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Title:
STEEL PROFILE, SUPPORTING PROFILE AND METHOD FOR PRODUCING A STEEL PROFILE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2015/018871
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for producing a steel profile comprising the steps of providing (A) a metal workpiece (2; 406), in particular a strip steel workpiece, having a thickness of at least 5 mm, forming (C) a weakened point in the region of an intended bend (13) in the metal workpiece (2), and bending (D) the metal workpiece (2) to produce a bend (13) on the metal workpiece (2). The method is distinguished by the fact that the machining (b) of the metal workpiece (2) is carried out before the bending (D). The invention also relates to a steel profile and to a supporting profile.

Inventors:
WÜNSCH ACHIM (DE)
Application Number:
PCT/EP2014/066931
Publication Date:
February 12, 2015
Filing Date:
August 06, 2014
Export Citation:
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Assignee:
ORIGAMI STEEL CORP (US)
WÜNSCH ACHIM (DE)
International Classes:
B21D11/08; B21D5/08; B21D47/00; B21D47/01; E02D5/04
Domestic Patent References:
WO2012150352A22012-11-08
Foreign References:
US20090205387A12009-08-20
JPH11188426A1999-07-13
US20030037586A12003-02-27
JPS57209720A1982-12-23
Attorney, Agent or Firm:
EISENFÜHR SPEISER (DE)
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Claims:
Ansprüche

Verfahren zur Herstellung eines Stahlprofils, umfassend die Schritte:

- Bereitstellen (A) eines Metall-Werkstücks (2; 406), insbesondere Bandstahl- Werkstücks, welches eine Dicke von wenigstens 5 mm aufweist,

- Bilden (C) einer Schwächung im Bereich einer vorgesehenen Biegung (13) des Metall-Werkstücks (2; 406) und

- Biegen (D) des Metall-Werkstücks (2; 406) zum Erzeugen einer Biegung (13) an dem Metall-Werkstück (2; 406),

gekennzeichnet durch den Schritt

- Bearbeiten (B) des Metall-Werkstücks (2; 406) vor dem Biegen (D). Verfahren nach Anspruch 1 ,

wobei das Bearbeiten wenigstens einen der Schritte umfasst:

Laserschneiden, insbesondere Laserschneiden von Langlöchern,

Spanen, insbesondere Bohren,

Stanzen,

Beschriften, insbesondere Laserbeschriften, und/oder

Laser-Auftragsschweißen.

Stahlprofil, welches nach einem Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche hergestellt ist.

Stahlprofil nach Anspruch 3, umfassend:

- wenigstens einen Wandungsabschnitt (1 10; 1 16; 122; 310; 316; 322) und

wenigstens einen Flanschabschnitt (128; 134; 328; 334) zum Verbinden des Stahlprofils (101 ; 301 ) mit einem weiteren Stahlprofil (102; 104),

wobei sich der Flanschabschnitt (128; 134; 328; 334) ausgehend von dem Wandungsabschnitt (1 10; 122; 310; 322) erstreckt und in einem Winkel von etwa 70° bis etwa 90° zu dem Wandungsabschnitt (1 10; 122; 310; 322) ausgerichtet ist. Stahlprofil nach Anspruch 4, umfassend

einen ersten, zweiten und dritten Wandungsabschnitt (1 10; 1 16; 122; 310; 316; 322) und

einen ersten und zweiten Flanschabschnitt (128; 134; 328; 334),

wobei der erste, zweite und dritte Wandungsabschnitt (1 10; 1 16; 122; 310; 316; 322) und der erste und zweite Flanschabschnitt (128; 134; 328; 334) polygonzug- artig zueinander angeordnet, insbesondere polygonzugartig aneinander gereiht sind.

Stahlprofil nach Anspruch 5,

wobei der erste, zweite und dritte Wandungsabschnitt (310; 316; 322) jeweils in einem Winkel von etwa 90° zueinander ausgerichtet sind und

wobei der erste Flanschabschnitt (328) in einem Winkel von etwa 90° zu dem ersten Wandungsabschnitt (310) ausgerichtet ist und sich von dem ersten Wandungsabschnitt (310) erstreckt und

wobei der zweite Flanschabschnitt (334) in einem Winkel von etwa 90° zu dem dritten Wandungsabschnitt (322) ausgerichtet ist und sich von dem dritten Wandungsabschnitt (322) erstreckt.

Stahlprofil nach Anspruch 5,

wobei der erste, zweite und dritte Wandungsabschnitt (1 10; 1 16; 122) jeweils in einem Winkel von etwa 40° zueinander ausgerichtet sind und

wobei der erste Flanschabschnitt (128) in einem Winkel von etwa 70° zu dem ersten Wandungsabschnitt (1 10) ausgerichtet ist und sich von dem ersten Wandungsabschnitt (1 10) erstreckt und

wobei der zweite Flanschabschnitt (134) in einem Winkel von etwa 70° zu dem dritten Wandungsabschnitt (122) ausgerichtet ist und sich von dem dritten Wandungsabschnitt (122) erstreckt.

Tragprofil, welches ein erstes und zweites Stahlprofil umfasst, wobei das erste und zweite Stahlprofil jeweils nach dem Stahlprofil (301 ) gemäß Anspruch 6 ausgebildet ist,

wobei der erste Flanschabschnitt (328) des ersten Stahlprofils (301 ) mit dem zweiten Flanschabschnitt des zweiten Stahlprofils verbunden ist und/oder

wobei der zweite Flanschabschnitt (334) des ersten Stahlprofils (301 ) mit dem ersten Flanschabschnitt des zweiten Stahlprofils verbunden ist.

9. Tragprofil, welches ein erstes, zweites und drittes Stahlprofil (101 ; 102; 104) um- fasst, wobei das erste, zweite und dritte Stahlprofil (101 ; 102; 104) jeweils nach dem Stahlprofil gemäß Anspruch 7 ausgebildet ist,

wobei der erste Flanschabschnitt (128) des ersten Stahlprofils (101 ) mit dem zweiten Flanschabschnitt (138) des dritten Stahlprofils (104) verbunden ist, wobei der erste Flanschabschnitt (130) des zweiten Stahlprofils (102) mit dem zweiten Flanschabschnitt (134) des ersten Stahlprofils (101 ) verbunden ist und/oder

wobei der erste Flanschabschnitt (132) des dritten Stahlprofils (104) mit dem zweiten Flanschabschnitt (136) des zweiten Stahlprofils (102) verbunden ist.

10. Tragprofil nach einem der Ansprüche 8 oder 9,

wobei der erste bzw. zweite Flanschabschnitt (128; 134) des Stahlprofils (101 ) wenigstens eine Ausnehmung (212) aufweist, welche bei Verbindung des ersten bzw. zweiten Flanschabschnitts (128; 134) mit einem zweiten bzw. ersten Flanschabschnitt (138; 130) eines weiteren Stahlprofils (104; 102) im Wesentlichen mit einer Ausnehmung des zweiten bzw. ersten Flanschabschnitts (138; 130) des weiteren Stahlprofils (104; 102) überlagert ist.

Description:
Stahlprofil, Tragprofil und Verfahren zur Herstellung eines Stahlprofils

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Stahlverarbeitung und Stahlherstellung, insbesondere der Herstellung von Stahlprofilen. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Stahlprofils, welches die Schritte umfasst: Bereitstellen eines Metall- Werkstücks, insbesondere Bandstahl-Werkstücks, welches eine Dicke von wenigstens 5 mm aufweist, Bilden einer Schwächung im Bereich einer vorgesehenen Biegung des Metall-Werkstücks und Biegen des Metall-Werkstücks zum Erzeugen einer Biegung an dem Metall-Werkstück. Die Erfindung betrifft ferner ein Stahlprofil und ein Tragprofil.

Verfahren zur Herstellung eines Stahlprofils, Stahlprofile und Tragprofile sind aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt. Häufig werden Stahlprofile in Stahlwerken durch Stranggießen, Warmwalzen oder Kaltwalzen hergestellt. Bekannt sind zudem Stahlprofile, die durch Massivumformen von Stahlrohlingen hergestellt werden. Bei dem Bau von Spundwänden werden Stahlprofile häufig als Spundwandkomponenten in Form von Spundbohlen verwendet. Dabei sind insbesondere sogenannte Z-Spundbohlen und U-Spundbohlen bekannt, die mittels unterschiedlicher Schlossformen, z.B. mittels sogenannter Larssenschlösser, miteinander verbunden werden. Die Spundbohlen werden dabei in der Regel miteinander verbunden, indem die Schlösser beim Einlassen, Rammen oder Rütteln ins Erdreich ineinander geschoben werden. Aus der WO 2012/150352 A2 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Stahlprofils bekannt, bei dem vor dem Biegen des Werkstücks eine Schwächung im Bereich einer vorgesehenen Biegung des Werkstücks gebildet wird.

Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines Stahlprofils, ein verbessertes Stahlprofil und ein verbessertes Tragprofil zur Verfügung zu stellen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Herstellung eines Stahlprofils gemäß Anspruch 1 gelöst.

Die Erfindung hat erkannt, dass die bekannten Verfahren mehrere Nachteile aufweisen. Zum einem sind die bekannten Verfahren energieintensiv, arbeitsintensiv und mit hohen Rüst- bzw. Anlaufkosten verbunden. Daraus resultieren hohe Mindestbestellmengen und vergleichsweise lange Lieferzeiten, so dass eine weit vorausschauende Produktionsplanung und ein hoher Lagerbestand notwendig sind, um flexibel auf Kundenbestellungen reagieren zu können. Desweiteren ist eine Bearbeitung des Werkstücks vor dem Biegen bei einer Vielzahl von aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren in der Regel nicht möglich, da insbesondere bei Werkstücken mit einer Dicke von wenigstens 5 mm nicht prognostizierbar ist, ob die Bearbeitung nach dem Biegen an einer gewünschten Position relativ zur Biegung angeordnet sein wird. Wird beispielsweise ein Loch in das Werkstück gebohrt, ist bei einer Vielzahl von aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren vor dem Biegen nicht prognostizierbar, welchen Abstand das Loch nach dem Biegen von der Biegung haben wird. Daher war es bei den im Stand der Technik bekannten Verfahren erforderlich, das bereits gebogenen Werkstück in verschiedenen Lagen einzuspannen, um z.B. Bohrungen an mehreren Seiten anzubringen. Aufgrund der mit dem erfindungsgemäßen Biegen erzielten Präzision, können Bearbeitungen eines Metall-Werkstücks besonders zweckmäßig bereits vor dem Biegen erfolgen. D.h. Bearbeitungen können in flachem Zustand des Werkstücks erfolgen, was die Bearbeitung wesentlich vereinfacht.

Weitere Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens liegen darin, dass eine autonome, flexible und vollautomatischen Produktion von Stahlprofilen, bevorzugt direkt von einem Coil bzw. einer Band-Stahlrolle oder ausgehend von Flachstahlwerkstücken ermöglicht wird. Zudem werden Produktionskosten durch vergleichsweise geringe Rüstkosten, geringe Arbeitskosten und geringen Materialverlust niedrig gehalten. Die bei Anwendung des Verfahrens erzielte bedarfsgerechte und zeitnahe Produktion ermöglicht zudem niedrige Lagerungskosten. Desweiteren arbeitet das Verfahren energieeffizient, sauber und umweltfreundlich. Energie wird insbesondere bei der Verarbeitung von dickwandigem Stahl eingespart.

Das Metall-Werkstück wird vorzugsweise von einem Bandstahl-Werkstück gebildet. Bevorzugt verläuft die Schwächung des Werkstücks entlang einer vorgesehenen Biegung des Werkstücks. Weiter bevorzugt wird die Schwächung durch Bilden einer Ausnehmung, insbesondere einer Kerbung, in dem Werkstück gebildet. Dies stellt eine besonders zweckmäßige und einfache Variante zum Bilden einer Schwächung im Bereich einer vorgesehenen Biegung des Werkstücks dar. Unter dem Begriff Kerbung ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Ausnehmung zu verstehen, welche derart im Werkstück gebildet wird, dass sie ein offenes Ende aufweist.

Noch weiter bevorzugt erfolgt das Bilden der Schwächung, insbesondere einer die Schwächung bildenden Ausnehmung, durch Fräsen, Walzen, Stanzen oder Prägen. Dadurch können Schwächungen besonders einfach und ggf. automatisiert in dem Werkstück gebildet werden. Besonders bevorzugt wird die Schwächung nach dem Biegen durch Schweißen, insbesondere Laserschweißen, bevorzugt durch ein Laserhybrid-Schweißverfahren, verstärkt. Durch das Verstärken einer für das Biegen vorgesehenen Schwächung nach dem Biegen wird ein Stahlprofil mit besonders hoher Steifigkeit hergestellt. Bevorzugt dient das Schweißen dazu, eine beim Biegen teilweise geschlossene Ausnehmung komplett zu schließen. Dabei können beispielsweise aneinander stoßende Enden der Ausnehmung des Werkstücks durch Schweißen unlösbar verbunden werden. Unter dem Begriff Laserschweißen ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung das unlösbare Verbinden von zwei Enden eines Stahlprofils unter Verwendung eines optisch fokussierten Laserstrahls mit hoher Intensität zu verstehen. Weiter bevorzugt erfolgt das Schweißen mittels eines fokussierten Laserstrahls, welcher von der Biegeaußenseite des Werkstücks hin zur Biegeinnenseite, insbesondere entlang eines von der Ausnehmung nach dem Biegen gebildeten Nullspalts, gerichtet ist, dessen Fokus bevorzugt innerhalb des Werkstücks liegt. Der Begriff Nullspalt ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung derart zu verstehen, dass die Schenkel der Ausnehmung nach dem Biegen aneinander liegen, z.B. Kontakt haben, ohne eine chemische Verbindung zu bilden. Grundsätzlich ist bei einer einzigen Biegung des Werkstücks ein Schweißen von der Biegeaußenseite des Werkstücks zur Biegeinnenseite hin wie auch von der Biegeinnenseite zur Biegeaußenseite hin unabhängig vom Biegewinkel möglich. Bei der Herstel- lung eines Stahlprofils können jedoch einige Biegungen nicht von der Biegeinnenseite ausgehend geschweißt werden, da einzelne Biegeinnenseiten bzw. Nullspalte durch benachbarte Leisten des Werkstücks verdeckt werden und somit für einen Laserstrahl nicht zugänglich sind. Zudem kann durch einen Laserstrahl, welcher von der Biegeau- ßenseite zur Biegeinnenseite gerichtet ist, das Schweißen besonders einfach durchgeführt werden. Bevorzugt wird dabei ein einzelner fokussierter Laserstrahl, anstatt eines oszillierenden Strahls oder zweier partieller Laserstrahlen, verwendet.

Es wird zudem bevorzugt, dass eine die Schwächung bildende Ausnehmung, welche an einer Biegeinnenseite ausgebildet ist, beim Biegen verkleinert oder geschlossen wird oder eine die Schwächung bildende Ausnehmung, welche an einer Biegenaußenseite des Werkstücks ausgebildet ist, beim Biegen vergrößert wird. Dies stellt eine besonders zweckmäßige Ausführungsform des Verfahrens dar, bei dem eine die Schwächung bildende Ausnehmung für das Biegen besonders geeignet ausgebildet ist. Zudem wird das Verfahren dadurch vereinfacht, da eine vor dem Biegen gebildete Materialausspa- rung derart ausgeführt werden kann, dass diese an die vorzunehmende Biegung entsprechend anpassbar ist. Bevorzugt ist die Ausnehmung an einen vorgesehenen Biegewinkel anpassbar.

Weiter bevorzugt ist in dem Werkstück eine die Schwächung bildende Ausnehmung vorgesehen, wobei die an einer Biegeinnenseite des Werkstücks ausgebildete Ausneh- mung nach dem Biegen durch Schweißen, insbesondere Laserschweißen, geschlossen wird. Damit wird ein Verfahren angegeben, mit dem eine Ausnehmung, die beim Biegen zunächst verkleinert wird, durch Schweißen zur Verstärkung des Stahlprofils geschlossen wird. Noch weiter bevorzugt werden Schenkel, welche eine die Schwächung bildende Ausnehmung begrenzen, unlösbar verbunden. Damit wird eine für das Biegen vorgese- hene Schwächung zusätzlich nach dem Biegen verstärkt.

Außerdem bevorzugt erfolgt das Biegen durch freies Biegen, Schwenkbiegen oder Gesenkbiegen. Dadurch kann das Biegen des Werkstücks zum Bilden eines Stahlprofils besonders einfach und automatisiert erfolgen.

Weiter bevorzugt erfolgt das Bereitstellen des Werkstücks durch Entrollen einer Band- stahlrolle, insbesondere eines Coils. Unter dem Begriff Coil ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein aufgewickeltes Metallband, beispielsweise in Form einer Bandstahlrolle zu verstehen. Bevorzugt wird in ein Werkstück, welches als Bandstahlrohling ausgebildet ist, vor dem Biegen eine Ausnehmung eingebracht, die quer zur Längsrichtung des Bandstahlrohlings ausgerichtet ist und zu einer seitlichen Begrenzung des Bandstahlrohlings offen ist. Die Ausnehmung kann beispielsweise als schlitzartige Ausnehmung ausgebildet sein, welche beispielsweise mittels eines Stanzwerkzeugs, eines hochenergetischen Laserstrahls oder eine Stahlsäge seitlich in den Bandstahlrohling eingebracht wird. Die Längsrichtung des Bandstahlrohlings ist dabei vorzugsweise die Richtung, in der sich der Bandstahlrohling während des Herstellungsprozesses bewegt, beispielsweise auf einem Fließband oder einer Rollenförderung. Dies kann insbesondere auch die Richtung sein, in der ein von einer Bandstahlrolle abgewickelter Bandstahl dem Fließband zugeführt wird. Die Ausnehmungen ermöglichen es, dass Arbeitsschritte im Herstellungsprozess in einem ersten Bereich des Bandstahlrohlings ausgeführt werden können, ohne dass dies einen Einfluss auf einen zweiten Bereich des Bandstahlrohlings hat, der von dem ersten Bereich durch die Ausnehmung getrennt ist. Weiter bevorzugt ragt die Ausnehmung derart in den Band- stahlrohling hinein, dass ein Biegemoment in einem ersten Bereich des Bandstahlrohlings, welcher einen ersten Abschnitt der Ausnehmung begrenzt, sich nicht auf einen zweiten Bereich des Bandstahlrohlings überträgt, welcher einen zweiten Abschnitt der Ausnehmung begrenzt. Dadurch wird eine erhebliche Vereinfachung des Herstellungsprozesses eines Stahlprofils bei der Verwendung von Bandstahlrohlingen erzielt. Die gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgenden Biegungen können vorgenommen werden, ohne dass eine Notwendigkeit besteht, einzelne Abschnitte des Bandstahlrohlings vor dem Biegen komplett voneinander zu trennen. Dabei werden die Ausnehmungen jeweils mit einer vorgegebene Tiefe in den Bandstahlrohling derart eingebracht, dass sich ein Biegemoment in einem ersten Bereich des Bandstahlrohling nicht auf einen zweiten Bereich des Bandstahlrohlings überträgt, die beiden Bereiche aber trotzdem in einem vorgegebenen Abschnitt des Bandstahlrohlings verbunden bleiben. Bei dem erfindungsgemäßen Herstellungsprozess eines Stahlprofils befindet sich der erste Bereich des Bandstahlrohlings beispielsweise in einer Biegevorrichtung, so dass das Werkstück darin gebogen werden kann. Die Ausnehmung dient in diesem Fall dazu, dass die Biegung sich nicht auf einen zweiten Bereich des Bandstahlrohlings überträgt, der sich beispielsweise noch in der Schwächungsvorrichtung befindet.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Bearbeiten wenigstens einen der Schritte:

- Laserschneiden, insbesondere Laserschneiden von Langlöchern,

- Spanen, insbesondere Bohren,

- Stanzen, - Beschriften, insbesondere Laserbeschriften, und/oder

- Laser-Auftragsschweißen.

Besonders bevorzugt umfasst das Bearbeiten Laserschneiden, insbesondere Laserschneiden von Langlöchern, Spanen, insbesondere Bohren, und/oder Beschriften, insbe- sondere Laserbeschriften. Dabei wird das Laserschneiden vorzugsweise, zusätzlich oder alternativ zu dem Schneiden von Langlöchern, auch zur Erzeugung von Bohrungen und Ausschnitten angewendet. Ferner wird im Schritt des Bearbeitens vor dem Biegen vorzugsweise eine Kante des Werkstücks mittels spanenden Abarbeitens, insbesondere Fräsens, bearbeitet. Bevorzugt ist im Schritt des Bearbeitens vor dem Biegen zudem ein Anschweißen eines Bauteils, ein Laser-Auftragsschweißen (cladding), Fräsen von Nuten und Kerbungen, etc.. Das Stanzen erfolgt vorzugsweise bei Werkstücken mit einer vergleichsweise geringen Dicke.

Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ist besonders geeignet für eine Bearbeitung, die an einem vorbestimmten Ort des gebogenen Stahlprofils vorgesehen ist. Zum einen kann eine solche Bearbeitung besonders einfach vor dem Biegen des Werkstücks nämlich im flachen Zustand des Werkstücks vorgenommen werden. Dabei ermöglicht der erfindungsgemäße Biegevorgang (mit Bilden einer Schwächung vor dem Biegen), dass die Bearbeitung nach dem Biegen an der vorgesehenen Position am Stahlprofil angeordnet sein wird. Das folgende Beispiel soll diesen Vorteil weiter verdeutlichen: Wenn eine Bohrung nach dem Biegen einen vorgegebenen Abstand zu einer Biegung des Stahlprofils aufweisen soll, wurde gemäß den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren, diese Bohrung erst am gebogenen Stahlprofil vorgenommen. Dazu musste das Stahlprofil in verschiedenen Lagen eingespannt werden. Dies ist je nach Form des Stahlprofils jedoch beson- ders schwierig. Vor dem Biegen konnte die Bohrung nicht vorgenommen werden, da der Biegevorgang unvorhersehbar hinsichtlich der genauen Position der Biegung am Werkstück war. Da mit dem erfindungsgemäßen Verfahren das Biegen hinsichtlich der Position der Biegung präzise vorhersehbar ist, kann die Bohrung besonders einfach an dem flachen Werkstück vor dem Biegen vorgenommen werden und gleichzeitig die Position der Bohrung am Stahlprofil sichergestellt sein.

Die eingangs genannte Aufgabe wird auch gelöst durch ein Stahlprofil welches nach dem vorstehend genannten Verfahren hergestellt ist. In einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst das erfindungsgemäße Stahlprofil wenigstens einen Wandungsabschnitt und wenigstens einen Flanschabschnitt zum Verbinden des Stahlprofils mit einem weiteren Stahlprofil, wobei sich der Flanschabschnitt ausgehend von dem Wandungsabschnitt erstreckt und in einem Winkel von etwa 70° bis etwa 90° zu dem Wandungsabschnitt ausgerichtet ist. Die Ausführungsform stellt eine besonders zweckmäßige Variante eines Stahlprofils dar, welches nach einem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt werden kann. Insbesondere bei der Verbindung von Stahlprofilen miteinander, ist es wichtig, dass Bohrungen an einem Flansch präzise an einer vorgesehenen Position relativ zur Bohrung angeordnet sind. Gleichzeitig ermöglicht das erfindungsgemäße Stahlprofil, dass diese Bohrungen einfach in das Werkstück, nämlich im flachen Zustand des Werkstücks eingebracht werden können.

Nach einer bevorzugten Fortbildung der vorstehend beschriebenen Ausführungsform umfasst das erfindungsgemäße Stahlprofil einen ersten, zweiten und dritten Wandungsabschnitt und einen ersten und zweiten Flanschabschnitt, wobei der erste, zweite und dritte Wandungsabschnitt und der erste und zweite Flanschabschnitt polygonzugartig zueinander angeordnet, insbesondere polygonzugartig aneinander gereiht sind. Durch die polygonzugartige Anordnung der Wandung- und Flanschabschnitte können unterschiedliche Profilformen des Stahlprofils durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellt werden. Insbesondere miteinander über die Flanschabschnitte zu verbindende Stahlprofile sind dabei besonders einfach und exakt durch das erfindungsgemäße Verfahren herstellbar. Gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren, bei denen die Profilformen durch Walzen geformt werden, wird zudem Energie eingespart.

Gemäß einer noch weiter bevorzugten ersten Fortbildung der vorstehend genannten Fortbildung sind der erste, zweite und dritte Wandungsabschnitt jeweils in einem Winkel von etwa 90° zueinander ausgerichtet und der erste Flanschabschnitt ist in einem Winkel von etwa 90° zu dem ersten Wandungsabschnitt ausgerichtet und erstreckt sich von dem ersten Wandungsabschnitt, wobei der zweite Flanschabschnitt in einem Winkel von etwa 90° zu dem dritten Wandungsabschnitt ausgerichtet ist und sich von dem dritten Flanschabschnitt erstreckt. Alternativ zu der vorstehend genannten ersten Fortbildung sind in einer zweiten bevorzugten Fortbildung des Stahlprofils der erste, zweite und dritte Wandungsabschnitt jeweils in einem Winkel von etwa 40° zueinander ausgerichtet, wobei der erste Flanschabschnitt in einem Winkel von etwa 70° zu dem ersten Wandungsabschnitt ausgerichtet ist und sich von dem ersten Wandungsabschnitt erstreckt und wobei der zweite Flanschab- schnitt in einem Winkel von etwa 70° zu dem dritten Wandungsabschnitt ausgerichtet ist und sich von dem dritten Wandungsabschnitt erstreckt.

Das erfindungsgemäße Stahlprofil, seine Ausführungsformen und Fortbildungen weisen Merkmale auf, die es insbesondere dafür geeignet machen, nach einem erfindungsge- mäßen Verfahren hergestellt zu werden. Zu Vorteilen, Ausführungsvarianten und Ausführungsdetails dieses Stahlprofils wird auch auf die vorangegangene Beschreibung zu den entsprechenden Verfahrensmerkmalen verwiesen.

Die eingangs genannte Aufgabe wird zudem gelöst durch ein erstes Tragprofil gemäß Anspruch 8. Ein Tragprofil dieser Art, welches im Wesentlichen aus zwei miteinander verbundenen Stahlprofilen der oben beschriebenen ersten Fortbildung zusammengesetzt ist, kann besonders einfach, kostengünstig und präzise nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt werden.

Die eingangs genannte Aufgabe wird auch gelöst durch ein zweites Tragprofil nach Anspruch 9. Auch ein Tragprofil dieser Art, welches im Wesentlichen aus drei miteinander verbundenen Stahlprofilen der oben beschrieben zweiten Fortbildung zusammengesetzt ist, kann besonders einfach, kostengünstig und präzise nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen ersten und/oder zweiten Tragprofils weist der erste bzw. zweite Flanschabschnitt des Stahlprofils wenigs- tens eine Ausnehmung auf, welche bei Verbindung des ersten bzw. zweiten Flanschabschnitts mit einem zweiten bzw. ersten Flanschabschnitt eines weiteren Stahlprofils im Wesentlichen mit einer Ausnehmung des zweiten bzw. ersten Flanschabschnitts des weiteren Stahlprofils überlagert ist. Der Begriff „überlagert" ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung derart zu verstehen, dass die jeweiligen Flanschabschnitte der unter- schiedlichen Profile derart aneinander liegen, dass ein Reibungsbolzen oder eine Schraube gleichzeitig durch beide Ausnehmungen der Flanschabschnitte durchgeführt werden kann, um eine feste Verbindung zwischen den Flanschabschnitten und somit zwischen den Stahlprofilen zu erzielen.

Die Ausnehmung wird bevorzugt in einem Bearbeitungsschritt gemäß dem erfindungs- gemäßen Verfahren erzeugt, beispielsweise durch Laserschneiden oder Bohren. Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun anhand der Zeichnungen erläutert.

Die Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 2 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Stahlprofils in einer Querschnittsansicht,

Fig. 3 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Tragprofils in einer perspektivischen Ansicht,

Fig. 4 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Stahlprofils in einer Querschnittsansicht,

Fig. 5 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Stahlprofils in einer perspektivischen Ansicht,

Fig. 6 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Systems zum Herstellen des in Fig. 2 gezeigten Stahlprofils in einer perspektivischen Ansicht,

Fig. 7 eine Teil-Explosionsdarstellung des in Fig. 6 gezeigten Systems und

Fig. 8 ein Ausführungsbeispiel eines Stahlgestells in einer perspektivischen Ansicht.

Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Stahlprofils 1. Dabei ist ein Werkstück 2 jeweils in einer Querschnittsansicht gezeigt.

In einem Schritt A wird das Metall-Werkstück 2 in Form eines rechteckförmigen Band- Stahlrohlings 4 bereitgestellt, welcher eine Dicke 5 von wenigstens 5 mm und eine Länge 6 aufweist.

In einem Schritt B wird das Metall-Werkstück 2 bearbeitet, indem ein Bohrloch 7 mittels eines Bohrers 8 gebohrt wird. In einem Schritt C werden Schwächungen 10 in Form von Ausnehmungen 1 1 in einem Bereich 12 einer vorgesehenen Biegung 13 des Metall-Werkstücks 2 gebildet. Dazu arbeitet eine Werkzeugeinheit 15, welche als Schwächungsvorrichtung 14 dient, ein Teilstück durch spanende Abarbeitung aus dem Metall-Werkstück 2 heraus. Dadurch werden V-förmige Ausnehmungen 1 1 mit zwei im Wesentlichen gleichlangen Schenkeln 16 gebildet.

In einem Verfahrensschritt D wird das Metall-Werkstück 2 im Biegebereich 12 mittels einer Biegevorrichtung 20 derart gebogen, dass eine in Schritt B gebildete Ausnehmung 1 1 an einer Biegeinnenseite 21 des Metall-Werkstücks 2 geschlossen wird. Dabei stoßen die Schenkel 16 der in Schritt B gebildeten Ausnehmung 1 1 im gebogenen Zustand aneinander.

In einem nicht gezeigten weiteren Verfahrensschritt werden die Schenkel 16 durch Laserschweißen unlösbar miteinander verbunden, so dass die ursprünglich als Ausnehmung 1 1 ausgebildete Schwächung zum Bilden eines Stahlprofils 1 mit hoher Steifigkeit verstärkt wird. Das Laserschweißen erfolgt dabei derart, dass der von den aneinander stoßenden Schenkeln 16 gebildete Spalt mittels einer Laserschweißnaht geschlossen wird. Der gebildete Spalt kann auch ein technischer Nullspalt sein.

Fig. 2 zeigt eine Querschnittsansicht eines ersten Ausführungsbeispiels von drei erfindungsgemäßen Stahlprofilen 101 , 102 und 104, welche jeweils nach einem erfindungs- gemäßen Verfahren hergestellt sind.

Jedes in Fig. 2 gezeigte Stahlprofil 101 , 102 bzw. 104 weist einen ersten Wandungsabschnitt 1 10, 1 12 bzw. 1 14, eine zweiten Wandungsabschnitt 1 16, 1 18 bzw. 120 und einen dritten Wandungsabschnitt 122, 124 bzw. 126 auf. Zudem weist jedes Stahlprofil 101 , 102 bzw. 104 einen ersten Flanschabschnitt 128, 130 bzw. 132 und einen zweiten Flanschabschnitt 134, 136 bzw. 138 auf.

Der erste Flanschabschnitt 128, 130 bzw. 132 erstreckt sich ausgehend von dem ersten Wandungsabschnitt 1 10, 1 12 bzw. 1 14 und ist in einem Winkel von etwa 70° zu dem ersten Wandungsabschnitt 1 10, 1 12 bzw. 1 14 ausgerichtet. Ausgehend von einem dem ersten Flanschabschnitt 128, 130 bzw. 132 abgewandten Ende des ersten Wandungsab- Schnitts 1 10, 1 12 bzw. 1 14 erstreckt sich der zweite Wandungsabschnitt 1 16, 1 18 bzw. 120 in einem Winkel von etwa 40° zu dem ersten Wandungsabschnitt 1 10, 1 12 bzw. 1 14. Ausgehend von einem dem ersten Wandungsabschnitt 1 10, 1 12 bzw. 1 14 abgewandten Ende des zweiten Wandungsabschnitts 1 16, 1 18 bzw. 120 erstreckt der dritte Wandungsabschnitt 122, 124 bzw. 126 in einem Winkel von etwa 40° zu dem zweiten Wandungsabschnitt 1 16, 1 18 bzw. 120. Ausgehend von einem dem zweiten Wandungsabschnitt 1 16, 1 18 bzw. 120 abgewandten Ende des dritten Wandungsabschnitts 122, 124 bzw. 126 erstreckt sich der zweite Flanschabschnitt 134, 136 bzw. 138 in einem Winkel von 70° zu dem dritten Wandungsabschnitt 122, 124 bzw. 126.

Die gewinkelte Ausrichtung der oben genannten Abschnitte zueinander wird jeweils durch Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens erzielt. Beispielsweise wird in einem Werkstück, welches als Ausgangsmaterial für das Stahlprofil dient, im Bereich des Über- gangs vom ersten Wandungsabschnitt 1 10, 1 12 bzw. 1 14 zum ersten Flanschabschnitt 128, 130 bzw. 132 eine Schwächung in Form einer Ausnehmung spanend abgetragen. In einem darauffolgenden Schritt wird der erste Flanschabschnitt 128, 130 bzw. 132 relativ zu dem ersten Wandungsabschnitt 1 10, 1 12 bzw. 1 14 gebogen.

Die in Fig. 2 gezeigten Stahlprofile 101 , 102 und 104 können über die Flanschabschnitte miteinander verbunden werden und dabei ein Tragprofil 210 bilden, wie es in Fig. 3 in einer perspektivischen Ansicht gezeigt ist. Gleiche oder funktionsgleiche Elemente wie in Fig. 2 sind dabei mit denselben Bezugszeichen versehen.

Bei dem in Fig. 3 gezeigten Tragprofil 210 ist der ersten Flanschabschnitt 128 des ersten Stahlprofils 101 mit dem zweiten Flanschabschnitt 138 des dritten Stahlprofils 104 ver- bunden. Zudem ist der erste Flanschabschnitt 130 des zweiten Stahlprofils 102 mit dem zweiten Flanschabschnitt 134 des ersten Stahlprofils 101 verbunden. Schließlich ist der erste Flanschabschnitt 132 des dritten Stahlprofils 104 mit dem zweiten Flanschabschnitt 136 des zweiten Stahlprofils 102 verbunden. Die miteinander verbundenen Flanschabschnitte liegen jeweils im Wesentlichen deckungsgleich aneinander. Zudem weisen die Flanschabschnitte Bohrungen 212 auf, welche im Bearbeitungsschritt des erfindungsgemäßen in Fig. 1 gezeigten Verfahrens erzeugt werden. Die Bohrungen sind derart am jeweiligen ersten Flanschabschnitt 128, 130 bzw. 132 des Stahlprofils 101 , 102 bzw. 104 angeordnet, dass sie sich mit Bohrungen am jeweiligen zweiten Flanschabschnitt 138, 134 bzw. 136 des Stahlprofils 104, 101 bzw. 102 überlagern. Zum festen Verbinden der Flanschabschnitte miteinander wird ein Bolzen, z.B. ein sogenannter Reibungsbolzen, durch die Bohrungen 212 des Flanschabschnittes 128 und gleichzeitig durch die Bohrungen des Flanschabschnittes 138 gesteckt. Fig. 4 zeigt eine Querschnittsansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfin- dungsgemäßen Stahlprofils 301 , welches nach einem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist. Fig. 5 zeigt eine perspektivische Ansicht des Stahlprofils 301 . Das in den Figuren 4 und 5 gezeigte Stahlprofil 301 weist einen ersten Wandungsabschnitt 310, eine zweiten Wandungsabschnitt 316 und einen dritten Wandungsabschnitt 322 auf. Zudem weist das Stahlprofil 301 einen ersten Flanschabschnitt 328 und einen zweiten Flanschabschnitt 334 auf.

Der erste Flanschabschnitt 328 erstreckt sich ausgehend von dem ersten Wandungsabschnitt 310 und ist in einem Winkel von etwa 90° zu dem ersten Flanschabschnitt 328 ausgerichtet. Ausgehend von einem dem ersten Flanschabschnitt 328 abgewandten Ende des ersten Wandungsabschnitts 310 erstreckt sich der zweite Wandungsabschnitt 316 in einem Winkel von etwa 90° zu dem ersten Wandungsabschnitt 310. Ausgehend von einem dem ersten Wandungsabschnitt 310 abgewandten Ende des zweiten Wandungsabschnitts 316 erstreckt sich der dritte Wandungsabschnitt 322 in einem Winkel von etwa 90° zu dem zweiten Wandungsabschnitt 316. Ausgehend von einem dem zweiten Wandungsabschnitt 316 abgewandten Ende des dritten Wandungsabschnitts 322 erstreckt sich der zweite Flanschabschnitt 334 in einem Winkel von 90° zu dem dritten Wandungsabschnitt 322.

Die gewinkelte Ausrichtung der oben genannten Abschnitte zueinander wird jeweils durch Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens erzielt. Beispielsweise wird in einem Werkstück, welches als Ausgangsmaterial für das Stahlprofil dient, im Bereich des Übergangs vom ersten Wandungsabschnitt 310 zum ersten Flanschabschnitt 328 eine Schwächung in Form einer Ausnehmung spanend abgetragen. In einem darauffolgenden Schritt wird der erste Flanschabschnitt 328 relativ zu dem ersten Wandungsabschnitt 310 gebogen.

Fig. 6 zeigt in einer perspektivischen Ansicht ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Systems 400 zur Herstellung eines Stahlprofils 101 , 102 bzw. 104, wie es in Fig. 2 gezeigt ist. Fig. 7 zeigt eine Teil-Explosionsdarstellung des in Fig. 6 gezeigten Systems 400, d.h. Fig. 7 zeigt lediglich ein Metall-Werkstück 406, welches von einer Bandstahl-Rolle 402 entrollt wird, und Werkzeuge, die auf das Metall-Werkstück 406 einwirken. Die Bandstahl-Rolle 402 ist drehbar in einer Zuführvorrichtung 404 gelagert, so dass das Metall-Werkstück 406 in Form von Bandstahl durch Drehen der Bandstahl-Rolle entnommen werden kann.

Mittels einer Fräseinheit 410 werden Ausnehmungen 412 durch spanendes Abarbeiten in das Metall-Werkstück 406 eingebracht. Eine in Förderrichtung 408 nachgelagerte Bohreinheit 416 erzeugt Bohrlöcher 418 in dem Metall-Werkstück 406. Zudem werden im Wesentlichen quer zur Förderrichtung 408 ausgerichtete Ausnehmungen 414 mittels Laserschneiden in das Metall-Werkstück 406 eingebracht.

Mittels Walzeinheiten 420 wird das Metall-Werkstück 406 in die vorgesehene Profilform gebogen. Mittels einer Laserschweißvorrichtung 430 werden die beim Biegen gebildeten Nullspalte an den Ausnehmungen 412 geschlossen. Ein fertig hergestelltes Stahlprofil 440 wird nach einer Trennung von dem Band-Stahlwerkstück in einem Endebereich des Systems entnommen.

Fig. 8 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Stahlgestells 500, welches als Stahlgestell beispielsweise für eine Windkraftanlage vorgesehen ist. Das Stahlstell 500 besteht im Wesentlichen aus sechs Tragprofilen 502, 504, 506, 508, 510 und 512. Jedes Tragprofil ist im Wesentlichen wie das in Fig. 3 gezeigte Tragprofil 210 aufgebaut. Zwischen den Tragprofilen 502, 504, 506, 508, 510 und 512 erstrecken sich weitere Tragprofile. Beispielsweise erstreckt sich zwischen den Tagprofilen 502 und 512 ein horizontal ausge- richtetes Tragprofil 520, welches im Wesentlichen wie das in den Figuren 4 und 5 gezeigte Stahlprofil aufgebaut ist. Zudem erstreckt sich jeweils zwischen dem Tragprofil 502 bzw. 512 und dem Tragprofil 520 ein Tragprofil 522 bzw. 524. Auch die Tragprofile 522 und 524 sind im Wesentlichen wie das in den Figuren 4 und 5 gezeigte Stahlprofil aufgebaut. Das Tragprofil 502, 504, 506, 508, 510 bzw. 512 steht jeweils auf einem Sockeln 532, 534, 536, 538, 540 bzw. 542 und ist mit dem Sockel 532, 534, 536, 538, 540 bzw. 542 mittels eines Betonüberzugs 552, 554, 556, 558, 560 bzw. 562 fest verbunden. Der Sockel 532, 534, 536, 538, 540 bzw. 542 besteht beispielsweise aus Beton und ist in das Erdreich eingelassen und/oder mit dem Erdreich verankert.