Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von gehär¬ teten Bauteilen aus Stahlblech, eine Vorrichtung zum Durchfüh¬ ren des Verfahrens sowie gehärtete Bauteile aus Stahlblech die mit dem Verfahren und der Vorrichtung hergestellt werden.

Im Bereich des Automobilbaus besteht ein Bestreben das Fahr- zeuggesamtgewicht abzusenken oder bei verbesserten Ausstattun¬ gen das Fahrzeuggesamtgewicht nicht ansteigen zu lassen. Dies kann nur realisiert werden, wenn das Gewicht bestimmter Fahr¬ zeugkomponenten abgesenkt wird. Hierbei wird insbesondere ver¬ sucht das Gewicht der Fahrzeugrohkarosserie deutlich gegenüber früher abzusenken. Gleichzeitig sind jedoch die Anforderungen an die Sicherheit, insbesondere die Personensicherheit im Kraftfahrzeug und an das Verhalten bei Verunfallung des Fahr¬ zeuges gestiegen. Während für die Absenkung des Karosserieroh¬ gewichts die Anzahl der Teile verringert und insbesondere auch die Dicke reduziert wird, wird erwartet, dass die Rohkarosse¬ rie mit verringertem Gewicht bei einer Verunfallung eine er¬ höhte Festigkeit und Steifigkeit bei einem definierten Verfor¬ mungsverhalten zeigt. Der am meisten angewandte Rohstoff bei der Karossefieherstel- lung ist Stahl. Mit keinem anderen Werkstoff lassen sich in derart großen Bereichen kostengünstig Bauteile mit den unter¬ schiedlichsten Werkstoffeigenschaften zur Verfügung stellen.

Aus den geänderten Anforderungen resultiert, dass bei hohen Festigkeiten, auch hohe Dehnungswerte und damit eine verbes¬ serte Kaltumformbarkeit gewährleistet ist. Ferner ist der Be¬ reich der darstellbaren Festigkeiten für Stähle erweitert wor¬ den.

Eine Perspektive insbesondere für Karosserien im Automobilbau sind dabei Bauteile aus Stahlfeinblech mit einer Festigkeit in Abhängigkeit der Legierungszusammensetzung in einem Bereich von 1000 bis zu 2000 MPa. Um derart hohe Festigkeiten im Bau¬ teil zu erreichen, ist es bekannt, aus Blechen entsprechende Platinen zu schneiden, die Platinen auf eine Temperatur zu er¬ wärmen die über, der Austenitisierungstemperatur liegt und an¬ schließend das Bauteil in einer Presse umzuformen, wobei wäh¬ rend des Umformvorganges gleichzeitig ein rasches Abkühlen zum Härten des Werkstoffes durchgeführt wird.

Während des Glühens, um die Bleche zu austenitisieren, bildet sich an der Oberfläche eine Zunderschicht. Diese wird nach dem Umformen und Abkühlen entfernt. Dies geschieht üblicherweise mit Sandstrahlverfahren. Vor oder nach diesem Entzundern wird der Endbeschnitt und das Einfügen von Löchern durchgeführt. Werden der Endbeschnitt und das Einfügen der Löcher vor dem Sandstrahlen durchgeführt, ist von Nachteil, dass die Schnitt¬ kanten und Lochkanten in Mitleidenschaft gezogen werden. Unab¬ hängig von der Reihenfolge der Bearbeitungsschritte nach dem Härten ist beim Entzundern durch Sandstrahlen und vergleichba¬ ren Verfahren von Nachteil, dass hierdurch das Bauteil häufig verzogen wird. Nach den genannten Bearbeitungsschritten er- folgt eine sogenannte Stückbeschichtung mit einer Korrosions¬ schutzschicht. Beispielsweise wird eine kathodisch wirksame Korrosionsschutzschicht aufgebracht.

Hierbei ist von Nachteil, dass die Nachbearbeitung des gehär¬ teten Bauteils außerordentlich aufwendig ist und aufgrund der Härtung des Bauteils sehr hohem Verschleiß unterliegt. Ferner ist von Nachteil, dass die Stückbeschichtung üblicherweise ei¬ nen Korrosionsschutz bewirkt, der nicht besonders stark ausge¬ prägt ist. Zudem sind die Schichtdicken nicht einheitlich, sondern schwanken über die Bauteilfläche.

In einer Abwandlung dieses Verfahrens ist es auch bekannt, ein Bauteil aus einer Blechplatine kalt umzuformen und anschlie¬ ßend auf die Austenitisierungstemperatur aufzuheizen und dann in einem Kalibrierwerkzeug schnell abzukühlen, wobei das Ka¬ librierwerkzeug dafür verantwortlich ist, dass das Bauteil, welches durch das Aufwärmen verzogen wird, bezüglich der umge¬ formten Bereiche kalibriert wird. Anschließend erfolgt die zu¬ vor beschriebene Nachbearbeitung. Dieses Verfahren ermöglicht gegenüber dem zuvor beschriebenen Verfahren komplexere Geomet¬ rien, da sich beim gleichzeitigen Umformen und Härten im We¬ sentlichen nur lineare Formen erzeugen lassen, komplexe Formen jedoch bei derartigen Umformvorgängen nicht realisierbar sind.

Aus der GB 1 490 535 ist ein Verfahren zum Herstellen eines gehärteten Stahlbauteils bekannt, bei dem ein Blech aus härt¬ baren Stahl auf die Härtetemperatur erhitzt wird und anschlie¬ ßend in einer Formgebungseinrichtung angeordnet wird in der das Blech in die gewünschte Endform geformt wird, wobei wäh¬ rend der Umformung simultan schnell abgekühlt wird, so dass eine martensitische oder bainitische Struktur erhalten wird während das Blech in der Formvorrichtung verbleibt. Als Aus¬ gangsmaterial wird beispielsweise ein borlegierter Kohlen- stoffstahl oder Kohlenstoffmanganstahl verwendet. Nach dieser Druckschrift ist die Umformung vorzugsweise eine Pressung kann aber auch mit anderen Verfahren angewendet werden. Die Umfor¬ mung und das Abkühlen sollen vorzugsweise so ausgeführt werden und so schnell durchgeführt werden, dass eine feinkörnige mar- tensitische oder bainitische Struktur erhalten wird.

Aus der EP 1 253 208 Al ist ein Verfahren zur Herstellung ei¬ nes gehärteten Blechprofils aus einer Platine, die in einem Presswerkzeug zum Blechprofil warm umgeformt und gehärtet wird, bekannt. Am Blechprofil werden hierbei aus der Ebene der Platine vorstehende Referenzpunkte beziehungsweise Kragen er¬ zeugt, die zur Lageorientierung des Blechprofils in nachfol¬ genden Fertigungsoperationen dienen. Die Kragen sollen beim Umformvorgang aus ungelochten Bereichen der Platine ausgeformt werden, wobei die Referenzpunkte in Form von randseitigen Ver- prägungen oder als Durchstellungen beziehungsweise Kragen im Blechprofil erzeugt werden. Das Warmumformen und Härten im Presswerkzeug soll aufgrund der durch die Kombination von Um¬ form- und Vergütungsvorgang in einem Werkzeug rationellen Ar¬ beitsweise generell Vorteile haben. Aufgrund der Einspannung des Blechprofils im Werkzeug und aufgrund von Wärmespannungen soll es jedoch zu nicht exakt vorhehrbestimmbaren Verzug am Bauteil kommen. Dieser kann sich nachteilig auf nachgeschalte¬ te Fertigungsoperationen auswirken, weshalb die Referenzpunkte am Blechprofil geschaffen werden.

Aus der DE 197 23 655 Al ist ein Verfahren zur Herstellung von Stahlblechprodukten bekannt, wobei ein Stahlblechprodukt in einem Paar gekühlter Werkzeuge geformt wird, solange es heiß ist und in eine martensitische Struktur gehärtet wird, während es immer noch im Werkzeug befindlich ist, so dass die Werkzeu¬ ge als eine Fixierung während des Härtens dienen. In den Be¬ reichen in denen nach dem Härten eine Bearbeitung stattfinden soll, soll der Stahl im Flussstahlbereich gehalten werden, wo¬ bei Einsätze in den Werkzeugen dazu verwendet werden, eine schnelle Abkühlung und dadurch eine martensitische Struktur in diesen Bereichen zu verhindern. Die gleiche Wirkung soll auch durch Ausnehmungen in den Werkzeugen erreicht werden können, so dass ein Spalt zwischen dem Stahlblech und den Werkzeugen auftritt. Bei diesem Verfahren ist von Nachteil, dass aufgrund des erheblichen Verzuges, der hierbei auftreten kann, das vor¬ liegende Verfahren zum Presshärten von Bauteilen mit komplexe¬ rer Struktur untauglich ist.

Aus der DE 100 49 660 Al ist ein Verfahren zum Herstellen lo¬ kalverstärkter Blechumformteile bekannt, wobei das Basisblech des Strukturteils im Flachzustand mit dem Verstärkungsblech lagedefiniert verbunden und dieses sogenannte gepatchte Ver¬ bundblech anschließend gemeinsam umgeformt wird. Um das Her¬ stellungsverfahren hinsichtlich Verfahrenserzeugnis und Ergeb¬ nis zu verbessern, sowie bezüglich der verfahrensübenden Mit¬ tel zu entlasten wird das gepatchte Verbundblech vor dem Um¬ formen mindestens auf etwa 800 bis 8500C erwärmt, rasch einge¬ legt, im warmen Zustand zügig umgeformt und anschließend bei mechanischer Aufrechterhaltung des Umformzustandes durch Kon- taktierung mit dem von innen her zwangsgekühlten Umformwerk¬ zeug definiert abgekühlt. Insbesondere der insoweit maßgebende Temperaturbereich 800 bis 5000C soll mit einer definierten Ab¬ kühlgeschwindigkeit durchfahren werden. Der Schritt des Ver- bindens von Verstärkungsblech und Basisblech soll ohne weite¬ res in dem Umformprozess integriert werden können, wobei die Teile miteinander hartverlötet werden wodurch zugleich ein wirksamer Korrosionsschutz an der Kontaktzone erreicht werden kann. Bei diesem Verfahren ist von Nachteil, dass die Werkzeu¬ ge insbesondere durch die definierte Innenkühlung sehr aufwen¬ dig sind. Aus der DE 2 003 306 sind ein Verfahren und eine Einrichtung zum Pressen und Härten eines Stahlteils bekannt. Ziel ist es Stahlblechstücke in Form zu pressen und zu härten, wobei die Nachteile bekannter Verfahren vermieden werden sollen, insbe¬ sondere, dass Teile aus Stahlblech in aufeinanderfolgenden ge¬ sonderten Schritten zum Formpressen und Härten hergestellt werden. Insbesondere soll vermieden werden, dass die gehärte¬ ten oder abgeschreckten Erzeugnisse gegenüber der gewünschten Form einen Verzug zeigen, so dass zusätzliche Arbeitsschritte erforderlich sind. Zur Verwirklichung ist es vorgesehen ein Stahlstück, nachdem das Stück auf eine seinen austenitischen Zustand herbeiführenden Temperatur erwärmt worden ist, zwi¬ schen einem Paar zusammenwirkender Formelemente zu legen, wor¬ auf das Stück gepresst und gleichzeitig schnell Wärme von dem Stück in die Formteile abgeleitet wird. Die Formteile werden während des gesamten Vorganges auf einer Kühltemperatur gehal¬ ten, so dass auf das Stück eine Abschreckwirkung unter einem Formdruck ausgeübt wird.

Aus der DE 101 20 063 C2 ist es bekannt, metallische Profil¬ bauteile für Kraftfahrzeuge aus einem in Bandform bereitge¬ stelltem Ausgangsmaterial einer Walzprofiliereinheit zuzufüh¬ ren und zu einem Walzprofil umzuformen, wobei nach dem Aus¬ tritt aus der Walzprofiliereinheit partielle Bereiche des Walzprofils induktiv auf eine zum Härten erforderliche Tempe¬ ratur erwärmt und anschließend in einer Abkühleinheit abge¬ schreckt werden. Im Anschluss hieran sollen die Walzprofile zu den Profilbauteilen abgelängt werden.

Aus der US 6,564,604 B2 ist ein Verfahren zum Herstellen eines Teils mit sehr hohen mechanischen Eigenschaften bekannt, wobei das Teil durch das Stanzen eines Streifens aus einem gewalzten Stahlblech hergestellt werden soll und insbesondere ein warm¬ gewalztes und beschichtetes Bauteil mit einer Metall- oder Me- talllegierung beschichtet ist, welches die Oberfläche des Stahls schützen soll, wobei das Stahlblech geschnitten wird, um ein Stahlblechvorformling zu erhalten, der Stahlblechvor- formling kalt oder warm umgeformt wird und entweder nach dem Warmumformen gekühlt und gehärtet wird oder nach dem Kaltum¬ formen erhitzt und anschließend abgekühlt wird. Eine interme¬ tallische Legierung soll auf die Oberfläche vor oder nach dem Umformen aufgebracht werden und einen Schutz gegen Korrosion und Stahlentkohlung bieten, wobei diese intermetallische Mi¬ schung zudem eine Schmierfunktion haben kann. Anschließend wird das überstehende Material von dem Formung abgenommen. Die Beschichtung soll hierbei allgemein auf der Basis von Zink oder Zink-Aluminium beruhen.

Aus der EP 1 013 785 Al ist ein Herstellungsverfahren eines Bauteils aus einem gewalzten Stahlband und insbesondere einem warmgewalzten Band bekannt. Ziel soll es sein, gewalzte Stahl¬ bleche von 0,2 bis 2,0 mm Dicke anbieten zu können, die unter anderem nach der Warmwalzung beschichtet werden und die einer Verformung entweder kalt oder warm, gefolgt von einer thermi¬ schen Behandlung unterworfen werden, wobei der Anstieg der Temperatur ohne Stahlentkohlung und ohne Oxidation der Ober¬ fläche der vorgenannten Bleche vor, während und nach der Warm¬ verformung oder der thermischen Behandlung gesichert werden soll. Hierzu soll das Blech mit einem Metall oder einer Me¬ talllegierung, die den Schutz der Oberfläche des Bleches si¬ chert, versehen werden, anschließend das Blech einer Tempera¬ turerhöhung für die Umformung unterworfen werden, anschließend eine Umformung des Bleches durchgeführt werden und das Teil abschließend abgekühlt werden. Insbesondere soll das beschich¬ tete Blech in heißem Zustand gepresst werden und das durch das Tiefziehen entstandene Teil abgekühlt werden um gehärtet zu werden und zwar mit einer Geschwindigkeit die höher ist als die kritische Härtungsgeschwindigkeit. Es wird ferner eine Stahllegierung angegeben, welche geeignet sein soll, wobei dieses Stahlblech bei 9500C austenitisiert werden soll, bevor es im Werkzeug verformt und gehärtet wird. Die aufgebrachte Beschichtung soll insbesondere aus Aluminium oder einer Alumi¬ niumlegierung bestehen, wobei hierdurch nicht nur ein Oxidati- ons- und Entkohlungsschutz, sondern auch eine Schmierwirkung resultieren soll. Bei diesem Verfahren kann es zwar im Gegen¬ satz zu den anderen bekannten Verfahren vermieden werden, dass das Blechteil nach dem Aufheizen auf die Austenitisierungstem- peratur verzundert, ein Kaltumformen wie dies in dieser Schrift dargestellt ist, ist jedoch mit feueraluminierten Ble¬ chen grundsätzlich nicht möglich, da die feueraluminierte Schicht eine zu geringe Duktilität für eine größere Verformung aufweist. Insbesondere Tiefziehprozesse komplexerer Formen sind mit derartigen Blechen im kalten Zustand nicht realisier¬ bar. Mit einer derartigen Beschichtung sind Warmumformungen, dass heißt das Umformen und Härten in einem einzigen Werkzeug möglich, das Bauteil weist danach jedoch keinen kathodischen Schutz auf. Zu dem muss auch ein solches Bauteil nach dem Här¬ ten mechanisch oder mittels Laser bearbeitet werden, so dass der bereits beschriebene Nachteil eintritt, dass nachfolgende Bearbeitungsschritte durch die Härte des Materials sehr auf¬ wendig sind. Darüber hinaus ist von Nachteil, dass alle Berei¬ che des Formteils, welche mittels Laser oder mechanisch ge¬ schnitten werden über keinerlei Korrosionsschutz mehr verfü¬ gen.

Aus der DE 102 54 695 B3 ist es bekannt, zur Herstellung eines metallischen Formbauteils, insbesondere eines Karosseriebau¬ teils aus einem Halbzeug, aus einem ungehärteten warmformbaren Stahlblech, das Halbzeug zunächst durch ein Kaltumformverfah¬ ren, insbesondere durch Tiefziehen zu einem Bauteilrohling um¬ zuformen. Anschließend soll der Bauteilrohling randseitig auf eine dem herzustellenden Bauteil näherungsweise entsprechende Berandungskontur beschnitten werden. Schließlich wird der be¬ schnittene Bauteilrohling erwärmt und in einem Warmumformwerk¬ zeug pressgehärtet. Das dabei erzeugte Bauteil weist bereits nach dem Warmumformen die gewünschte Berandungskontur auf, so dass eine abschließende Beschneidung des Bauteilrandes ent¬ fällt. Auf diese Weise sollen die Zykluszeiten bei der Her¬ stellung gehärteter Bauteile aus Stahlblech erheblich gesenkt werden. Der verwendete Stahl soll ein lufthärtender Stahl sein, der ggf. unter einer Schutzgasatmosphäre aufgeheizt wird, um eine Verzunderung während des Aufheizens zu vermei¬ den. Anderenfalls wird eine Zunderschicht vor das Formbauteil nach dem Warmumformen des Formbauteils entzundert. In dieser Druckschrift wird erwähnt, dass im Rahmen des Kaltumformpro¬ zesses der Bauteilrohling endkonturennah ausgeformt wird, wo¬ bei unter "endkonturnah" verstanden werden soll, dass diejeni¬ gen Teile der Geometrie des fertigen Bauteils, welche mit ei¬ nem makroskopischen Materialfluss einhergehen, nach Abschluss des Kaltumformprozesses vollständig in den Bauteilrohling ein¬ geformt sind. Nach Abschluss des Kaltumformprozesses sollen somit zur Herstellung der dreidimensionalen Form des Bauteils nur noch geringe Formanpassungen notwendig sein, welche einen minimalen lokalen Materialfluss erfordern. Bei diesem Verfah¬ ren ist von Nachteil, dass nach wie vor ein Endformschritt der gesamten Kontur im warmen Zustand erfolgt, wobei zur Vermei¬ dung von Verzunderung entweder der bekannte Weg gegangen wer¬ den muss, das unter Schutzgas geglüht werden muss oder die Teile entzundert werden müssen. Beiden Prozessen muss eine an¬ schließende Korrosionsstückbeschichtung nachfolgen.

Zusammenfassend kann gesagt werden, dass bei allen vorgenann¬ ten Verfahren sämtlichst von Nachteil ist, dass für das Errei¬ chen eines optimalen Kühleffekts und zur Vermeidung von Verzug ein 100%iges Anliegen der Formteile an den Werkzeugen (ein so¬ genanntes 100%iges Touchierbild) angestrebt wird. Ein solches Touchierbild erfordert ein langes, sehr arbeitsin¬ tensives Einarbeiten des Werkzeuges, bei dem mit Hilfe von aufgetragener Farbe festgestellt wird, welche Bereiche des Bauteils noch nicht vollflächig am Werkzeug anliegen. Entspre¬ chend muss die Oberfläche andauernd korrigiert werden. Trotz¬ dem ist allen bekannten Presshärteverfahren gemeinsam, dass es häufig und ohne dass es voraussagbar wäre, trotz sorgfältigs¬ ter Einarbeitung zu Verzug und Schnittkantenversatz kommt, so dass Bauteile nach dem Ausformen insbesondere tordiert sind und die Schnittkanten versetzt sind. Wegen der großen Härte können derartige Teile nicht mehr nachbearbeitet und bei¬ spielsweise gerichtet werden. Die Nachbearbeitung bei den be¬ kannten Verfahren beschränkt sich auf den Endbeschnitt mittels Laser.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Herstellen von gehärteten Bauteilen aus Stahlblech zu schaffen, welches die Einarbeitungszeit der Werkzeuge stark verkürzt, den Werkzeug¬ verschleiß senkt und zuverlässig Bauteile mit hoher Maß- und Passgenauigkeit und ohne Verzug liefert, wobei eine Nachbear¬ beitung der Werkstücke entfallen kann.

Die Aufgabe wird mit einem Verfahren mit den Merkmalen des An¬ spruchs 1 gelöst, vorteilhafte Weiterbildungen sind in Unter¬ ansprüchen gekennzeichnet.

Es ist eine weitere Aufgabe eine Vorrichtung zum Herstellen von gehärteten Bauteilen aus Stahlblech zu schaffen, welche eine verringerte Einarbeitungszeit besitzt, weniger ver¬ schleißanfällig ist, schneller Instandzusetzen ist und zuver¬ lässig Bauteile mit einer hohen Maß- und Passgenauigkeit und ohne Verzug liefert. Die Aufgabe wird mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 19 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in Un¬ teransprüchen gekennzeichnet.

Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass ein Hauptproblem beim Presshärten darin besteht, dass beim Einarbeiten der Werkzeuge mit vorgeformten und insbesondere tiefgezogenen Stahlblechen das Werkzeug auf diese Bleche eingearbeitet wird und mit die¬ sen Blechen ein fast vollständiger flächiger Kontakt herge¬ stellt wird. Bei den vorgeformten und insbesondere tiefgezoge¬ nen Stahlblechen mit den die Härtewerkzeuge eingearbeitet wer¬ den, handelt es sich jedoch auch um Stahlbleche, die mit neuen und ebenfalls in der Einarbeitung befindlichen Formwerkzeugen hergestellt werden. Durch Werkzeugverschleiß, sowohl des Tief¬ ziehwerkzeuges als auch des Härtewerkzeuges einerseits und Di¬ ckentoleranzen der gelieferten Stahlbleche andererseits oder durch Unterschiede in der Dicke des Werkstoffs durch das kalte Umformen, dem sogenannte Materialauszug wird jedoch ein wirk¬ lich vollflächiges Anliegen der Formhälften am Werkstück prak¬ tisch nie erreicht. Dies bedeutet aber auch, dass das Werk¬ stück an manchen Stellen mit sehr großer Kraft gepresst wird und an anderen Stellen fast gar nicht. Zwischen diesen beiden Extremen kann das Blech an unterschiedlichsten Stellen 'auch mit Kräften geklemmt werden, die zwischen der Maximalkraft und einer fast nicht vorhandenen Kraft liegen. Diese Stellen, an denen mit Maximalkraft, mit minimaler Kraft oder mit dazwi¬ schenliegenden Kräften geklemmt wird, sind nicht vorhersehbar. Sie befinden sich aber häufig auch im Flanschbereich.

Erfindungsgemäß konnte herausgefunden werden, dass das dazu führt, dass die unvermeidliche Schrumpfung des Bauteils in den Bereichen, in denen es stark geklemmt wird, verhindert wird und in den Bereichen in denen die Klemmung schwächer ist, mehr oder weniger eine Schrumpfung ohne Voraussage der Stärke stattfindet. Hierdurch werden unterschiedliche Material- bzw. Formteileigenschaften, insbesondere unterschiedliche Span- nungszustände bzw. Schrumpfungen generiert. Diese führen zum Verzug und insbesondere zur Tordierung der Bauteile. Es konnte zudem herausgefunden werden, dass die Phasenumwandlung von Austenit zu Martensit in nicht unerheblicher Weise dazu führt, dass diese Schrumpfung nicht linear mit der Temperatur statt¬ findet, was eine entsprechende Berücksichtigung weiter verkom¬ pliziert.

Das erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, die vorgeformten und insbesondere tiefgezogenen Bauteile auf die zum Härten notwen¬ dige Temperatur zu erhitzen und anschließend in eine Werkzeug zu überführen. Erfindungsgemäß wird von dem Weg des möglichst vollflächigen Klemmens bzw. Pressens abgegangen und gezielt teilflächig gepresst. Hierdurch kann in Bereichen in denen ge¬ klemmt wird mit einem sehr hohen Druck zuverlässig geklemmt und gehalten werden. Dies vorzugsweise jedoch mit einer lokal so hohen Pressung, dass ggf. Material, Unebenheiten oder loka¬ le Übermaße verdrängt und quasi geschmiedet werden. Hierdurch arbeitet sich der Werkstoff leicht in die Oberfläche der Form ein, so dass die Reibung zwischen Form und Werkstück steigt. Das Material wird somit im gepressten Bereich auf eine ein¬ heitliche maximale Dicke eingestellt. Der insgesamt benötigte Pressdruck der Presse kann jedoch niedriger sein als bei voll¬ flächigen Verfahren, so dass deutlich kostengünstigere Pressen verwendet werden können. Das Bauteil wird hierbei zumindest im Bereich der Schnittkanten klemmend gehalten. Schnittkanten im Sinne der Erfindung sind sowohl äußere Kanten als auch Löcher bzw. deren Kanten.

Zusätzlich kann das Bauteil auch über dessen Länge bzw. dessen Fläche gezielt geklemmt werden. Hierzu können sich Klemmberei¬ che linienartig oder gitternetzartig über die gesamte Fläche oder Teilflächen des Werkstücks erstrecken. Hierdurch kann das Bauteil in den gepressten Bereichen mit einem an ein möglichst gutes Crash-Verhalten angepassten Härtebereichen oder Härte¬ verläufen ausgebildet werden. Beispielsweise kann entlang der Hauptspannungslinien bzw. Kraftflusslinien gepresst werden und dort dadurch eine höhere Härte erzeugt werden. Ferner kann durch diese Pressung oder Klemmung eine Tordierung durch Ver¬ zug verhindert werden, insbesondere beim Ausformen des Werk¬ stücks. Die nicht gepressten Bereiche die aufgrund einer ggf. geringeren Abkühlrate eine geringere Festigkeit besitzen, kön¬ nen eine Verformungsreserve des Bauteils bilden, so dass ein belastetes gehärtetes Bauteil nicht u wie sonst bei homogen gehärteten bzw. pressgehärteten Bauteilen üblich - bricht son¬ dern sich noch gering verformt. Hierdurch wird verhindert, dass sich das Bauteil im Verunfallungsfall trennt.

In den Bereichen in den das Bauteil nicht gepresst wird liegt es entweder einseitig an einer Formenhälfte an und ist von der anderen Formenhälfte mit einem Luftspalt beabstandet oder ist von beiden Formenhälften mit einem Luftspalt beabstandet.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, in den Bereich in denen eine Pressung nicht stattfindet, dass Bauteil zumindest im Bereich der positiven Radien von Bereichen des Werkzeuges bzw. der Formenhälften zu stützen. In Bereichen von Sattelpunkten die einen engen Radius besitzen beispielsweise 0,5 bis 30 mm, wird das Werkstück vorteilhafterweise gepresst bzw. geklemmt. Sat¬ telpunkte sind hierbei so definiert, dass im Bereich eines Sattelpunktes oder Sattelbereiches das Werkstück bezüglich zweier Raumachsen einen positiven Radius besitzt.

Dies bedeutet auch, dass das Werkstück im Bereich eines posi¬ tiven Radius nur an einer Formhälfte anliegt, jedoch nicht an der gegenüberliegenden Formhälfte. Überraschender Weise konnte herausgefunden werden, dass mit einem derartiger Luftspalt, bei erfindungsgemäßer richtiger Einstellung die Kühlung und damit die Härtung positiv beeinflusst und insbesondere gesteu¬ ert werden kann. Erfindungsgemäß kann der Luftspalt aber auch so eingestellt werden, dass in vorausgewählten Bereichen das Bauteil weniger gehärtet wird als in anderen Bereichen. Dies kann z.B. dann sinnvoll sein, wenn in einem solchen Bauteil in bestimmten Zonen eine geringere Härtung und damit noch eine Verformbarkeit möglich sein soll. Ferner kann in den Fügeber¬ eichen ein sogenannter Härtesack durch eine geringere Härte des Ausgangsmaterials vermieden werden. Erfindungsgemäß werden der oder die Luftspalte mit einer Breite von mindestens 0,02 mm und vorzugsweise 0,1 bis 2,5 mm oder größer ausgebildet.

Erfindungsgemäß wird das Umformen der Bauteile sowie das Be¬ schneiden und Lochen der Bauteile im Wesentlichen bzw. voll¬ ständig im ungehärteten Zustand durchgeführt. Die relativ gute Verformbarkeit des verwendeten Blechmaterials im ungehärteten Zustand lässt die Realisierung komplexer Bauteilgeometrien zu und ersetzt teures nachträgliches Beschneiden im gehärteten Zustand durch wesentlich preisgünstigere mechanische Schneid¬ operationen vor dem Härteprozess.

In den Bereichen, in denen das Werkstück geklemmt wird, kann jedoch auch innerhalb des geklemmten Bereichs eine Schnittope¬ ration, beispielsweise die Erzeugung eines Lochs oder Aus¬ schnitts, also innerhalb des Blechs, oder das Abschneiden ei¬ nes Teils oder der gesamten Außenkontur im warmen Zustand er¬ folgen. Für das Schneiden innerhalb des Blechs besitzen die Formhälften in den Klemmbereichen entsprechende Aussparungen, die das Schneidwerkzeug aufnehmen. Für das Schneiden der Kon¬ tur wird benachbart zum Klemmbereich, außerhalb des Klemmbe¬ reichs ein Schneidwerkzeug vorgesehen. Der Warmschnitt erfolgt vorzugsweise bei Bauteiltemperaturen zwischen 380°C und 8000C. Hierdurch werden die Bereiche, die frei schrumpfen sollen, in keiner Weise beeinflusst oder beeinträchtigt.

Die unvermeidlichen Dimensionsänderungen durch das Erhitzen des Bauteils werden bei dem Umformen des kalten Blechs bereits berücksichtigt, so dass das Bauteil circa 0,6 bis 1,0% kleiner und insbesondere 0,8% kleiner hergestellt wird, als es die Endabmessungen sind. Zumindest wird die erwartete Wärmedehnung bei der Umformung berücksichtigt. Das Bauteil ist jedoch bis auf die Verkleinerung vollständig endkonturgenau geformt und beschnitten.

Bei dem kalten Bearbeiten des Bauteils, das heißt dem Umfor¬ men, Schneiden und Lochen kann es nach einer weiteren Ausfüh¬ rungsform des Verfahrens ausreichend sein, nur die Bereiche mit hoher Komplexität und Umformtiefe und gegebenenfalls die eng tolerierten Bereiche des Bauteils wie insbesondere die Schnittkanten, die Formkanten, die Formflächen und gegebenen¬ falls das Lochbild, wie insbesondere die Referenzlöcher mit den gewünschten Endtoleranzen, insbesondere den Beschnitt- und Lagetoleranzen, des fertigen, gehärteten Bauteils zu fertigen, wobei hierbei die Wärmedehnung des Bauteils durch das Aufhei¬ zen berücksichtigt bzw. kompensiert wird.

Dies bedeutet, dass das Bauteil in der ersten Ausführungsform nach dem kalten Umformen ca. 0,8% kleiner ist als die Soll- Endabmessungen des fertigen, gehärteten Bauteils. Kleiner be¬ deutet hierbei, dass das Bauteil nach dem kalten Umformen in allen drei Raumachsen also dreidimensional fertiggeformt ist. Die Wärmedehnung wird somit für alle drei Raumachsen gleicher¬ maßen berücksichtigt. Im Stand der Technik kann die Wärmedeh¬ nung durch beispielsweise das nicht vollständige Schließen der Form nicht für alle Raumachsen berücksichtigt werden, da hier nur in Z-Richtung, durch eine unvollständige Ausformung, eine Dehnung berücksichtigt werden könnte. Erfindungsgemäß wird vorzugsweise die dreidimensionale Geometrie bzw. Kontur des Werkzeugs in allen drei Raumachsen kleiner gefertigt.

Zur Durchführung des Verfahrens wird das ungehärtete, verzink¬ te spezielle Feinblech zunächst in Platinen geschnitten.

Die verarbeiteten Platinen können, Rechteck-, Trapez- oder Formplatinen sein. Für das Schneiden der Platinen können alle bekannten Schneidprozesse angewandt werden. Vorzugsweise wer¬ den Scheidprozesse angewandt, die während des Schneidprozesses keine so hohe Wärme in das Blech einbringen, dass eine Härtung eintritt.

Aus den geschnittenen Platinen werden anschließend mittels Kalt-Umformwerkzeugen Formteile hergestellt. Diese Herstellung von Formteilen umfasst alle Verfahren und/oder Prozesse, die in der Lage sind, diese Formteile herzustellen. Beispielsweise sind folgende Verfahren und/oder Prozesse geeignet:

Folgeverbundwerkzeuge, Einzelwerkzeuge in Verkettung, Stufenfolgewerkzeuge, Hydraulische Pressestraße, Mechanische Pressestraße, Explosionsumformen, elektromagnetisches Umformen, Rohr- Hydroformen, Platinen-Hydroformen und alle Kaltumformprozesse.

Nach dem Umformen und insbesondere dem Tiefziehen erfolgt der Endbeschnitt in den genannten herkömmlichen Werkzeugen.

Erfindungsgemäß wird das Formteil, welches im kalten Zustand geformt wurde um etwa 0,8 kleiner hergestellt als die nominale Geometrie des Endbauteils, so dass die Wärmedehnung beim Auf¬ heizen hierdurch kompensiert wird.

Die durch die genannten Prozesse hergestellten Formteile sol¬ len kalt umgeformt sein, wobei deren Dimensionen innerhalb des vom Kunden für das Fertigteil geforderten Toleranzfeldes lie¬ gen. Wenn bei der vorgenannten Kaltumformung größere Toleran¬ zen auftreten, so können diese teilweise nachträglich, gering¬ fügigst, während des Formhärteprozesses, auf den noch einge¬ gangen wird, korrigiert werden. Die Toleranzkorrektur im Form- härteprozess wird jedoch vorzugsweise nur für Formabweichungen durchgeführt. Derartige Formabweichungen können somit nach Art eines Warmkalibrierens korrigiert werden. Der Korrekturprozess soll jedoch möglichst nur auf einen Biegevorgang beschränkt werden, wobei Schneidkanten, die von der Werkstoffmenge abhän¬ gig sind (in Relation zur Formkante) nachträglich nicht beein- flusst werden sollen und können, d.h., dass, wenn die Geomet¬ rie der Schneidkanten in den Teilen nicht korrekt ist, im Formhärtewerkzeug keine Korrektur durchgeführt werden kann. Zusammenfassend kann man somit feststellen, dass der Toleranz¬ bereich bzgl. der Schneidkanten dem Toleranzbereich während des Kaltumformens und des Formhärteprozesses entspricht.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird beim Formen in kaltem Zustand, d. h. bei¬ spielsweise beim Tiefziehen am kalt vorgeformten Bauteil be¬ nachbart und im Bereich der Schnittkante, wie an sich bekannt ein Flansch ausgebildet. Nach der Ausbildung des Flansches wird der Außenbeschnitt im Bereich des Flansches durchgeführt. Dies hat den Vorteil, dass bei diesem Schnitt parallel zur Öffnungs- und Schließrichtung der Pressform geschnitten wird. Selbst bei Bauteilen, bei denen ein Flansch eigentlich nicht gewünscht ist, kann es trotzdem vorteilhaft sein, in kaltem Zustand diesen Flansch zum Zwecke des soeben beschriebenen Schnittes zu erzeugen. Der Flansch wird dann später im Verlauf des Formhärteprozesses beseitigt, wie dies weiter unten be¬ schrieben wird.

Nachdem das Bauteil vollständig geformt wurde wird das ver¬ formte und beschnitte Teil auf eine Glühtemperatur von über 7800C insbesondere 8000C bis 9500C erhitzt und einige Sekunden bis zu einigen Minuten auf dieser Temperatur gehalten, zumin¬ dest jedoch solange bis eine gewünschte Austenitisierung stattgefunden hat. Das Bauteil dehnt sich hierbei um 1% aus, so dass es nach dem Glühen und kurz vor dem Einlegen ein Über¬ maß von 0,2% besitzt.

Nach dem Glühprozess wird das Bauteil dem erfindungsgemäßen Formhärteschritt unterzogen.

Nachfolgend wird das Aufheizen und Formhärten beispielhaft nä¬ her erläutert.

Für die Durchführung des Formhärteprozesses wird insbesondere ein Teil zunächst von einem Roboter von einem Transportband abgenommen und in eine Markierstation eingelegt, damit jedes Teil nachvollziehbar vor dem Formhärten markiert werden kann. Anschließend legt der Roboter das Teil auf einen Zwischenträ¬ ger, wobei der Zwischenträger über ein Transportband in einem Ofen läuft und das Teil erwärmt wird.

Für das Aufheizen wird beispielsweise ein Durchlaufofen mit Konvektionserwärmung verwendet. Jedoch sind auch jegliche an¬ dere Wärmeaggregate bzw. Öfen verwendbar, insbesondere auch Öfen, in denen die Formteile elektromagnetisch oder mit Mikro¬ wellen aufgeheizt werden. Das Formteil durchläuft auf dem Trä¬ ger den Ofen, wobei der Träger vorgesehen ist, damit die Kor- rosionsschutzbeschichtung beim Erwärmen nicht auf Rollen des Durchlaufofens übertragen oder von diesem abgerieben wird. Im Ofen werden die Teile auf eine Temperatur erwärmt, die über der Austenitisierungstemperatur der verwendeten Legierung liegt.

Nach dem Erwärmen der Teile auf Maximaltemperatur muss, um ei¬ ne vollständige Härtung zu erhalten, ab einer bestimmten Min¬ desttemperatur (>700°C) mit einer minimalen Abkühlgeschwindig¬ keit von >20K/s abgekühlt werden. Diese Abkühlgeschwindigkeit wird beim anschließenden Formhärten erreicht.

Hierfür nimmt ein Roboter das Teil, abhängig auch von der Di¬ cke bei 7800C bis 9500C, insbesondere 860°C bis 900°C aus dem Ofen und legt es in das Formhärtewerkzeug ein. Während des Ma- nipulierens bzw. Handlings verliert das Formteil ungefähr 10°C bis 800C insbesondere 400C, wobei der Roboter zum Einlegen vorzugsweise so ausgeführt ist, dass er mit hoher Geschwindig¬ keit das Teil maßgenau in das Formhärtewerkzeug einlegt. Das Formteil wird vom Roboter auf einem Teileheber abgelegt und anschließend die Presse rasch heruntergefahren, wobei der Tei¬ leheber verdrängt und das Teil fixiert wird. Hierdurch wird sichergestellt, dass das Bauteil sauber positioniert und ge¬ führt wird, bis das Werkzeug geschlossen ist. Zu dem Zeitpunkt zu dem die Presse und somit das Formhärtewerkzeug geschlossen sind, hat das Teil noch eine Temperatur von mindestens 7800C. Die Oberfläche des Werkzeuges hat eine Temperatur von weniger als 5O0C, wodurch das Teil rasch auf 800C bis 200°C abgekühlt wird. Nach Abschluss der Austenit/Martensit-Umwandlung, d.h. unter 2500C kann das Bauteil bereits herausgenommen werden. Hierdurch kann im Gegensatz zum Stand der Technik Zeit gespart werden. Selbstverständlich kann das Teil auch bis zur weiteren Abkühlung im Werkzeug gehalten werden. Während des Härtens können die Luftspalte mit Gas und insbesondere Inertgasen ge¬ spült werden. Gegebenfalls können die Gase einen Kühleffekt bewirken. Das Werkzeug wird hierbei an den Stellen an denen es am Werk¬ stück anliegt durch Thermoschock belastet, wobei es das erfin¬ dungsgemäße Verfahren ermöglicht, insbesondere wenn beim Form¬ härteschritt keine Umformschritte durchgeführt werden, das Werkzeug bzgl. seines Grundwerkstoffs auf eine hohe Thermo- schockbeständigkeit auszulegen. Bei herkömmlichen Verfahren müssen die Werkzeuge zudem noch eine hohe Abrasionsbeständig¬ keit aufweisen, die jedoch im vorliegenden Fall keine wesent¬ liche Rolle spielt und insofern das Werkzeug verbilligt.

Beim Einlegen des Formteils ist darauf zu achten, dass das be¬ schnittene und gelochte Teil korrekt passend in das Formhärte¬ werkzeug eingelegt wird. Winkel können durch einfaches Biegen korrigiert werden, es kann jedoch kein überschüssiger Werk¬ stoff eliminiert werden. Deshalb müssen am kaltumgeformten Teil die Schnittkanten in Relation zu den Formkanten maßgenau geschnitten sein. Die Beschneidkanten sollen beim Formhärten fixiert werden, um Versetzungen der Schnittkanten zu vermei¬ den.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Verfah¬ rens kann insbesondere im Bereich der Schnittkanten noch eine Warmumformung stattfinden. Wie bereits beschrieben, kann es beim Kaltfertigformen des Bauteiles von Vorteil sein, im Be¬ reich der Beschnittkante einen Flansch vorzusehen, der eigent¬ lich beim fertigen Bauteil nicht vorhanden sein soll. Durch die Anformung eines solches Flansches im Tiefziehverfahren kann der Beschnitt senkrecht zur Öffnungs- und Schließrichtung der Form durchgeführt werden, was einen besonders exakten, ge¬ nauen und einfachen Schnitt ermöglicht. Im Formhärteprozess wird dieser gebildete Flansch bei dem heißen Bauteil, welches in "die Form eingelegt wurde, beim Schließen der Form entspre¬ chend wieder zurückgeformt bzw. an die Form angelegt ohne den Werkstoff zu dehnen. Hierzu ist in dem Bereich, in dem der Flansch vorhanden ist, entsprechend ein Schieber vorhanden, wobei die Form für den Formhärteprozess zunächst soweit ge¬ schlossen wird, dass das Bauteil beispielsweise in einem be¬ stimmten Bereich vom Formoberteil bereits gehalten wird und dann die Schieber eingefahren werden, die den Flansch an die Form, auf der das Bauteil aufliegt, andrücken. Da im Bereich der Schnittkanten das Bauteil sowieso geklemmt wird, überneh¬ men die Schieber diese Klemmung in diesem Bereich, wobei durch die Klemmung und/oder die nachfolgenden erzwungene Schrumpfung überraschender Weise dies so gut gelingt, dass am fertigen Bauteil die zuvor vorhandene Biegekante des Flansches kaum mehr sichtbar und nachweisbar ist.

Es ist grundsätzlich auch möglich, bestimmte Teile eines Bau¬ teils mit diesem Verfahren mit Schiebern im warmen Zustand an¬ zuformen oder auszubiegen, wobei eine teilweise Warmumformung dem Prinzip der erzwungenen Schrumpfung nicht widerspricht.

Anschließend nimmt ein Roboter die Teile aus der Presse und legt diese auf einem Gestell ab, wo sie weiter abkühlen. Die Abkühlung kann, wenn dies gewünscht ist, durch zusätzliches Anblasen von Luft oder Eintauchen in Flüssigkeiten beschleu¬ nigt werden.

Durch die erfindungsgemäße Formhärtung ohne nennenswerte Um¬ formschritte und bei einem Formschluss von Werkzeug und Werk¬ stück nur im Bereich der Schnittkanten bei gleichzeitigem Unterstützen der positiven Radien des Formteils ist es gewähr¬ leistet, dass das Werkstück verzugsfrei gekühlt wird. Bei üb¬ lichen Umformprozessen erfolgt eine nachvollziehbare definier¬ te Abkühlung erst dann, wenn der Umformprozess soweit gediehen ist, dass das Material an beiden Formhälften anliegt oder wenn das Material sofort allseitig formschlüssig an den Formhälften anliegt, dies führt zu Inhomogenitäten in der Festigkeit. Im vorliegenden Fall liegt das Formteil nur mit den Schnittkan¬ tenbereichen an den beiden Formhälften und mit den positiven Radien nur an eine Formhälfte an. Hierdurch wird die Schrump¬ fung im Bereich der Schnittkanten ausgeschaltet, während im Bereich des übrigen Bauteils eine Schrumpfung stattfindet, die dazu genutzt wird, dass das Bauteil sich an die Form anlegt und ggf. leicht nachgebogen wird. Hierdurch gelingt es sogar Formfehler vom Tiefziehen nachträglich zu korrigieren.

Der Beschnitt, der fertig tiefgezogenen Teile erfolgt üblicher Weise sequentiell. Bei der Erfindung können am Bauteil über¬ stehende Laschen für das Auflegen des Bauteils auf die Teile¬ heber vorgesehen sein. Diese Teile werden zumindest in dem Be¬ reich, in dem sie an das eigentliche Bauteil angebunden sind, mitgehärtet. Durch eine speziellen erfindungsgemäßen Bewe¬ gungsablauf, insbesondere des Teilehebers nach dem Härten und vor dem Öffnen der Form, werden diese Laschen in einfacher Weise abgebrochen. Hierdurch kann eine hohe Handhabungssicher¬ heit gewährleistet werden, andererseits müssen die Laschen nicht - wie im Stand der Technik üblich - nachträglich abge¬ schlagen werden.

Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung beispielhaft erläu¬ tert, es zeigen dabei:

Figur 1: ein Diagramm welches die Dilatometerkurve einer Probe eines härtbaren Stahlblechs zeigt;

Figur 2 : die Kurve nach Figur 1 mit Pfeilen zeigend das Aufheizen und Abkühlen;

Figur 3: einen Ausschnitt der Kurve nach Figur 2; Figur 4: die Fließkurven eines härtbaren Stahlblechs bei unterschiedlichen Temperaturen;

Figur 5: stark schematisiert einen erfindungsgemäßen Werkzeugsatz mit einem zu härtenden Stahlblech;

Figur 6: stark schematisiert Werkzeugschieber für einen Werkzeugsatz nach Figur 5;

Figur 7 : eine Einrichtung zum Abbrechen von Handlingsla¬ schen an einem bearbeiteten Blech;

Figur 8: eine weitere Ausführungsform einer Einrichtung nach Figur 7;

Figur 9: ein Verfahrensablauf des erfindungsgemäßen Ver¬ fahrens;

Figuren 10-14: der erfindungsgemäße Verfahrensablauf anhand ei¬ nes Automobilteils;

Figur 15: stark schematisiert der erfindungsgemäße Verfah¬ rensablauf bezüglich der Größenänderungen und der zu behandelnden Bauteile;

Figur 16: einen Verfahrensstammbaum des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Figur 17: stark schematisiert ein Bauteil, welches im kal¬ tumgeformten Zustand einen Schneidflansch be¬ sitzt und dessen Umformrichtung;

Figur 18: ein Formwerkzeug mit zwei Schiebern zur Warmum¬ formung eines Bauteiles entsprechend Figur 17. Erfindungsgemäß wird ein zu härtendes Bauteil im kalten Zu¬ stand umgeformt und geschnitten. Im kalten Zustand, d. h. vor dem Härten besitzt das Bauteil eine an üblichen Stahlblech im¬ manente Härte. In diesem Zustand lässt sich das Blech verhält¬ nismäßig gut schneiden und auch umformen und insbesondere tiefziehen (Figur 10) . Das Bauteil wird in alle drei Raumach¬ sen etwa 0,8 % kleiner geformt als es die Endgeometrie sein soll. Um das Bauteil anschließend zu Härten wird das Bauteil auf die Austenitisierungstemperatur und insbesondere bei¬ spielsweise über 9000C erwärmt. Die Erwärmung des Bauteils er¬ folgt dabei so, dass die Längenänderung des Materials die durch die Gefügeänderung die durch das Austenitisieren statt¬ findet abgeschlossen ist (Figur 1) . In Figur 1 erkennt man, dass bei Probebauteilen bei etwa 7500C die zunächst lineare Wärmedehnung mit steigender Temperatur bis etwa 8200C rückläu¬ fig verläuft bevor sie dann weiter ansteigt. Diese Unregelmä¬ ßigkeit in der linearen Dehnung sollte vor dem Einlegen des Werkstücks in das Werkzeug abgeschlossen sein.

Im Werkzeug wird das Bauteil (Figur 5, 6) zumindest im Bereich der Schnittkanten (Ränder), geklemmt. Das Bauteil versucht nun aufgrund der Abkühlung zu schrumpfen, wird dabei aber im We¬ sentlichen durch die Klemmung und die Form des Werkzeuges be¬ hindert. Dabei entstehen beträchtliche Zugspannungen und es kommt zu plastischen Verformungen im Bauteil. Die positiven Radien (Figur 10) "unterstützen" das Bauteil, wodurch sich das Bauteil in den entsprechenden Bereichen an die Formwerkzeuge anlegt. Durch die Schrumpfung nimmt das Bauteil diese Form dann an, wobei hier auch Ungenauigkeiten beim Formgeben des kalten, weichen Bauteils korrigiert werden. Das Bauteil wird zumindest solange in der Form belassen, bis die Austenit- Martensit-Umwandlung (Figuren 2, 3) abgeschlossen ist. Dies ist insbesondere bei etwa 2500C der Fall. Anschließend findet eine lineare Schrumpfung statt. Wird das Bauteil bei etwa 2500C aus der Form entnommen kann es frei noch etwa um 0,2 % schrumpfen. Wird das Bauteil in der Form belassen, springt das Bauteil beim Ausformen um etwa 0,2 % zurück, welches jedoch in der anfänglichen Formgebung berücksichtigt wurde.

In der Praxis (Figuren 11 bis 14) verläuft die Fertigung der¬ art, dass zunächst sogenannte Formplatinen aus einem Blech ge¬ schnitten werden. Die Formplatinen werden anschließend geformt und insbesondere tiefgezogen (Figur 12) und anschließend der Abfall weggeschnitten. Üblicherweise findet das Schneiden se¬ quentiell statt, so dass nicht auf ein Mal der gesamte Abfall weggeschnitten wird, sondern in zwei bis drei Stufen, da sich ansonsten der Verschnitt nicht gut aus der Form entfernen lässt. Zudem werden (Figur 14) Laschen am Teil belassen um das Teil auf sogenannten Teilehebern ablegen zu können und mit diesen Laschen auch aus der Form entfernen zu können. Erfin¬ dungsgemäß findet bei einfachen Bauteilen nur ein Schneid¬ schritt, wobei bei diesem einem Schneidschnitt die Laschen stehen gelassen werden die später zum Einlegen in die Form be¬ nötigt werden (Figur 13, 16) anschließend wird das Teil mit den Laschen in die Form eingelegt (Figuren 7, 8), wobei in den Bereichen in den die Laschen in der Form eingelegt sind, Ker¬ bungen erzeugen und anschließend die Laschen mit dem gesamten Werkstück gehärtet werden. Beim Ausformen des Bauteils werden die Laschen im Bereich der Kerbe durch Druckelemente abgebro¬ chen, so dass nach dem Ausformen ein vollständig fertigge¬ stelltes Bauteil vorliegt.

Nachfolgend wird ein Formwerkzeug für das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutert.

Das Formwerkzeug 1 (Figur 7, 8) besitzt beispielsweise eine Formwerkzeugoberhälfte 2 und eine Formwerkzeugunterhälfte 3. Das zu härtende Bauteil 4 ist im Beispiel vereinfacht im Quer¬ schnitt topf- bzw. hutförmig ausgebildet mit einer Bodenfläche 5, zwei Zargen 6, 7 und zwei Längsflanschbereichen 8, 9. Die Bodenfläche 5 geht mit zwei Rundungen 10, 11 in die Zargen 6, 7 über. Die Zargen 6, 7 gehen mit Rundungen 12, 13 in die Flansche 8, 9 über. Im Bereich der Rundungen 10, 11 bildet die Formoberhälfte 2 bezüglich des Formteils 4 positive Radien, im Bereich der Rundungen 12, 13 bildet die Formunterhälfte 3 po¬ sitive Radien bezüglich des Werkstücks 4. Im Bereich der posi¬ tiven Radien liegt das Werkstück 4 an den jeweiligen Formwerk¬ zeughälften an. Diesen positiven Radien gegenüberliegend sind Luftspalten 14 vorhanden, welche bis in die Bodenfläche 5 bzw. in Zargen 6, 7 reichen. Im Bereich der Zargenmitte können sich die Luftspalten 14 überschneiden, so dass das Bauteil in Teil¬ bereichen der Zarge, ggf. auch fast über die gesamte Zarge oh¬ ne Anlage an den Werkzeughälften befinden. Im Bereich der Schnittkanten 15 sind die Formwerkzeugoberhälfte oder die Formwerkzeugunterhälfte benachbart zu den Luftspalten 14 mit Vorsprüngen oder Aufmassen 16 so ausgebildet, dass die ent¬ sprechenden Bereich des Werkstücks 4 dort geklemmt werden.

Die Luftspalten 14 besitzen eine Breite die mindestens 0,02 mm und vorzugsweise 0,1 bis 2,5 mm oder größer beträgt.

Bei sehr einfachen Formen kann es im Extremfall ausreichen, eine Unterstützung der positiven Radien lediglich und aus¬ schließlich im Bereich der Rundungen 10, 11, 12, 13 in Form von kreissegmentartigen Vorsprüngen vorzusehen und den Rest des Werkstücks nicht zu stützen sondern lediglich im Bereich der Schnittkanten 15 zu klemmen.

Um im Bereich der Zargen oder im Bereich von Wendepunkten oder Sattelpunkten mit engen Radien (ca. 0,5 - 30 mm) (Figur 6) ei¬ ne zuverlässige Klemmung zu erzeugen ohne dass das Einlegen des Werkstücks in Form behindert wird, oder das Werkstück in bestimmten Bereichen zu früh an der Form anliegt, können ein oder mehrere Schieberwerkzeuge 17, 18 in einer der Formwerk¬ zeughälften oder gegenüberliegend in beiden Formwerkzeughälf¬ ten 2, 3 vorhanden sein, welche vorzugsweise beim Schließen der Form auf die gegenüberliegende Formwerkzeughälfte bzw. aufeinanderzugefahren werden und beispielsweise Löcher im Be¬ reich der Zarge klemmen. Hierdurch wird gewährleistet, dass auch im Bereich der Zarge angeordnete Löcher zuverlässig wäh¬ rend des Formhärtens und Schrumpfens gehalten werden.

Um das Werkstück auch über die Fläche bzw. Länge zu klemmen insbesondere mit linienartigen, rautenartigen bzw. gitternetz¬ artigen Mustern, ist in der Form ein entsprechendes Muster in Form der entsprechenden Linien, Rauten oder Gitter als ent¬ sprechend linien-, rauten- oder gitterförmiges Aufmass vorhan¬ den. Diese Linien bzw. diese Klemmstege werden dabei so auf¬ einander abgestimmt, dass eine zuverlässige Klemmung erfolgen kann. Hierbei kann es vorteilhaft sein, derartige Klemmstege nur auf einer Seite des Werkstücks, das heißt an einer Form¬ hälfte vorzusehen und an der anderen Formhälfte ein vollflä¬ chiges Anliegen zu gewährleisten. Durch den hohen Pressdruck durch die Klemmleisten ist dies einfacher zu bewerkstelligen als bei einem angestrebten 100-% Touchierbild an beiden Form¬ hälften. Es können sich jedoch auch bezüglich des Werkstücks gegenüberliegende Klemmstege verwendet werden. Die Klemmstege können entweder fest in Form angeordnet sein oder in Form von Einlegeelementen vorhanden sein. Erfindungsgemäß werden derar¬ tige Klemmstege insbesondere dort vorgesehen, wo das Werkstück sicher gehalten werden muss um insbesondere bei sehr großflä¬ chigen oder sehr langen Bauteilen eine Tordierung durch Wärme¬ spannungen bzw. Abkühlspannungen und Verzug vermieden werden sollen. Die Klemmstege haben vorzugsweise eine Breite von 5 bis 20 mm Vorteilhafterweise wird im Bereich von Sattelpunkten eine beidseitige vollflächige Klemmung dieser relativ kleinen Be¬ reiche durchgeführt. Als Sattelpunkte werden Punkte bzw. Be¬ reiche definiert, in denen zwei positive Radien von zwei Werk¬ zeugraumachsen zusammenfallen, wobei die beiden positiven Ra¬ dien jeweils einen relativ engen Radius von 0,5 bis 30 mm be¬ sitzen.

Im einfachsten Fall jedoch wird das Bauteil ausschließlich im Bereich der Schnittkanten gepresst und nur im Bereich der po¬ sitiven Radien von der jeweiligen Formwerkzeughälfte gestützt und liegt an den übrigen Bereichen nicht an den Formwerkzeug¬ hälften an. Dort ist das Bauteil zumindest mit einem kleinen Luftspalt von den Formwerkzeughälften beabstandet, wobei die Breite des LuftSpaltes je nach gewünschtem Kühleffekt einge¬ stellt werden kann. Hierbei gilt, dass sehr kleine Luftspalte zum Beispiel von 0,02 bis 0,05 mm auf die Kühlung kaum einen Einfluss haben, während sehr große Luftspalte von beispiels¬ weise 1,00 bis 2,5 mm und größer einen merklichen Einfluss auf die Kühlleistung und damit auf die Härte des Materials haben.

Um die bereits beschriebenen Laschen abzubrechen kann im Be¬ reich der Längskante 15 an der Stelle an der eine Lasche 20 vorsteht ein Kerbwerkzeug 21 vorhanden sein (Figur 7, 8), wo¬ bei dieses Kerbwerkzeug 21 beispielsweise ein Vorsprung im Be¬ reich der Form ist. Dem Kerbwerkzeug gegenüberliegend ist ein gefederter Niederhalter 22 vorhanden, wobei der gefederte Nie¬ derhalter 22 eine nach außen abwinkelnd verlaufende Auflage¬ fläche 23 besitzt. Dem Niederhalter 22 ist (Figur 7) gegenü¬ berliegend der Teileheber 24 angeordnet, wobei der Teileheber 24 ein Auflagevorsprung 25 besitzt auf dem die Lasche 20 auf¬ liegt. Nach erfolgtem Härten kann mit dem Vorsprung 25 die La¬ sche 20 angehoben werden, so dass sie mit Unterstützung des Kerbwerkzeugs 21 im Bereich des Kerbwerkzeug 21 an der Längs¬ kante abgewinkelt angehoben wird, wobei der Niederhalter 22 in dem Moment an dem die Lasche 20 an der schrägen Fläche 23 an¬ liegt entgegen der Kraft der Feder angehoben werden kann. Im Bereich des Kerbwerkzeugs 21 bricht die Lasche aufgrund der großen Härte und Sprödigkeit ab.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform (Figur 8) ist der Teileheber 24 auf gleichen Seite des Werkstücks angeordnet wie der Niederhalter 22, wobei der Teileheber 24 ebenfalls fe¬ dernd gelagert ist. Dem Teileheber 24 und dem Niederhalter 22 gegenüberliegend ist das Kerbwerkzeug 21 angeordnet. Dem Tei¬ leheber 24 bezüglich des Werkstücks gegenüberliegend ist an der gegenüberliegenden Formhälfte 2 ein auf den Teileheber 24 zu und von ihm wegbewegbares Abbrechwerkzeug 26 vorhanden, welches mit einem seitlichen Vorsprung 27 auf die Lasche auf¬ setzbar ist und die Lasche bezüglich des Kerbwerkzeugs 21 ver¬ biegt und abbricht, wobei das Werkzeug 26 auf dem Teileheber 24 aufsetzt und der Teileheber mit seinem Vorsprung 25 und das Werkzeug mit seinem Vorsprung 27 die Lasche 20 zwischen sich begrenzen und bei einer weiteren Bewegung des Werkzeugs 26 der Teileheber gegen die Federkraft einer Feder 28 bewegt wird bis die Lasche 20 im Bereich des Kerbwerkzeugs 21 abbricht.

Der Prozess kann dabei so gesteuert werden, dass das Abbrechen bei der hierfür am günstigsten Temperatur erfolgt.

Durch diese Maßnahme lässt sich der gesamte apparative Aufwand stark verringern. So kann insbesondere ein Schneidschritt ent¬ fallen.

In den Bereichen, in denen das Werkstück geklemmt wird, kann jedoch auch innerhalb des geklemmten Bereichs eine Schnittope¬ ration, beispielsweise die Erzeugung eines Lochs oder Aus- Schnitts oder das Abschneiden eines Teils der Außenschnittkan¬ te im warmen Zustand erfolgen. Hierfür besitzen die Formhälf¬ ten in den Klemmbereichen entsprechende Aussparungen. Der Warmausschnitt erfolgt vorzugsweise bei Bauteiltemperaturen zwischen 380°C und 8000C.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfin¬ dungsgemäßen Verfahrens (Fig. 17, 18) wird beim Formen im kal¬ ten Zustand, d. h. beispielsweise beim Tiefziehen am kalt- vorgeformten Bauteil 29 benachbart und im Bereich der Schnitt¬ kante 30 in an sich bekannter Weise ein Flansch 31 ausgebil¬ det. Nach der Ausbildung des Flansches 31 wird der Außen¬ beschnitt im Bereich des Flansches 31 durchgeführt. Dies hat den Vorteil, dass bei diesem Schnitt parallel zur Öffnungs¬ und Schließrichtung der Pressform geschnitten wird. Selbst bei Bauteilen, bei denen ein Flansch eigentlich nicht gewünscht ist, kann es trotzdem vorteilhaft sein, in kaltem Zustand die¬ sen Flansch zum Zwecke des soeben beschriebenen Schnittes zu erzeugen. Der Flansch wird dann später im Verlauf des Formhär¬ teprozesses beseitigt, wie dies weiter unten beschrieben wird.

Bei dieser Ausführungsform des Verfahrens kann insbesondere im Bereich der Schnittkanten 30 oder der Außenkontur noch eine Warmumformung stattfinden. Wie bereits beschrieben, kann es beim Kaltfertigformen des Bauteiles 29 von Vorteil sein, im Bereich der Beschnittkante 30 einen Flansch 31 nur zum Schnei¬ den vorzusehen, der eigentlich beim fertigen Bauteil 29 nicht vorhanden sein soll. Durch die Anformung eines solches Flan¬ sches 31 im Tiefziehverfahren kann der Beschnitt senkrecht zur Öffnungs- und Schließrichtung der Form durchgeführt werden, was einen besonders exakten, genauen und einfachen Schnitt er¬ möglicht. Im Formhärteprozess wird dieser gebildete Flansch bei dem heißen Bauteil 29, welches in die Form 1 eingelegt wurde, beim Schließen der Form 1 entsprechend wieder zurückge- formt bzw. an die Form 1 angelegt (Pfeile 32) . Hierzu ist in dem Bereich, in dem der Flansch 31 vorhanden ist, entsprechend je ein Schieber 33 vorhanden, wobei die Form 1 für den Form- härteprozess zunächst soweit geschlossen wird, dass das Bau¬ teil 29 beispielsweise in einem bestimmten Bereich 34 vom Formoberteil 2 bereits gehalten wird und dann die Schieber 33 eingefahren werden (Pfeile 35) , die den Flansch 31 mit ent¬ sprechend-vorstehenden Bereichen oder Aufmassen 36 an die Form 1 bzw. Formunterteil 3, auf der das Bauteil 29 aufliegt, an¬ drücken. Da im Bereich der Schnittkanten 30 das Bauteil 29 so¬ wieso geklemmt wird, übernehmen die Schieber 33 bzw. die Be¬ reiche 36 diese Klemmung in diesem Bereich, wobei durch die Klemmung und die nachfolgende erzwungene Schrumpfung überra¬ schender Weise dies so gut gelingt, dass am fertigen Bauteil die zuvor vorhandene Biegekante des Flansches 31 kaum mehr sichtbar und nachweisbar ist.

In an sich gleicher Weise kann im Bereich der Schnittkanten oder der Außenkontur im warmen Zustand auch ein Flansch oder eine Ausbiegung erzeugt werden. Hierzu wirkt ein Schieber ent¬ sprechend auf einen vorstehenden Bereich des Blechs ein, biegt diesen im gewünschten Maß um und klemmt den Flansch, die Schnittkante des Flansches oder des umgebogenen Bereichs an¬ schließend, während ggf. der übrige Bereich, dem Prinzip der erzwungenen Schrumpfung gehorchend, nicht geklemmt wird.

Hierdurch kann beispielsweise außerhalb des eigentlich von der Komplexität der Formgebung kritischen Bereichen des Bauteils, beispielsweise dem Kopf einer Fahrzeug-B-Säule, noch eine Warmumformung vor der erzwungenen Schrumpfung erfolgen um z. B. einen Kopf-Flansch zu bilden.

Das gesamte Verfahren (Figuren 16, 17) kann wie folgt ablaufen 1. Platinen schneiden, 2. die Kaltumformung beispielsweise durch tiefziehen, anschließend ein mechanischer Schneid¬ schritt, anschließend das Erwärmen, das Formhärten, anschlie¬ ßend ggf. eine Reinigung wie z. B. eine Ultraschallreinigung und anschließend das Lager. Da das Formhärten die Taktzeiten vorgibt und nur ein Schneidschritt vorhanden ist kann auch die Verwendung der bestehenden oft recht aufwendigen Pressen und Schneidstraßen mit vier bis fünf großen Pressen verzichtet werden und eine langsamere Presse verwendet werden die bei¬ spielsweise zur ebener Erde aufgestellt ist. Derartige Pressen haben nicht die hohen Taktraten bzw. Taktzeiten wie große Pressestrassen diese werden jedoch im vorstehenden Verfahren nicht benötigt. Die erzielbaren Pressdrücke sind ähnlich. Die Investitionen sind jedoch deutlich niedriger. Zudem kann eine Anlage zum Durchführen des Verfahrens (Figur 16) modulartig ausgebildet sein. Das heißt entsprechend einer gewünschte Fer¬ tigung kann die Anlage umgestellt oder konfiguriert werden. Da Pressestraßen in der Regel mit sechs Pressen in Linie ausge¬ rüstet sind, aber beim Formhärteprozesse eine geringere Anzahl Pressen benötigt werden, ist eine modulartige Ausbildung nur bedingt möglich, zudem können die nicht benötigten Pressen nicht abgebaut werden.

Bei der Erfindung ist von Vorteil, dass sich die Vorgänge bei einem erfindungsgemäßen Formhärten erheblich leichter simulie¬ ren lassen, da große Netto-Dehnungen über die Blechstärke in¬ folge von Umformungen nicht stattfinden. Die auftretenden Deh¬ nungen aufgrund gezwungener Schrumpfung sind klein.

Darüber hinaus ist von Vorteil, dass es mit der Erfindung ge¬ lingt, ohne lange' Einarbeitungszeiten und ohne die aufwendige Fertigung von Prototypen auch aus relativ ungenau tiefgezoge¬ nen oder im Umformen leicht verzogenen Bauteilen durch das Formhärten maßgenaue Bauteile ohne Verzug und ohne Tordierung mit definierter Härte zu erhalten. Ferner ist von Vorteil, dass für das erfindungsgemäße Verfahren relativ preisgünstige Pressenstraßen verwendet werden können. Hierdurch ist das Ver¬ fahren gegenüber bekannten Presshärteverfahren deutlich kos¬ tengünstiger.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform werden die klemmenden Elemente der Formwerkzeughälften aus federnd gelagerten Klemm¬ einsätzen oder Klemmleisten gebildet, welche beim Aufbringen des Klemmdrucks in die Formwerkzeuge gedrückt werden, so dass sich die Luftspalte von einer Ausgangsbreite reduzieren und ggf. verschwinden.