[Ol] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Fertigen eines Formteils, bei welchem ein Blech bearbeitet wird, wobei das Blech ein Metall aufweist und ein flächiger Grundkörper mit einer Materialdicke ausbildet, welche in Bezug zu den Längenabmessungen einer Fläche des Bleches geringer ist, wobei das Blech an einer Oberseite und einer Unterseite jeweils eine größere Oberfläche aufweist als an den die Materialdicke bestimmenden Oberflächen. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Formteil und eine Presse mit einem Werkzeug.

[02] Bleche sind insbesondere flache Walzwerkfertigprodukte aus Metall, welche üblicherweise als Tafeln und/oder Rollen

(Coils) ausgeliefert werden. Bleche werden in der Fertigung in verschiedensten Industriezweigen wie beispielsweise im Automobilbau, Haushaltsgerätebau, Schiffbau und

Maschinenbau eingesetzt. Die aus Blechen gefertigten Bauteile unterliegen je nach Einsatzzweck unterschiedlichen lokalen Belastungen.

[03] Zudem besteht im Sinne des Leichtbaus und damit einhergehender Energieeinsparung ein zunehmender Bedarf an Verbundwerkstoffen. Nachteilig ist bei Verbundwerkstoffen ein abrupter Übergang zwischen den verschiedenen Werkstoffen, da mechanische Belastungen häufig zu Problemen an den WerkstoffÜbergängen führen. [04] Folglich besteht ein Bedarf an Blechen mit kontinuierlichen Eigenschaftsprofilen, welche sich gezielt für bestimmte Anwendungen konfektionieren lassen. Werkstoffe mit flexibel auslegbaren Eigenschaften werden auch als Werkstoffe mit gradierten Eigenschaften bezeichnet .

[05] Zur Einstellung gradierter Bauteileigenschaften werden industriell ausgehend von Blechteilen bislang die nachfolgenden, unterschiedlichen Bearbeitungsverfahren angewendet .

[06] Bei einem Verfahren wird eine maßgeschneiderte Blechplatine verwendet, welche üblicherweise aus verschiedenen Werkstoffgüten und/oder Blechdicken zusammengesetzt ist (Tailored Blank) . Dieses vorgefertigte Halbzeug wird anschließend beispielsweise durch Tiefziehen zum gewünschten Bauteil umgeformt.

[07] Beim Tailored Welded Blank werden die einzelnen Blechplatinen aneinandergeschweißt , welches in der Regel mittels Laserschweißen erfolgt. Somit werden über einen flächigen Verbund von Blechen unterschiedlicher Abmessungen und/oder unterschiedlicher Werkstoffe nach einem Umformen die gradierten Bauteileigenschaften erzielt.

[08] Ebenfalls lassen sich die gradierten

Bauteileigenschaften durch ein verschieden gewalztes Blechband erreichen. Beim Tailor Roiled Blank werden hierzu durch Auf- und Abfahren der Walzen unterschiedliche Blechdicken eines Blechbandes erzeugt, wodurch homogene und/oder stetige Übergänge zwischen zwei Dicken erzielt werden können. Nachteilig ist hier, dass lediglich ein Werkstoff eingesetzt wird.

[09] Allgemein ist nachteilig bei oben genannten

Verfahren, dass Bleche aus verschiedenen Materialien und/oder verschiedenen Blechdicken flächig zusammengesetzt werden. Beim anschließenden Umformen zum Formteil und/oder der späteren Benutzung des Formteils besteht die Gefahr, dass die zusammengesetzten Bleche insbesondere an den Übergangsstellen reißen und aufgrund des flächigen Ansatzes mehr Material (Werkstoff) erforderlich ist.

[10] Zudem können durch die Umformung bestimmte Schwachstellen im Bauteil auftreten, an denen bevorzugt Ausdünnungen und/oder Ausfransungen und/oder Ausreißungen lokal auftreten können. Eine solche Schwachstelle ist beispielsweise der Türschlossbereich einer zu fertigenden Autotür .

[11] Den oben genannten Verfahren sind bezüglich dieser Schwachstellen Grenzen gesetzt, da eine Anpassung an lokale Belastungen lediglich über die Werkstoffwähl des Bleches oder die Blechdicke erfolgen kann.

[12] Die EP 0 911 426 Bl offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines Formteils, bei dem auf einen Grundkörper, beispielsweise ein Blech, durch thermisches Spritzen ein pulverförmiger Zusatzwerkstoff flächig aufgetragen wird, ohne dass die Pulverpartikel geschmolzen werden und ohne dass eine stoffschlüssige Verbindung zwischen zwei Werkstoffen hergestellt wird. Anschließend wird der beschichtete Grundkörper umgeformt und der Grundkörper entfernt .

[13] In der DE 44 19 652 AI wird zur Verbesserung des Schwingungsverhaltens, der Festigkeit und insbesondere der Diagonalsteifigkeit von Leichtbauteilen sowie zur Verbesserung der Herstellung von Leichtbauteilen mit dreidimensional verformten Bleichen aus einem plattenförmigen Formelement, welches wenigsten bereichsweise eine dreidimensionale Struktur aufweist, die in wenigstens zwei in der Ebene des plattenförmigen Formelementes in einem Winkel zu einander liegenden Richtungen durchbrochen ist vorgeschlagen, dass Teilflächen der strukturierten Bereiche mit unterschiedlichen Strukturen versehen sind, die dem für die jeweilige Teilfläche beabsichtigten Hauptverformungsgrad angepasst sind .

[14] Gemäß der DE 10 2004 051 848 B3 wird ein Verfahren zur Herstellung von mehrlagigen Blechstrukturen, durch das eine mehrlagige Blechstruktur, bestehend aus zumindest einem Grundblech und zumindest einem Verstärkungsblech, hergestellt wird, wobei das Verstärkungsblech mit dem Grundblech durch ein Fügeverfahren verbunden wird und eine Umformfestigkeit der mehrlagigen Blechstruktur in einem Randbereich und/oder einem Mittenbereich des

Verstärkungsblechs geringer ist als im übrigen Bereich des Verstärkungsblechs und die mehrlagige Blechstruktur anschließend durch ein Umformverfahren umgeformt wird und eine mehrlagige Blechstruktur, die vorzugsweise durch das vorgenannte Verfahren hergestellt wird vorgeschlagen. [15] In der EP 0 911 426 Bl wird ein Verfahren zur Herstellung von Formteilen vorgeschlagen, wobei ein Grundkörper durch thermisches spritzen beschichtet wird, wobei ein pulverförmiger Zusatzwerkstoff mittels eines Gases auf die zu beschichtende Oberfläche des Grundkörpers geleitet wird, ohne dass die Pulverpartikel des Zusatzwerkstoffes im Gasstrahl geschmolzen werden und dass der Grundkörper durch aufspritzen auf eine gewünschte Dicke verstärkt wird, wobei der Grundkörper eine geringere Dicke aufweist als die durch thermische Spritzen aufgespritzte Schicht .

[16] Aufgrund der genannten Verfahren und Nachteile ist es praktisch nur sehr eingeschränkt möglich, gradierte Eigenschaften eines Bauteils über die Vorkonfektionierung eines Bleches zu erzeugen.

[17] Aufgabe der Erfindung ist es, den Stand der Technik zu verbessern .

[18] Gelöst wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Fertigen eines Formteils, bei welchem ein Blech bearbeitet wird, wobei das Blech ein Metall aufweist und ein flächiger Grundkörpermit einer Materialdicke ausbildet, welche in Bezug zu den Längenabmessungen einer Fläche des Bleches geringer ist, wobei das Blech an einer Oberseite und einer Unterseite jeweils eine größere Oberfläche aufweist als den die Materialdicke bestimmenden Oberflächen, mit folgenden Schritten : - stoffschlüssiges Aufbringen einer Fremdstruktur auf eine Oberfläche des Bleches und

- Umformen des Bleches nach dem Aufbringen der Fremdstruktur, sodass nach dem Umformen das Formteil vorliegt .

[19] Durch das gezielte, stoffschlüssige Aufbringen einer Fremdstruktur auf die Oberfläche eines Bleches wird das Blech insbesondere derart vorkonfektioniert, dass nach einer Umformung das Blech gradierte Eigenschaften erhalten hat. Dadurch wird eine flexible Konfektionierung von Blechen vor dem Umformen ermöglicht.

[20] Insbesondere können unterschiedliche Werkstoffkombinationen verwendet und vor allem eine Fremdstruktur mit unterschiedlichen Werkstoffeigenschaften auf die Oberfläche des Bleches stoffschlüssig aufgebracht werden. Folglich werden dadurch die Materialdicke, die WerkstoffZusammensetzung und/oder die Oberflächenstruktur des Bleches beeinflusst.

[21] Durch Art des stoffschlüssigen Aufbringens der Fremdstruktur wird eine flexible Bauteilgestaltung ermöglicht. Insbesondere werden optimierte

Formteileigenschaften durch das stoffschlüssige Aufbringen einer Fremdstruktur gezielt entsprechend der Verwendung des Formteils und dessen lokalen Belastungen eingestellt. Somit werden sehr gezielt und lokal die Eigenschaften durch Aufbringen von Strukturen verbessert. [22] Dadurch, dass insbesondere keine großflächige Überlappung von zwei Werkstoffen zur Ausbildung der Struktur notwendig ist, sondern der zweite Werkstoff sehr lokal eingesetzt wird, ist das erfindungsgemäße Verfahren material- und ressourcenschonend.

[23] Es ist insbesondere vorteilhaft, dass dadurch bekannte Schwachstellen, an denen bei oder nach der Umformung Beschädigungen wie Ausdünnungen, Ausfransungen und/oder Ausreißungen am Formteil entstehen können, verhindert werden .

[24] Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung beruht darauf, dass die Bauteil- und Umformeigenschaften von Blechen nach Aufbringen einer stoffschlüssigen Fremdstruktur auf die Oberfläche des Bleches durch Kombination von strukturierter Gradierung und Umformung erreicht werden.

[25] Somit können nicht nur die Eigenschaften des zu fertigenden Formteiles, sondern auch der Umformungsprozess selber beeinflusst und/oder verbessert werden. Des Weiteren können die Formänderungseigenschaften erweitert werden.

[26] Dadurch treten weniger Formteile mit Fertigungsfehlern auf, sodass die Produktivität erhöht und die Kosten gesenkt werden können. Folgendes Begriffliche sei erläutert:

[27] Unter „Formteil" wird insbesondere ein Werkstück verstanden, welches durch gezieltes Umformen eines Bleches aufgrund einer Formänderung plastisch entsteht. Somit ist ein Formteil insbesondere ein Bauteil mit fast fertigen oder fertigen Werkstückformen und/oder Werkstückgeometrien. [28] Ein „Blech" ist insbesondere ein flaches Walzwerkfertigprodukt aus Metall, welches insbesondere als Tafel und/oder Rolle (coil) vorliegt. Insbesondere ist ein Blech ein flächiger Grundkörper und/oder ein flaches Gebilde. Ein Blech kann insbesondere aus einem einzelnen Blech oder aus mehreren verbundenen Blechen und/oder mehreren miteinander gefügten Blechen und/oder einer Blechplatine bestehen. Somit kann ein Blech insbesondere auch als Tailor Welded and Tailor Bonded Blanks vorliegen. Hierbei kann es sich insbesondere um ein Feinblech mit einer Dicke von kleiner 3,00mm handeln und/oder um ein Grobblech mit einer Dicke größer gleich 3,00mm. Insbesondere kann ein Blech auch als Folie mit einer Dicke von unter 60pm vorliegen. Bleche können insbesondere aus metallischen Werkstoffen wie Stahl, Kupfer und/oder Aluminium bestehen.

[29] Als „Metall" werden insbesondere chemische Elemente bezeichnet, deren Atome sich untereinander zu einer Kristallstruktur mit frei beweglichen Elektronen verbinden (metallische Bindung) . Unter Metalle werden hier insbesondere Schwermetalle, Leichtmetalle, Edelmetalle, Unedelmetalle und/oder Halbmetalle sowie deren Legierungen verstanden. Ein Metall kann insbesondere in fester und/oder flüssiger Form vorliegen. Beispiele für Metalle sind Eisen, Nickel, Kupfer, Chrom, Aluminium und Titan sowie Beispiele für Legierungen sind Eisen-Nickel (FeNi, Chrom-Nickel (CrNi) und Chrom-Nickel-Molybdäm (CrNiMo) .

[30] Die „Materialdicke" (auch Materialstärke genannt) gibt insbesondere die Dicke des Bleches an, wobei hierbei insbesondere diejenige Materialdicke verstanden wird, welche senkrecht zur Fläche des Bleches ausgerichtet ist. Insbesondere wird unter Materialdicke die Abmessung verstanden, welche in Bezug zu den Längenabmessungen einer Fläche des Bleches geringer ist, wobei das Blech an einer Oberseite und einer Unterseite jeweils eine wesentlich größere Oberfläche aufweist als an den die Materialdicke bestimmenden Flächen. Liegt ein Blech horizontal, so wird unter der Materialdicke insbesondere die vertikale Materialstärke verstanden, welche insbesondere auch als Kantenhöhe bezeichnet werden kann.

[31] Unter „Längenabmessung" wird insbesondere die längste Länge des Bleches in einer Ausrichtung verstanden. Insbesondere wird als Längenabmessung der Abstand zwischen einer Kante und der gegenüberliegenden Kante einer Fläche des Bleches verstanden.

[32] Unter „Fläche" eines Bleches wird insbesondere die Ebene verstanden, welche sich durch die beiden längsten Längenabmessungen (Länge und Breite) des Bleches ergibt.

[33] Unter „Oberseite" wird insbesondere die Seite des Bleches verstanden, welche als Fläche oben liegt und welche insbesondere deshalb sichtbar ist, wenn das Blech als flächiger Grundkörper horizontal liegt.

[34] Die „Unterseite" ist insbesondere die Seite eines flachen, horizontal liegenden Bleches, welche nach unten weist und dadurch insbesondere nicht sichtbar ist. [35] Die „Oberfläche" ist insbesondere der Flächeninhalt des Bleches und somit ein Maß für die Größe der Fläche.

[36] „Stoffschlüssiges Aufbringen" bedeutet insbesondere, dass die Fremdstruktur auf die Oberfläche des Bleches so aufgebracht wird, dass die Fremdstruktur und das Blech insbesondere durch atomare oder molekulare Kräfte zusammengehalten werden. Durch das stoffschlüssige Aufbringen werden die Fremdstruktur und das Blech insbesondere nicht lösbar verbunden, sodass sich die Fremdstruktur und das Blech nur durch Zerstörung an der Verbindungsstelle trennen lassen. Ein stoffschlüssiges Aufbringen kann insbesondere durch Schweißen beispielsweise einer Schweißnaht erfolgen.

[37] Eine „Fremdstruktur" ist insbesondere ein Werkstoff, welcher eine andere räumliche Struktur und/oder Beschaffenheit als das Blech aufweist. Eine Fremdstruktur weist insbesondere eine andere geometrische Gestalt, ein anderes Material und/oder eine andere Bauart auf. Bei einer Fremdstruktur kann es sich beispielsweise um einen

(aufgedruckten) T-Träger, Doppel-T-Träger, eine Verrippung oder einen Schweißpunkt handeln, welcher stoffschlüssig auf das Blech aufgebracht wird. Insbesondere kann die Fremdstruktur einen oder mehrere unterschiedliche Werkstoffe aufweisen, welche sich voneinander oder von dem Blechwerkstoff unterscheiden, sodass es sich bei dem gefertigten Formteil um einen Hybrid- oder

Verbundwerkstoff-Bauteil handelt . [38] „Umformen" ist insbesondere ein Fertigungsverfahren, bei dem Metalle/Legierungen gezielt plastisch in eine andere Form gebracht werden. Insbesondere wird ein Blech durch Umformen in ein Formteil überführt. Beim Umformen kann es sich insbesondere um Tiefziehen und/oder Pressen handeln. Beim Umformen kann es sich insbesondere um ein Kaltumformen handeln, bei dem das Blech im kalten Zustand, beispielsweise Raumtemperatur, dem Umformprozess zugeführt wird. Des Weiteren kann es sich beim Umformen auch insbesondere um ein Halbwarmumformen und/oder ein Warmumformen handeln, wobei bei letzterem das Blech vor dem Umformen auf eine Temperatur beispielsweise über der Rekristallisationstemperatur des Bleches erwärmt wird.

[39] In einer weiteren Ausgestaltungsform des Verfahrens zum Fertigen eines Formteils wird oder werden als Fremdstruktur ein pulverförmiges Material und/oder ein flüssiges Material und/oder ein bandförmiges Material und/oder ein drahtförmiges Material vor oder während des Aufbringens auf das Blech verwendet.

[40] Durch Verwenden und Aufbringen des Materials in unterschiedlichen Zuständen (pulverförmig, fest, flüssig) und unterschiedlichen Formen (u. a. bandförmig, drahtförmig) kann ein optimales Vorkonfektionieren und Strukturieren des Bleches erzielt werden.

[41] Insbesondere können lokal unterschiedliche Materialien und somit unterschiedliche Strukturen auf das Blech stoffschlüssig aufgebracht werden. Dadurch können durch die unterschiedlichen Materialien und die einzelnen Materialeigenschaften gezielte Eigenschaften in das spätere Formteil eingebracht werden.

[42] Durch diese Vorkonfektionierung eines Bleches lässt sich in einfacher Weise das spätere Formteil als Hybrid- und/oder Verbundwerkstoff fertigen.

[43] Ein „pulverförmiges Material" ist insbesondere ein sehr feines Schüttgut. Ein pulverförmiges Material weist einen Partikeldurchmesser von insbesondere kleiner ΙΟΟμπι auf. Bei dem pulverförmigen Material kann es sich insbesondere um Aluminium-, Edelstahl-, Werkzeugstahl- und/oder Titanpartikel mit oder ohne Bindemittel handeln. Ebenso können Kunststoffpartikel , Kohle-, Glas- und/oder Aramidfasern und/oder Keramikpartikel als pulverförmiges Material eingesetzt werden.

[44] Bei dem „bandförmigen Material" und/oder dem „drahtförmigen Material" kann es sich insbesondere um ein Metallband und/oder einen Metalldraht wie beispielsweise aus Edelstahl, Werkzeugstahl, Aluminium, Kupfer und/oder Titan handeln.

[45] Um eine feste Verbindung zwischen der Fremdstruktur und dem Blech zu erreichen, erfolgt das stoffschlüssige Aufbringen der Fremdstruktur additiv und/oder generativ, insbesondere durch Laserauftragsschweißen und/oder selektives Lasersintern.

[46] Durch das additive und/oder generative Aufbringen der Fremdstruktur sind neben der Fremdstruktur selbst keine speziellen formgestaltenden Werkzeuge erforderlich, welche die jeweilige Geometrie des Formstücks gespeichert haben müssten .

[47] Dadurch ist eine schnelle und kostengünstige Aufbringung der Fremdstruktur auf dem Blech möglich. Zudem kann die Aufbringung der Fremdstruktur sehr flexibel und individuell für jedes Blech erfolgen.

[48] Es ist vorteilhaft, dass das Aufbringen der Fremdstruktur auf Basis rechnerinterner Datenmodelle direkt aus der Fremdstruktur mittels eines chemischen und/oder physikalischen Prozesses erfolgt.

[49] Neben dem Aufbringen der Fremdstruktur kann gleichzeitig insbesondere durch ein generatives Aufbringen eine Strukturierung beispielsweise Verrippung auf der Blechoberfläche erzeugt werden.

[50] Dadurch, dass das stoffschlüssige Aufbringen der Fremdstruktur durch ein additives und/oder generatives Verfahren erfolgt, wird in einfacher Weise eine feste Verbindung zwischen der Fremdstruktur und dem Blech erzielt und werden gleichzeitig lokale Strukturierungen aufgebracht .

[51] Durch das additive und generative Aufbringen wird das Fremdmaterial aufgeschmolzen und/oder unlösbar verbunden, welches für die spätere Formteilfertigung durch Umformen notwendig ist.

[52] Das additive und/oder generative Aufbringen ist ökonomisch auch einsetzbar bei der Fertigung von Unikaten, Kleinserien oder Einzelfertigung von Teilen mit hoher geometrischer Komplexität.

[53] Unter „additiv" und/oder „generativ" wird insbesondere ein additives und/oder generatives Fertigungsverfahren verstanden, bei denen insbesondere auf Basis von rechnerinternen Datenmodellen aus formlosen (Flüssigkeiten, Pulver und/oder ähnlichen Stoffen) oder formneutralen (band- und/oder drahtförmigen) Materialien Fremdstrukturen mittels chemischer und/oder physikalischer Prozesse auf die Oberfläche des Bleches aufgebracht werden. Zu den generativen und/oder additiven Fertigungsverfahren gehören insbesondere das selektive Laserschmelzen und/oder Laserauftragsschweißen und/oder selektive Lasersintern. Während bei den additiven Verfahren insbesondere zusätzliche Schichten aufgebaut werden, werden insbesondere durch generative Verfahren zusätzlich noch weitere Eigenschaften erzeugt.

[54] Beim „Laserauftragsschweißen" erfolgt insbesondere ein Oberflächenauftrag auf ein Werkstück mittels Aufschmelzen und gleichzeitigem Aufbringen eines Materials. Dies Material kann insbesondere in Pulverform, beispielsweise als Metallpulver, oder als ein Schweißdraht und/oder Schweißband vorliegen. Als Wärmequelle dient beim Laserauftragschweißen insbesondere ein Laser mit hoher Leistung, beispielsweise Diodenlaser oder Faserlaser. Das Laserauftragschweißen kann insbesondere zum Erzeugen von Schichten und/oder freigeformtem zwei- und/oder dreidimensionalen Strukturen eingesetzt werden. [55] „Selektives Lasersintern" ist insbesondere ein Verfahren, um räumliche Strukturen durch Sintern aus einem pulverförmigen Ausgangsstoff herzustellen. Lasersintern ist insbesondere ein generatives Schichtbauverfahren, bei dem die Fremdstruktur auf das Blech Schicht für Schicht aufgebaut wird und durch die Wirkung der Laserstrahlen beliebige dreidimensionale Geometrien der Fremdstruktur erzeugt werden. Nach Aufbringen der pulverförmigen Fremdstruktur wird durch eine Ansteuerung des Laserstrahls entsprechend der Schichtstruktur das Pulverbett eingeschmolzen und/oder gesintert.

[56] In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens zum Fertigen eines Formteils wird das Blech lokal strukturiert.

[57] Dadurch können lokal auf das Blech Strukturen aufgebracht werden, wie beispielsweise Verrippungen, welche später zu einer Steifigkeitssteigerung des Formteiles nach der Umformung führen. Des Weiteren können auch funktionale Strukturen wie beispielsweise Verzahnungen an das Blech aufgebracht werden.

[58] Neben der Einstellung der gradierten Eigenschaften des späteren Formteils erweitert das Strukturieren die Gestaltungsmöglichkeiten durch lokale Werkstoffauftragung auf das Blech.

[59] Damit kann bereits bei der Vorkonfektionierung des Bleches auch eine weitere Formgestaltung des Bleches durchgeführt werden. [60] Unter „Strukturieren" wird das gezielte Erzeugen einer geometrischen Struktur der Fremdstruktur und/oder des Bleches verstanden.

[61] Um größtmögliche Flexibilität bei der Fertigung des Formteils zu erzielen und um beständige Hybrid- und/oder Verbundbauteile und/oder Verbundformteile zu fertigen, wird das Umformverhalten durch die aufgebrachte Fremdstruktur gezielt beeinflusst.

[62] Insbesondere dadurch kann das Umformverhalten durch die Form und/oder die Art und/oder die Eigenschaften der aufgebrachten Fremdstruktur gezielt beeinflusst werden.

[63] In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch ein Formteil, wobei das Formteil nach einem zuvor beschriebenen Verfahren gefertigt ist und durch das Umformen das Formteil erstellt ist.

[64] Somit kann ein Formteil aus einem Hybrid- und/oder Verbundwerkstoff gefertigt werden.

[65] Dadurch kann ein Formteil gezielt lokal verstärkt werden, beispielsweise an Schwachstellen, welche für Ausdünnungen und/oder Einreißen oder Ausfransen bekannt sind. Folglich wird die Beständigkeit und Lebensdauer des Formteils erhöht.

[66] Insbesondere kann das Formteil gezielt dem Einsatzzeck und den Belastungen angepasst werden und in seinen Eigenschaften variabel gefertigt werden. Zudem kann das Formteil auch in geringen Stückzahlen wirtschaftlich hergestellt werden.

[67] In einer weiteren Ausführungsform des Formteils weist das Formteil durch eine vor einem Umformen aufgebrachte Fremdstruktur nach dem Umformen eine gezielte Struktur und/oder gradierte Eigenschaften aufweist, wodurch das Formteil gezielte Festigkeitseigenschaften und/oder eine gezielte Steifigkeitseigenschaften aufweist.

[68] Dadurch können durch das Aufbringen der Fremdstruktur nach dem Umformen die gewünschten Eigenschaften des Formteils gezielt gefertigt werden.

[69] Insbesondere weist nach dem Umformen die aufgebrachte Fremdstruktur eine gezielte Struktur und/oder gradierte Eigenschaften auf, welche dem Bauteil gezielte Festigkeitsund /oder Steifigkeitseigenschaften verleihen.

[70] Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn das Formteil gradierte Eigenschaften aufweist, dass bedeutet, dass sich eine Eigenschaft wie beispielsweise die Festigkeit oder auch der Übergang zwischen zwei Materialien stetig und/oder homogen über die Fläche des Formteils ausbildet. Dadurch wird beispielsweise vermieden, dass am Übergang zwischen zwei Materialien während der Umformung oder während der späteren Verwendung des Formteils ein Riss auftritt. Somit können beständige Eigenschaften des Formteils erzielt werden . [71] Um einen Leichtbau zu ermöglichen und Energie einzusparen, weist das Formteil einen Hybridwerkstoff und/oder einen Verbundwerkstoff auf.

[72] Dadurch können beispielsweise Teile des Formteils, welche geringeren Belastungen ausgesetzt sind, aus Aluminium gefertigt werden, während hochbelastete Stellen aus Stahl oder sogar aus Titan gefertigt werden können.

[73] Somit ist es beispielsweise auch möglich, dass Formteile aus einem Hybridwerkstoff wie faserverstärktem Aluminium zu fertigen.

[74] Insbesondere kann durch Aufbringen der Fremdstruktur auf das Blech aufgrund des stoffschlüssigen Verbindens ein Verbundwerkstoff aus diesen beiden Materialien erzeugt werden, welcher andere Eigenschaften als die Fremdstruktur und das Blech jeweils alleine aufweisen.

[75] Somit kann am Übergang zwischen der Fremdstruktur und dem Blech durch die feste Verbindung zu einem Verbundwerkstoff gezielt eine Festigkeitssteigerung und/oder Steifigkeitssteigerung erfolgen.

[76] Ein „Hybridwerkstoff" ist insbesondere eine Verbindung von zwei oder mehreren Komponenten, welche insbesondere verschiedenen Werkstoffgruppen angehören. Ein

Hybridwerkstoff kann insbesondere eine Kombination aus metallischen und keramischen, keramischen und polymeren oder polymeren und metallischen Bestandteilen sein. Ein Hybridmaterial zeigt insbesondere einen Aufbau als

Schichtverbund mit mindestens zwei Werkstoffen verschiedener Hauptgruppen, welcher makroskopisch homogen, mikroskopisch und/oder quasihomogen oder heterogen ist.

[77] Ein „Verbundwerkstoff" (auch Kompositwerkstoff genannt) ist insbesondere ein Werkstoff aus zwei oder mehreren verbundenen Materialien, welcher andere Werkstoffeigenschaften besitzt als seine einzelnen Komponenten. Diese Materialien liegen insbesondere im makroskopischen Maßstab vor. Für die Eigenschaft eines Verbundwerkstoffes sind insbesondere stoffliche

Eigenschaften und Geometrien der Komponenten entscheidend. Bei einem Verbundwerkstoff kann es sich insbesondere um einen Teilchenverbundwerkstoff, Faserverbundwerkstoff, Schichtverbundwerkstoff , Durchdringungsverbundwerkstoff und/oder Strukturverbundwerkstoff handelt. Bei den Materialien im Verbundwerkstoff kann es sich insbesondre um Polymere (Kunststoffe), metallische, keramische und/oder organische Werkstoffe handeln.

[78] In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch Werkzeug zum Umformen eines Bleches zum Fertigen eines Formteils nach einem zuvor beschriebenen Verfahren, wobei das Werkzeug ein Blech mit einer aufgebrachten Fremdstruktur derart umformt, dass nach dem Umformen ein Formteil mit einer gezielten Struktur und/oder gradierten Eigenschaften vorliegt.

[79] Durch gezieltes Anpassen des Werkzeuges an die aufgebrachte Fremdstruktur kann ein optimales Umformen der Fremdstruktur und/oder des Bleches zu einem Formteil erfolgen . [80] Somit kann oder können durch die Ausbildung des Werkzeuges die spätere Struktur und/oder Form und/oder Eigenschaften des Formteils beeinflusst werden.

[81] Um gezielt die Eigenschaften des Bleches mit der aufgebrachten Fremdstruktur einzustellen und/oder die aufgebrachte Fremdstruktur in ihrer Form bestehen zu lassen, ist das Werkzeug derart eingerichtet ist, dass die aufgebrachte Fremdstruktur beim Umformen gänzlich frei von einem Kontakt mit dem Werkzeug ist oder teilweise in einem Kontakt mit dem Werkzeug ist oder vollständig in einem Kontakt mit dem Werkzeug ist.

[82] Je nach Art des Kontaktes mit dem Werkzeug wird gezielt die Geometrie und die Eigenschaften der aufgebrachten Fremdstruktur beim Pressen verändert.

[83] Ist die aufgebrachte Fremdstruktur gänzlich frei von einem Kontakt mit dem Werkzeug, das bedeutet, die Fremdstruktur wird nicht gepresst, so bleibt die aufgebrachte Fremdstruktur in ihrer Form weitgehend bestehen. Dies ist beispielsweise gewünscht, wenn während des Aufbringens der Fremdstruktur gezielt funktionale Strukturen wie beispielsweise Verzahnungen hergestellt wurden, welche durch das Pressen nicht verändert werden sollen .

[84] Dagegen ist ein vollständiger Kontakt des Werkzeugs mit der aufgebrachten Fremdstruktur auf dem Blech insbesondere gewünscht, wenn eine gleichartige Verformung erzielt, sehr stetige Übergänge erzeugt und/oder spezielle gradierte Eigenschaften eingestellt werden sollen. Bei letzterem nimmt dann der Pressdruck beispielsweise von der Fremdstruktur beim Übergang zum Blech kontinuierlich ab.

[85] In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch eine Presse mit einem Werkzeug, welche derart eingerichtet ist, dass der Schritt des Umformens nach einem zuvor beschriebenen Verfahren durchführbar ist, wobei das Werkzeug derart eingerichtet ist, dass durch das Umformen aus dem Blech mit der aufgebrachten Fremdstruktur das Formteil erstellbar ist.

[86] Durch eine Presse kann das zuvor mit einer aufgebrachten Fremdstruktur vorkonfektionierte Blech in ein gewünschtes Formteil überführt werden. Hierzu ist die Presse mit dem Werkzeug so ausgeführt, dass zum einen die gewünschte Form erzielt wird und zum anderen gezielt lokal die gewünschten Eigenschaften eingestellt werden.

[87] Durch eine derartige Presse mit einem Werkzeug können zum einen gleiche Formteile mit einer sehr hohen Stückzahl gefertigt werden, zum anderen können aber auch durch Variation des Pressdrucks Formteile mit unterschiedlichen Eigenschaften mit dem gleichen Werkzeug gefertigt werden.

[88] In einer weiteren Ausführungsform der Presse, wird beim Pressen eine Oberfläche mit aufgebrachter Fremdstruktur auf dem Blech mit einer gleichen Kraft wie eine Oberfläche frei von aufgebrachter Fremdstruktur des Bleches beaufschlagt oder wird eine Oberfläche mit aufgebrachter Fremdstruktur auf dem Blech mit einer geringeren oder größeren Kraft als eine Oberfläche frei von aufgebrachter Fremdstruktur des Blechs beaufschlagt. [89] Von der Baugröße einer Presse hängt die maximale Presskraft ab, welche in einem Arbeitspunkt wirksam aufgebracht werden soll. Durch die Ausführung und Form des Werkzeuges wird festgelegt, an welcher jeweiligen Stelle lokal, welche Kraft wirkt. An Stellen, an denen das Blech mit der aufgebrachten Fremdstruktur umgeformt werden soll, steht beim Pressen das Werkzeug entsprechend mit dem Blech mit der aufgebrachten Fremdstruktur in Kontakt. Durch unterschiedliche Umformung der Fremdstruktur und des Bleches können gradierte Eigenschaften des Formteils erzeugt werden. Die Fremdstruktur kann auch gar nicht umgeformt werden, dies ist beispielsweise sinnvoll, wenn mit der Fremdstruktur funktionelle Strukturen wie beispielsweise Verzahnungen auf das Blech aufgebracht worden sind, die beim Umformen ihre Form behalten sollen. In diesem Fall bleibt die Fremdstruktur frei vom Umformen.

[90] Im Falle einer gezielten Festigkeitssteigerung ist es vorteilhaft, wenn Fremdstruktur und Blech beispielsweise mit einer gleichen Kraft umgeformt werden. Bei einer Fremdstruktur, welche beispielsweise eine höhere Härte als das Blech aufweist, ist es dagegen vorteilhaft, wenn die Fremdstruktur mit einer höheren Kraft als das alleinige Blech beauftragt wird.

[91] Somit kann je nach additiven und/oder generativen Aufbringen das Umformen der Fremdstruktur und des Bleches und die dabei aufgebrachten Kräfte gezielt und lokal an die gewünschten Formveränderungen und/oder die gewünschten Eigenschaftsveränderungen angepasst werden. [92] Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen

Figur 1 eine schematische Darstellung der

Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens von einem vorgefertigten Blech (Figur la) bis zu einer umgeformten Autotür (Figur lc) in der Seitenansicht und

Figur 2 eine schematische Darstellung des

Fertigen einer B-Säule (Figur 2c) nach dem erfindungsgemäßen Verfahren aus einem Blech (Figur 2a) .

[93] Ein vorgeschnittenes Blech 101 aus Stahl weist einen Ausschnitt für ein Türschloss 102 und einen Ausschnitt für ein Fenster 103 auf.

[94] In einem nachfolgenden additiven Verarbeitungsschritt 110 werden um den Ausschnitt für das Türschloss 102 zwölf Schweißpunkte 104 als additiv aufgebrachte Fremdstrukturen auf das vorgefertigte Blech 101 gesetzt.

[95] Anschließend wird durch Tiefziehen 112 die tiefgezogene Autotür 121 geformt. Durch die

Zugdruckumformung führen die Schweißpunkte 104 zu einer Verstärkung des Verbundes der Schweißpunkte 104 mit dem Blech 101 um den Ausschnitt für das Türschloss 102.

[96] Durch diese Verstärkung wird verhindert, dass es am Ausschnitt für das Türschloss 102 zu einem Ausreißen und/oder Ausfransen während des Tiefziehens und bei der späteren Verwendung der Autotür eines gefertigten Autos kommt .

[97] Ein Blech 201 aus Stahl weist eine Breite 202 und eine Länge 203 auf. Durch die Breite 202 und die Länge 203 wird die entsprechende Oberfläche gebildet, welche als Oberseite sichtbar ist (Figur 2a) .

[98] Im nachfolgenden Bearbeitungsschritt des

Laserauftragsschweißen 210 wird auf das Blech 201 in einem jeweils vorgegebenem Bereich eine Aluminiumstruktur 204 durch Aufbringung von Aluminiumpartikeln, eine Titanstruktur 205 durch Aufbringen von Titanpartikeln und wiederum eine Aluminiumstruktur 206 durch Aufbringen von Aluminiumpartikeln erzielt.

[99] Die Aluminium- und Titanpartikel werden durch Laserauftragschweißen 210 so aufgetragen, dass stetige Übergänge sowohl mit dem Blech 201 als auch zwischen der Aluminiumstruktur 204, der Titanstruktur 205 und der Aluminiumstruktur 206 zueinander erfolgen.

[100] Anschließend wird das Blech 201 mit den aufgebrachten Fremdstrukturen 204, 205 und 206 durch Pressen 212 zu einer gepressten B-Säule 221 umgeformt. Dadurch wird in dem Bereich 207 eine gradierte Verstärkung der gepressten B-Säule erzielt, wo zuvor die Titanpartikel aufgebracht worden sind. Die gradierte Verstärkung 207 geht unten und oben stetig in einen Bereich mit einer geringeren Verstärkung über, wo zuvor die Aluminiumpartikel aufgebracht worden sind. Die gepresste B-Säule 221 weist in dem mittleren Bereich 207, wo üblicherweise eine Schwachstelle besteht, somit eine Verstärkung auf und kann höheren Belastungen ausgesetzt werden.

Bezugs zeichenliste

101 vorgeschnittenes Blech

102 Ausschnitt für Türschloss

103 Ausschnitt für Fenster

104 Schweißpunkt als additiv aufgebrachte Fremdstruktur 110 additiver Bearbeitungsschritt

112 Tiefziehen

121 tiefgezogene Autotür

201 Blech

202 Breite

203 Länge

204 Aluminiumstruktur

205 Titanstruktur

206 Aluminiumstruktur

207 gradierte Verstärkung

210 Laserauftragsschweißen

212 Pressen

221 gepresste B-Säule