformung hergestelltes Bauteil zu entwickeln, welches

entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestellt ist.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren entsprechend dem

Anspruch 1 bzw. durch Anwendung eines Werkzeugs nach Anspruch 10 gelöst, wobei ein Bauteil gemäß Anspruch 14 resultiert. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Ansprüchen 2 bis 9, eine Weiterbildung des

Werkzeugs ist im Anspruch 11,12 und 13 angegeben.

Zur Charakterisierung der erfindungsgemäßen Verfahrensschritte wird auf den Wortlaut des Anspruchs 1 verwiesen. Der Kern des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, dass im Rahmen des Umformprozesses Stützkörper die Wandbereiche des umzuformenden Vorformlings überall dort abstützen, wo keine Materialbewegung durch Umformung in einen Matrizenhohlraum stattfinden soll. Auf diese Weise ist für die Ausknickung nur der Bereich des Matrizenhohlraums zu berücksichtigen, wobei nahezu beliebige Wandhöhen des Vorformlings wählbar sind, also eine erhebliche Materialmenge als umzuformendem Volumen bereitgestellt werden kann .

Einzelne Bereiche des ausgeformten Bauteils können dabei eine gegenüber dem Vorformling konstant gebliebene Wandstärke aufweisen, beispielsweise im Bereich der Zahnfüße eines

Zahnrads, andere Bereiche zeichnen sich durch eine Zunahme der Wandstärke aus, beispielsweise die ausgeformten Zähne eines Zahnrads .

Es ist zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens denkbar, dass ein Stützkörper mit einem daran angrenzenden Matrizenhohlraum als einstückiger Bestandteil einer

Umformanlage aufgebaut ist. Auch separate Bestandteile sind in zweckmäßigen Ausführungsformen realisierbar. Ersatzweise für den aus unterschiedlichen Komponenten bestehenden komplexen Umformprozess werden im Folgenden nur die für die Erfindung maßgeblichen Hauptkomponenten

Querfließpressen bzw. Stauchen genannt.

Im Rahmen des erfindungsgemäß herzustellenden Bauteils kann das Bauteil in einen Träger und eine Struktur unterteilt werden .

Projiziert man das Bauteil und den Vorformling ineinander, so bildet das Schnittvolumen, also das von Bauteil und

Vorformling umschlossene Volumen, den Träger des Bauteils und das übrige Volumen des Bauteils die Struktur des Bauteils. Die gedachte Grenzfläche zwischen dem Träger und der Struktur ist die Trägerfläche.

Im Rahmen des erfindungsgemäß herzustellenden Bauteils umfasst dieses Bauteil einen Träger, der beispielsweise in Form eines Napfes vorliegt, und wiederum eine Trägerfläche umfasst, welche als umlaufende Mantelfläche um den Träger anzusehen ist. Aufgebaut auf dieser Trägerfläche befindet sich die am Bauteil erzeugte Struktur, welche beispielsweise eine

umlaufende Verdickung oder auch teilweise oder fertig

ausgeformte Zähne eines Zahnrads darstellen kann. Nähere

Erläuterungen sind auch im später folgenden

Ausführungsbeispiel dargestellt.

Eine aufgebrachte Verdickung auf der Trägerfläche kann

beispielsweise in einer Wandstärkenzunahme von 10% bis hin zu 50% oder 100% oder mehr durch das erfindungsgemäße Verfahren realisiert werden.

Die zumindest teilweise umlaufende Struktur, welche

beispielsweise aufgeformte Zähne eines Zahnrads oder auch eine umlaufende Verdickung darstellt, in welche später in einem weiteren Arbeitsschritt Vertiefungen zur Ausbildung von Zähnen eingearbeitet, insbesondere eingefräst werden können wird durch das erfindungsgemäße Verfahren ausgeformt. Zur Herstellung eines derartigen Bauteils wird ein beispielsweise napfförmiger Vorformling in ein erfindungsgemäßes Werkzeug eingelegt, welcher in einer Durchführung des Verfahrens zur Ausformung einer Struktur ohne zusätzlichen Wandaufbau mit dem Teil der Wand des Vorformlings , welche beim späteren Bauteil die Struktur trägt, die resultierende Trägerfläche darstellt.

Zur erfindungsgemäßen Herstellung eines Bauteils wird ein, in ein Werkzeug eingelegter Vorformling, dessen umzuformende Wand eine erste Wandhöhe x aufweist, auf eine zweite kleiner

Wandhöhe gestaucht, wobei in dem Fall, dass die zweite Höhe gleich der Wandhöhe der zu erzeugenden umlaufenden Struktur entspricht, die gestauchten Volumenelemente durch

Querfließpressen bzw. Stauchen in einen Matrizenhohlraum, welcher im Wesentlichen ein Negativ der zu erzeugenden

Struktur darstellt, verdrängt werden. Selbstverständlich ist davon auszugehen, dass der Matrizenhohlraum nicht zwingend vollständig durch verdrängtes Material ausgefüllt werden muss, da beispielsweise im Bereich von rechtwinkligen Kanten

ansonsten eine erhebliche Krümmung des einfließenden Materials erzielt werden müsste, was umformtechnisch nicht zwingend notwendig oder gar möglich ist.

Es ist jedoch auch denkbar, dass nicht bis zur kompletten Strukturhöhe der auszubildenden Struktur gestaucht wird, sodass außerhalb der Struktur ein Bereich verbleibt, welcher gegenüber der Wand des Vorformlings keine Dickenzunahme oder nur eine umlaufende Wandverdickung aufweist. Dies kann

vorzugsweise oberhalb oder unterhalb der aufzuformenden

Struktur, aber auch beidseitig vorgenommen werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren findet vornehmlich in der

Herstellung von Bauteilen, bei denen große Bereiche

dünnwandig sind und andere Bereiche dicker ausgeführt sind, welche beispielsweise aus einem Blechrohling gefertigt werden sollen, Anwendung. Exemplarisch sei erwähnt, dass in einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einem

Vorbereitungsschritt durch Umformung, vorzugsweise durch

Tiefziehen aus einem flächigen Rohling, vorzugsweise einem Blech, der Vorformling hergestellt wird. Der derart

hergestellte Vorformling weist in einem Segmentschnitt eine L- Form auf, beispielsweise im Bereich eines Kreissegments einer Becherform oder eines Querschnitts eines L-Profils. Zur

Betrachtung der Becherform ist insbesondere eine U-förmige Querschnittssymmetrie heranzuziehen, wenn eine Art Becher bzw. Napf aus einem flächigen Rohling hergestellt wird. Derartige Napfformen können beispielsweise als kreisrunde oder

elliptische Form ausgebildet werden, wobei auch eine

vollkommen unregelmäßige Körperform mit der umlaufenden Wand des Napfes ausgebildet werden kann, um beispielsweise

exzentrische Zahnradformen zu erzeugen. Der hergestellte Napf weist neben seiner umlaufenden Wand einen vorzugsweise nicht vollständig geschlossenen Boden auf, wobei die Öffnung im Boden zur späteren Aufnahme einer Nabe oder zur Positionierung im Umformwerkzeug Verwendung finden kann. Auf diese Weise wird eine einfache Möglichkeit der Herstellung eines Vorformlings aus einem flächigen Rohling bereitgestellt, wodurch erhebliche Freiheitsgrade für das herzustellende resultierende Bauteil erhalten werden und somit beispielsweise elliptische oder frei wählbare Zahnradformen produziert werden können.

In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Vorformling vor und/oder während der Formung erwärmt, um eine Halbwarmumformung oder eine Warmumformung vorzunehmen. Auf diese Weise kann, je nach genutztem Material, der

Querfließprozess während der Umformung optimiert werden, so dass der benötigte Kraftaufwand und/oder die erzielte Struktur innerhalb vorgegebener optimaler Parameter liegen. Die zu wählende Temperatur zur Halbwarmumformung oder Warmumformung richtet sich nach den jeweilig genutzten Materialien,

beispielsweise Stahl oder Aluminium, und den aus der

technischen Literatur bekannten Größen für die jeweiligen Werkstücktemperaturen. Laut VDI 3166 (April 1977) wird

beispielsweise der Temperaturbereich von 200°C bis 850°C für die Halbwarmumformung von Stahl empfohlen.

In einer überdies erfindungsgemäßen Weiterbildung des

Verfahrens wird die Position eines Wandstützkörpers während der Umformung relativ zu einer Bodenfläche des Vorformlings ortsfest gehalten. Durch die ortsfeste Positionierung eines Wandstützkörpers wird die mechanische Konstruktion des

Werkzeugs vereinfacht und insbesondere ein Verklemmen durch aneinander vorbeizuführende mechanische Bauteile vermieden.

In einer weiteren erfindungsgemäßen Weiterbildung des

Verfahrens wird während der Umformung die Position mindestens eines, an den Matrizenhohlraum angrenzenden Wandstützkörpers relativ zu einer Bodenfläche des Vorformlings verändert, vorzugsweise in dem der Wandstützkörper eine Bewegung parallel und in Relation zur Bewegung mindestens eines Stempels

ausführt. Durch diese entsprechende Weiterbildung kann

erreicht werden, dass der, die Struktur bildende

Matrizenhohlraum, welcher durch Querfließpressen bzw. Stauchen mit Material ausgefüllt werden soll, beim Umformvorgang entlang der Wandhöhe des Vorformlings mitbewegt wird.

Somit wird die mittlere Entfernung, welche ein Volumenelement des umzuformenden Wandmaterials in die Struktur zurücklegen muss, reduziert. Weiterhin besteht der Vorteil, dass der

Oberstempel stabiler ausgeführt werden kann. Ohne die oben genannte Funktion des erfindungsgemäßen Werkzeuges, müsste der Oberstempel so ausgeführt werden, dass er einen dünnwandigen und langen Ansatz aufweist, welcher im Hohlraum zwischen den Stützkörpern die Volumenelemente der gestauchten Wandhöhe x entlang der feststehenden Stützkörper in den Matrizenhohlraum schiebt. Solch ein dünnwandiger und langer Teil des

Oberstempels, kann ohne Führungselement bei hohen

Umformkräften brechen und somit eine Umformung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren unmöglich machen.

Auch die strukturelle Zusammensetzung der erzeugten Struktur und ggf. die Stabilität der Struktur können, je nach Material und Verarbeitungsparameter, dadurch beeinfluss positiv werden.

In einer überdies vorteilhaften Weiterbildung des

erfindungsgemäßen Verfahrens wird zur Umformung der

Oberstempel ortsfest, insbesondere gegenüber der Oberkante des Vorformlings gehalten und der Unterstempel mit dem Bodenteil des Vorformlings bewegt, so dass der Vorformling gegen den Oberstempel gepresst wird. Auf diese Weise wird eine

vereinfachte Werkzeugkonstruktion ermöglicht, da der

Oberstempel zusätzlich zum Schließen des Matrizenhohlraums verwendet werden kann. Weiterhin sind in vorteilhafter Weise die Stützkörper zumindest teilweise von oben her in den

Vorformling einzubringen, ohne dass sie zusätzlich eine eigene Bewegung gegenüber dem Boden des Vorformlings während der Umformung ausführen sollen.

In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen

Verfahrens wird zur Umformung der Unterstempel ortsfest gehalten und der Oberstempel, vorzugsweise in Form eines

Druckrings bewegt. Dabei wird der Vorformling gegen den

Unterstempel gepresst.

Die Umformung mittels eines von oben her bewegten Druckrings oder eines andersartig ausgebildeten Oberstempels bietet den Vorteil, dass die Volumenelemente der Wand des Vorformlings sowohl an Innenwandstützkörpern als auch an

Außenwandstützkörpern vorbeigeführt werden können und auf diese Weise beispielsweise an beiden Mantelflächen der

umlaufenden Wand Strukturen ausgeformt werden können.

Selbstverständlich ist auch ohne die Ausbildung von

beidseitigen Strukturen die Nutzung eines bewegten

Oberstempels denkbar.

In einer überdies angedachten Weiterbildung des Verfahrens wird der Matrizenhohlraum während der Umformung eine Bewegung in Relation zu einer Bewegung einer Oberkante der Wand des sich verformenden Vorformlings ausführen.

Der in Relation zur Oberkante des sich verformenden

Vorformlings mitbewegte Matrizenhohlraum bietet den Vorteil, dass die Struktur bildenden, in den Matrizenhohlraum

hineinfließenden Material-Volumenelemente der Wand nur kurze Fließstrecken zurücklegen müssen. Hierdurch fließt von beiden Seiten Material in den Matrizenhohlraum ein wodurch eine gleichmäßigere Ausformung Struktur erreicht wird.

In einer weiteren zweckmäßigen Weiterbildung des

erfindungsgemäßen Verfahrens ist es vorgesehen, dass das

Volumen des Matrizenhohlraums während des Umformvorgangs, vorzugsweise die Höhe des Matrizenhohlraums, aus welcher die Höhe der zu bildenden Struktur resultiert, vergrößert wird.

Eine Vergrößerung des Matrizenhohlraums während des

Umformvorgangs erschließt die Möglichkeit zur Ausformung größerer Strukturen, da für den Effekt des Ausknickens stets die jeweils im Bereich des zu füllenden Hohlraums vorliegende Wandstärke des sich umformenden Vorformlings heranzuziehen ist. Wird also mit einem Matrizenhohlraum kleiner Hohlraumhöhe begonnen, so können auch verhältnismäßig kleine bzw. dünne Wandstärken des Vorformlings gewählt werden. Während sich die Wandstärke im Bereich des Hohlraums im Zuge des Umformvorgangs aufdickt, kann auch die Hohlraumhöhe entsprechend vergrößert werden, da die Neigung zum Ausknicken durch die aufgebaute Wandstärke verringert wird. Auf diese Weise sind Strukturen mit einer Strukturhöhe b und einer Anfangswandstärke tl des Vorformlings ausformbar, bei denen das Verhältnis b zu tl vorzugsweise nur noch kleiner als 10 sein muss. Prinzipiell sind jedoch auch andere Strukturverhältnisse zur

Anfangswandstärke denkbar, so dass gegebenenfalls auch noch größere Verhältnisgrößen erzielt werden können.

Erfindungsgemäß wird des Weiteren ein Werkzeug nach dem vorliegenden Anspruch 10 beansprucht, wobei das Werkzeug einen Aufnahmeraum mit einer Raumhöhe und einer Raumstärke zur vollständigen Aufnahme eines Vorformlings mit einer Wandhöhe x und einer radial gemessenen Wandstärke tl umfasst. Der

Vorformling, welcher beispielsweise in Form eines Bechers bzw. in Form eines Napfes in das Werkzeug eingelegt wird, wird vollständig vom Werkzeug umgeben. Des Weiteren umfasst das Werkzeug mindestens einen Innenwandstützkörper zur Abstützung einer Innenwand bzw. mindestens eines Teiles der

Innenwandfläche des Vorformlings. Weiterhin umfasst das

Werkzeug mindestens einen Außenwandstützkörper zur Abstützung einer Außenwand bzw. mindestens eines Teiles einer

Außenwandfläche des Vorformlings, sowie mindestens einen als Erweiterung des Aufnahmeraums ausgebildeten Matrizenhohlraum mit einer, zur Raumhöhe des Aufnahmeraums parallel

verlaufenden Matrizenhohlraumhöhe, in welchen das durch einen Umformvorgang verdrängte Material hineingebracht wird. Das Werkzeug umfasst weiterhin mindestens einen Oberstempel sowie mindestens einen Unterstempel zur Ausübung einer Umformkraft zur Ausführung eines Umformvorgangs durch Verringerung der Raumhöhe des Aufnahmeraums und daraus resultierender

Verdrängung von Wandmaterial des Vorformlings in den

Matrizenhohlraum. Der grundsätzliche Prozess des

Querfließpressens bzw. Stauchens eines Vorformlings ist aus dem Stand der Technik bekannt.

Erfindungsgemäß ist das Werkzeug dadurch charakterisiert, dass wenigstens zu Beginn der Umformung bei geschlossenem Werkzeug das Verhältnis der Raumhöhe des Aufnahmeraums bzw. der

Wandhöhe x des Vorformlings zur Wandstärke tl des eingelegten Vorformlings größer als 2,3 ist.

Die Raumstärke des Aufnahmeraums des Werkzeugs entspricht im Wesentlichen der Wandstärke tl des Vorformlings. Der Bezug auf die Wandstärke des Vorformlings ist jedoch für die

Dimensionierung des erfindungsgemäßen Werkzeugs dahingehen erheblich, da die Gefahr eines Ausknickens während der

Umformung von der Wandstärke des Vorformlings abhängt.

Durch eine entsprechende Dimensionierung des

Matrizenhohlraums, des Wandstützkörpers und des Vorformlings können Bauteile in einem erfindungsgemäßen Werkzeug

hergestellt werden, welche nach den Verfahren des Standes der Technik nur unter Inkaufnahme einer Ausknickung der Wand des Vorformlings mittels Querfließpressen bzw. Stauchen

hergestellt werden konnten, was in keinem brauchbaren Bauteil resultiert .

In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Werkzeugs ist das Verhältnis der Matrizenhohlraumhöhe zu Beginn der Umformung zur Wandstärke tl des eingelegten Vorformlings kleiner 10, vorzugsweise kleiner 5 und insbesondere kleiner 2,3.

In diesem Parameterbereich wird eine verbesserte

Strukturausformung erreicht, welche ohne Materialausknickung während des Umformprozesses hergestellt wird.

In einer erfindungsgemäßen Weiterbildung des Werkzeugs nach Anspruch 10 oder 11 umfasst dieses Werkzeug eine Matrize, an welcher der Matrizenhohlraum ausgebildet ist. Die Matrize kann hierbei insbesondere durch den Innenwandstützkörper und/oder durch den Außenwandstützkörper gebildet werden, oder aber auch alternativ oder ergänzend durch einen separaten Matrizenkörper zumindest teilweise gebildet werden, welcher in einen Bereich des Werkzeugs einsetzbar ist.

Auf diese Weise können entweder kostengünstig einfach

herzustellende Werkzeugbestandteile gleichzeitig die

Matrizenhohlräume umfassen, oder aber eine erhöhte

Flexibilität, beispielsweise durch austauschbare

Matrizenkörper, welche in sich beispielsweise wieder

bewegliche Teile beinhalten können, bereitgestellt werden.

Des Weiteren betrifft die Erfindung ein durch Umformung, insbesondere durch Querfließpressen bzw. Stauchen

hergestelltes mechanisches Bauteil, wobei das Bauteil einen Träger und eine, eine Trägerfläche zumindest teilweise

umlaufende Struktur aufweist, wobei die Struktur durch einen Stauchprozess bzw. Querfließprozess einer Wand eines aus Blech hergestellten Vorformlings , ausgehend von der Form des

Vorformlings erzeugt wurde, wobei die gestauchte Wand vor dem Stauchen eine Höhe von mehr als dem 2,3 fachen ihrer

Wandstärke besaß.

In einer besonderen Ausführung wird beispielsweise mindestens 50 % des Materialvolumens der Wand des Vorformlings zu der Struktur umgeformt. Derartig dünnwandige hohe Vorformlinge umzuformen, also einen umfangreichen Materialtransport von einem hohen Wandbereich eines Vorformlings in einen Strukturbereich eines Bauteils zu bewerkstelligen, ist ohne die Ausbildung von Wellen, Falten und Überlappungen nur möglich, wenn Ausknickungen im

Wandbereich während des Stauchvorgangs wie beispielsweise bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vermieden werden.

Weitere Merkmale sowie zweckgemäße Ausgestaltungen des

erfindungsgemäßen Werkzeugs sowie Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens werden im nachfolgenden

Ausführungsbeispiel, insbesondere in den Figuren dargestellt. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die dargestellten

Ausführungsbeispiele beschränkt. Sie umfasst vielmehr all diejenigen Ausgestaltungen sowie Verfahrensformen, welche vom erfindungsgemäßen Gedanken Gebrauch machen.

Es zeigen

Fig. la-c Beispielhafte Prinzipdarstellungen eines

flächigen Rohlings, eines Vorformlings sowie eines fertigen Bauteils;

Fig. 2a-c einen Schnitt durch einen Wandbereich des

Vorformlings sowie des fertigen Bauteils;

Fig. 3 schematische Darstellung einer

Umformanlage mit erfindungsgemäßem Werkzeug;

Fig. 4 einen weiteren Zustand der Anlage nach Fig. 3 im durchgeführten erfindungsgemäßen Verfahren;

Fig. 5 einen weiteren Zustand der Anlage nach Fig. 3 im durchgeführten erfindungsgemäßen Verfahren;

Fig . 6 eine Umformanlage mit einem erfindungsgemäßen

Werkzeug, welches eine variable Hohlraumhöhe bereitstellt; Fig. 7 einen weiteren Zustand im erfindungsgemäßen

Verfahren einer Umformanlage nach Fig. 6;

Fig. 8 einen weiteren Zustand im erfindungsgemäßen

Verfahren einer Umformanlage nach Fig. 6;

Fig. 9a-b Darstellungen eines Segmentausschnitts eines

Vorformlings sowie eines Bauteils;

Fig. lOa-d unterschiedliche Ausgestaltungen der

aufgeformten Struktur mittels dem

erfindungsgemäßen Verfahren;

Fig. lla-c unterschiedliche Bauteilausgestaltungen;

Fig. 12a-b weitere Bauteilausgestaltungen;

Fig. 13 Darstellung (halbseitig) eines

erfindungsgemäßen Werkzeugs zur Bereitstellung eines variablen Matrizenhohlraums;

Fig. 14 einen weiteren Zustand im erfindungsgemäßen

Verfahren eines Werkzeugs nach nach Fig. 13;

Fig. 15 einen weiteren erfindungsgemäßen Zustand

eines Werkzeugs nach Fig. 13;

Fig. 16 einen weiteren erfindungsgemäßen Zustand eines

Werkzeugs nach Fig. 13;

Fig. 17 eine weitere Ausgestaltung durch Hinzufügen eines weiteren Federballasts an einem Werkzeug nach Fig. 13;

Fig. 18 einen weiteren Zustand des Werkzeugs nach

Fig. 17; Fig. 19 einen weiteren Zustand des Werkzeugs nach

Fig. 17;

Fig. 20 einen weiteren Zustand des Werkzeugs nach

Fig. 17.

Im Folgenden sollen die Figuren im Detail näher erläutert werden. Wiederkehrende Bestandteile einzelner Darstellungen, welche in unterschiedlichen erfindungsgemäßen

Verfahrenszuständen im Betrieb einer Anlage bzw. Umformanlage gezeigt sind, gelten selbstverständlich für alle dargestellten Figuren als bezeichnet, ohne dass explizit für jede einzelne Darstellung hierauf Bezug genommen werden muss. Unter einer Anlage ist im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung eine Umformeinrichtung zu verstehen, in welcher das

erfindungsgemäße Werkzeug zum Einsatz gebracht wird, und welche das erfindungsgemäße Verfahren ausführt. Durch welche maschinenbau-technischen Mittel hierbei die Ausführung

vorgenommen wird, ist für die Betrachtung der Erfindung unerheblich .

Im Einzelnen zeigt Fig. la einen flächigen Rohling 1,

vorzugsweise aus einem Blech, welcher zu einem Vorformling 2, der anschließend in das erfindungsgemäße Verfahren eingebracht wird, umgeformt wird. Die Darstellung nach Fig. la-c erfolgt jeweils im Schnitt und in der Draufsicht.

Fig. lb zeigt den aus dem flächigen Rohling 1 hergestellten Vorformling 2, welcher als dünnwandiger Vorformling 2 eine Napfform 6 mit einer Wandhöhe x 3 aufweist, deren Wandstärke tl 4 der Wand 5 in etwa einer Wandstärke des flächigen

Rohlings 1 entspricht. Die Napfform 6 ist auf ihrer Unterseite durch ein Bodenteil 7 abgeschlossen, welches vorzugsweise in seiner Mitte eine Öffnung 8 aufweist.

Betrachtet man einen Segmentschnitt der Fig. lb als

Kreissegment, so stellt dieser im Halbraum eine L-Form dar. Im Querschnitt zeigt Fig. lb insgesamt eine U-förmige

Querschnittssymmetrie 9.

Fig. lc zeigt einen Schnitt sowie eine Draufsicht auf ein fertiges Bauteil 10, welches einen Träger 11 umfasst, auf dessen Mantelfläche bzw. Trägerfläche 12 eine durch Umformung bzw. Querfließpressen bzw. Stauchen aufgebrachte Struktur 13, beispielsweise in Form von Zähnen 14 eines Zahnrads aufgeformt wurde .

Es ist jedoch auch denkbar, dass die Struktur beispielsweise nur als umlaufende Verdickung ausgebildet wird, welche

vorzugsweise in einem späteren Arbeitsschritt durch

Einfräsungen oder ähnliches zur Zahnform umgearbeitet werden kann .

Fig. 2c zeigt eine detailliertere Darstellung des

Vorformlings 2 in einer Napfform 6 im Halbraumschnitt, wobei die Wand 5 der Napfform 6 des Vorformlings 2 eine

Anfangswandstärke tl 4 und eine Anfangswandhöhe x 3 aufweist. Im grob schraffierten Bereich der Fig. 2 ist eine Darstellung im Halbraumschnitt gezeigt, welche das fertig ausgeformte Bauteil 10 mit einer Bauteilhöhe b 20 und einer

Bauteilwandstärke t2 21 zeigt. Zusätzlich zu der aufgedickten Wand als einem ersten aufgebrachten Strukturbestandteil, welcher auf eine gedachte Trägerfläche 12 aufgebracht wurde, um die Wandstärke t2 zu erzielen, zeigt Fig. 2 in einem anderen Bereich eine zusätzliche MaterialaufStauchung zum Erhalt eines zweiten Strukturbestandteils, einer Verzahnung mit einer Zahnhöhe h 22. Derartige Materialanhäufungen sind im erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen, wobei stets eine zumindest gegenüber der Ausgangswandstärke tl 4 gleich

bleibende oder zunehmende Wandstärke t2 21 des Bauteils, verglichen mit der Wandstärke tl des Vorformlings,

bereitgestellt wird.

Fig. 2a und 2b zeigen die jeweiligen Einzelteile der

Projektion aus Fig. 2c. Fig. 2a zeigt ein Segment des

Vorformlings 2, Fig. 2b ein Segment des Bauteils 10. Fig. 3 zeigt exemplarisch eine Anordnung eines

erfindungsgemäßen Werkzeugs 30 in einer Umformanlage 29 im Zustand des ersten erfindungsgemäßen Verfahrensschrittes. Das Werkzeug 30 umfasst hierbei einen Oberstempel 31 sowie einen Unterstempel 32, wobei diese zur Ausübung einer oberen

Umformkraft 33 sowie einer unteren Umformkraft 34 ausgebildet sind. Die Anlage 29 ist symmetrisch zu einer Symmetrieachse 35 aufgebaut und vorliegend im Schnitt dargestellt. Im Betrieb der Anlage 29 kann der Oberstempel 31 eine Bewegung in der Bewegungsrichtung nach unten 36 ausführen. Der Unterstempel 32 führt im Laufe des erfindungsgemäßen Verfahrens ebenfalls eine Bewegung in der Bewegungsrichtung nach unten 36 aus. Zur

Rückstellung der Anlage 29 auf die entsprechenden

Ausgangspositionen werden die Bewegungen der Richtung nach unten 36 in Richtungen nach oben 37 umgekehrt.

In den Arbeitsbereich des Werkzeugs 30 wird der Vorformling 2 mit der Wandstärke tl 4 der Wand 5 und einer ersten Wandhöhe x 3 eingesetzt. Der Vorformling 2 besitzt eine

Außenwandfläche 40 sowie eine Innenwandfläche 41 zur

Ausbildung der Napfform 6. Im oberen Bereich des Werkzeugs befindet sich ein Innenwandstützkörper 42, welcher während des Einsetzens des Vorformlings 2 in das Werkzeug 30 oberhalb der Oberkante der Wand 43 angeordnet ist. Des Weiteren umfasst das Werkzeug 30 einen Außenwandstützkörper 44, welcher im unteren Bereich des Werkzeugs angeordnet ist. Oberhalb des

Außenwandstützkörpers 44 befindet sich der

Matrizenhohlraum 45, welcher in radialer Richtung 46,

ausgehend von der Symmetrieachse 35, einen Aufnahmebereich für den später erfolgenden Stauchprozess für das verdrängte

Material bildet, wodurch die angestrebte Struktur des Bauteils ausgeformt werden kann.

Des Weiteren umfasst das Werkzeug 30 einen Anschlag 47 für die Aufwärtsbewegung des Außenwandstützkörpers, welcher im unteren Bereich angeordnet ist.

Der Innenwandstützkörper 42 ist von oben her mit einem Druckkolben 48 versehen, welcher eine definierte Druckkraft für den Innenwandstützkörper bereitstellt. Entsprechend ist der Unterstempel 32 ebenfalls mit einem unteren Druckkolben 49 versehen, welcher eine, der oberen Druckkraft des Kolbens 48 entgegenwirkende jedoch geringere untere Druckkraft

bereitstellt .

Im Zuge des nicht dargestellten zweiten erfindungsgemäßen Verfahrensschritts wird der Innenwandstützkörper 42 in die Napfform 6 des Vorformlings 2 eingefahren. Sodann drückt dieser auf die Bodenfläche 7 mit der Druckkraft des oberen Druckkolbens 48 und schiebt den Vorformling 2 mitsamt dem Unterstempel 32 gegen die Druckkraft des unteren Kolbens 49 nach unten in das Werkzeug hinein. Die Kräfte sind daher so eingestellt, dass die vom oberen Kolben 48 bereitgestellte Kraft zumindest leicht größer ist, als die vom unteren Kolben 49 entgegengehaltene Kraft. Bei der anschließenden Öffnung des erfindungsgemäßen Werkzeugs zur Entnahme des Bauteils ist der Ablauf der Bewegungen umgekehrt.

Fig. 4 zeigt eine Darstellung der Anlage 29 nach Fig. 3 im dritten Verfahrensschritt, wobei der Umformprozess des

Vorformlings 2 zum angestrebten Bauteil 10 vollzogen ist.

Fig. 4 zeigt, dass der Vorformling 2 nunmehr zum Bauteil 10, welches die radial gemessene Wandstärke t2 21 unterhalb der aufgebrachten Struktur aufweist und zu einer zweiten kleineren Höhe b 20, durch den Stauchprozess 50 umgeformt wurde. Die Position des Innenwandstützkörpers 42 relativ zur Bodenfläche 7 des Vorformlings 2 hat sich hierbei während des

Stauchprozesses 50 nicht verändert. Zur Durchführung des

Stauchprozesses 50 wurde der Unterstempel 32 mit dem darauf befindlichen Vorformling 2 abgesenkt, wodurch der Vorformling entlang der Bewegungsrichtung 36 nach unten in den Bereich zwischen dem Außenwandstützkörper 44 zur Abstützung der

Außenwandfläche 40 und dem Innenwandstützkörper 42 eingebracht wurde. Durch Absenkung des Oberstempels mit dem daran

anliegenden Innenwandstützkörper 42, letzteren in den

Innenbereich des Vorformlings 2 zur Abstützung der

Innenwandfläche 41, wurde das Werkzeug geschlossen, so dass durch den Oberstempel der Stauchprozess 50 zur Umformung des Vorformlings 2 zu dem Bauteil 10 vollzogen werden kann.

Hierbei wird der Matrizenhohlraum 45 durch verdrängtes

Material der Wand 5 des Vorformlings 2 gefüllt, so dass die Struktur 51 entsteht. Die Position des Außenwandstützkörpers 44 verändert sich dabei relativ zur Position der Bodenfläche, weil aus diesem Bereich Material aus der Wand 5 des

Vorformlings 2 in den Matrizenhohlraum 45 verdrängt wird.

Fig. 5 zeigt die Anlage mit dem erfindungsgemäßen Werkzeug 30 während des Entnahmeprozesses des Bauteils 10. Bei

zurückgezogenem Oberstempel 31, welcher an seinem unteren Ende einen Druckring 52 aufweist, und dem dadurch ebenfalls

entnommenen Innenwandstützkörper 42, und dem durch den

Unterstempel 32 ausgeworfenen Bauteil 10 wird der

Matrizenhohlraum 45 im Matrizenkörper 53 wieder freigegeben. Die Höhe des Matrizenhohlraums 54 entspricht der Höhe der entstandenen Struktur am fertigen Bauteil 10, ebenso wie das Volumen des Matrizenhohlraums 55 im Wesentlichen dem Volumen der Struktur am Bauteil 10 entspricht.

Fig. 6 zeigt eine weitere schematische Darstellung einer

Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mittels eines erfindungsgemäßen Werkzeugs 60, wobei in dieser Anlage Anpassungen zur Bereitstellung eines volumenflexiblen Matrizenhohlraums 64 vorgenommen wurden. Bezüglich

äquivalenter vergleichbarer Bezeichnungen wird auf die Figuren 3 bis 5 verwiesen, wobei im vorliegenden Ausführungsbeispiel Details verändert wurden.

Die Ausführung nach Fig. 6 zeigt ein Werkzeug 60, welches einen Oberstempel 61 sowie einen Unterstempel 62 umfasst. In den Vorformling 2 ist in vorliegender Darstellung bereits der Innenwandstützkörper 63 eingefahren und das Werkzeug 60 wurde geschlossen. Im geschlossenen Zustand weist das Werkzeug 60 einen Matrizenhohlraum 64 auf, wobei in vorliegender

Darstellung linksseitig die Hohlraumgröße im Bereich

beispielsweise der Struktur eines Zahns, rechtsseitig die Hohlraumgröße im Bereich eines Zahnzwischenraums, und daher kleiner, dargestellt ist. Der Matrizenhohlraum 64 hat eine Anfangshöhe 65, welche so klein gewählt wurde, dass eine

Ausknickung der Wand 5 des Vorformlings 2 beim Beginn des Stauchvorgangs der Wand 5 des Vorformlings 2 vermieden wird. Unterhalb des Matrizenhohlraums 64 ist vorliegend ein

Außenwandstützkörper 66 dargestellt, welcher auf seiner

Unterseite durch einen Federballast 67 gehalten wird.

Zu dieser und den folgenden Figuren ist anzumerken, dass die Bezeichnung eines jeweiligen Federballast symbolisch für verschiedene, eine Kraft oder Gegenkraft ausübende Aktuatoren steht, so dass durchaus auch Druckzylinder oder andere

definierte oder regelbare Krafterzeuger oder

Verfahreinrichtungen alternativ eingesetzt werden können. Aus Gründen der schematischen Übersichtlichkeit wurden in den Figuren Federballaste dargestellt.

Fig. 7 zeigt eine Darstellung nach Fig. 6, wobei der

Stauchprozess vorliegend durch Abwärtsbewegung des

Oberstempels 61 begonnen wurde. Der Innenwandstützkörper 63 fährtentgegen eines oberhalb angeordneten Federballasts 70 in den Oberstempel 61 ein, so dass ein Volumenbestandteil des Vorformlings 2 in den Matrizenhohlraum 64 mittels

Querfließpressen bzw. Stauchen eingebracht wurde. Der

Außenwandstützkörper 66 befindet sich hierbei im selben

Zustand wie in der Position nach Fig. 6, so dass bisher nur die Anfangshöhe des Matrizenhohlraums 65 mit Material gefüllt ist .

Fig. 8 zeigt einen weiteren Zustand der Anlage gemäß Fig. 6 und Fig. 7, wobei in vorliegendem Zustand durch zusätzliche Verdrängung von Material des Vorformlings 2 durch den

ausgeführten Stauchprozess der Außenwandstützkörper 66 gegen den Federballast 67 nach unten verdrängt wurde, wodurch die Höhe des Matrizenhohlraums 71 auf die Endhöhe der Struktur des herzustellenden Bauteils angewachsen ist. Auf diese Weise konnte erzielt werden, dass eine verhältnismäßig große Endhöhe des Matrizenhohlraums 71 gegenüber der Anfangswandstärke tl zur Herstellung einer Struktur 13 (beispielsweise von Zähnen an einem Zahnrad an einem Bauteil 10) erreicht werden konnte, ohne dass eine Ausknickung des Materials beim Querfließpressen bzw. Stauchen erfolgt.

Fig. 9a zeigt eine weitere Darstellung eines Segmentschnitts eines Vorformlings 2, welcher eine Anfangswandstärke tl 4 aufweist. Das Material, welches zur Ausbildung einer Struktur 13 im Rahmen eines Umformungsprozesses durch Querfließpressen bzw. Stauchen aus der Wand 5 des Vorformlings 2 zur Verfügung steht, entspricht dem Materialvolumen der umlaufenden Wand 5, gebildet durch die Anfangs-Wandhöhe x 3 und die Wandstärke tl 4.

Die Darstellung in Fig. 9b zeigt schematisch, dass ein Träger 11 mit der Wandstärke tl 4, welcher dem Schnittvolumen aus dem Bauteil 10 und dem hineinproj izierten Vorformling 2

entspricht, eine Basis bildet. Gegenüber dem Vorformling 2 hat einerseits eine Wandverdickung auf eine Wandstärke t2 21 als ein Bestandteil der Struktur stattgefunden , andererseits ist zusätzlich Materialvolumen in Form einer Zahnhöhe 22 als weiterer Bestandteil der Struktur geflossen. Das gesamte umgeformte Materialvolumen der somit auf den Träger

aufgebrachten Struktur, gebildet aus Wandverdickung und der Zahnhöhe, ist somit aus dem Material der Wand 5 des

Vorformlings 2 zu beziehen.

Fig. 10a bis d zeigen Variationen der verschiedenen

Ausgestaltungen der Bauteile 10, bei welchen auf einen Träger 11 auf eine Trägerfläche 12 unterschiedliche, die

Trägerfläche 12 umlaufende Strukturen 13 aufgebracht wurden. Hierbei ist es, je nach Ausgestaltung des Werkzeugs und des Matrizenhohlraums denkbar, dass die Struktur 13 entweder an der Oberkante endet (a) sowohl im Bereich der Oberkante des Trägers 11 als auch im Bereich der Unterkante des Trägers 11 einen Versatz aufweist (b) oder gemeinsam mit den Ober- und Unterkanten des Trägers abschließt (c) bzw. auch nur im

Bereich der Oberkante des Trägers einen Versatz aufweist (d) . Fig. IIa sowie IIb zeigen eine mögliche Ausgestaltung eines Bauteils 100, welches erfindungsgemäß hergestellt wurde.

Zusätzlich zur bisher gezeigten einfachen Fassung einer

Aufbringung nur einer Struktur, beispielsweise einer

Verzahnung auf einen napfförmigen Vorformling 2 ist vorliegend in Fig. 11 eine weitere Variation, beispielsweise unter

Ausformung eines um einen Aufnahmebereich für eine zentrische Achse erweiterten Bauteils 100 dargestellt. Vorliegend ist am Bauteil 100 eine Außenverzahnung entsprechend der

vorangegangenen Beispiele ausgeformt. Die Außenverzahnung 101 wurde bündig mit der Oberkante der Wand 102 des Trägers ausgeformt. Im Bereich der Öffnung 8 wurde ebenfalls durch Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zusätzlicher

Wandaufbau bereitgestellt, in welchem beispielsweise eine Nut für eine Passfeder 103 ausgespart sein kann. Um derartige Ausformungen bereitstellen zu können, muss der Vorformling entsprechende Wandelemente vorsehen, was jedoch insbesondere bei der umformtechnischen Herstellung aus einem Blech möglich ist .

Fig. IIb zeigt eine Draufsicht des Bauteils 100.

Fig. 11c zeigt eine Darstellung von elliptisch ausgeformten Bauteilen 105, welche mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Zugrundelegung des Vorteils höchster Flexibilität bezüglich der Formgebung hergestellt werden können. Zusätzlich zu dem hier dargestellten elliptischen Bauteil 105 sind auch beliebige andere Geometrien denkbar, welche aus einem

entsprechenden Vorformling mit zugehöriger Geometrie

hergestellt werden können.

Fig. 12a sowie 12b zeigen weitere Ausgestaltungen von

Bauteilen 110 sowie 111, welche über das erfindungsgemäße Verfahren herstellbar sind. Exemplarisch sei an Fig. 12a, dem Bauteil 110, dargestellt, dass sich zusätzlich zur

Außenverzahnung 112 im Bereich eines Außenflansches 113, auch eine Innenverzahnung 114 anschließen kann. Des Weiteren ist auch an einem Innenflansch 115 sowohl eine Innenverzahnung 116 als auch eine Außenverzahnung 117 ausformbar, wobei das zur Ausbildung der jeweiligen Struktur benötigte Material stets aus der Wandhöhe des zur Verfügung gestellten Vorformlings bereitgestellt werden muss. Exemplarisch sowie ergänzend ist in Fig. 12b ein Bauteil dargestellt, bei welchem der

Innenflansch zur Unterseite hin nach unten, also zur

Bauteilaußenseite austritt und ebenfalls entsprechende

Verzahnungen aufweist.

Entsprechend der Darstellung aus Figur 9 können auch die

Bauteile der Figuren 10-12 neben ausgeformten Strukturen, beispielsweise in Form von Zähnen, zusätzliche

Strukturbestandteile in Form von Wandverdickungen durch das erfindungsgemäße Verfahren erhalten.

Fig. 13 zeigt eine schematische Teildarstellung einer Anlage unter Einsatz einer weiteren Ausgestaltung eines

erfindungsgemäßen Werkzeugs. Das erfindungsgemäße Werkzeug 130 umfasst ebenfalls einen Oberstempel 131 sowie einen

Unterstempel 132, welche zur Ausübung einer Umformkraft auf einen Vorformling 2 eingesetzt werden. Zusätzlich zu den

Stempeln 131, 132 ist ein Innenwandstützkörper 133 vorgesehen, welcher im vorliegenden Ausführungsbeispiel die Innenwand des Vorformlings 2 vollflächig abstützt. Zur Bereitstellung entsprechender Strukturen, wie sie in den vorangegangenen Figuren 11 und 12 beschrieben wurden, sind die Stützkörper anzupassen bzw. unterschiedliche äquivalente Ausgestaltungen zu nutzen.

Vorliegende Ausführung des Werkzeugs 130 gemäß Fig. 13 umfasst des Weiteren eine Anordnung von Außenwandstützkörpern 134 und 135, welche einen oberen Außenwandstützkörper 134 sowie einen unteren Außenwandstützkörper 135 betrifft. Zwischen den an die Außenwand des Vorformlings 2 anliegenden Bereichen der

Außenwandstützkörper 134 bzw. 135 wird ein Hohlraum 136 gebildet, welcher dem Wandmaterial des Vorformlings 2 während des Umformprozesses als Matrizenhohlraum zur Verfügung steht. Der Hohlraum 136 weist eine Anfangshohlraumhöhe 137 auf, welche entsprechend der zu berücksichtigenden Ausknicklänge nach dem erfindungsgemäßen Verfahren klein gehalten ist. Der Außenwandstützkörper oben 134 ist gegenüber dem Oberstempel 131 mit einem Federballast 138 abgestützt. Der

Außenwandstützkörper unten 135 entsprechend gegenüber dem Unterstempel 132 mit einem Federballast 139.

Fig. 14 zeigt die Darstellung der Anlage nach Fig. 13, wobei in Fig. 14 vorliegend der Umformprozess durch Absenken des Oberstempels 131 begonnen wurde. Durch in den Hohlraum 136 eindringendes Material wird sowohl auf den

Außenwandstützkörper oben 134 als auch auf den

Außenwandstützkörper unten 135 eine resultierende Kraft ausgeübt, welche den Stützkörper entgegen des jeweiligen

Federballasts 138, 139 treibt. In der Darstellung nach Fig. 14 erfuhr der Außenwandstützkörper oben 134 noch keine Bewegung, wohingegen der Außenwandstützkörper unten 135 bereits einen Versatz nach unten zeigt.

In Fig. 15 ist eine weitere Darstellung der Anlage nach Fig. 13 gezeigt, wobei vorliegend sowohl der Außenwandstützkörper oben 134 als auch der Außenwandstützkörper unten 135 einen Versatz gegen den jeweiligen Federballast 138 sowie 139 zeigt.

Fig. 16 zeigt eine Darstellung, bei welcher die Anlage gemäß Fig. 13 mit dem Werkzeug 130 den Außenwandstützkörper unten 135 bereits vollständig bis zu einem Punkt, an dem ein

Gegenhalter 140 den Weg begrenzt, bewegt hat. Selbiges trifft für den Aussenwandstützkörper oben 134 und den Gegenhalter 141 zu. Auf diese Weise wurde der Bereich zwischen den

Stützkörpern 134 und 135, welcher als Matrizenhohlraum zur Verfügung steht, erweitert, so dass eine End-Hohlraumhöhe 142 zur Ausbildung der Struktur bereitsteht.

Die Figuren 17, 18, 19 sowie 20 zeigen eine weitere Ausführung eines erfindungsgemäßen Werkzeugs 171. Hierbei wurde gegenüber der vorangegangenen Darstellung ein weiterer Federballast 172 zwischen den unteren Wandstützkörper 135 und den Oberstempel 131 eingebracht. Auf diese Weise wird, wie in den Figuren 17- 20 dargestellt für das erfindungsgemäße Verfahren erreicht, dass sich der Anfangshohlraum 172 während des Umformvorgangs entlang der Wandfläche des Vorformlings 2 bewegt und sein zur Verfügung stehendes Volumen verändert. Somit wird einerseits ein Ausknicken der Wand des dünnwandigen Vorformlings 2 vermieden als auch andererseits der benötigte Volumenfluss zur Ausbildung der Struktur im Hohlraum zu kurzen Fließwegen optimiert, da beispielsweise nicht das vollständige Material über die gesamte Wandhöhe x des Vorformlings transportiert werden muss. Durch ähnliche Reibverhältnisse auf beiden Seiten des Hohlraums verbessert sich zudem die Formfüllung. Eine dynamische Vergrößerung des Hohlraums wird bei entsprechender Anpassung der Kraftparameter der jeweiligen Federballaste erreicht .

Die Bewegungssteuerung der beweglichen Werkzeugelemente in den Figuren 3 - 5, 6 - 8 und 13 - 20 kann neben den hier

dargestellten Anschlägen, Federballasten, Verdrängerstiften, Druckbolzen und Gegenhaltern alternativ auch durch

Antriebsachsen, Ziehkissen oder andere Kraft- oder Weg-Aktoren erfolgen .

Bezugszeichenliste

1 flächiger Rohling

2 Vorformling

3 Wandhöhe x

4 Wandstärke tl

5 Wand

6 Napfform

7 Bodenteil

8 Öffnung

9 Segmentschnitt, L-Form/U-förmige Querschnittssymmetrie

10 Bauteil

11 Träger

12 Trägerfläche

13 Struktur (z.B. Zähne und/oder Aufdickung)

14 Zähne

20 Zahnbreite b

21 Wandstärke des Trägers t2

22 Zahnhöhe h

29 Umformanlage

30 Werkzeug

31 Oberstempel

32 Unterstempel

33 Umformkraft

34 Umformkraft

35 Symmetrieachse

36 Bewegungsrichtung nach unten

37 Bewegungsrichtung nach oben

40 Außenwandfläche

41 Innenwandfläche

42 Innenwandstützkörper

43 Oberkante der Wand

44 Außenwandstützkörper

45 Matrizenhohlraum

46 radiale Richtung

47 Anschlag für Aufwärtsbewegung des Außenwandstützkörpers

48 Druckbolzen oben

49 Druckbolzen unten

50 Stauchprozess durch die Umformung verdrängtes Material

Druckring

Matrizenkörper

Höhe des Matrizenhohlraums

Volumen des Matrizenhohlraums

Werkzeug

Oberstempel

Unterstempel

Innenwandstützkörper

Matrizenhohlraum

Anfangshöhe des Matrizenhohlraums

Außenwandstützkörper

Federballast

Federballast

Endhöhe des Matrizenhohlraums

Bauteil

Außenverzahnung

Wand

Nut für Passfeder

elliptische Bauteile

Bauteil

Bauteil

Außenverzahnung

Außenflansch

Innenverzahnung

Innenflansch

Innenverzahnung

Außenverzahnung

Werkzeug

Oberstempel

Unterstempel

Innenwandstützkörper

Außenwandstützkörper oben

Außenwandstützkörper unten

Hohlraum

Anfangshohlraumhöhe

Federballast oben

Federballast unten

Gegenhalter 141 Gegenhalter

142 Endhohlraumhöhe

170 Federballast

171 Werkzeug