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Patent Searching and Data


Title:
TOOL FOR PREFORMING A TUBE FOR SUBSEQUENT INTERNAL HIGH PRESSURE FORMING, AS WELL AS A METHOD FOR PRODUCING SUCH A TOOL AND FOR PRODUCING A COMPONENT BY MEANS OF INTERNAL HIGH PRESSURE FORMING
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2014/206981
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a tool (200) for preforming a metallic starter tube section (100) for subsequent internal high pressure forming in order to produce a tube-like IHF-component, comprising a plurality of tool sections (210, 220) that can move relative to one another and that delimit, between them, a shaping cavity (230) for receiving and forming the starter tube section (100). The cavity (230) comprises a contour which is both derived from the shape of the IHF component to be produced and adapted to the circumference (U1) of the starter tube section (100) to be formed, such that each cavity cross section perpendicular to a cavity longitudinal axis (L) predefined by the starter tube section (100), corresponds to the cross-sectional shape of the IHF component cross-section in the same position, reduced in its cross-sectional circumference to exactly the circumference of said starter tube section (100). The invention also relates to a method for producing such a tool (200) and to a method for producing a tube-like IHF component using such a tool (200).

Inventors:
LERCH JOHANN-STEFAN (DE)
SCHMOLKE THOMAS (DE)
Application Number:
PCT/EP2014/063275
Publication Date:
December 31, 2014
Filing Date:
June 24, 2014
Export Citation:
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Assignee:
BAYERISCHE MOTOREN WERKE AG (DE)
International Classes:
B21D26/033; B21D26/047
Foreign References:
US20120285213A12012-11-15
EP0195157A21986-09-24
DE102006028099A12007-12-27
DE19946010A12001-03-01
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Claims:
Patentansprüche

Werkzeug zum Vorformen eines Rohrs für ein anschließendes Innenhochdruckum- formen, sowie Verfahren zur Herstellung eines solchen Werkzeugs und zur Herstellung eines Bauteils durch Innenhochdruckumformen

1. Werkzeug (200) zum Vorformen eines metallischen Ausgangsrohrteils (100) für ein anschließendes Innenhochdruckumformen zur Herstellung eines rohrartigen IHU-Bauteils (120), mit mehreren zueinander relativbeweglichen Werkzeugteilen (210, 220), die zwischen sich eine formgebende Kavität (230) zur Aufnahme und Umformung des Ausgangsrohrteils (100) begrenzen, dadurch gekennzeichnet, dass die Kavität (230) eine sowohl von der Form des herzustellenden IHU-Bauteils (120) abgeleitete als auch an den Umfang (U1) des umzuformenden Ausgangsrohrteils (100) angepasste Kontur aufweist, dergestalt, dass jeder zu einer durch das Ausgangsrohrteil (100) vorgegebenen Kavitätslängsachse (L) senkrechte Kavitätsquerschnitt mit der in ihrem Querschnittsumfang genau auf den Umfang des Ausgangsrohrteils (100) verkleinerten Querschnittsform des positionsgleichen IHU-Bauteilquerschnitts übereinstimmt.

2. Werkzeug (200) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass es sich um ein pressengebundenes Werkzeug (200) mit einem Werkzeug unterteil (220) und einem hierzu relativbeweglichen Werkzeugoberteil (210) handelt.

3. Verfahren zur Herstellung eines Werkzeugs (200) gemäß Anspruch 1 oder 2, mit folgenden Schritten:

a. Bereitstellen der die Form des herzustellenden IHU-Bauteils (120) bestim- menden Geometriedaten;

Bestimmen des Umfangs des zu verwendenden Ausgangsrohrteils (100);

Ermitteln der für das Vorformen des Ausgangsrohrteils (100) erforderlichen Kontur für eine formgebende Kavität (230) mit Hilfe von Führungsschnitten, wozu entlang der Längsachse (L) des IHU-Bauteils (120) zunächst Querschnitte erzeugt und diese dann bezüglich ihres Umfangs auf den ermittelten Umfang des Ausgangsrohrteils (100) verkleinert werden; und

Fertigen des Werkzeugs (200) mit einer diese Kontur aufweisenden Kavität (230).

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte a., b. und c, insbesondere automatisiert, mit einem CAD- Programm ausgeführt werden.

5. Verfahren zur Herstellung eines rohrartigen IHU-Bauteils (120) durch Innen- hochd ruckumformen, mit folgenden Schritten:

- Bereitstellen eines Ausgangsrohrteils (100);

- Vorformen des Ausgangsrohrteils (100) in einem Werkzeug (200) gemäß Anspruch 1 oder 2; und

- Innenhochdruckumformen des vorgeformten Ausgangsrohrteils (1 10) in einem IHU-Werkzeug (300).

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangsrohrteil (100) in einem dem Vorformen vorausgehenden Schritt zunächst gebogen wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangsrohrteil (100) aus einem Aluminium- oder einem Stahlmaterial gebildet ist und insbesondere einen kreisrunden oder ovalen Querschnitt aufweist.

8. Verfahren (100) nach einem der vorausgehenden Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass beim Innenhochdruckumformen über der Längsachse (L) des vorgeformten Ausgangsrohrteils (1 10) unterschiedliche Umfangsdehnungen erzielt werden, die insbesondere in einem Bereich zwischen 3 % und 10 % liegen.

9. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das vorgeformte Ausgangsrohrteil (1 10) derart in die Kavität (330) des IHU- Werkzeugs (300) eingelegt wird, dass dieses an jeder Stelle seiner Längsachse (L) über den jeweiligen Querschnittsumfang den gleichen Abstand (S) zur Kavitätswandung (331 ) aufweist.

10. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem herzustellenden IHU-Bauteil (120) um ein Kraftfahrzeugbauteil handelt.

Description:
Beschreibung

Werkzeug zum Vorformen eines Rohrs für ein anschließendes Innenhochdruckumformen, sowie Verfahren zur Herstellung eines solchen Werkzeugs und zur Herstellung eines Bauteils durch Innenhochdruckumformen

Die Erfindung betrifft ein Werkzeug zum Vorformen eines metallischen Ausgangsrohrteils für ein anschließendes Innenhochdruckumformen.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Werkzeugs.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines rohrartigen Bauteils durch Innenhochdruckumformen.

Beim Innenhochdruckumformen (IHU) wird ein im Wesentlichen metallisches Rohr, im Folgenden als Ausgangsrohrteil bezeichnet, durch Aufbringen eines hohen Innendrucks zu einem rohrartigen Bauteil (IHU-Bauteil) umgeformt. Unter einem Rohr wird allgemein ein sich längserstreckender Hohlkörper mit einem geschlossenen Rohrmantel aus einem metallischen Material verstanden. Das Ausgangsrohrteil wird hierzu in die Kavität (Gravur) eines formgebenden IHU-Werkzeugs eingelegt und mit Hilfe eines in das Innere eingeleiteten Fluids (bspw. eine Wasser-Öl-Emulsion) im Wesentlichen quer zur Längsachse aufgeweitet, wobei der Rohrmantel des Ausgangsrohrteils gegen die Kavitätswandung gedrückt und hierbei entsprechend geformt wird.

Vielfach und insbesondere bei einer komplexen Form des IHU-Bauteils ist zunächst ein Vorformen erforderlich, wobei aus dem Ausgangsrohrteil ein vorgeformtes Ausgangsrohrteil für das anschließende Innenhochdruckumformen im IHU-Werkzeug erzeugt wird. Das Vorformen hat erheblichen Einfluss auf das nachfolgende Innenhochdruckumformen und auf die Qualität des IHU-Bauteils.

Zum Vorformen sind aus dem Stand der Technik verschiedene Verfahrensweisen und Vorrichtungen bekannt, wozu auf die Patentschriften DE 10 2006 028 099 AI DE 101 48 451 C2, DE 199 46 010 B4 und EP 0 195 157 B1 verwiesen wird. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Werkzeug zum Vorformen eines metallischen Ausgangsrohrteils anzugeben, welches im Hinblick auf ein anschließendes Innenhochdruckumformen eine optimale Verteilung des Rohrmaterials ermöglicht. Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein optimiertes Verfahren zur Herstellung eines rohrartigen IHU-Bauteils anzugeben.

Die Lösung gelingt durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche. Bevorzugte Weiterbildungen und Ausgestaltungen ergeben sich analog für alle Erfindungsgegenstände sowohl aus den jeweils abhängigen Ansprüchen als auch aus den nachfolgenden Erläuterungen.

Ein erfindungsgemäßes Werkzeug zum Vorformen eines metallischen Ausgangsrohrteils für ein anschließendes Innenhochdruckumformen zur Herstellung eines rohrartigen IHU-Bauteils weist mehrere zueinander relativbewegliche Werkzeugteile auf, die zwischen sich (wenigstens) eine Kavität zur Aufnahme und Umformung des Ausgangsrohrteils begrenzen. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Kavität eine sowohl von der Form (bzw. Geometrie) des herzustellenden IHU-Bauteils abgeleitete als auch an den Umfang des umzuformenden Ausgangsrohrteils angepasste Kontur aufweist, dergestalt, dass jeder zu einer durch das Ausgangsrohrteil vorgegebenen Kavitätslängsachse senkrechte Kavitätsquerschnitt dieser Kavität mit der in ihrem Querschnittsumfang genau auf den Umfang des Ausgangsrohrteils verkleinerten Querschnittsform des (bezogen auf die Längsachse) positionsgleichen IHU- Bauteilquerschnitts übereinstimmt.

Mit anderen Worten formuliert heißt dies, dass entlang einer durch das Ausgangs ¬ rohrteil vorgegebenen Kavitätslängsachse die Querschnittsform jedes Kavitätsquer- schnitts der verkleinerten Querschnittsform des bezüglich der Längsachse positionsgleichen bzw. ortsgleichen IHU-Bauteilquerschnitts entspricht, wobei jedoch der Querschnittsumfang jedes Kavitätsquerschnitts jeweils genau mit dem Umfang des Ausgangsrohrteils übereinstimmt.

Die Querschnittsgeometrie eines Querschnitts setzt sich im Wesentlichen aus der Form bzw. der Querschnittsform und dem Umfang bzw. dem Querschnittsumfang zusammen, woraus sich eine zugehörige Fläche bzw. Querschnittsfläche ergibt. Die Kavität des erfindungsgemäßen Werkzeugs weist eine durch das Ausgangsrohrteil vorgegebene Kavitätslängsachse auf, wobei diese Kavitätslängsachse im Wesentlichen mit der Längsachse eines eingelegten Ausgangsrohrteils identisch ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass an jeder Stelle bzw. an jedem Ort auf dieser Kavitätslängsachse der jeweilige Kavitätsquerschnitt eine verkleinerte Querschnittsform des herzustellenden IHU-Bauteils bezüglich eines IHU-Bauteilquerschnitts an der selben Stelle auf der Längsachse aufweist, wobei jedoch der jeweilige Quer- schnittsumfang genau dem Umfang des Ausgangsrohrteils entspricht. Der Umfang des Ausgangsrohrteils bestimmt somit an jeder Stelle den Skalierungsfaktor für die Verkleinerung der Querschnittsform des jeweiligen IHU-Bauteilquerschnitts (wobei gilt, dass der Skalierungsfaktor < 1 ist). Gegenüber dem herzustellenden IHU-Bauteil bzw. gegenüber der Kavität des formgebenden IHU-Werkzeugs weist die Kavität des erfindungsgemäßen Werkzeugs entlang ihrer Kavitätslängsachse somit einen variablen Offset auf, wobei sich das jeweilige Off setmaß aus dem Skalierungsfaktor ergibt.

Jeder Querschnitt eines mit diesem Werkzeug vorgeformten Ausgangsrohrteils hat beim anschließenden Innenhochdruckumformen in einem IHU-Werkzeug entlang seines Umfangs den gleichen Abstand bzw. einen konstanten Abstand zur Kavitäts- wandung des IHU-Werkzeugs. Dadurch wird beim Innenhochdruckumformen über den Umfang betrachtet eine annähernd gleichmäßige Umformung und Abstreckung des Rohrmaterials und somit eine hervorragende Materialnutzung erzielt. Hieraus ergeben sich viele Vorteile für den IHU-Prozess und für die Eigenschaften des IHU- Bauteils. Bspw. weist das derart hergestellte IHU-Bauteil im Wesentlichen eine gleichmäßige Wanddicke auf.

Die Vorformung eines in der Kavität des erfindungsgemäßen Werkzeugs befindlichen Ausgangsrohrteils erfolgt insbesondere derart, dass wenigstens eines der Werkzeugteile relativ zu wenigstens einem der anderen Werkzeugteile bewegt wird. Die erfindungsgemäßen Gestaltungsmerkmale für die Kavität beziehen sich vorrangig auf einen finalen formgebenden Zustand der Kavität am Ende des Umformvorgangs, wobei die Werkzeugteile insbesondere den geringstmöglichen Abstand zueinander aufweisen. Die Kontur der Kavität (bzw. die Kavitätskontur) kann als Gesamtheit der geometrischen Gestaltungsmerkmale der Kavitätswandung aufgefasst werden. Da der Querschnittsumfang jedes Kavitätsquerschnitts auf der Kavitätslängsachse genau dem Umfang des Ausgangsrohrteils entspricht, erfolgt an jeder Stelle eine definierte, exakte und stauchungsfreie Umformung bzw. Vorformung des Ausgangsrohrteils. Eine unbestimmte Formgebung wird vermieden. Im Hinblick auf das nachfolgende Innenhochdruckumformen weist ein mit dem erfindungsgemäßen Werkzeug vorgeformtes Ausgangsrohrteil eine im Wesentlichen optimale Vorform und damit einhergehende optimale Verteilung des Rohrmaterials auf.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass es sich bei dem erfindungsgemäßen Werkzeug um ein pressengebundenes Werkzeug mit einem Werkzeugunterteil und einem hierzu relativbeweglichen Werkzeugoberteil handelt. Durch Anheben und Absenken des Werkzeugoberteils kann das Werkzeug geöffnet und geschlossen werden. Durch Aufbringen einer Presskraft erfolgt bei geschlossenem Werkzeug die Umformung bzw. Vorformung eines in der Kavität befindlichen Ausgangsrohrteils, wobei dieses die durch die Kontur der Kavität vorgegebene Vorform annimmt.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Werkzeugs zum Vorformen eines metallischen Ausgangsrohrteils für ein anschließendes Innenhochdruckumformen umfasst im Wesentlichen folgende Schritte:

- a. Bereitstellen der die Form (Gesamtform) des herzustellenden IHU-Bauteils bestimmenden Geometriedaten oder alternativ der Geometriedaten der Kavität des IHU-Werkzeugs;

- b. Bestimmen des Umfangs und gegebenenfalls auch der Querschnittsform des zu verwendenden Ausgangsrohrteils, wozu bspw. der kleinste Querschnitt des IHU- Bauteils betrachtet und anhand dessen Querschnittsumfang, insbesondere abzüglich 3 %, der Umfang des Ausgangsrohrteils bestimmt wird;

- c. Ermitteln der für das Vorformen des Ausgangsrohrteils erforderlichen Kontur für eine formgebende Kavität mit Hilfe von Führungsschnitten, wozu entlang der Längsachse des IHU-Bauteils (oder alternativ entlang der Längsachse der Kavität des IHU- Werkzeugs) zunächst Querschnitte erzeugt und diese dann jeweils bezüglich ihres Umfangs auf den ermittelten Umfang des Ausgangsrohrteils verkleinert bzw. skaliert werden, wobei im Weiteren die so erhaltenen Führungsschnitte zusammengeführt werden können, um hieraus die Kontur der Kavität zu bestimmen; und - d. Fertigen des Werkzeugs mit einer diese Kontur aufweisenden Kavität.

Dieses Verfahren kann weitere Schritte und/oder Zwischenschritte aufweisen. Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Schritte a., b. und c, insbesondere automatisiert, mit einem CAD-Programm oder dergleichen, also mit Hilfe einer Computereinrichtung, ausgeführt werden.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines rohrartigen IHU-Bauteils durch Innenhochdruckumformen umfasst zumindest folgende Schritte:

- Bereitstellen eines Ausgangsrohrteils, wobei es sich insbesondere um ein von einem Halbzeug abgelängtes Ausgangsrohrteilstück mit einer definierten axialen Länge handelt;

- Vorformen und insbesondere knickfreies Vorformen des Ausgangsrohrteils in einem erfindungsgemäßen Werkzeug zum Vorformen; und

- Innenhochdruckumformen des vorgeformten Ausgangsrohrteils in einem IHU- Werkzeug.

Die einzelnen Schritte und die dafür verwendeten Vorrichtungen bzw. Werkzeuge sind aufeinander abgestimmt. Das vorgeschlagene Verfahren kann weitere Schritte und/oder Zwischenschritte aufweisen, von denen einige nachfolgend noch näher erläutert werden.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Ausgangsrohrteil in einem dem Vorformen vorausgehenden Schritt, im Wesentlichen ohne Veränderung irgendeines Querschnitts, vorgebogen wird. Das Biegen bzw. Vorbiegen führt zu einer Werkstück-Längsachse mit einem ungeraden und vorzugsweise komplexen, jedoch insbesondere knickfreien, räumlichen Verlauf, der insbesondere zumindest annähernd dem herzustellenden IHU-Bauteil entspricht (wie bspw. in der EP 0 195 157 B1 gezeigt). Das Vorbiegen dient unter anderem auch dazu, dass das vorgebogene Ausgangsrohrteil formfolgend in die Kavität des Werkzeugs zum Vorformen eingelegt werden kann.

Das Ausgangsrohrteil ist bevorzugt aus einem Aluminium- oder einem Stahlmaterial gebildet. Das Ausgangsrohrteil kann jedoch auch aus anderen Materialien (bspw. Messing) gebildet sein. Bevorzugt weist das Ausgangsrohrteil einen kreisrunden oder ovalen Querschnitt bzw. eine kreisrunde oder ovale Querschnittsform (bezogen auf die Außenform) auf. Das Ausgangsrohrteil kann auch andere Querschnittsformen (bspw. eine Polygonform) aufweisen.

Ferner ist bevorzugt vorgesehen, dass beim Innenhochdruckumformen im IHU- Werkzeug über der Längsachse des vorgeformten Ausgangsrohrteils unterschiedliche auf plastischer Materialverformung beruhende Umfangsdehnungen erzielt werden, die insbesondere in einem Bereich zwischen 3 % und 10 % liegen. Typischerweise kann die Umfangsdehnung an den Rohrenden größer ausfallen und dort bspw. bis zu 10 % betragen, während die geringeren Umfangsdehnungen in mittleren Rohrabschnitten wenigstens 3 % betragen sollten. Insbesondere in Kombination mit den vorausgehend genannten Materialien ist bei Umfangsdehnungen in dem genannten Bereich eine wärmebehandlungsfreie Umformung möglich. Die Verformung mit einem erfindungsgemäßen Werkzeug ermöglicht werkstoffabhängig zum Teil höhere Umfangsdehnungen bzw. Umfangsvergrößerungen beim Innenhochdruckumformen, als mit den aus dem Stand der Technik bekannten Vorgehensweisen.

Bevorzugter Weise wird das vorgeformte Ausgangsrohrteil derart in die Kavität des IHU-Werkzeugs eingelegt, dass dieses an jeder Stelle seiner Längsachse über den jeweiligen Querschnittsumfang den gleichen Abstand zur Kavitätswandung des IHU- Werkzeugs aufweist, d. h. von einem gleichbreiten Spalt umgeben ist, wobei der Abstand bzw. die Spaltbreite abhängig von der Position des jeweiligen Querschnitts auf der Längsachse variieren kann. Dadurch wird beim Innenhochdruckumformen über den Umfang betrachtet eine annähernd gleichmäßige Umformung und Abstreckung des Rohrmaterials und somit eine hervorragende Materialnutzung erzielt, wie obenstehend bereits erläutert. Das IHU-Werkzeug kann geeignete Positionierelementen aufweisen.

Bei dem herzustellenden IHU-Bauteil handelt es sich insbesondere um ein Kraftfahrzeugbauteil, wie insbesondere eine Karosseriebauteil (bspw. ein Innenverstärkungs- teil) oder ein Achsteil (bspw. ein Längsträger oder Querträger). Sowohl ein erfindungsgemäßes Werkzeug zum Vorformen als auch ein erfindungsgemäßes Verfah- ren zur Herstellung eines rohrartigen IHU-Bauteils werden somit bevorzugt zur Herstellung eines Kraftfahrzeugbauteils verwendet.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der schematischen Figuren näher erläutert. Die in den Figuren gezeigten und/oder die nachfolgend erläuterten Merkmale können, unabhängig von konkreten Merkmalskombinationen, allgemeine Merkmale der Erfindung sein.

Fig. 1 zeigt jeweils in einer Seitenansicht mehrere Stadien eines rohrartigen

Werkstücks beim Herstellen eines IHU-Bauteils.

Fig. 2 zeigt in einer Schnittdarstellung ein gemäß dem Stand der Technik vorgeformtes und in die Kavität eines IHU-Werkzeugs eingelegtes Ausgangsrohrteil vor dem Innenhochdruckumformen.

Fig. 3 zeigt einen Teilausschnitt aus einem erfindungsgemäßen Werkzeug zum

Vorformen eines Ausgangsrohrteils.

Fig. 4 zeigt in einer Schnittdarstellung ein mit dem erfindungsgemäßen Werkzeug aus Fig. 3 vorgeformtes und in die Kavität eines IHU-Werkzeugs eingelegtes Ausgangsrohrteil vor dem Innenhochdruckumformen.

Fig. 1 a zeigt ein metallisches Ausgangsrohrteil bzw. Ausgangsrohrstück 100. Das Ausgangsrohrteil 100 weist entlang seiner Längsachse L einen konstant kreisrunden Querschnitt (bezogen auf die Außenform) mit dem Umfang U1 und einer gleichmäßigen Wanddicke auf. Das Ausgangsrohrteil 100 ist bspw. aus einem Aluminium- oder einem Stahlmaterial gebildet.

Das Ausgangsrohrstück 100 dient als Werkstück, welches nachfolgend zu dem in Fig. 1 c gezeigten, innenhochdruckumgeformten, rohrartigen IHU-Bauteil 120 umgeformt wird. Hierzu wird das Ausgangsrohrstück 100 zunächst vorgeformt, wobei lediglich dessen Querschnittsform verändert und an die Kontur der Kavität des IHU- Werkzeugs angepasst wird, wie nachfolgend noch näher erläutert. Fig. 1 b zeigt das vorgeformte Ausgangsrohrstück 1 10, das einen Querschnittsumfang U2 aufweist. Die jeweilige Längsachse ist sowohl für das Ausgangsrohrteil 100 als auch für das vorgeformte Ausgangsrohrteil 1 10 und das IHU-Bauteil 120 mit L bezeichnet.

Das IHU-Bauteil 120 ist entlang seiner Längsachse L mit unterschiedlichen Querschnittsgeometrien ausgebildet, so dass sich die Querschnitte hinsichtlich ihrer Querschnittsform und/oder ihres Querschnittsumfangs unterscheiden. Beispielhaft liegen die beim Innenhochdruckumformen erzielten Umfangsdehnungen an den axialen Bauteilenden des in Fig. 1c gezeigten IHU-Bauteil 120 bei ca. 10 % und im mittleren Bereich bei ca. 3 %.

Das IHU-Bauteil 120 kann abweichend zu dem in Fig. 1 c gezeigten Beispiel einen komplexen, räumlich mehrfach gebogenen und/oder gekrümmten Längsverlauf aufweisen, wie bspw. in der in der EP 0 195 157 B1 gezeigt. Insbesondere für diesen Fall kann vorgesehen sein, dass das Ausgangsrohrteil 100 vor dem Vorformen zunächst gebogen bzw. vorgebogen wird, wie obenstehend bereits darlegt. Die nachfolgenden Erläuterungen beziehen sich in analoger Weise auch auf diesen Fall.

Fig. 2 zeigt beispielhaft in einer schematischen Schnittansicht an der Stelle x der Längsachse L (siehe Fig. 1 ) ein gemäß dem Stand der Technik vorgeformtes und in die Kavität 330 eines mehrteiligen IHU-Werkzeugs 300 eingelegtes Ausgangsrohrteil 1 10' vor dem Innenhochdruckumformen. Das vorgeformte Ausgangsrohrteil 1 10' weist, zumindest an der gezeigten Stelle, eine an das herzustellende IHU-Bauteil 120 angenäherte Querschnittsgeometrie auf. Beim Innenhochdruckumformen wird der Rohrmantel des vorgeformten Ausgangsrohrteils 1 10' gegen die Kavitätswandung 331 gedrückt und hierbei entsprechend der Kontur der Kavitätswandung 331 geformt, wie eingangs erläutert.

Während des Innenhochdruckumformens kommt es in dem mit A gekennzeichneten Eckbereich zu einer starken Umformung des vorgeformten Ausgangsrohrteils 1 10', was mit einer starken Ausdünnung des Mantelmaterials und gegebenenfalls mit der Entstehung eines Risses bzw. eines Reißers einhergeht, wohingegen in dem mit B gekennzeichneten Bereich nur eine geringe Umformung stattfindet. Das hergestellte IHU-Bauteil 120 weist daher entlang seines Umfangs unterschiedliche Wanddicken auf, womit diverse Nachteile einhergehen. Im Weiteren wird hierzu auch auf die entsprechenden Erläuterungen im Stand der Technik hingewiesen (siehe z. ES. DE 10 2006 028 099 A1 , Abs. [0061] und [0062], sowie DE 199 46 010 B4, Abs. [0042], [0043], [0052] und [0053]).

Zur Behebung der mit dem Stand der Technik einhergehenden Nachteile weist die Kavität 230 eines erfindungsgemäßen Werkzeugs 200 (siehe Fig. 3) zum Vorformen des Ausgangsrohrteils 100 sowohl eine von der Form des herzustellenden IHU- Bauteils 120 abgeleitete als auch an den Umfang U1 des umzuformenden Ausgangsrohrteils 100 angepasste Kontur auf. Hierzu ist vorgesehen, dass entlang einer durch das Ausgangsrohrteil 100 vorgegebenen Kavitätslängsachse L die Querschnittsform jedes Kavitätsquerschnitts jeweils der verkleinerten Querschnittsform des positionsgleichen IHU-Bauteilquerschnitts entspricht, wobei jedoch der Umfang jedes Kavitätsquerschnitts jeweils genau mit dem Umfang U1 des Ausgangsrohrteils 100 übereinstimmt.

Dies ergibt sich anschaulich aus Fig. 1. An der Stelle x auf der Längsachse L ergibt sich, wie mit den Pfeilen veranschaulicht, die Querschnittsgeometrie für das vorgeformte Ausgangsrohrteil 1 10, wobei diese Querschnittsgeometrie im Wesentlichen mit der Querschnittsgeometrie der formgebenden Kavität 230 des vorformenden Werkzeugs 200 identisch ist, aus der Querschnittsform des IHU-Bauteils 120 an der selben Stelle x und aus dem Umfang U1 des Ausgangsrohrteils 100, so dass gilt: U1 = U2. Dies gilt analog für jede andere Stelle auf der Längsachse L. Im allgemeinen gilt, dass die Geometrie des vorgeformtes Ausgangsrohrteils 1 10 im Wesentlichen mit der Kavitätsgeometrie 230 des vorformenden Werkzeugs 200 identisch ist.

Somit stimmt jeder zu einer durch das Ausgangsrohrteil 100 vorgegebenen Kavitätslängsachse L senkrechte Kavitätsquerschnitt der Kavität 230 mit der in ihrem Quer- schnittsumfang genau auf den Umfang des Ausgangsrohrteils 100 verkleinerten Querschnittsform des positionsgleichen IHU-Bauteilquerschnitts überein bzw. ist hiermit identisch.

Fig. 3 zeigt ein erfindungsgemäßes Werkzeug 200 zum Vorformen des Ausgangs ¬ rohrteils 100 in einer Schnittdarstellung an der Stelle x (siehe Fig. 1 ). Das in einer Presse eingebaute Werkzeug 200 umfasst ein Werkzeugunterteil 220 und ein hierzu relativbewegliches Werkzeugoberteil 210, die im geschlossenen Zustand zwischen sich die Kavität 230 zur Aufnahme und Umformung des Ausgangsrohrteils 100 begrenzen. Die Querschnittsgeometrie der Kavität 230 an der gezeigten Stelle ergibt sich wie vorausgehend erläutert. Die Bewegbarkeit des Werkzeugoberteils 210 ist mit dem Doppelpfeil M veranschaulicht.

Zum Vorformen wird das Ausgangsrohrteil 100 bei geöffnetem Werkzeug 200 in die Kavität 230 eingelegt. Anschließend wird das Werkzeug 200 durch Absenken des Werkzeugoberteils 210 geschlossen, wobei durch Aufbringen einer Presskraft das in der Kavität 230 befindliche Ausgangsrohrteil 100 ohne Umfangsveränderung (d. h.: U2 = U1 ) zu dem vorgeformten Ausgangsrohteil 1 10 umgeformt wird. Da die Kontur der Kavität 230 genau an den Umfang des Ausgangsrohteils 1 10 angepasst ist, erfolgt sowohl an der gezeigten Stelle als auch an jeder anderen Stelle eine definierte, exakte und stauchungsfreie Vorformung des Ausgangsrohrteils 100.

Der Vorformvorgang in einem erfindungsgemäßen Werkzeug 200 kann als Umformen im Gesenk bezeichnet werden, wobei dieses Vorformen insbesondere ohne Stützdruck, gegebenenfalls aber auch mit Stützdruck und insbesondere mit niedrigem Stützdruck (so genanntes druckgestütztes Low-Pressure-Vorformen) erfolgen kann. Nach öffnen des Werkzeugs 200 kann das vorgeformte Ausgangsrohrteil 1 10 entnommen und nachfolgend direkt in das I HU -Werkzeug 300 zum Innenhochdruck- umformen eingelegt werden.

Fig. 4 zeigt in einer Schnittdarstellung an der Stelle x das mit dem erfindungsgemäßen Werkzeug 200 vorgeformte und in die Kavität 330 eines IHU-Werkzeugs 300 eingelegte Ausgangsrohrteil 1 10 vor dem Innenhochdruckumformen. Das vorgeformte Ausgangsrohrteil 1 10 liegt nicht an der Kavitätswandung 331 des IHU-Werkzeugs 300 an, sondern hat über seinen gesamten Querschnittsumfang einen gleichbleibenden Abstand zur Kavitätswandung 331 , so dass sich zwischen dem Rohrmantel des vorgeformten Ausgangsrohrteils 1 10 und der Kavitätswandung 331 ein umlaufender und im Wesentlichen gleichbreiter Spalt S befindet. Daher wird das vorgeformte Aus ¬ gangsrohrteil 1 10 beim Innenhochdruckumformen im Wesentlichen gleichmäßig auf ¬ geweitet und verformt, woraus eine gleichmäßige Wanddicke über dem Umfang re ¬ sultiert. Über die Spaltbreite des Spalts S wird die beim Innenhochdruckumformen an dieser axiaien Stelle zu erzielende plastische Umfangsdehnung vorgegeben. Die Spaltbreite des Spalts S kann, abhängig von der Form des IHU-Bauteils 120, entlang der Längsachse L variieren.

Bezugszeichenliste

Werkzeug zum Vorformen eines Rohrs für ein anschließendes Innenhochdruckum- formen, sowie Verfahren zur Herstellung eines solchen Werkzeugs und zur Herstellung eines Bauteils durch Innenhochd ruckumformen

100 Ausgangsrohrteil

1 10 vorgeformtes Ausgangsrohrteil

120 IHU-Bauteil

200 Werkzeug zum Vorformen

210 Werkzeugoberteil

220 Werkzeugunterteil

230 Kavität

231 Kavitätswandung

300 IHU-Werkzeug

330 Kavität

331 Kavitätswandung

A Bereich

B Bereich

L Längsachse

M Öffnungs- / Schließbewegung

S Spalt

T Trennebene

U1 Umfang des Ausgangsrohrteils

U2 Umfang des vorgeformten Ausgangsrohrteils,

bzw. Querschnittsumfang des Kavitätsquerschnitts an der selben Stelle

X Position (bzw. Stelle) auf der Längsachse