[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung und ein Verfahren zum Umformen eines
Metallbleches gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 1, 10 und 11. Mit ihr wird ein Metallblech,
das einer Auflagefläche nahezu reibungsfrei aufliegt, plastisch formverändert, die
sich auch für die Umformung von großflächigen Blechstrukturen eignet, wobei auf weitere
Verfahren, die der gesonderten Zwischen- und / oder Nachbehandlung des Metallbleches
zweckdienlich sind, verzichtet wird.
[0002] Bekannte Technologien unterziehen ein Metallblech, auf das durch mechanische Umformung
eine Wölbung übertragen wird, einem Streck-Zieh-Prozeß. Vor der Durchführung dieser
Prozedur besteht die Notwendigkeit, dass das umzuformende Metallblech vor dem randseitlichen
Strecken oder Ziehen auf der (über die) Oberfläche eines geeigneten Streck-Zug-Mittels
entsprechend eingefettet wird, um die Reibung zwischen der (auf das Blech) zu übertragenden
(geformten) Kontur der Auflagefläche des Steck-Zug-Mittels, die unter der Bezeichnung
"Spannpratze" geläufig ist, und der ihr aufliegenden Blechauflagefläche auf ein vertretbares
Maß herabzusetzen, zumindestens günstig zu beeinflussen. Dabei wird traditionell die
klassisch bekannte Öl- oder Fettschmierung angewendet. Oftmals besteht auch die Notwendigkeit
einer Zwischenglühung des dermaßen vorbehandelten Metallbleches, um letzteres in einem
(so genannten) weiteren Kalibrierzug nochmals umzuformen, wodurch eine geringe Rückfederung
dieses Metallbleches erhalten wird. Vor dieser eventuellen Zwischenkühlung wird sich
eine Entfettung des umgeformten Metallbleches kaum vermeiden lassen. Man kann wahrscheinlich
davon ausgehen, dass diese bekannte Vorgehensweise zur Umformung eines Metallbleches
nur mit hohem Aufwand bewältigt wird, zumindestens wird der Eindruck vermittelt. Entsprechende
Maßnahmen, nach denen mit geeigneten Maßnahmen eine Zwischenbehandlung des Metallbleches
während der Umformung des Metallbleches entfallen wird und keine Notwendigkeit der
Nachbehandlung des gewölbten Metallbleches bestehen wird, sind nicht bekannt.
[0003] Demzufolge liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung und ein Verfahren
zum Umformen eines Metallbleches vorzuschlagen, mit denen die plastische Umformung
des Metallbleches ohne zusätzlich vorzusehene Maßnahmen, wonach auf eine Verbesserung
der Plastizität des Werkstoffes durch Wärmebehandlung und auf eine Schmierung des
Umformteiles verzichtet wird, die zumindestens während der Umformphase(n) entfallen,
nahezu reibungsfrei und rationell umgesetzt wird.
[0004] Diese Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen 1, 10 und 11 angegebenen Maßnahmen
gelöst. In den weiteren Unteransprüchen sind zweckmäßige Ausgestaltungen dieser Maßnahmen
angegeben.
[0005] Die Erfindung ist in einem Ausführungsbeispiel anhand der beigefügten Zeichnungen
näher beschrieben. Dazu zeigt die
- Fig. 1
- eine Anordnung zum Umformen eines Metallbleches mit dessen Luftkissenauflage;
- Fig. 2
- die Anordnung zum Umformen eines Metallbleches und dessen mechanische Befestigung
an einem Streck-Zug-Mittel;
- Fig. 3
- eine Darstellung von Diagrammen des Umformprozesses, welche die Luftdruck-, Temperatur-und
Weg-Veränderungen zeitabhängig veranschaulichen.
[0006] Mit einem Blick auf die Fig. 1 wird man den prinzipiellen Aufbau einer Anordnung
1 zum Umformen eines Metallbleches 2 wahrnehmen. Danach wird eine Streckziehform 5
eingesetzt, deren so genannte Streckziehform-Auflagefläche 8 eine gekrümmte Form aufweist.
Diese Streckziehform-Auflagefläche 8 ist in horizontaler Richtung nach außen gewölbt,
wobei beabsichtigt wird, deren Kontur auf das Metallblech 2 zu übertragen. Auf dieser
Streckziehform-Auflagefläche 8 wird (mit geeigneten Maßnahmen) das Metallblech 2 abgelegt,
welches (nach dieser Darstellung und auch mit einem Vorgriff auf später geschilderte
Verfahrensschritte nach der Fig. 3) sich in einem (mit Hilfe eines Streck-Zug-Mittels
3 nach der Fig. 2) blechrandseitlich vorgespannten und in einem auf ein Vorbiegeniveau
gestreckten Zustand befindet. Die Streckziehform 5 verfügt über mehrere Bohrungen
4, die vertikal austretend der Streckziehform-Auflagefläche 8 angeordnet sind. Durch
diese Bohrungen 4 wird in einen Zwischenraum, den die Streckziehform-Auflagefläche
8 und die Metallblech-Auflagefläche 11 einschließen, Druckluft 6 geblasen, innerhalb
dem - durch die lokalisierte(n) Druckluftmenge(n) - sich ein (zwischen)räumlich ausgebreitetes
Luftkissen 7 bildet.
[0007] Es ist vorgesehen, dass unterhalb der Metallblech-Auflagefläche 11 eine weitestgehend
vollständig perforierte Streckziehform-Auflagefläche 8 mit einer weitestgehend einheitlichen
Bohrloch-Architektur der Bohrungen 4 angeordnet ist. Dabei wird auch beachtet, dass
unterhalb dieser Metallblech-Auflagefläche 11 nur bestimmte Teilbereiche der Streckziehform-Auflagefläche
8 mit Bohrungen 4 ausgestattet sind, womit man einen partiellen Aufbau des Luftkissens
7 realisiert. Um eine nahezu reibungsfreie Bewegung des Metallbleches 2 während des
Umformprozesses oberhalb der Streckziehform-Auflagefläche 8 zu gewährleisten, ist
ein Luftkissen 7 mit ausreichend konstantem Umformluftdruck P
3 (nach Fig. 3) aufzubauen, auf dem das Metallblech 2 während des Umformens schwebt.
Deshalb werden die erwähnten Bohrungen 4 mit zylindrischen oder nicht zylindrischen
Bohrlöchem realisiert, deren Lochachse lotrecht zur Streckziehform-Auflagefläche 8
angeordnet ist. Welche Bohrloch-Geometrie man für zweckmäßig erachtet wird, bleibt
dem Einzelfall überlassen. Dabei wird bedacht, dass der Bohrloch-Querschnitt der nicht
zylindrisch gestalteten Bohrlöcher 4 an der Streckziehform-Auflagefläche 8 größer
demjenigen ist, der an einer ihm vertikal vorgeordneten Eintrittsstelle der Druckluft
6 in die einzelne Bohrung 4 gelegen ist. Wie dem auch sei, ein nicht zylindrischer
Bohrlochaustritt an der Streckziehform-Auflagefläche 8 wird allerdings wenigstens
den Vorteil von besserer Reinigung der Bohrungen 4 genießen.
[0008] Die (figurlich nicht gezeigte) Druckluftquelle, von welcher die Bohrlöcher 4 mit
Druckluft 6 gespeist wird, ist in- oder extern der Streckziehform 5 (je nach Zweckmäßigkeit)
angeordnet. Außerdem wird ergänzt, dass die Druckluft 6 eine Drucklufttemperatur von
bis zu 350 Grad Celsius aufweisen wird. Auf diesen Lufttemperaturwert wird die (das
Luftkissens 7 aufbauende) Druckluft aufgeheizt, die später mit Aufheiztemperatur T
2 bezeichnet wird. Dieser aufgeheizte Temperaturwert (der Aufheiztemperatur T
2) wird während der eigentlichen Umformung des Metallbleches 2 konstant gehalten, den
man beispielsweise mit einer (nicht gezeigten) regelbaren Heizquelle, welche die Druckluft
6 (vor ihrem Austritt an der Streckziehform-Auflagefläche 8) passieren wird, umsetzt.
Weiter wird ergänzt, dass das Metallblech 2 aus einem Werkstoff besteht, der beispielsweise
mit einer bei Raumtemperatur T
1 umformbaren Aluminium-Legierung ausgeführt ist, welche sich durch die Erwärmung und
dadurch einhergehender Verringerung der Fließspannung während deren Belastung umformen
lässt. Dabei wird sich der Werkstoff des Metallblechs 2 in der Hauptsache auf eine
aushärtbare oder nicht aushärtbare Aluminium-Legierung beziehen, die weitestgehend
im Flugzeugbau eingesetzt wird. Prinzipiell lässt sich ein (später näher beschriebenes)
Verfahren mit jedem Metall(blech 2) realisieren, da nahezu alle Metalle bei Erwärmung
an Festigkeit verlieren. Auch wird man in der Praxis entsprechend geartete Metallbleche
2 umformen, die nicht immer ein ebenflächiges Aussehen aufweisen. Die vorgestellte
Anordnung wird auch dazu fähig sein, entsprechende Metallbleche 2, die mit einer regellosen
Oberflächenkrümmung versehen sind, umzuformen. Anderenfalls besitzen diese Metallbleche
2 eine genau spezifizierte Oberflächenkrümmung. Unter dem regelloses Aussehen wird
im ungünstigen Fall eine knittrig geartete Blechoberfläche verstanden.
[0009] In der Fig. 2 wird nun die (hinsichtlich der Fig. 1 vorgestellte) Anordnung 1 zum
Umformen des Metallbleches 2, die mit einem (angedeuteten) Streck-Zug-Mittel 3 erweitert
ist. Letzteres wird benötigt, um die Seitenränder 9, 10 des (der Streckziehform-Auflagefläche
8 horizontal aufliegenden) Metallbleches 2 ausgangsseitig der (nach dem Beispiel:
konvexen) Wölbung zu befestigen. Dabei wird die Streckziehform 5 das Metallblech 2
zu beiden Blechseiten an diesen (sich gegenüberstehenden) Seitenrändern 9, 10 jeweils
mit einer Zugkraft F
21 oder F
22 angreifen, sofern das Metallblech 2 randseitlich dem Streck-Zug-Mittel 3 auf geeignete
Art und Weise mechanisch befestigt ist. Anknüpfend an vorher erwähnte Betrachtungen
wird man den einzelnen Seitenrand 9, 10 zwischen den Einspannflächen einer (vertikal
absenkbaren) Einspannvorrichtung, die unter der Bezeichnung "Spannpratze" bekannt
ist, einspannen. In dieser Darstellung wird das (hinsichtlich der Fig. 1 erwähnte)
Luftkissen 7 und die Perforierung der Streckziehform-Auflagefläche 8 mit den in die
Streckziehform 5 eingearbeiteten (kleinen) Bohrungen 4 nicht gezeigt. Weil die Fig.
2 auf die prinzipielle Erläuterung des Streckziehens abzielt, wird weiter ergänzt,
dass mit dem Angreifen der Zugkräfte F
21, F
22 das Metallblech 2 zunächst über die (horizontale) Blechlänge oberhalb der Streckziehform-Auflagefläche
8 einer Streckung unterzogen wird, wodurch auf das Metallblech 2 (auch unterstützt
durch dessen Streckung) die Oberflächenkontur der Streckziehform 5 übertragen wird.
[0010] Sofern die randseitlich befestigten Seitenränder 9, 10 des Metallbleches 2 auf der
Streckziehform-Auflagefläche 8 bei Einwirkung von Raumtemperatur (T
1) und atmosphärischem Umgebungsluftdruck P
1 bis zum Ablauf von einer definierten Vorspannzeit (t
1) vorgespannt werden, wird man beobachten, dass das Metallblech 2 (gemäß einem später
angegebenen Verfahrensschritt) infolge der blechrandseitlichen mechanischen Vorspannung
aus einer Ruhelage auf das Vorbiegeniveau eines Vorspannweges s
1 gestreckt wird.
[0011] In der Fig. 3 wird nun eine Darstellung von (zueinander korrelierenden) Diagrammen
des Umformprozesses dargestellt, welche die Luftdruck-, Temperatur- und Weg-Veränderungen
zeitabhängig veranschaulichen.
[0012] Diese Diagramme werden zur Vorstellung des Verfahrens zum Umformen des nehmlichen
Metallbleches 2 verwendet, wobei das Verfahren mit der (hinsichtlich den Figuren 1
und 2 vorgestellten) Anordnung 1 umgesetzt wird. Wie erwähnt - wird das Metallblech
2 einer Streck-Zieh-Prozedur unterzogen, um eine einfach oder doppelt gekrümmte und
konvexe oder konkave Wölbung (Krümmung) auf das Metallblech 2 zu übertragen. Um zu
dem beabsichtigten Zweck erfolgversprechend zu handeln, werden die nachfolgend angegeben
Verfahrensschritte mit der Anordnung 1 und inclusive den auch zusätzlich installierten
Komponenten, welche sich auf die (vorher angegebene) Wärmequelle und einen regelbaren
Druckübersetzer, mit dem der Volumenstrom der eingespeisten Druckluft 6 druckabgestimmt
wird, beziehen, in der angegebenen Reihenfolge realisiert. Diese Komponenten werden
in den Figuren 1 und 2 nicht gezeigt.
Die nachfolgend angegebenen Schritte werden deutlich, sofern man die Angaben mit den
Darstellungen der Diagramme vergleicht. Danach werden folgende Schritte verfahrensmäßig
umgesetzt:
[0013] Das nehmliche Metallblech 2 wird zunächst über der Streckziehform 5 positioniert
und danach auf der gekrümmten Streckziehform-Auflagefläche 8 abgelegt. Daraufhin werden
die in horizontaler Ebene sich gegenüberliegenden Seitenränder 9, 10 des Metallblechs
2 randseitlich der Streckziehform 5 [also nahe dem Beginn der konvex geformten Wölbung
der so gekrümmten Streckziehform-Auflagefläche 8] dem Zug-Streck-Mittel (3) befestigt,
vorzugsweise eingespannt, und danach auf dessen gekrümmten Streckziehform-Auflagefläche
8 bei Einwirkung von Raumtemperatur T
1 und atmosphärischem Umgebungsluftdruck P
1 bis zum Ablauf von einer definierten Vorspannzeit t
1 vorgespannt, wobei das Metallblech 2 infolge der blechrandseitlichen mechanischen
Vorspannung aus einer Ruhelage auf das Vorbiegeniveau eines Vorspannweges s
1 gestreckt wird. Dann wird über die Bohrungen 4 der Streckziehform 5 mit einem konstanten
Aufheizluftdruck P
2 eine temperierte Druckluft 6, die nach dem Ablauf einer Aufheizzeit t
2 eine Aufheiztemperatur T
2 erreichen wird, geleitet. Diese Druckluft 6 wird sich danach zwischen der Streckziehform-Auflagefläche
8 und der Metallblech-Auflagefläche 11 ausbreiten, wodurch zwischen diesen beiden
Auflageflächen ein Luftkissen 7 gebildet wird. Dabei wird während der Aufheizphase
(t
2 - t
1) das unter Vorspannung befindliche Metallblech (2) die Wärme der Aufheiztemperatur
(T
2) aufnehmen wird, aber keine Veränderungen des Vorbiegeniveaus erfahren.
[0014] Dann werden die gegenüberliegenden Seitenränder 9, 10 des Metallblechs 2 bis zum
Ablauf einer Umformzeit t
3 mit einem konstanten Umformluftdruck P
3 gespannt. Gleichzeitig wird das Metallblech 2 mit Horizontalbewegungsrichtung über
dem Luftkissen 7 schwebend nahezu reibungsfrei bewegt, wodurch das Metallblech (2),
dessen Blechtemperatur auf Aufheiztemperatur (T
2) konstant gehalten wird. Infolge der Blechbewegung wird das Metallblech 2 nach dem
Ablauf der Umformzeit t
3 (durch dessen randseitlichen Zugbelastung mit nachfolgender Streckung des Metallblech-Profils)
eine der Oberflächenkontur der Streckziehform 5 angepasste (bspw. konvexe) Wölbung
annehmen, die sich innerhalb der Umformphase t
3 - t
2 iterativ auf das Umformniveau eines Umformweg s
2 verändern wird. Dann wird das dermaßen formveränderte Metallblech 2 durch eine bis
zum Ablauf einer Abkühlzeit t
4 auf die Raumtemperatur T
1 abgekühlte Druckluft 6 mit einen konstanten Abkühlluftdruck, der dem Niveau des Aufheizdruckes
P
2 entspricht, abgekühlt. Diese abgekühlte Druckluft wird ebenfalls über die Bohrungen
4 der Streckziehform 5 an das geformte Metallblech 2 geführt, wobei das formveränderte
Metallblech 2 während der Abkühlphase t
4 - t
3 keine Veränderungen des Umformniveaus erfahren wird.
[0015] Außerdem wäre eine geringfügige Abänderung der vorgestellten Verfahrensschritte anfänglich
derweise denkbar, wonach zunächst die in horizontaler Ebene sich gegenüberliegenden
Seitenränder 9, 10 des Metallblechs 2 randseitlich der Streckziehform 5 dem Zug-Streck-Mittel
(3) befestigt, vorzugsweise eingespannt werden. Darauffolgend wird das randseitlich
befestigte Metallblech 2 über der Streckziehform 5 positioniert, das anschließend
vertikal soweit abgesenkt wird, bis das es auf der gekrümmten Streckziehform-Auflagefläche
8 abgelegt wird. Daraufhin werden die randseitlich befestigten Seitenränder 9, 10
des Metallblechs 2 auf der Streckziehform-Auflagefläche 8 bei Einwirkung von Raumtemperatur
T
1 und atmosphärischem Umgebungsluftdruck P
1 bis zum Ablauf von einer definierten Vorspannzeit t
1 vorgespannt, wobei das Metallblech 2 infolge der blechrandseitlichen mechanischen
Vorspannung aus einer Ruhelage auf das Vorbiegeniveau eines Vorspannweges s
1 gestreckt wird. Erst dann wird über die Bohrungen 4 der Streckziehform 5 mit einem
konstanten Aufheizluftdruck P
2 eine temperierte Druckluft 6, die nach dem Ablauf einer Aufheizzeit t
2 eine Aufheiztemperatur T
2 erreichen wird, geleitet. Diese Druckluft wird sich danach zwischen der Streckziehform-Auflagefläche
8 und der Metallblech-Auflagefläche 11 ausbreiten, wodurch zwischen diesen beiden
Auflageflächen ein Luftkissen 7 gebildet wird. Dabei wird während der Aufheizphase
t
2 - t
1 das unter Vorspannung befindliche Metallblech 2) die Wärme der Aufheiztemperatur
T
2 aufnehmen, aber keine Veränderungen des Vorbiegeniveaus erfahren.
[0016] Anschließend des Schrittes der Abkühlung des formveränderten Metallbleches 2 wäre
denkbar, dass dieses Metallblech 2 bei Einwirkung von Raumtemperatur T
1 bis zum Ablauf einer Abschlusszeit t
5 kalibriert [also auf ein genaues Maß gebracht] wird, wobei dieses Metallblech 2 während
der Kalibrierphase t
5 - t
4 eine Veränderung [des Umformniveaus] auf das Kalibrierniveau eines Kalibrierweges
s
3 erfahren wird.
[0017] Dem wird ergänzend hinzu gefügt, dass die gegenüberliegenden Seitenränder 9, 10 des
Metallbleches 2 nahe dem Beginn der Wölbung der gekrümmten Streckziehform-Auflagefläche
8 dem Zug-Streck-Mittel 3 befestigt werden. Dabei wird man den betreffenden Seitenrand
9, 10 des Metallbleches 2 einem in vertikaler Richtung positionsveränderlichen Greifmittel
des Zug-Streck-Mittels 3 einspannen.
[0018] Ferner wird hinzu gefügt, dass während der Umformphase t
3 - t
2 eine Flächenpressung von bis zu 200 bar/cm
2 und ein Zustrom von temperierter Druckluft 6 mit einer Aufheiztemperatur T
2 von bis zu 350 °C umgesetzt wird
[0019] Auch wird letztlich erwähnt, dass die Metallblech-Auflagefläche 11 wenigstens während
der Umformphase t
3 - t
2 von der Streckziehform-Auflagefläche 8 infolge des vorhandenen Luftkissens 7 abheben
wird.
[0020] Zusammenfassen lässt sich folgendes resümieren. Mit der beschriebenen Vorrichtung
und dem angegebenen Verfahren wird die Umformung von insbesondere großflächigen Strukturen,
die im Fahrzeugbau keine Seltenheit darstellen, umgesetzt, deren Herstellung gegenwärtig
nur unter Verwendung von bekannten Schmierverfahren und teilweise nur mit Zwischenglühungen
möglich wird. Mit der(n) vorgeschlagenen Lösung(en) wird die Umformung derartiger
(großflächiger) Metallbleche (Metalllegierungen, vorzugsweise Aluminiumlegierungen)
reibungsfrei auf einem Luftkissen 7 erfolgen. Letzteres wird zwischen der Streckziehform
5 und dem Metallblech 2 mittels (kleiner) Bohrungen in der Streckziehform 5 aufgebaut.
Durch eine geschaffene Möglichkeit, die eingeblasene Druckluft 6 zu erwärmen, werden
sich auch schwer umformbare Metalllegierungen und andere (bei Raumlufttemperatur formbare)
Werkstoffe durch die Verringerung der Fliessspannung des Metall(blech)s umformen lassen.
Am Ende des Formvorganges wird die Streckziehform 5 und das Metallblech 2 durch eingebrachte
Kaltluft wieder abgekühlt. Diese Maßnahme wirkt sich positiv auf die Rückfederung
und die Konturengenauigkeit des formveränderten Metallbleches 2 aus. Durch die Benutzung
der vorgestellten Lösungen werden (im Vergleich mit bekannten Lösungen) Einsparungen
von Streckziehzügen erreicht. Auch werden die aufwendigen Schmiervorgänge (Öl-und
Fettschmierung) sowie deren Beseitigung (vor einer eventuellen Zwischenglühung) gänzlich
entfallen.
Bezugszeichen
[0021]
- 1
- Anordnung zum Umformen eines Metallbleches
- 2
- Metallblech
- 3
- Zug-Streck-Mittel
- 4
- Bohrung
- 5
- Streckziehform
- 6
- Druckluft
- 7
- Luftkissen
- 8
- Streckziehform-Auflagefläche
- 9
- Seitenrand (des Metallbleches 2)
- 10
- Seitenrand (des Metallbleches 2)
- 11
- Metallblech-Auflagefläche
- FZ1, FZ2
- Zugkraft
- P1
- atmosphärischer Umgebungsluftdruck
- P2
- Vorheizluftdruck
- P3
- Umformluftdruck
- T1
- Raumtemperatur
- T2
- Aufheiztemperatur
- t1
- Vorspannzeit
- t2
- Aufheizzeit
- t3
- Umformzeit
- t4
- Abkühlzeit
- t5
- Abschlusszeit
- t2 - t1
- Aufheizphase
- t3 - t2
- Umformphase
- t4 - t3
- Abkühlphase
- t5 - t4
- Kalibrierphase
- s1
- Vorspannweg
- s2
- Umformweg
- s3
- Kalibrierweg
1. Anordnung zum Umformen eines Metallbleches, mit einer Streckziehform (5) und einem
Zug-Streck-Mittel (3), wobei das Metallblech (2) auf einer gekrümmten Streckziehform-Auflagefläche
(8), die in horizontaler Richtung nach außen gewölbt ist, positioniert ist, deren
ausgangsseitlich der Wölbung befindlichen Seitenränder (9, 10) dem Zug- Streck-Mittel
(3) befestigt sind, dabei das Zug-Streck-Mittel (3) das Metallblech (2) zu beiden
Blechseiten an den sich gegenüberstehenden Seitenrändern (9, 10) mit einer Zugkraft
(FZ1, FZ2) angreifen wird und über dessen Blechlänge oberhalb der Streckziehform-Auflagefläche
(8) das Metallblech (2) einer Steckung unterziehen wird, wodurch auf das Metallblech
(2) auch unterstützt durch dessen Streckung die Oberflächenkontur der Streckziehform
(5) übertragen wird,
dadurch gekennzeichnet, dass der Streckziehform (5) mehrere Bohrungen (4) äusgenommen sind, die vertikal austretend
der Streckziehform-Auflagefläche (8) angeordnet sind, und oberhalb dieser Streckziehform-Auflagefläche
(8) ein von einer Metallblech-Auflagefläche (11) eingeschlossenes Luftkissen (7) ausgebreitet
ist, das von einer durch die Bohrungen (4) geleiteten Druckluft (6) aufgebaut wird.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb der Metallblech-Auflagefläche (11) eine weitestgehend vollständig perforierte
Streckziehform-Auflagefläche (8) mit einer weitestgehend einheitlichen Bohrloch-Architektur
der Bohrungen (4) angeordnet ist.
3. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb der Metallblech-Auflagefläche (11) nur bestimmte Teilbereiche der Streckziehform-Auflagefläche
(8) mit Bohrungen (4) ausgestattet sind und dadurch ein partieller Aufbau des Luftkissens
(7) realisiert ist.
4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungen (4) mit zylindrischen oder nicht zylindrischen Bohrlöchern realisiert
sind, deren Lochachse lotrecht zur Streckziehform-Auflagefläche (8) angeordnet ist.
5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Bohrloch-Querschnitt der nicht zylindrischen Bohrlöchern an der Streckziehform-Auflagefläche
(8) größer demjenigen ist, der an einer ihm vertikal vorgeordneten Eintrittsstelle
der Druckluft (6) in die einzelne Bohrung (4) gelegen ist.
6. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in- oder extern der Streckziehform (5) einer Druckluftquelle angeordnet ist, von
der aus durch die Bohrungen (4) eine Druckluft (6) geleitet wird.
7. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Lufttemperatur der Druckluft (6), mit der das Luftkissens (7) aufgebaut wird,
von bis zu 350 Grad Celsius vorhanden ist.
8. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoff des Metallblechs (2) in der Hauptsache eine aushärtbare oder nicht
aushärtbare Aluminium-Legierung ist.
9. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallblech (2) mit einer regellosen oder genau spezifizierten Oberfläche oder
mit ebenflächiger Oberfläche versehen ist, die weitestgehend der Oberflächenkontur
der Streckziehform-Auflagefläche (8) angepasst ist.
10. Verfahren zum Umformen eines Metallbleches mit einer Anordnung nach Anspruch 1, bei
dem das Metallblech (2) einer Streck-Zieh-Prozedur unterzogen wird, um eine einfach
oder doppelt gekrümmte und konvexe oder konkave Wölbung auf das Metallblech (2) zu
übertragen,
gekennzeichnet durch folgende Schritte:
a) es wird ein Metallblech (2) über der Streckziehform (5) positioniert und danach
auf der gekrümmten Streckziehform-Auflagefläche (8) abgelegt,
b) daraufhin werden die in horizontaler Ebene sich gegenüberliegenden Seitenränder
(9, 10) des Metallblechs (2) randseitlich der Streckziehform (5) dem Zug-Streck-Mittel
(3) befestigt und danach auf dessen gekrümmten Streckziehform-Auflagefläche (8) bei
Einwirkung von Raumtemperatur (T1) und atmosphärischem Umgebungsluftdruck (P1) bis zum Ablauf von einer definierten Vorspannzeit (t1) vorgespannt, wobei das Metallblech (2) infolge der blechrandseitlichen mechanischen
Vorspannung aus einer Ruhelage auf das Vorbiegeniveau eines Vorspannweges (s1) gestreckt wird,
c) dann wird über die Bohrungen (4) der Streckziehform (5) mit einem konstanten Aufheizluftdruck
(P2) eine temperierte Druckluft (6), die nach dem Ablauf einer Aufheizzeit (t2) eine Aufheiztemperatur (T2) erreichen wird, geleitet, welche sich danach zwischen der Streckziehform-Auflagefläche
(8) und der Metallblech-Auflagefläche (11) ausbreiten wird, wodurch zwischen diesen
beiden Auflageflächen ein Luftkissen (7) gebildet wird, wobei während der Aufheizphase
(t2 - t1) das unter Vorspannung befindliche Metallblech (2) die Wärme der Aufheiztemperatur
(T2) aufnehmen wird, aber keine Veränderungen des Vorbiegeniveaus erfahren wird,
d) dann werden die gegenüberliegenden Seitenränder des Metallblechs (2) bis zum Ablauf
einer Umformzeit (t3) mit einem konstanten Umformluftdruck (P3) gespannt, gleichzeitig wird das Metallblech (2) mit Horizontalbewegungsrichtung
über dem Luftkissen (7) schwebend nahezu reibungsfrei bewegt, wodurch das Metallblech
(2), dessen Blechtemperatur auf Aufheiztemperatur (T2) konstant gehalten wird, infolge der Blechbewegung nach dem Ablauf der Umformzeit
(t3) [durch dessen randseitlichen Zugbelastung mit nachfolgender Streckung des Metallblech-Profils)
eine der Oberflächenkontur der Streckziehform (5) angepasste Wölbung annehmen wird,
die sich innerhalb der Umformphase (t3 - t2) iterativ auf das Umformniveau eines Umformweg (s2) verändern wird,
e) dann wird das dermaßen formveränderte Metallblech (2) durch eine bis zum Ablauf einer Abkühlzeit (t4) auf die Raumtemperatur (T1) abgekühlte Druckluft (6) mit einen konstanten Abkühlluftdruck, der dem Niveau des
Aufheizdruckes (P2) entspricht, abgekühlt, die ebenfalls über die Bohrungen (4) der Streckziehform (5)
an das geformte Metallblech (2) geführt wird, wobei das formveränderte Metallblech
(2) während der Abkühlphase (t4 - t3) keine Veränderungen des Umformniveaus erfahren wird.
11. Verfahren zum Umformen eines Metallbleches mit einer Anordnung nach Anspruch 1, bei
dem das Metallblech (2) einer Streck-Zieh-Prozedur unterzogen wird, um eine einfach
oder doppelt gekrümmte und konvexe oder konkave Wölbung auf das Metallblech (2) zu
übertragen,
gekennzeichnet durch folgende Schritte:
a) zunächst werden die in horizontaler Ebene sich gegenüberliegenden Seitenränder
(9, 10) des Metallblechs (2) randseitlich der Streckziehform (5) dem Zug-Streck-Mittel
(3) befestigt und darauffolgend das randseitlich befestigte Metallblech (2) über der
Streckziehform (5) positioniert, das anschließend vertikal soweit abgesenkt wird,
bis das es auf der gekrümmten Streckziehform-Auflagefläche (8) abgelegt wird,
b) daraufhin werden die randseitlich befestigten Seitenränder (9, 10) des Metallblechs
(2) auf der Streckziehform-Auflagefläche (8) bei Einwirkung von Raumtemperatur (T1) und atmosphärischem Umgebungsluftdruck (P1) bis zum Ablauf von einer definierten Vorspannzeit (t1) vorgespannt, wobei das Metallblech (2) infolge der blechrandseitlichen mechanischen
Vorspannung aus einer Ruhelage auf das Vorbiegeniveau eines Vorspannweges (s1) gestreckt wird,
c) dann wird über die Bohrungen (4) der Streckziehform (5) mit einem konstanten Aufheizluftdruck
(P2) eine temperierte Druckluft (6), die nach dem Ablauf einer Aufheizzeit (t2) eine Aufheiztemperatur (T2) erreichen wird, geleitet, welche sich danach zwischen der Streckziehform-Auflagefläche
(8) und der Metallblech-Auflagefläche (11) ausbreiten wird, wodurch zwischen diesen
beiden Auflageflächen ein Luftkissen (7) gebildet wird, wobei während der Aufheizphase
(t2 - t1) das unter Vorspannung befindliche Metallblech (2) die Wärme der Aufheiztemperatur
(T2) aufnehmen wird, aber keine Veränderungen des Vorbiegeniveaus erfahren wird,
d) dann werden die gegenüberliegenden Seitenränder des Metallblechs (2) bis zum Ablauf
einer Umformzeit (t3) mit einem konstanten Umformluftdruck (P3) gespannt, gleichzeitig wird das Metallblech (2) mit Horizontalbewegungsrichtung
über dem Luftkissen (7) schwebend nahezu reibungsfrei bewegt, wodurch das Metallblech
(2), dessen Blechtemperatur auf Aufheiztemperatur (T2) konstant gehalten wird, infolge der Blechbewegung nach dem Ablauf der Umformzeit
(t3) [durch dessen randseillichen Zugbelastung mit nachfolgender Streckung des Metallblech-Profils)
eine der Oberflächenkontur der Streckziehform (5) angepasste Wölbung annehmen wird,
die sich innerhalb der Umformphase (t3 - t2) iterativ auf das Umformniveau eines Umformweg (s2) verändern wird,
e) dann wird das dermaßen formveränderte Metallblech (2) durch eine bis zum Ablauf einer Abkühlzeit (t4) auf die Raumtemperatur (T1) abgekühlte Druckluft (6) mit einen konstanten Abkühlluftdruck, der dem Niveau des
Aufheizdruckes (P2) entspricht, abgekühlt, die ebenfalls über die Bohrungen (4) der Streckziehform (5)
an das geformte Metallblech (2) geführt wird, wobei das formveränderte Metallblech
(2) während der Abkühlphase (t4 - t3) keine Veränderungen des Umformniveaus erfahren wird.
12. Verfahren zum Umformen einer Metallbleches nach den Ansprüchen 10 oder 11,
dadurch gekennzeichnet, dass nachfolgend dem Schritt e) das im abkühlten Zustand befindliche vorveränderte Metallblech
(2) bei Einwirkung von Raumtemperatur (T1) bis zum Ablauf einer Abschlusszeit (t5) kalibriert [auf genaues Maß bringen] wird, wobei dieses Metallblech (2) während
der Kalibrierphase (t5 - t4) eine Veränderung [des Umformniveaus] auf das Kalibrierniveau eines Kalibrierweges
(s3) erfahren wird.
13. Verfahren zum Umformen einer Metallbleches nach den Ansprüchen 10 oder 121,
dadurch gekennzeichnet, dass die gegenüberliegenden Seitenränder (9, 10) des Metallbleches (2) nahe dem Beginn
der Wölbung der gekrümmten Streckziehform-Auflagefläche (8) dem Zug-Streck-Mittel
(3) befestigt werden.
14. Verfahren zum Umformen eines Metallbleches nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, dass der betreffende Seitenrand (9, 10) des Metallbleches (2) einem in vertikaler Richtung
positionsveränderlichen Greifmittel des Zug-Streck-Mittels (3) eingespannt wird.
15. Verfahren zum Umformen einer Metallbleches nach den Ansprüchen 10 oder 11,
dadurch gekennzeichnet, dass während der Umformphase (t3 - t2) eine Flächenpressung von bis zu 200 bar und ein Zustrom von temperierter Druckluft
(6) mit einer Aufheiztemperatur (T2) von bis zu 350 °C umgesetzt wird.
16. Verfahren zum Umformen eines Metallbleches nach den Ansprüchen 10 oder 11,
dadurch gekennzeichnet, dass die Metallblech-Auflagefläche (11) wenigstens während der Umformphase (t3 - t2) von der Streckziehform-Auflagefläche (8) infolge des vorhandenen Luftkissens (7)
abheben wird.