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Die
Erfindung betrifft einerseits ein Halbzeug für ein Fahrzeugbauteil,
insbesondere für ein Karosseriebauteil, mit Materialausnehmungen
zur Gewichtsreduzierung, bei welchem die Materialausnehmungen beabstandet
voneinander angeordnet sind, wobei zwischen den Materialausnehmungen
entsprechende Materialbereiche angeordnet sind. Andererseits betrifft
die Erfindung ein Karosseriebauteil eines Fahrzeuges.
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Gattungsgemäße
Halbzeuge bzw. Fahrzeugbauteile, insbesondere Karosseriebauteile,
welche Materialausnehmungen zur Gewichtsreduzierung aufweisen, sind
aus dem Stand der Technik gut bekannt.
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Beispielsweise
ist aus der Patentschrift
CH 681
971 A5 ein Verbundwerkstoff zum Herstellen von Kraftfahrzeugformteilen
bekannt, bei welchem eine Ver stärkungseinlage zwischen
zwei Platten angeordnet ist, wobei die Verstärkungseinlage
Durchbrüche und/oder Vertiefungen aufweisen kann, in welche
der Werkstoff der beiden Platten eindringt, so dass sich die Platten
und die Verstärkungseinlage strukturell und homogen gut
miteinander verbinden. Zwar kann mit dem Verbundwerkstoff eine hohe
Energieabsorption bei Gewalteinwirkung erzielt werden, jedoch baut der
Verbundwerkstoff sehr massiv, da der Plattenwerkstoff die Durchbrüche
und/oder die Vertiefungen der Verstärkungseinlage vollständig
ausfüllt.
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Eine
weniger massiv bauende Metallverbundplatte zum Herstellen von im
Wesentlichen ebenen Blechteilen an einer Fahrzeugkarosserie ist
aus der Patentschrift
DE
197 29 566 C2 bekannt, bei welcher zwei Außenbleche
mittels einer dazwischen angeordneten Streckmetalltafel auf Abstand
gehalten sind. Auch mittels dieser Metallverbundplatte kann ein
gutes Crash-Verhalten an Blechteilen einer Fahrzeugkarosserie erzielt
werden, wobei die Metallverbundplatte zwar relativ gute Umformbarkeitseigenschaften
aufweist, jedoch auf Grund ihrer Streckmetallinnenstruktur eher
für im Wesentlichen ebene Blechbauteile geeignet ist.
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Es
ist Aufgabe vorliegender Erfindung ein Fahrzeugbauteil, insbesondere
ein Karosseriebauteil, mit Materialausnehmungen zur Gewichtsreduzierung
bereit zu stellen, welches sich hinsichtlich seiner Herstellung
besonders gleichmäßig verformen lässt.
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Die
Aufgabe der Erfindung wird von einem Halbzeug für ein Fahrzeugbauteil,
insbesondere für ein Karosseriebauteil, mit Materialausnehmungen zur
Gewichtsreduzierung gelöst, bei welchem die Materialausnehmungen
beabstandet voneinander angeordnet sind, wobei zwischen den Materialausnehmungen
entsprechende Materialbereiche angeordnet sind, und wobei das Halbzeug
in den Materialbereichen zwischen den Materialausnehmungen ein identisches
Verformungsvermögen aufweist.
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Dadurch,
dass die Materialbereiche zwischen den Materialausnehmungen derart
ausgebildet sind, dass sie ein identisches Verformungsvermögen
aufweisen, ist die Gefahr verringert, dass Materialbereiche zwischen
den Materiaausnehmungen bei einem Umformvorgang reißen
und das Halbzeug bzw. das hieraus gefertigte Fahrzeugbauteil unbrauchbar
wird. Somit können insbesondere Karosseriebauteile besonders
homogen hergestellt werden. Insbesondere können sie außergewöhnlich
gut tiefgezogen werden.
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Mit
den Begriffen „Fahrzeugbauteil” und „Karosseriebauteil” sind
jegliche Formbauteile an einem Fahrzeug bzw. Kraftfahrzeug erfasst,
insbesondere Blechteile, wie etwa Bereiche eines Kotflügels,
einer Fahrzeugtüre, einer Fahrzeughaube oder dergleichen,
welche mittels eines Umformprozesses gestaltet werden können.
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Eine
vorteilhafte Ausführungsvariante sieht vor, dass mehr als
60%, vorzugsweise mehr als 80%, der Materialbereiche zwischen den
Materialausnehmungen ein identisches Verformungsvermögen
aufweisen. Selbst durch einen derart reduzierten Anteil kann das
Halbzeug insbesondere wesentlich verbesserte Tiefzieheigenschaften
aufweisen.
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Eine
besonders vorteilhafte Ausführungsvariante sieht vor, dass
das Halbzeug in den Materialbereichen zwischen den Materialausnehmungen identische
Streckgrenzen aufweist. Durch derart gewählte Streckgrenzen
des Halbzeuges in den einzelnen Materialbereichen zwischen den Materialausnehmungen
verringert sich die Gefahr erheblich, dass etwa hinsichtlich eines
Tiefziehvorgangs des Halbzeuges zu einem Karosseriebauteil oder ähnlichem
Materialstege zwischen den Materialausnehmungen kritische Risse
bekommen, wodurch das Karosseriebauteil im schlimmsten Fall nicht
mehr zu gebrauchen ist.
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Weiter
vorteilhaft ist es in diesem Zusammenhang, wenn das Halbzeug in
ersten Materialbereichen zwischen den Materialausnehmungen eine erste
Streckgrenze und in weiteren Materialbereichen zwischen den Materialausnehmungen
eine weitere Streckgrenze aufweist, und die erste Streckgrenze und
die weitere Streckgrenze weniger als 10% oder weniger als 20% voneinander
abweichen. Hierdurch kann immer noch eine kritische Rissbildung
in Materialstegen zwischen den einzelnen Materialausnehmungen sehr
gut verhindert werden.
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Vorteilhaft
ist es, wenn die ersten Materialbereiche zwischen zwei unmittelbar
gegenüberliegenden Wandbereichen zweier nächstliegender
Materialausnehmungen angeordnet sind. Gerade in diesen ersten Materialbereichen
können die Materialstege zwischen den Materialausnehmungen
besonders dünn gestaltet sein, so dass es vorteilhaft ist,
wenn den weiteren Materialbereichen keine wesentlich höhere
Streckgrenze innewohnen, so dass das Halbzeug bzw. das Fahrzeugbauteil
insgesamt sehr homogene Materialeigenschaften aufweisen kann. Hierdurch
kann auch das Verformungsvermögen einzelner Bereiche des
Halbzeuges sehr ausgeglichen gestaltet sein.
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Konstruktiv
besonders einfach können das Verformungsvermögen
und/oder die Streckgrenzen bestimmt werden, wenn das Verformungsvermögen oder
die Streckgrenzen einzelner Materialbereiche des Halbzeugs mittels
einer in dem jeweiligen Materialbereich vorgesehenen Materialmenge
bestimmt sind.
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Kumulativ
oder alternativ können das Verformungsvermögen
und/oder die Streckgrenzen bestimmt werden, wenn das Verformungsvermögen oder
die Streckgrenzen einzelner Materialbereiche des Halbzeugs mittels
einer ungleichmäßigen Materialbreite einzelner
Materialbereiche bestimmt sind.
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Um
das Verformungsvermögen bzw. die Streckgrenzen in einigen
Materialbereichen zwischen den Materialausnehmungen beispielsweise
an das Ver formungsvermögen bzw. die Streckgrenzen der ersten
Materialbereiche zwischen den Materialausnehmungen anpassen zu können,
ist es vorteilhaft, wenn das Halbzeug in einigen Materialbereichen
Mittel zum Reduzieren einer Streckgrenze aufweist und/oder wenn
das Halbzeug in einigen Materialbereichen Mittel zum Schwächen
der Materialbereiche aufweist.
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Konstruktiv
einfach kann dies umgesetzt werden, wenn die Mittel zum Reduzieren
der Streckgrenze und/oder die Mittel zum Schwächen der
Materialbereiche zusätzliche Materialaussparungen umfassen.
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Weiter
ist es außergewöhnlich vorteilhaft, wenn das Halbzeug
ein Verbundmaterial umfassend eine Trägerschicht und umfassend
wenigstens eine Deckschicht, welche auf der Trägerschicht
angeordnet ist, aufweist, wobei die Trägerschicht die Materialausnehmungen
aufweist. Mittels eines derartigen Verbundmaterials kann insbesondere
ein Fahrzeugbauteil und im Speziellen ein Karosseriebauteil nochmals
wesentlich gewichtsreduziert bereit gestellt werden.
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Hierbei
ist es weiter vorteilhaft, wenn ein Material einer Deckschicht eine
größere Streckgrenze aufweist als ein Material
der Trägerschicht. Insofern ist die Gefahr verringert,
dass bei einem Umformvorgang des Halbzeugs an der Deckschicht eine
kritische Rissbildung entstehen kann.
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Des
Weiteren ist es vorteilhaft, wenn eine Trägerschichtdicke
der Trägerschicht des Halbzeugs und eine Stegbreite der
Materialbereiche gleich stark ausgebildet sind. Auch hierdurch kann
der Aufbau des Halbzeugs nochmals homogener gestaltet werden, so
dass eine Rissbildungsgefahr weiter reduziert werden kann. Dadurch,
dass die Trägerschichtdicke und die Stegbreite gleich stark
ausgebildet sind, können entsprechende Formbauteile bei
ihrer Herstellung besonders gut gezogen werden, selbst wenn sie
aus einem Verbundwerkstoff mit einer Trägerschicht und
wenigstens einer Deckschicht hergestellt sind. Somit lassen sich
vorteilhafter Weise selbst aufwändiger gestaltete Karosseriebauteile
mit komplexen Geometrien insbesondere aus einem besonders leichten
Verbundwerkstoff mit entsprechenden Hohlräumen umformend
herstellen.
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Auf
Grund der gleich starken Trägerschichtdicke und Stegbreite
weist insbesondere das vorliegende Verbundmaterial geformter Karosseriebauteile eine
außergewöhnlich gleichmäßige
Struktur auf. Insofern können Formbauteile, etwa bei einem
Tiefziehprozess, einerseits besonders gleichmäßig
gezogen bzw. gestreckt werden, wodurch andererseits Fahrzeugbauteile
bzw. Karosseriebauteile mit hervorragenden Festigkeits- und/oder
Steifigkeitseigenschaften herstellbar sind.
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Somit
ist es vorteilhaft, wenn das Fahrzeugbauteil oder das Karosseriebauteil
tiefgezogen ist. Insbesondere mittels eines Tiefziehprozesses können
vorliegend selbst aufwändiger gestaltete Formen eines Karosseriebauteils
problemlos hergestellt werden.
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Der
Begriff „Verbundwerkstoff” erfasst jegliche Werkstoffe,
welche sich aus mindestens zwei miteinander verbundene Werkstoffbereiche
zusammen setzen. Hierbei kann es sich um identische Werkstoffe handeln,
welche von unterschiedlicher Gestalt sind. Auch kann es sich um
unterschiedliche Werkstoffe handeln, wie beispielsweise Metall und Kunststoff,
die gegebenenfalls gleich strukturiert sein können.
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Als „Trägerschicht” können
vorliegend jegliche Gebilde verwendet werden, mittels welcher sich Materialausnehmungen
an bzw. in dem Verbundwerkstoff ausbilden lassen. Beispielsweise
ist die Trägerschicht ein Aluminiumblech. Darüber
hinaus zeichnet sich die Trägerschicht dadurch aus, dass
an ihr eine Deckschicht befestigt werden kann.
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Der
Begriff „Deckschicht” beschreibt in diesem Zusammenhang
jegliche Gebilde, die an der Trägerschicht befestigt werden
und gemeinsam mit der Trägerschicht den Verbundwerkstoff
bilden können. Mittels einer solchen Deckschicht kann die
Trägerschicht vorteilhaft verstärkt werden, so
dass ein Fahrzeugbauteil bzw. ein Karosseriebauteil erst seine Endfestigkeit
erhält.
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Hinsichtlich
des Begriffes „Materialausnehmungen” werden jegliche
Material freie Bereiche an dem Halbzeug, insbesondere an dem Verbundwerkstoff,
erfasst, die an dem Halbzeug, insbesondere mittels der Trägerschicht,
realisiert werden können. Hierdurch kann der Materialeinsatz
zum Herstellen eines Formbauteils an einem Kraftfahrzeug vorteilhaft
reduziert werden. Solche Material freien Bereiche können
in einer sehr einfachen Ausführung beispielsweise von einem
Durchbruch durch das Halbzeugmaterial bzw. die Trägerschicht
hindurch gebildet sein, wodurch sich das Gewicht des Halbzeugs bzw.
der Trägerschicht vorteilhaft reduzieren kann. Ein geeigneter
Durchbruch kann mittels einer Materialausstanzung relativ einfach
realisiert werden.
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Jeweils
zwei solcher Materialausnehmungen sind durch einen gemeinsamen Materialsteg
voneinander getrennt, wobei der Materialsteg vorteilhaft von einem
Materialbereich zwischen zwei unmittelbar benachbarten Materialausnehmungen
gebildet ist. Der Materialsteg hat hierbei eine Stegbreite, welche
sich von einer ersten Materialausnehmung zu einer unmittelbar benachbarten
Materialausnehmung erstreckt, wie hinsichtlich der Figurenbeschreibung noch
erläutert werden wird. Die Stegbreite misst sich idealerweise
lotrecht von einer ersten Materialstegseite zu einer gegenüber
liegenden weiteren Materialstegseite.
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Die „Trägerschichtdicke” ist
vorliegend idealerweise als diejenige Strecke zu verstehen, welche sich
vorteilhafter Weise an einem noch nicht verformten Verbundwerkstoff
lotrecht von einer ersten Trägerschichtseite zu einer gegenüber
liegenden, weiteren Trägerschichtseite misst.
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Außergewöhnlich
gute Festigkeits- und Steifigkeitseigenschaften in Verbindung mit
sehr guten Umformeigenschaften können besonders vorteilhaft erzielt
werden, wenn die Materialdicke der Trägerschicht und die
Materialbreite der Materialstege gleich stark ausgebildet sind.
Werden die Trägerschichtdicke bzw. die Stegbreite unmittelbar
von der Materialstärke der Trägerschicht bestimmt,
kann ein Fahrzeug- bzw. Karosseriebauteil besonders dünn bauen.
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Während
eine erste bevorzugte Ausführungsvariante als Materialausnehmungen
baulich einfache durch das Halbzeug bzw. durch die Trägerschicht
hindurch gehende Löcher aufweist, kann eine weitere bevorzugte
Ausführungsvariante als Materialausnehmungen keine durchgängigen
Löcher sondern Prägungen an dem Halbzeug bzw.
an der Trägerschicht vorsehen. Derartige Prägungen
zeichnen sich im Wesentlichen dadurch aus, dass sie lediglich Vertiefungen
in dem Halbzeug bzw. in der Trägerschicht ausbilden, welche
frei von Material sind.
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Diesbezüglich
können Materialausnehmungen kumulativ oder alternativ an
dem Halbzeug, insbesondere an der Trägerschicht, eingeprägt
sein.
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In
diesem Zusammenhang sieht eine alternative Ausführungsvariante
vor, dass die Materialausnehmungen Vertiefungen mit jeweils einem
Bodenbereich in dem Halbzeug bzw. in der Trägerschicht
bilden. Die Vertiefungen können das Gewicht des Halbzeugs
bzw. der Trägerschicht ebenfalls vorteilhaft reduzieren,
wobei die Bodenbereiche die Trägerschicht zumindest hinsichtlich
einer Trägerschichtseite eben ausbilden können.
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Vorteilhafter
Weise sind die Materialdicke der Trägerschicht im Bodenbereich
der Vertiefungen und die Materialbreite der Materialstege gleich
stark ausgebildet. Auch hierdurch können Verbundwerkstoffe besonders
gleichmäßig gezogen bzw. gestreckt werden, wodurch
Fahrzeugbauteile bzw. Karosseriebauteile mit hervorragenden Festigkeits-
und/oder Steifigkeitseigenschaften herstellbar sind.
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Sind
zwischen der Trägerschicht und der Deckschicht eine Vielzahl
an Anbindungsbereiche angeordnet, welche identisch ausgebildet sind,
können etwa Fahrzeugbauteile oder Karosseriebauteile mit
einer besonders gleichmäßig gestalteten Struktur hergestellt
werden, wodurch eine besonders vorteilhafte Spannungsverteilung
erzielt werden kann.
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Es
versteht sich, dass die vorliegenden Formbauteile in nahezu beliebiger
Wandstärke hergestellt werden können, solange
sie insbesondere mittels eines formgebenden Umformprozesses bearbeitet
werden können.
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Hinsichtlich
einer weiter gewichtsreduzierten Auslegung ist es vorteilhaft, wenn
die Trägerschicht eine Trägerschichtmaterialdicke
von weniger als 0,6 mm, vorzugsweise von weniger als 0,4 mm, aufweist. Bereits
hervorragende Steifigkeits- und Festigkeitseigenschaften insbesondere
hinsichtlich eines Karosseriebauteils können erzielt werden,
wenn die Trägerschicht eine Trägerschichtdicke
von 0,3 mm aufweist.
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Insbesondere
mittels einer solchen dünn ausgelegten Trägerschicht
können Formbauteile an einem Kraftfahrzeug besonders leicht
bereit gestellt werden, wodurch ein Kraftstoffverbrauch an einem Kraftfahrzeug
weiter reduziert werden kann.
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Es
versteht sich, dass die Deckschicht nur einseitig an der Trägerschicht
angeordnet werden kann. Hierdurch kann bereits eine ebene und gleichmäßige
Oberfläche eines Karosseriebauteils realisiert werden.
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Soll
etwa ein Formbauteil eines Kraftfahrzeuges beidseits der Trägerschicht
geschlossen und eben ausgebildet sein, ist es vorteilhaft, wenn
beidseits der Trägerschicht eine Deckschicht angeordnet ist.
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Vorliegende
Deckschichten können beispielsweise mittels eines Bleches
oder mehrerer Bleche an einer Trägerschicht verwirklicht
werden. Ein Fahrzeugbauteil bzw. ein Karosseriebauteil kann bereits
eine sehr gute Festigkeit bzw. Steifigkeit bei einem sehr geringen
Gewicht aufweisen, wenn die Deckschicht eine Metallfolie oder eine
Kunststofffolie umfasst.
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Zum
Beispiel kann eine Metallfolie aus einem identischen Werkstoff hergestellt
sein wie die Trägerschicht.
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In
einer Weiterbildung der Erfindung sind die Metallfolie und die Trägerschicht
einteilig und/oder lotplattiert ausgebildet. Nachträglich
sind sie dann mit weiteren Bauteilen verlötbar bzw. sind
mit diesen verlötet.
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Derartige
Folien können zum Beispiel auf die Trägerschicht
aufgeklebt oder aufgepresst sein. Insbesondere können mehrere
Kunststofffolien an einer Seite der Trägerschicht aufgebracht
sein.
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Hier
verwendete Folien können mit Farbe beschichtet sein und/oder
später beispielsweise mit einer Karosserie eines Fahrzeuges
gemeinsam lackiert werden.
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Insbesondere
Kunststofffolien können bereits farblich derart gestaltet
sein, dass eine zusätzliche Lackierung eines fertig geformten
Formteils nicht weiter erforderlich ist.
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Beispielsweise
können die Folien eine bessere Korrosionsbeständigkeit
eines Karosseriebauteils gewährleisten. Dies kann hinsichtlich
einer Metallfolie dadurch erzielt werden, dass eine korrosionsresistente
Metallfolie verwendet wird.
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Da
mittels des vorliegenden Halbzeugs nicht nur ein Fahrzeugbauteil
sondern speziell auch ein Karosseriebauteil vorteilhaft hergestellt
werden kann, wird die Aufgabe der Erfindung auch von einem Karosseriebauteil
eines Fahrzeuges gelöst, wobei das Karosseriebauteil mittels
eines Halbzeuges nach einem der hier erläuterten Merkmale
hergestellt ist.
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In
einer Weiterbildung der Erfindung ist das Halbzeug derart ausgebildet,
dass die Trägerfolie aus Kunststoff, insbesondere in Fahrzeugfarbe,
ausgebildet ist.
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In
einer Weiterbildung der Erfindung ist das Halbzeug mit der Trägerfolie,
insbesondere aus Kunststoff, lackierbar mit einem Lackmaterial.
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In
einer Weiterbildung der Erfindung ist das Halbzeug aus einer Metallfolie
ausgebildet. Insbesondere weist das Halbzeug und/oder die Metallfolie eine
Lotschicht auf.
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Weitere
Vorteile, Ziele und Eigenschaften vorliegender Erfindung werden
anhand nachfolgender Beschreibung anliegender Zeichnung erläutert,
in welcher beispielhaft unterschiedliche Halbzeuge zum Herstellen
eines Karosseriebauteils dargestellt sind.
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Es
zeigt
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1 schematisch
eine Ansicht einer Trägerschicht aus einem Aluminiumblech
eines ersten Halbzeuges,
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2 schematisch
einen Querschnitt eines ersten Verbundmaterials aus einem Trägerblech
und einer daran angeklebten Deckschicht eines weiteren Halbzeuges,
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3 schematisch
einen Querschnitt eines weiteren Verbundmaterials aus einem Trägerblech und
beidseits angeklebten Deckschichten eines anderen Halbzeuges, und
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4 schematisch
einen Querschnitt eines alternativen Halbzeuges,
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5 schematisch
eine Ansicht eines weiteren Halbzeuges mit alternativ ausgebildeten
Materialausnehmungen,
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6 schematisch
eine Ansicht eines Halbzeuges mit anders geformten Materialausnehmungen,
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7 schematisch
eine Ansicht eines Halbzeuges mit Materialausnehmungen und zusätzlichen Materialaussparungen,
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8 schematisch
eine Ansicht eines weiteren Halbzeuges ebenfalls mit Materialausnehmungen
und zusätzlichen Materialaussparungen,
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9 schematisch
eine Ansicht einer weiteren Halbzeugvariante mit weiteren, voneinander
beabstandeten Materialausnehmungen,
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10 schematisch
eine Ansicht von weiteren beispielhaften Materialausnehmungen,
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11 schematisch
eine Ansicht eines zusätzlichen Halbzeuges,
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12 schematisch
eine Ansicht einer weiteren Ausgestaltung eines Halbzeuges mit Materialausnehmungen
und zusätzlichen Materialaussparungen, und
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13 schematisch
eine Ansicht eines abweichenden Halbzeuges mit Materialausnehmungen und
Materialaussparungen.
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Das
in der 1 ausschnittsweise gezeigte Halbzeug 1 weist
eine Trägerschicht 1A aus einem Aluminiumblech 2 auf,
in welchem eine Vielzahl an Durchgangslöchern 3 hinein
gestanzt ist, wobei die Durchgangslöcher 3 Materialausnehmungen 4 an dem
Halbzeug 1 bzw. an der Trägerschicht 1A ausbilden.
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Die
Trägerschicht 1A hat eine Trägerschichtdicke 5 (hier
sich in die Papierebene hinein erstreckend), welche zumindest in
diesem Ausführungsbeispiel gleich stark ausgebildet ist
wie jeweils eine Stegbreite 6 von Materialstegen 6A,
die jeweils zwischen zwei benachbarten Materialausnehmungen 4 angeordnet
sind.
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Die
Materialstege 6A werden von ersten Materialbereichen 7 ausgebildet,
welche sich dadurch auszeichnen, dass sie immer zwischen zwei unmittelbar
gegenüberliegenden Wandungsbereichen 8 bzw. 8A zweier
nächstliegender Materialausnehmungen 4 liegen.
Dies trifft auch auf die weiteren Ausführungsbeispiele
zu.
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Die
Materialmenge in diesen ersten Materialbereichen 7 entspricht
im Wesentlichen der Materialmenge in weiteren Materialbereichen 7A zwischen weiteren
Materialausnehmungen 4, wodurch dem Halbzeug 1 in
diesem Ausführungsbeispiel in jedem der Materialbereiche 7 und 7A ein
identisches Verformungsvermögen innewohnt. Insofern kann
das Halbzeug 1 besonders gut umgeformt werden, ohne das die
Materialbereiche 7 hinsichtlich der Materialstege 6A zu
einer kritischen Rissbildung neigen. Auf Grund der nahezu gleichen
Materialmengen in den Materialbereichen 7 und 7A weist
das Halbzeug 1 in den Materialbereichen 7, und 7A zwischen
den Materialausnehmungen 4 identische Streckgrenzen auf,
wodurch eine hervorragende Verformbarkeit des Halbzeugs gewährleistet
werden kann.
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Dadurch,
dass die Trägerschichtdicke 5 zusätzlich
gleich stark ausgebildet ist wie die jeweilige Stegbreite 6,
können Verbundmaterialien (siehe 2 oder 3),
welche eine solche Trägerschicht 1A aufweisen,
besonders gut insbesondere zu Karosserieblechen umgeformt werden.
In diesem Ausführungsbeispiel ist die Trägerschichtdicke 5 auch die
Materialdicke der Trägerschicht 1A und die Stegbreite 6 ist
die Materialbreite der Materialstege 7, so dass die Trägerschicht 1A relativ
einfach baut.
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Vorteilhafter
Weise lassen sich die im Wesentlichen gleich stark dimensionierten
Bereiche der Trägerschicht 1A besonders gleichmäßig
strecken, so dass innerhalb eines Karosseriebleches ein vorteilhafter
Spannungsverlauf erzielt werden kann.
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Ein
Halbzeug 1 in Gestalt eines vorteilhaften Verbundmaterials 10 ist
beispielsweise in der 2 gezeigt, wobei das dort gezeigte
Verbundmaterial 10 eine Trägerschicht 1A mit
Materialausnehmungen 4 und zur Verstärkung eine
Deckschicht 11 in Gestalt einer farbigen Kunststofffolie 12 aufweist.
Die Materialausnehmungen 4 sind als Durchgangslöcher 5 in die
Trägerschicht 1A eingestanzt. Die Trägerschicht 1A bildet
auch hier insbesondere erste Materialstege 7 zwischen zwei
jeweils unmittelbar benachbarten Materialausnehmungen 4,
wodurch jede der Materialausnehmungen 4 um einen Abstand 13 voneinander
beabstandet angeordnet ist. Die Trägerschicht 1A hat
eine Trägerschichtdicke 5, welche idealerweise
identisch mit einer Stegbreite 6 der Materialstege 6A ist,
wobei die Stegbreite 6 dem Abstand 13 entspricht.
Die Trägerschichtdicke 5 kann von der Stegbreite 6 jedoch
auch bis +/–99% abweichen. Vorteilhafter Weise kann mittels
der farbigen Kunststofffolie 12 eine glatte Oberfläche 14 eines
Karosseriebauteils 15 geschaffen werden, die nach einem
Umformprozess des Verbundmaterials 10 direkt zur Verfügung
steht.
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Das
in der 3 alternativ gezeigte Verbundmaterial 10 eines
anderen Karosseriebauteils 16 umfasst eine Trägerschicht 1A mit
Materialausnehmungen 4 in Gestalt von eingestanzten Durchgangslöchern 5,
wobei zwischen den einzelnen Durchgangslöchern 5 Materialstege 7 vorgesehen sind,
die wiederum eine Stegbreite 6 haben, welche identisch
mit einer Trägerschichtdicke 5 ist. An der Trägerschicht 1A sind
in diesem Ausführungsbeispiel diesmal oberseitig eine erste
Deckschicht 11 und unterseitig eine zweite Deckschicht 17 befestigt,
so dass das Karosseriebauteil 16 eine besser Steifigkeit und
Festigkeit aufweist. Zudem sind die Materialausnehmungen 4 hierdurch
beidseitig verschlossen. Mittels der beiden Deckschichten 11 und 17 kann
das Karosseriebauteil 16 vorteilhafter Weise von beiden Seiten
als Sichtfläche verwendet werden. Dadurch, dass die Stegbreiten 6 der
ersten Materialstege 7 und die Trägerschichtdicke 5 identisch
sind, können an dem Verbundmaterial 10 identisch
große Anbindungsbereiche 18 (nur exemplarisch
beziffert) zwischen der Trägerschicht 1A und den
Deckschichten 15 und 16 geschaffen werden. Hierdurch
kann das Verbundmaterial 10 besonders gleichmäßig
verformt werden, wodurch das Karosseriebauteil 16 insgesamt
relativ spannungsfrei gefertigt werden kann.
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Bei
den beiden Ausführungsbeispielen aus den 2 und 3 weisen
die jeweiligen Trägerschichten 1A eine Trägerschichtmaterialdicke 5 auf, die
0,3 mm betragen.
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Bei
der in der 4 gezeigten weiteren Trägerschicht 1A sind
Materialausnehmungen 4 als Vertiefungen 20 in
die Trägerschicht 1A eingeprägt, wobei
die Vertiefungen 20 jeweils mittels eines Bodenbereichs 21 an
der jeweiligen Materialausnehmung 4 hinsichtlich ihrer
Tiefe 22 begrenzt werden. Mittels der Bodenbereiche 21 ist
die Trägerschicht 1A bereits an einer ihrer Seiten
glatt ausgebildet. Die Trägerschicht 1A weist
an den Bodenbereichen 21 jeweils Materialdicken 5 auf,
die gleich stark ausgebildet sind wie die Stegbreiten 6 der
Materialstege 7, wodurch die Trägerschicht 1A relativ
gleichmäßig gestreckt werden kann. Auch an dieser
Trägerschicht 1A kann beidseits eine Deckschicht
in Gestalt einer Folie angeordnet werden, wodurch die Trägerschicht 1A vorteilhaft
verstärkt werden kann.
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Allen
Ausführungsbeispielen der 1 bis 4 ist
gemein, dass die ersten Materialbereiche 7 zwischen den
Materialausnehmungen 4 und entsprechende weitere Materialbereiche 7A zwischen
den Materialausnehmungen 4 identische Streckgrenzen aufweisen,
wodurch das jeweilige Halbzeug 1 in den Materialbereichen 7 und 7A zwischen
den Materialausnehmungen 4 ein identisches Verformungsvermögen
aufweist.
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Bei
den weiteren Halbzeugen 1 aus den 5 und 6 sind
Materialausnehmungen 4 alternativ ausgebildet, wobei hinsichtlich
erster Materialbereiche 7 und weiterer Materialbereiche 7A das
jeweilige Halbzeug 1 jedoch immer ein identisches Verformungsvermögen
aufweist.
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Um
die Materialmenge zwischen ersten Materialbereichen 7 und
weiteren Materialbereichen 7A anzugleichen, sind in weiteren
Ausführungsbeispielen aus den 7 und 8 im
Gebiet der weiteren Materialbereiche 7A zusätz liche
Materialaussparungen 23 vorgesehen sind. Mittels der zusätzlichen
Materialaussparungen 23 können konstruktiv einfach Mittel
zum Reduzieren einer Streckgrenze bzw. Mittel zum Schwächen
der weiteren Materialbereiche 7A gestaltet werden. Hierdurch
kann sichergestellt werden, dass Spannungen im Halbzeug 1 während
eines Umformvorganges wesentlich besser verteilt werden können.
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Wie
insbesondere aus der Darstellung der 8 zu erkennen
ist, kann ein Minimalabstand 24 zwischen zwei unmittelbar
gegenüberliegenden Wandungsbereichen 8 und 8A zweier
nächstliegender Materialausnehmungen 4 identisch
mit einem Abstand 25 zu einer zusätzlichen Materialaussparung 23 gewählt
sein. Hierdurch kann die Verformbarkeit des Halbzeuges 1 weiter
verbessert werden.
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Bei
dem Ausführungsbeispiel aus der 9 weist
das Halbzeug 1 dreieckig ausgebildete Materialausnehmungen 4 auf,
die einerseits durch erste Materialausnehmungen 7 und andererseits
durch weitere Materialausnehmungen 7A voneinander getrennt
sind, wobei das Verformungsvermögen des Halbzeuges 1 hinsichtlich
der Materialbereiche 7 und 7A im Wesentlichen
identisch ist, da die Streckgrenzen der einzelnen Materialbereiche 7 bzw. 7A in
diesem Ausführungsbeispiel nur um +/–20% voneinander
abweichen.
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Hinsichtlich
der 10 sind eine Vielzahl 26 an weiteren
möglichen Formen hinsichtlich Materialausnehmungen 4 gezeigt,
um eine Gewichtsreduzierung an einem Halbzeug 1 erzielen
zu können.
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Insbesondere
bei dem Halbzeug 1 nach der 11 kann
eine Kompensation von Umformkräften über eine
zusätzliche Verformung von Materialradien 27 erfolgen,
wenn eine Streckgrenze einzelner Materialanhäufungen an
dem Halbzeug 1 erreicht bzw. überschritten ist.
Deshalb sind die Materialstege 6A zwischen den einzelnen
Materialausnehmungen 4 entsprechend dünn ge wählt.
Insofern kann vorteilhafter Weise mittels der gut verformbaren Materialradien 27 zusätzlich
eine Bildung von kritischen Risse an dem Halbzeug vermieden werden.
Das Halbzeug 1 besteht hierbei aus einer ziehbaren Lochblechform, bei
welchem die Materialausnehmungen 4 in Form von Löchern
in ein Bandmaterial bzw. eine Trägerschicht 1A eingestanzt
werden. Eine Folie kann später direkt an die Trägerschicht 1A angebracht
werden. Anschließend werden die Trägerschicht 1A und die
Folie miteinander etwa zu einem Kraftfahrzeugbauteil tiefgezogen,
beispielsweise mittels eines Vakuumtiefziehprozesses. Mittels des
vorliegenden Aufbaus kann das Halbzeug 1 zum einen Material eingespart
werden und zum anderen brauchen vorteilhafter Weise weniger starke
Pressen eingesetzt werden.
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Bei
den Halbzeugen 1 nach den 12 und 13 sind
in weiteren Materialbereichen 7A jeweils zusätzliche
Materialaussparungen 23 angeordnet, so dass speziell das
Verformungsvermögen des Halbzeuges 1 in ersten
Materialbereichen 7 zwischen den Materialausnehmungen 4 und
in den weiteren Materialausnehmungen 7A zwischen den Materialausnehmungen 4 identisch
ist.
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- 1
- Halbzeug
- 1A
- Trägerschicht
- 2
- Aluminiumblech
- 3
- Durchgangslöcher
- 4
- Materialausnehmungen
- 5
- Trägerschichtdicke
- 6
- Stegbreite
- 6A
- Materialstege
- 7
- erste
Materialbereiche
- 7A
- weitere
Materialbereiche
- 8
- erster
Wandungsbereich
- 8A
- weiterer
Wandungsbereich
- 10
- Verbundmaterial
- 11
- Deckschicht
- 12
- farbige
Kunststofffolie
- 13
- Abstand
- 14
- glatte
Oberfläche
- 15
- Karosseriebauteil
- 16
- anderes
Karosseriebauteil
- 17
- zweite
Deckschicht
- 18
- Anbindungsbereiche
- 20
- Vertiefungen
- 21
- Bodenbereich
- 22
- Tiefe
- 23
- zusätzliche
Materialaussparungen
- 24
- Minimalabstand
- 25
- Abstand
- 26
- Vielzahl
an weiteren möglichen Formen
- 27
- Materialradien
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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Zitierte Patentliteratur
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- - CH 681971
A5 [0003]
- - DE 19729566 C2 [0004]