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1. WO2020114703 - VERFAHREN ZUR WARMUMFORMUNG EINES, INSBESONDERE PLATTENFÖRMIGEN, HALBZEUGS

Anmerkung: Text basiert auf automatischer optischer Zeichenerkennung (OCR). Verwenden Sie bitte aus rechtlichen Gründen die PDF-Version.

[ DE ]

Verfahren zur Warmumformung eines, insbesondere plattenförmigen, Halbzeugs

Die Erfindung betrifft Verfahren zur Warmumformung eines, insbesondere platten förmigen, Halbzeugs zur Bildung eines Bauteils, insbesondere eines Kraftfahrzeug bauteils, umfassend (a) ein Erwärmen des umzuformenden Halbzeugs in einem Erwärmungsprozess, wobei während des Erwärmungsprozesses das Halbzeug ei nen Wärmeeintrag ausgehend von wenigstens einer Wärmequelle erfährt und (b) ein Umformen des erwärmten Halbzeugs in einem formgebenden Umformprozess.

Entsprechende Verfahren zur Warmumformung eines, insbesondere plattenförmi gen, Halbzeugs zur Bildung eines Bauteils sind aus dem Stand der Technik dem Grunde nach bekannt. Beispielsweise findet eine Warmumformungen, d. h. eine Umformung eines Metalls oberhalb dessen Rekristallisationstemperatur, bei einem Formhärten statt. Hierzu erfolgt in einem ersten Schritt ein Erwärmen des umzufor menden Halbzeugs bzw. einer Platine. Das erwärmte Halbzeug wird im erwärmten Zustand einem Umformprozess unterzogen, z. B. einem Tiefziehprozess.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, welches ins besondere im Hinblick auf eine einfache und schnelle sowie kostengünstige Maß nahme die Materialeigenschaften eines in einem Warmumformverfahren, insbeson dere in einem Formhärteverfahren, hergestellten Bauteils bereichsabhängig unter schiedlich ausbilden lässt.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Warmumformung eines, insbesondere plattenförmigen Halbzeugs zur Bildung eines Bauteils gemäß Anspruch 1 gelöst. Die hierzu abhängigen Ansprüche betreffen mögliche Ausführungsformen des Ver fahrens.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Warmumformung eines, insbesondere plat tenförmigen, Halbzeugs zur Bildung eines Bauteils, insbesondere eines Kraftfahr zeugbauteils, umfassend (a) ein Erwärmen des umzuformenden Halbzeugs in ei nem Erwärmungsprozess, wobei während des Erwärmungsprozesses das Halbzeug einen Wärmeeintrag ausgehend von wenigstens einer Wärmequelle erfährt und (b) ein Umformen des erwärmten Halbzeugs in einem formgebenden Umformprozess.

Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass während des Erwärmens des Halb zeugs zwischen der Wärmequelle und dem Halbzeug eine Abschirmeinrichtung derart das Halbzeug zumindest abschnittsweise thermisch abschirmend angeordnet wird, dass ein erster Halbzeugabschnitt unterschiedlich zu einem zweiten Halb zeugabschnitt erwärmt wird. Das Verfahren zur Warmumformung betrifft vorzugs weise ein direktes oder indirektes Warmumformverfahren, hierbei wird ein auch als Platine bezeichnetes Halbzeug, beispielsweise ein Metallblech, auf eine Temperatur von ca. 950 °C erwärmt und während der Formgebung, insbesondere in einem Tief ziehwerkzeug, abgekühlt. Die Erwärmung des Halbzeugs erfolgt in einem Erwär mungsprozess wobei das Halbzeug einen, von einer Wärmequelle erzeugten, Wär meeintrag erfährt. Das Halbzeug kann beispielsweise aus einem Endlosband her ausgeschnitten sein und nach dem Schneideprozess vorzugsweise bereits zumin dest abschnittsweise die zweidimensionale Grundform des fertigen Bauteils aufwei sen. Aus dem Halbzeug wird durch einen Umformprozess, insbesondere einem Tiefziehprozess, ein dreidimensionales Bauteil geformt. Das direkte Warmumformen zeichnet sich dadurch aus, dass die endgültige Bauteilform in nur einem Umform vorgang hergestellt wird. Der Tiefziehprozess kann beispielsweise unter Verwen dung eines Niederhalters, eines Stempels sowie einer Matrize erfolgen, wobei vor zugsweise zumindest der Stempel und/oder die Matrize mit Kühlkanälen versehen sein können, um das Halbzeug während des Tiefziehprozesses zumindest be reichsweise zu kühlen bzw. um einen Wärmeaustrag aus dem erwärmten Halbzeug zu erreichen. Das Halbzeug kann beispielsweise aus einem Stahl, insbesondere aus einer Bor-Mangan-Stahl-Legierung, bestehenden.

Um bereichsabhängig unterschiedliche Eigenschaften des Halbzeugs und damit auch unterschiedliche Eigenschaften des aus dem Halbzeug gefertigten Bauteils zu erreichen kann es vorgesehen sein, dass während des Erwärmens des Halbzeugs, vor dessen Umformung, zwischen der wenigstens einen Wärmequelle und dem Halbzeug eine Abschirmeinrichtung derart angeordnet oder ausgebildet ist, dass das Halbzeug zumindest abschnittsweise bzw. bereichsweise durch die Abschir meinrichtung thermisch abgeschirmt wird. Damit wird es erreicht, dass ein erster Halbzeugabschnitt unterschiedlich zu einem zweiten Halbzeugabschnitt durch die wenigstens eine Wärmequelle erwärmt wird. Mit anderen Worten wird durch die zumindest abschnittsweise Abschirmung des Halbzeugs durch die Abschirmeinrich tung erreicht, dass ein erster Bereich des Halbzeugs einen ersten Wärmemengen- betrag des Wärmeeintrags und ein zweiter Bereich des Halbzeug einen zweiten, von dem ersten unterschiedlichen Wärmemengenbetrag des Wärmeeintrags auf nimmt. Dadurch, dass unterschiedliche Bereiche des Halbzeugs unterschiedlich temperiert werden wird erreicht, dass die Eigenschaften, insbesondere die Materi aleigenschaften, des Halbzeugs nach dem Erwärmen bereichsabhängig unter schiedlich sind. Nachdem ein derartig erwärmtes Halbzeug einen Umformprozess durchlaufen hat ergeben sich auch für das hieraus resultierende Bauteil bereichsab hängig unterschiedliche Eigenschaften, insbesondere bereichsabhängig unter schiedliche Bauteileigenschaften. Auch kann die gezielt unterschiedliche Temperie rung des Halbzeugs genutzt werden, um innerhalb des Umformverfahrens, insbe sondere innerhalb des Tiefziehverfahrens ein gezieltes bereichsabhängig unter schiedliches Verhalten des Halbzeugs zu erreichen.

Die Abschirmeinrichtung kann sich zumindest mit dessen wärmeabschirmend wir kenden Bereichen auf sowohl in Längs- als auch in Querrichtung eines Halbzeugs auf Teilbereiche erstrecken. So kann eine Abschirmeinrichtung beispielsweise der art angeordnet oder ausgebildet oder ausgebildet sein, dass entlang einer Längs und/oder Querachse eines Halbzeugs zwei oder mehr voneinander getrennte Berei che von der Abschirmeinrichtung thermisch gegenüber der Wärmequelle abge schirmt werden.

Es ist möglich, dass das Bauteil während des Erwärmens derart von der Abschir meinrichtung zumindest abschnittsweise thermisch abgeschirmt wird, dass ein ers ter Bauteilabschnitt eine Temperatur in einem ersten Temperaturbereich und ein zweiter Bauteilabschnitt eine zweite Temperatur in einem zweiten, von dem ersten unterschiedlichen Temperaturbereich aufweist, vorzugsweise liegt der erste Tempe raturbereich im Bereich von 750 bis 1100 °C, vorzugsweise im Bereich von 775 und 1050 °C, besonders bevorzugt im Bereich von 800 bis 975 °C, und der zweite Tem peraturbereich im Bereich von 500 bis 950 °C, vorzugsweise im Bereich von 600 ° bis 950 °, besonders bevorzugt im Bereich von 650 °C bis 850°C. Die angegebenen Wertebereich können vorzugsweise mit der Bedingung versehen sein, dass ein ers ter, nicht durch die Abschirmeinrichtung abgeschirmter Halbzeugabschnitt in einen mindestens um 10°C höheren Temperaturbereich erwärmt wird, als ein zweiter Halbzeugabschnitt. Während des Erwärmens wird zumindest ein Halbzeugabschnitt auf beispielsweise 930°C erwärmt und dabei in den austenitischen Bereich über- führt. Dieses Halbzeug wird anschließend in ein z. B. wasser- oder ölgekühltes Werkzeug (z. B. Tiefziehwerkzeug) eingesetzt, umgeformt bzw. gehalten und damit innerhalb kurzer Zeit auf etwa 100-200 °C heruntergekühlt. Durch diese Wärmebe handlung entsteht eine martensitisches Gefügestruktur. Dies steigert die Festigkeit des Bauteils und ermöglicht eine Zugfestigkeit von bis zu 1650 MPa. Durch die Warmumformung wird das Bauteil fester. In diesem Zuge nimmt jedoch die Bruch dehnung ab, d. h. das Bauteil wird spröder. Dadurch, dass das Halbzeug zumindest abschnittsweise durch Abschirmung mittels der Abschirmeinrichtung eine geringere Erwärmung erfährt, wird in diesem Bereich keine derartige Steigerung der Festigkeit erreicht als im nicht abgeschirmten Bereich. Der abgeschirmte Bereich weist nach dem Erwärmen ein duktileres bzw. plastischeres Verhalten auf als der nicht abge schirmte Bereich. Mit anderen Worten erfolgt in dem wenigstens einen, durch die Abschirmeinrichtung abgeschirmten Bereich des Halbzeugs ein geringerer Wärme eintrag, so dass unterschiedliche Zonen bzw. ein Mischgefüge entsteht, die bzw. das wiederum bei der nachfolgenden Warmumformung einen Einfluss auf die Bau teileigenschaften aufweist. Insgesamt kann eine Maßhaltigkeit der Bauteile in einem hohen Maße gewährleistet werden, da die Umformung und Abkühlung in einem Prozess, innerhalb des Umformwerkzeugs erfolgt. Derartige Bauteile können bei spielsweise in Kraftfahrzeugen verwendet werden. Besonders für die Verwendung als ein auf ein Crash-Szenario abgestimmtes Fahrzeugbauteile eignen sich derarti ge Bauteile, da im Fall eines Crashs ein höheres Energieabsorptionsvermögen durch die Bereiche mit einem erhöhten duktilen bzw. plastischen Verhalten vorliegt.

Es kann zweckmäßigerweise wenigstens eine Abschirmeinrichtung verwendet wer den, die zumindest abschnittsweise aus einem wärmeisolierenden Material und/oder aus einer wärmeisolierenden Materialstruktur ausgebildet ist, insbesondere ist die Abschirmeinrichtung zumindest abschnittsweise aus (a) einem Material und/oder einer Materialstruktur mit einer Wärmeleitfähigkeit im Bereich von 0,03 bis 0,25 W/mK, bevorzugt im Bereich von 0,08 bis 0,20 W/mK, besonders bevorzugt im Bereich von 0,11 bis 0,15 W/mK, bei einer Durchschnittstemperatur von 800 °C und/oder (b) einem Material und/oder einer Materialstruktur mit einem linearen Schrumpfungsverhalten von kleiner 8 %, bevorzugt von kleiner 6 %, besonders be vorzugt von kleiner 4 %, bei 1 100 °C nach 24 Stunden ausgebildet. Ein derartiges Material oder eine derartige Materialstruktur gewährleistet auf Grund der thermi schen Isoliereigenschaft und der Temperaturbeständigkeit eine effektive Abschir- mung des abzuschirmenden Teilbereichs des Halbzeugs während des Erwärmens und damit das Erreichen von einem bereichsweise unterschiedlichen Wärmeeintrag in das Halbzeug. Eine Temperaturwechselbeständigkeit kann vorteilhaft sein, da damit ein definierter Bereich des Halbzeugs einer geringeren Erwärmung ausge setzt wird und dies auch über mehrere Wärmezyklen hinweg. D. h. z. B., dass bei einer Nutzung der Abschirmeinrichtung für eine Vielzahl von Wärmeprozessen die zu erwärmender Halbzeuge eine gleichartige bzw. identische bereichsspezifische Temperierung bzw. thermische Abschirmung erfahren.

Die wenigstens eine Abschirmeinrichtung kann zumindest abschnittsweise aus Fa sern bzw. aus einem faserartigen Material ausgebildet sein, vorzugsweise weist die Abschirmeinrichtung zumindest abschnittsweise Naturfasern und/oder Chemiefa sern auf, besonders bevorzugt weist die Abschirmeinrichtung zumindest abschnitts weise Fasern aus anorganischen Stoffen auf. Derartige anorganische Fasern kön nen beispielsweise zumindest abschnittsweise Keramikfasern, Quarzfaser, Glasfa sern, Basaltfaser, Kohlenstofffasern, insbesondere aus Silikatfasern, insbesondere Aluminium-Silikatfasern, und/oder einen Glasfaserwerkstoff umfassen.

Alternativ oder zusätzlich kann wenigstens eine Abschirmeinrichtung zumindest abschnittsweise aus einem porösen Material und/oder aus einer porösen Material struktur ausgebildet sein. So kann die Abschirmeinrichtung, insbesondere ein Ab schirmmittel, aus einem Schmelzverfahren, einem Sinterverfahren oder einem schäumenden Verfahren gebildet bzw. gefertigt sein. Das poröse Material und/oder die poröse Materialstruktur kann zumindest abschnittsweise aus Keramik und/oder Stahl ausgebildet sein, vorzugsweise ist die Abschirmeinrichtung zumindest ab schnittsweise aus Porzellan und/oder aus einem korrosionsbeständigen Stahl gebil det. Im Falle eines korrosionsbeständigen Stahls kann sich die Verwendung eines wärmeunempfindlichen Stahls, d. h. eines Stahls mit einem geringen Ausdehnungs verhalten als vorteilhaft erweisenden. Insbesondere im Hinblick auf eine möglichst über mehrere Verwendungszyklen nutzbare Abschirmeinrichtung ist es vorteilhaft, wenn eine Beibehaltung der Form und Dimensionierung der Abschirmeinrichtung erreicht wird, um stets einen definierten Bereich des Halbzeugs thermisch abzu schirmen.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist zweckmäßig, dass wenigstens eine Ab schirmeinrichtung verwendet wird, die wenigstens einen ersten Abschirmabschnitt mit einer ersten Wärmeabschirmeigenschaft und einen zweiten mit einer, von dem ersten Abschirmabschnitt unterschiedlichen Wärmeabschirmeigenschaft aufweisen den Abschirmabschnitt aufweist, vorzugsweise zeichnet sich die unterschiedliche Wärmeabschirmeigenschaft durch eine unterschiedliche Wärmeisolationseigen schaft bzw. -fähigkeit und/oder eine unterschiedliche Wärmespeichereigenschaft bzw. -fähigkeit und/oder eine unterschiedliche Wärmeleiteigenschaft bzw. -fähigkeit aus. Durch das Vorsehen von wenigstens einer zwei, unterschiedliche Wärmeab-schirmeigenschaften aufweisenden Abschirmeinrichtung kann es erreicht werden, dass das Halbzeug wenigstens drei thermisch unterschiedlich durch die Wärme quelle erwärmte Bereiche aufweist. Ein erster, ohne Abschirmeinrichtung versehe ner Bereich des Halbzeugs kann ungehindert durch die Wärmequelle erwärmt wer den, so dass dieser Bereich einen ersten Wärmemengenbetrag aufnimmt. Ein zwei ter, durch einen ersten Abschirmabschnitt der Wärmeeinrichtung abgeschirmter Bereich kann in einem ersten Grad thermisch derart abgeschirmt werden, dass ein zweiter Wärmemengenbetrag, der geringer als der erste Wärmemengenbetrag des nicht abgeschirmten Bereichs ist, von ihm aufgenommen wird. In einem dritten, durch einen zweiten Abschirmabschnitt von der Wärmequelle abgeschirmten Be reich kann in einem zweiten, von dem ersten unterschiedlichen Grad thermisch der art abgeschirmt werden, dass ein dritter, von dem ersten und dem zweiten Wärme mengenbetrag unterschiedlicher Wärmemengenbetrag von ihm aufgenommen wird. Damit kann es erreicht werden, dass das Halbzeug und auch das spätere Bauteil wenigstens drei vordefinierte Bereiche mit unterschiedlichen Bauteileigenschaften aufweist. Die wenigstens zwei Abschirmabschnitte können beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die Abschirmeinrichtung für den jeweiligen Abschirmabschnitt wenigstens einen Unterschied hinsichtlich des Materials und/oder der Materialstruk tur und/oder der Anordnung und/oder des Volumens und/oder des Gewichts und/oder der Geometrie aufweist.

Die wenigstens eine Abschirmeinrichtung kann wenigstens einen erster Abschirm abschnitt mit einer ersten Abschirmmittelaufnahmeeinheit zur Aufnahme eines ers ten Abschirmmittels und einen zweiten Abschirmabschnitt mit einer zweiten Ab schirmmittelaufnahmeeinheit zur Aufnahme eines zweiten Abschirmmittels aufweist, vorzugsweise sind die wenigstens zwei Abschirmmittel in deren Material und/oder Materialstruktur und/oder Anordnung und/oder Volumen und/oder Gewicht und/oder Geometrie unterschiedlich ausgebildet. Die Abschirmmittelaufnahmeeinheit kann beispielsweise als ein, vorzugsweise mit wenigstens einer Ausnehmung in der zum Halbzeug und/oder zur Wärmequelle weisenden Fläche versehener, Behälter aus gebildet sein. In den Behälter kann das Abschirmmittel anordenbar sein. Die we nigstens eine Ausnehmung erlaubt eine definierte Zuführung und/oder Weiterleitung von Wärme von der Wärmequelle zu dem Halbzeug oder zu dem Abschirmmittel. Zum Beispiel ist eine Abschirmmittelaufnahmeeinheit käfigartig ausgebildet, wobei in dem Innenbereich der Abschirmmittelaufnahmeeinheit das Abschirmmittel einge setzt ist. Das Abschirmmittel kann in der Abschirmmittelaufnahmeeinheit kraft-, form- und/oder stoffschlüssig befestigt sein. Insbesondere ist das Abschirmmittel durch wenigstens ein Halteelemente form- und/oder kraftschlüssig in der Abschirm mittelaufnahmeeinheit fixiert.

Die Abschirmeinrichtung kann wenigstens ein ein Abschirmmittel haltendes bzw. stützendes Haltemittel umfassen, vorzugsweise ist das Haltemittel derart angeord net oder ausgebildet, dass das wenigstens eine Abschirmmittel zumindest ab schnittsweise gegen eine thermische Ausdehnung gehemmt wird. Beispielsweise ist das Haltemittel derart steif und fest ausgebildet, dass das Stoff-, form- und/oder stoffschlüssig mit diesem verbundene Abschirm mittel gegen dessen thermische Ausdehnung verhindert oder dass dessen thermische Ausdehnung in einem redu zierteren Maße ausgeführt wird. Damit wird es erreicht, dass ein Abschirmmittel trotz thermischer Beaufschlagung in dessen Geometrie und/oder Lage- oder Aus richtung gegenüber dem Halbzeug konstant bleibt. Beispielsweise umgibt ein Hal temittel das Abschirmmittel an wenigstens zwei gegenüberliegenden Seitenberei chen, vorzugsweise an zwei rechtwinklig zur Längserstreckung eines Halbzeugs ausgerichteten Seitenbereichen.

Die Abschirmeinrichtung kann derart ausgebildet sein, dass während der Erwär mung des Halbzeugs das Halbzeug zumindest abschnittsweise auf einer Oberseite und zumindest abschnittsweise auf einer Unterseite thermisch abgeschirmt wird. Vorzugsweise schirmt die Abschirmeinrichtung das Halbzeug in einem deckungs gleichen und/oder gegenüberliegenden Abschirmbereich auf dessen Ober- und Un terseite thermisch ab. Hierzu kann die Abschirmeinrichtung beispielsweise während des Erwärmens das Halbzeug zumindest abschnittsweise umgreifen. Damit wird

durch die Abschirmeinrichtung sowohl eine Oberseite als auch eine Unterseite des Halbzeugs gleichzeitig thermisch abgeschirmt.

In einer weiterführenden Ausführungsform ist die Abschirmeinrichtung zumindest abschnittsweise c-förmig ausgebildet. Vorzugsweise weist die Abschirmeinrichtung zwei freie Schenkel auf, die einen Abstand von maximal 15 mm, vorzugweise von maximal 10 mm, besonders bevorzugt von maximal 5,5 mm, aufweisen. In dem In nenraum der c-förmigen Abschirmeinrichtung kann beispielsweise während der Er wärmung im Erwärmungsprozess zumindest abschnittsweise das Halbzeug ange ordnet sein. Vorzugsweise weist die Abschirmeinrichtung auf der Oberseite und/oder auf der Unterseite ein Versteifungsmittel auf, das derart ausgebildet ist, dass der obere und/oder untere Schenkel der c-förmigen Abschirmeinrichtung keine Verformung erfährt, ob durch dessen Eigengewicht und/oder durch die thermisch wechselnde Beanspruchung. So kann beispielsweise durch wenigstens ein Verstei fungsmittel das hinsichtlich seiner Temperaturunempfindlichkeit optimiert ist, ein Verzug der mit dem Versteifungsmittel, insbesondere steif, verbundenen Abschir meinrichtung auf Grund von Temperaturschwankungen verhindert werden.

Es ist möglich, dass das Halbzeug auf einem, insbesondere gitterartigen, Warenträ ger angeordnet, insbesondere aufliegend, einem Wärmebereich zugeführt wird und in dem Wärmebereich die Erwärmung des Halbzeugs erfolgt, vorzugsweise ist die Abschirmeinrichtung mit dem Warenträger über eine Befestigungseinrichtung, ins besondere lösbar, d. h. zerstörungsfrei lösbar, befestigbar. Besonders bevorzugt ist die Abschirmeinrichtung nach Art eines Rasters an wenigstens zwei Bereichen des Warenträgers, insbesondere temporär, befestigbar. Der Warenträger erleichtert eine Verlagerung des Halbzeugs, so dass wenigstens ein auf einem Warenträger befind liches Halbzeug durch eine Bewegung des Warenträgers in den Wärmebereich und aus dem Wärmebereich heraus bewegt werden kann. Dadurch, dass die Abschir meinrichtung außerhalb des Wärmebereichs an den Warenträger befestigbar ist kann erreicht werden, dass während der Montage und/oder Demontage der Ab schirmeinrichtung an den Warenträger der Wärmebereich für andere Heizprozesse nutzbar ist. Der Warenträger kann vorzugsweise für wenigstens zwei Befestigungs positionen und/oder Befestigungsausrichtungen der Abschirmeinrichtung entspre chende Abschirmeinrichtungsaufnahmeeinrichtung aufweist. Damit wird erreicht, dass eine Abschirmeinrichtung auf einfache und wiederholbare Weise an die ent- sprechenden Befestigungspositionen und/oder Befestigungsausrichtungen einfach und komfortabel an den Warenträger befestigbar ist. Hierzu können die wenigstens zwei, insbesondere an dem Warenträger angeordneten Befestigungseinrichtungen nach Art eines Rasters an dem Warenträger und/oder an der Abschirmeinrichtung vorliegen. Die Befestigungseinrichtung des Warenträgers kann mittelbar oder unmit telbar eine Abschirmeinrichtung zumindest abschnittsweise aufnehmen und/oder diese befestigen.

Es ist möglich, dass der wenigstens eine Warenträger zumindest eine Abschirmein richtungsaufnahmeeinrichtung umfasst in welche eine Abschirmeinrichtung zumin dest temporär und/oder abschnittsweise aufnehmbar ist, bevorzugt ist die Abschir meinrichtungsaufnahmeeinrichtung derart angeordnet und/oder ausgebildet, dass eine thermische Ausdehnung wenigstens einer in der Abschirmeinrichtungsaufnah meeinrichtung aufgenommenen Abschirmeinrichtung reduziert oder verhindert wird. Dadurch, dass die Abschirmeinrichtungsaufnahmeeinrichtung an dem Warenträger angeordnet oder ausgebildet ist, kann der Warenträger schnell mit einer Abschir meinrichtung bestückt werden. Auch kann die Abschirmeinrichtungsaufnahmeein richtung lösbar an dem Warenträger verbunden sein. Hierbei kann die Abschirmein richtungsaufnahmeeinrichtung an wenigstens zwei vordefinierte Befestigungsorte, insbesondere nach einem Rasteraufbau, an dem Warenträger befestigbar sein.

Das verwendete Halbzeug kann beispielsweise eine Dicke von 0,1 bis 4,0 mm, be vorzugt eine Dicke von 1 ,5 bis 3,2 mm, besonders bevorzugt eine Dicke von 2,2 bis 2,6 mm aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann das Halbzeug zumindest ab schnittsweise aus Metall ausgebildet sein, vorzugsweise ist das Halbzeug zumin dest abschnittsweise aus Stahl, besonders bevorzugt ist das Halbzeug zumindest abschnittsweise aus Warmumformstahl ausgebildet. Ein Warmumformstahl kann beispielsweise ein warm umform barer Stahl wie z. B. ein, vorzugsweise Zn(Zink)-beschichtete, Bor-Mangan-Stahl sein, insbesondere wird ein Bor-Mangan-Stahl 22MnB5 verwendet. Konkret kann ein CR300MB, insbesondere ein CR300MB-UC, oder ein CR380MB, insbesondere ein CR380MB GI70/70, verwendet werden.

Neben dem Verfahren zur Warmumformung eines, insbesondere plattenförmigen, Halbzeugs zur Bildung eines Bauteils betrifft die Erfindung auch eine Abschirmein richtung zur zumindest abschnittsweisen thermischen Abschirmung eines Halb-

zeugs für ein Wärmeumformverfahren gemäß dem hierin beschriebenen Herstel lungsverfahren.

Sämtliche Vorteile, Einzelheiten, Ausführungen und/oder Merkmale des erfindungs-gemäßen Verfahrens sind auf die erfindungsgemäße Abschirmeinrichtung übertrag bar bzw. anzuwenden.

Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in den Zeichnungen näher er läutert. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine Prinzipdarstellung eines Warenträgers, einer Abschirmeinrichtung und einem Heiztisch gemäß einem Ausführungsbeispiel;

Fig. 2 eine Prinzipdarstellung einer an einem Warenträger angeordneten Abschir- meinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;

Fig. eine Prinzipdarstellung eines in einem Innenraum einer Abschirmeinrichtung angeordneten Halbzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel.

Die Figuren zeigen Prinzipdarstellungen der wesentlichen Teile einer beispielhaften Vorrichtung zur Ausführung eines Verfahrens zur Warmumformung eines, insbe sondere plattenförmigen, Halbzeugs 1 zur Bildung eines Bauteils (nicht dargestellt), insbesondere eines Kraftfahrzeugbauteils, umfassend (a) ein Erwärmen des umzu formenden Halbzeugs 1 in einem Erwärmungsprozess, wobei während des Erwär-mungsprozesses das Halbzeug 1 einen Wärmeeintrag 2, 2‘ (in den Figuren als Wärmestrahlen angedeutet) ausgehend von wenigstens einer Wärmequelle 3, 3‘ erfährt und (b) ein Umformen des erwärmten Halbzeugs 1 in einem formgebenden Umformprozess (nicht dargestellt), wobei während des Erwärmens des Halbzeugs 1 zwischen der Wärmequelle 3, 3‘ und dem Halbzeug 1 eine Abschirmeinrichtung 4 derart das Halbzeug 1 zumindest abschnittsweise thermisch abschirmend angeord net wird, dass ein erster Halbzeugabschnitt 5 unterschiedlich zu einem zweiten Halbzeugabschnitt 6 erwärmt wird. Die Wärmequellen 3, 3‘ sind in den Figuren schematisch dargestellt, diese können sich vorzugsweise über die gesamte Länge 7 des Halbzeugs 1 und/oder über die gesamte Länge 8 eines Heiztisches 9 oder auch jeweils darüber hinaus erstrecken. Das Halbzeug 1 wird während des Erwärmens

derart von der Abschirmeinrichtung 4 zumindest abschnittsweise thermisch abge schirmt, dass ein erster Halbzeugabschnitt 5 eine Temperatur in einem ersten Tem peraturbereich und ein zweiter Halbzeugabschnitt 6 eine zweite Temperatur in ei nem zweiten, von dem ersten unterschiedlichen Temperaturbereich aufweist, vor zugsweise liegt der erste Temperaturbereich im Bereich von 750 bis 1 100 °C, vor zugsweise im Bereich von 775 und 1050 °C, besonders bevorzugt im Bereich von 800 und 975 °C, und der zweite Temperaturbereich im Bereich von 500 bis 950 °C, vorzugsweise im Bereich von 600 ° bis 950 °, besonders bevorzugt im Bereich von 650 °C bis 850 °C. Hierbei ist in Figur 3 dargestellt, dass ein erster Halbzeugab schnitt 5 direkt und damit ohne eine Abschirmeinrichtung 4 von den Wärmequellen 3, 3‘ erwärmt wird, wohingegen der zweite Halbzeugabschnitt 6 beidseitig von der Abschirmeinrichtung 4 gegenüber den Wärmequellen 3, 3‘ thermisch abgeschirmt ist. Folglich weist nach dem Erwärmen der erste Halbzeugabschnitt 5 eine höhere Temperatur als der zweite Halbzeugabschnitt 6 auf.

Die wenigstens eine Abschirmeinrichtung 4 ist zumindest abschnittsweise aus ei nem wärmeisolierenden Material und/oder aus einer wärmeisolierenden Material struktur ausgebildet. Insbesondere ist die Abschirmeinrichtung 4 zumindest ab schnittsweise aus (a) einem Material und/oder einer Materialstruktur mit einer Wär meleitfähigkeit im Bereich von 0,03 bis 0,25 W/mK, vorzugsweise im Bereich von 0,08 bis 0,20 W/Materialkomponente, besonders bevorzugt im Bereich von 0,1 1 bis 0,15 W/mK, bei einer Durchschnittstemperatur von 800 °C und/oder (b) einem Mate rial und/oder einer Materialstruktur mit einem linearen Schrumpfungsverhalten von kleiner 8 %, bevorzugt von kleiner 6 %, besonders bevorzugt von kleiner 4 %, bei 1 100 °C nach 24 Stunden, ausgebildet.

Die Abschirmeinrichtung 4 kann zumindest abschnittsweise aus Fasern gebildet sein, vorzugsweise weist die Abschirmeinrichtung 4 zumindest abschnittsweise Na turfasern und/oder Chemiefasern auf, besonders bevorzugt weist die Abschirmein richtung 4 zumindest abschnittsweise Fasern aus anorganischen Stoffen auf. Derar tige anorganische Fasern können beispielsweise zumindest abschnittsweise Kera mikfasern, Quarzfaser, Glasfasern, Basaltfaser, Kohlenstofffasern, insbesondere aus Silikatfasern und/oder einen Glasfaserwerkstoff umfassen. Die Abschirmeinrich tung 4 kann zumindest abschnittsweise aus einem porösen Material und/oder aus einer porösen Materialstruktur ausgebildet sein.

Beispielsweise kann die wenigstens eine Abschirmeinrichtung 4 wenigstens einen ersten Abschirmabschnitt 10 mit einer ersten Wärmeabschirmeigenschaft und einen zweiten mit einer, von dem ersten Abschirmabschnitt 10 unterschiedlichen Wärme abschirmeigenschaft aufweisenden Abschirmabschnitt 11 aufweist. In den in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen weist die Abschirmeinrichtung 4 drei, nebeneinander angeordnete oder ausgebildete Abschirmabschnitte 10, 1 1 , 12 auf. Diese Abschirmabschnitts 10, 11 , 12 können vorzugsweise sich durch unterschiedli che Wärmeabschirmeigenschaften (z. B. durch eine unterschiedliche Wärmeisolati onseigenschaften und/oder unterschiedliche Wärmespeichereigenschaften und/oder unterschiedliche Wärmeleiteigenschaften) unterscheiden. Damit kann erreicht wer den, dass die zwischen den jeweiligen Abschirmabschnitten 10, 1 1 , 12 angeordne ten Bereiche des Halbzeugs 1 eine unterschiedliche Erwärmung durch die Wärme quelle 3, 3‘ erfahren und damit eine gezielte Erwärmung der jeweiligen Bereiche und schließlich eine gezielte Beeinflussung der Eigenschaften, insbesondere der Materi aleigenschaften, der jeweiligen Bereiche erzielbar ist. In der dargestellten Ausfüh rungsform erstreckt sich die Abschirmeinrichtung 4 über die gesamte Breite 26 des Halbzeugs 1 , es kann auch zweckmäßig sein, dass die Abschirmeinrichtung 4 und/oder zumindest der wärmeisolierend wirkende Bereich der Abschirmeinrichtung 4 sich nicht über die gesamte Breite 26 des Halbzeugs 1 erstreckt.

Die Abschirmeinrichtung 4 kann einen ersten Abschirmabschnitt 10 mit einer ersten Abschirmmittelaufnahmeeinheit (nicht dargestellt) zur Aufnahme eines ersten Ab schirmmittels (nicht dargestellt) und einen zweiten Abschirmabschnitt mit einer zwei ten Abschirmmittelaufnahmeeinheit zur Aufnahme eines zweiten Abschirmmittels aufweisen, vorzugsweise sind die wenigstens zwei Abschirmmittel in deren Material und/oder Materialstruktur und/oder Anordnung und/oder Volumen und/oder Gewicht und/oder Geometrie unterschiedlich ausgebildet. Damit ist es möglich eine Abschir meinrichtung 4 bereitzustellen, welche bedarfsweise bereichsabhängig mit hinsicht lich deren thermischen Isolationsverhaltens unterschiedlichen Abschirmmitteln be stückt ist. Folglich kann bereichsabhängig eine unterschiedliche Wärmeeinwirkung durch die Wärmequelle 3, 3‘ auf das Halbzeug 1 erreicht werden und dies insbe sondere sowohl entlang einer Längs- als auch entlang einer Quererstreckung des zu erwärmenden Halbzeugs 1. In Figur 3 ist die Montagestellung während des Er- wärmens dargestellt, dabei ist die dargestellte Baugruppe mit dem Halbzeug 1 in einem mit einem Heiztisch 9, vgl. Fig. 1 , versehenen Wärmebereich angeordnet.

Die Abschirmeinrichtung 4 kann zumindest ein ein Abschirmmittel stützendes Stützmittel (nicht dargestellt) umfassen, vorzugsweise ist das Stützmittel derart an geordnet oder ausgebildet, dass eine thermische Ausdehnung wenigstens eines Abschirmmittels reduziert oder verhindert wird. Damit kann die Abschirmeinrichtung 4 Elemente umfassen, welche es erlauben, die thermische Ausdehnung des Ab schirmmittels zu reduzieren oder zu verhindern.

Die Abschirmeinrichtung 4 kann gemäß der dargestellten beispielhaften Ausfüh rungsform derart ausgebildet oder ausgestaltet sein, dass während der Erwärmung des Halbzeugs 1 durch die Wärmequellen 3, 3‘ das Halbzeug 1 zumindest ab schnittsweise auf einer Oberseite 13 und zumindest abschnittsweise auf einer Un terseite 14 thermisch abgeschirmt wird, vorzugsweise schirmt die Abschirmeinrich tung 4 das Halbzeug 1 in einem deckungsgleichen und/oder gegenüberliegenden Abschirmbereich auf dessen Ober- und Unterseite 13, 14 thermisch ab. Hierzu kann die Abschirmeinrichtung beispielsweise c-förmig ausgebildet sein. Insbesondere können die zwei freien Schenkel 15, 16 der c-Form einen Abstand von maximal 15 mm, vorzugweise von 10 mm, besonders bevorzugt von 5,5 mm, aufweisen. In dem Innenraum 17 der zumindest abschnittsweise c-förmigen Abschirmeinrichtung 4 kann während der Erwärmung im Erwärmungsprozess zumindest abschnittsweise das Halbzeug 1 angeordnet sein. Durch den eine Öffnung 27 bildenden Bereich der c-förmigen Abschirmeinrichtung 4 kann das plattenförmige Halbzeug 1 in den Innen raum 17 der Abschirmeinrichtung 4 eingeführt bzw. eingebracht und herausgeführt bzw. entnommen werden.

Das Halbzeug 1 kann auf einem, insbesondere gitterartigen, Warenträger 18 ange ordnet, insbesondere aufliegend, einem Wärmebereich zugeführt werden, wobei in dem Wärmebereich die Erwärmung des Halbzeugs 1 erfolgt, vorzugsweise ist die Abschirmeinrichtung 4 mit dem Warenträger 18 über eine Befestigungseinrichtung 19, insbesondere lösbar, befestigbar. Die Abschirmeinrichtung 4 kann nach Art ei nes Rasters an wenigstens zwei Bereiche des Warenträgers 18, insbesondere tem porär, befestigbar sein.

Der Warenträger 18 weist Stützabschnitte 20, 20‘, 20“ zur Abstützung eines auf den Warenträger 18 aufgelegten Halbzeugs 1 auf. Die Stützabschnitte 20, 20‘, 20“ wei sen eine geringe Kontaktfläche, insbesondere punktuelle oder punktartige Kontakt bereiche mit dem auf dem Warenträger 18 abzulegenden Halbzeug 1 auf. Der Wa renträger 18 kann mit einer Halteeinrichtung 28 versehen sein, um den Warenträger 18 durch einen Manipulator (nicht dargestellt) oder ein Werkzeug (nicht dargestellt) zu greifen bzw. verlagernd zubewegen. Hierzu kann die Halteeinrichtung 28 bei spielhaft, wie in Figur 2 ersichtlich, als in der Gitterstruktur angeordnete, vorzugs weise als einstückig mit der Gitterstruktur ausgebildete, Öse, insbesondere mit einer mit den Stützabschnitten 20, 20‘, 20“ vergleichbaren Stützfunktion für ein aufzule gendes Halbzeug 1 ausgestaltet sein.

Der wenigstens ein Warenträger 18 kann vorzugsweise zumindest eine Abschir meinrichtungsaufnahmeeinrichtung 21 umfassen, in welche eine Abschirmeinrich tung 4 zumindest temporär aufnehmbar ist, bevorzugt ist die Abschirmeinrichtungs aufnahmeeinrichtung 21 derart angeordnet oder ausgebildet, dass eine thermische Ausdehnung wenigstens einer in der Abschirmeinrichtungsaufnahmeeinrichtung 21 aufgenommenen Abschirmeinrichtung 4 reduziert oder verhindert wird. Die Ab schirmeinrichtungsaufnahmeeinrichtung 21 kann die Abschirmeinrichtung 4 zumin dest an zwei sich gegenüberliegenden Seiten der Abschirmeinrichtung 4 berühren und damit die Ausdehnung der Abschirmeinrichtung 4 zumindest in diese Richtung unterbinden oder reduzieren. In der dargestellten Ausführungsform ist die Abschir meinrichtungsaufnahmeeinrichtung 21 in Form zweier länglicher, platten- und gitter artigen Aufnahmeelemente 22, 22‘ ausgebildet, die an dem Warenträger 18 form-, stoff- und/oder kraftschlüssig befestigt sind. Vorzugsweise sind die Aufnahmeele mente 22, 22‘ an eine wenigstens zwei vordefinierter, insbesondere rasterartig, an geordneter Befestigungsorte des Warenträgers befestigbar. Zwischen diese beiden Aufnahmeelemente 22, 22‘ wird die Abschirmeinrichtung 4, vorzugsweise ohne Spiel, eingesetzt und folglich an einer Ausdehnung in wenigstens einer Richtung, hier beispielsweise dargestellt in Längsrichtung 23 des dargestellten Warenträgers 18, gehemmt bzw. gehindert. Die Aufnahmeelemente 22, 22‘ weisen ebenfalls eine c-Form auf, wobei in dem Innenbereich der c-förmigen Aufnahmeelemente 22, 22‘ temporär das Halbzeug 1 angeordnet ist, vgl. Fig. 3. Die beiden Aufnahmeelemente 22, 22‘ sind über, vorzugsweise stangenförmige, Haltemittel 24, 24‘, 24“ verbunden. Die Haltemittel 24, 24‘, 24“ können die Abschirmeinrichtung zwischen den Aufnah- meelementen 22, 22‘ halten bzw. fixieren und/oder eine relative Bewegung der bei den Aufnahmeelemente 22, 22‘ zumindest in einer Raumrichtung hemmen. Vor zugsweise ist das wenigstens eine Haltemittel 24, 24‘, 24“ derart angeordnet oder ausgebildet, dass die wenigstens eine Abschirmeinrichtung 4 zumindest abschnitts-weise gegen eine thermische Ausdehnung gehemmt wird. Beispielsweise ist das Haltemittel 24, 24‘, 24“ derart steif und fest ausgebildet, dass die Stoff-, form-und/oder stoffschlüssig mit dieser verbundene Abschirmeinrichtung 4 gegen dessen thermische Ausdehnung gehemmt ist bzw. eine solche verhindert wird. Damit wird es erreicht, dass eine Abschirmeinrichtung 4 trotz thermischer Beaufschlagung wäh-rend der Erwärmung in dessen Geometrie und/oder Lage- und/oder Ausrichtung gegenüber dem Halbzeug konstant bleibt. Insbesondere kann das Haltemittel 24, 24‘, 24“ eine Relativbewegung der Abschirmeinrichtung 4 gegenüber den Aufnah meelementen 22, 22‘und/oder gegenüber dem Warenträger 4 verhindern bzw. redu zieren. Damit kann beispielsweise das Spaltmaß der c-förmigen Öffnung 27 bzw. der Abstand der beiden Schenkel 15, 16 der c-förmigen Abschirmeinrichtung 4 kon stant oder zumindest annähernd konstant gehalten werden. Die Haltemittel 24, 24‘, 24“ sind in der dargestellten Ausführungsform als endseitig mit Muttern versehene Gewindestangen ausgebildet. Die Abschirmeinrichtungsaufnahmeeinrichtung 21 kann beispielsweise als wenigstens eine Stützschablone für eine Wärmeabsorber-masse bzw. wärmeabsorbierende Masse, für das Abschirmmittel und/oder für die Abschirmeinrichtung 4 ausgebildet sein.

Das Halbzeug 1 kann eine Dicke 25 bzw. eine Blechstärke von 0,1 bis 4,0 mm, be-vorzugt eine Dicke 25 von 1 ,5 bis 3,2 mm, besonders bevorzugt eine Dicke 25 von 2,2 bis 2,6 mm aufweisen. Das Halbzeug 1 kann zumindest abschnittsweise aus Metall ausgebildet sein, vorzugsweise ist das Halbzeug 1 zumindest abschnittswei se aus Stahl ausgebildet, besonders bevorzugt ist das Halbzeug zumindest ab schnittsweise aus einem Warmumformstahl ausgebildet.

Bezugszeichenliste

I Halbzeug

2, 2‘ Wärmeeintrag

3, 3‘ Wärmequelle

4 Abschirmeinrichtung

5 erster Halbzeugabschnitt

6 zweiter Halbzeugabschnitt

7 Länge von 1

8 Länge von 9

9 Heiztisch

10 erster Abschirmabschnitt

I I zweiter Abschirmabschnitt

12 dritter Abschirmabschnitt

13 Oberseite von 1

14 Unterseite von 1

15 erster Schenkel

16 zweiter Schenkel

17 Innenraum

18 Warenträger

19 Befestigungseinrichtung

20, 20‘, 20“ Stützabschnitt

21 Abschirmeinrichtungsaufnahmeeinrichtung

22, 22‘ Aufnahmeelement

23 Längsrichtung

24, 24‘, 24“ Verbindungsgewindestangen

25 Dicke von 1

26 Breite von 1

27 Öffnung von 4

28 Halteeinrichtung