DE102009034566B4 - Method for producing a tank for fuel - Google Patents

Method for producing a tank for fuel Download PDF

Info

Publication number
DE102009034566B4
DE102009034566B4 DE102009034566.3A DE102009034566A DE102009034566B4 DE 102009034566 B4 DE102009034566 B4 DE 102009034566B4 DE 102009034566 A DE102009034566 A DE 102009034566A DE 102009034566 B4 DE102009034566 B4 DE 102009034566B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
component
starting material
titanium
built
energy beam
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE102009034566.3A
Other languages
German (de)
Other versions
DE102009034566A1 (en
Inventor
Steffen Beyer
Frank Palm
Achim Schoberth
Dr. Steinwandel Jürgen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Airbus Defence and Space GmbH
Original Assignee
Airbus Defence and Space GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Airbus Defence and Space GmbH filed Critical Airbus Defence and Space GmbH
Priority to DE102009034566.3A priority Critical patent/DE102009034566B4/en
Publication of DE102009034566A1 publication Critical patent/DE102009034566A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102009034566B4 publication Critical patent/DE102009034566B4/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C14/00Alloys based on titanium
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/60Treatment of workpieces or articles after build-up
    • B22F10/64Treatment of workpieces or articles after build-up by thermal means
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/60Treatment of workpieces or articles after build-up
    • B22F10/66Treatment of workpieces or articles after build-up by mechanical means
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/24After-treatment of workpieces or articles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K15/00Arrangement in connection with fuel supply of combustion engines or other fuel consuming energy converters, e.g. fuel cells; Mounting or construction of fuel tanks
    • B60K15/03Fuel tanks
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K15/00Arrangement in connection with fuel supply of combustion engines or other fuel consuming energy converters, e.g. fuel cells; Mounting or construction of fuel tanks
    • B60K15/03Fuel tanks
    • B60K15/03006Gas tanks
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64GCOSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
    • B64G1/00Cosmonautic vehicles
    • B64G1/22Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
    • B64G1/40Arrangements or adaptations of propulsion systems
    • B64G1/402Propellant tanks; Feeding propellants
    • B64G1/4021Tank construction; Details thereof
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/20Direct sintering or melting
    • B22F10/22Direct deposition of molten metal
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/20Direct sintering or melting
    • B22F10/25Direct deposition of metal particles, e.g. direct metal deposition [DMD] or laser engineered net shaping [LENS]
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2999/00Aspects linked to processes or compositions used in powder metallurgy
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K15/00Arrangement in connection with fuel supply of combustion engines or other fuel consuming energy converters, e.g. fuel cells; Mounting or construction of fuel tanks
    • B60K15/03Fuel tanks
    • B60K2015/03032Manufacturing of fuel tanks
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K15/00Arrangement in connection with fuel supply of combustion engines or other fuel consuming energy converters, e.g. fuel cells; Mounting or construction of fuel tanks
    • B60K15/03Fuel tanks
    • B60K2015/03032Manufacturing of fuel tanks
    • B60K2015/03039Manufacturing of fuel tanks made of a combination of non metallic and metallic materials
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K15/00Arrangement in connection with fuel supply of combustion engines or other fuel consuming energy converters, e.g. fuel cells; Mounting or construction of fuel tanks
    • B60K15/03Fuel tanks
    • B60K2015/03032Manufacturing of fuel tanks
    • B60K2015/03046Manufacturing of fuel tanks made from more than one layer
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K15/00Arrangement in connection with fuel supply of combustion engines or other fuel consuming energy converters, e.g. fuel cells; Mounting or construction of fuel tanks
    • B60K15/03Fuel tanks
    • B60K2015/03486Fuel tanks characterised by the materials the tank or parts thereof are essentially made from
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60YINDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00Type of vehicle
    • B60Y2200/50Aeroplanes, Helicopters
    • B60Y2200/51Aeroplanes
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25Process efficiency

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

Verfahren zum Herstellen eines Treibstofftanks, wobei zumindest ein Bestandteil (1) einer Tankschale des Tanks mit einem generativen Herstellungsverfahren in einer Aufbaurichtung (A) schichtweise aufgebaut wird, wobei – der Bestandteil (1) aus Titan oder einer Titanlegierung besteht und eine hohle Gestalt aufweist, die durch eine Wand mit einer Wandstärke definiert ist, – nach dem schichtweisen Aufbau des Bestandteils (1) der Bestandteil (1) weiterverarbeitet wird, um die Endmaße des Bestandteils (1; 13) zu erzeugen, wobei zum schichtweisen Aufbau des Bestandteils (1) ein Energiestrahl (6) auf eine aufzubauende Oberfläche (5) gerichtet wird, auf der ein drahtförmiger Ausgangswerkstoff (4) aus Titan oder einer Titanlegierung bereitgestellt wird, wobei ein geschmolzener Bereich (7) aus dem Ausgangswerkstoff (4) auf der aufzubauenden Oberfläche (5) mit dem Energiestrahl (6) erzeugt wird, und der Energiestrahl (6) sowie der drahtförmige Ausgangswerkstoff (4), um eine Schicht (3) des Bestandteils (1) herzustellen, über der aufzubauenden Oberfläche (5) kreisförmig in einer senkrecht zu der Aufbaurichtung (A) liegenden Ebene (B) mit hinsichtlich der darunter liegenden Schicht verändertem oder gleichbleibendem Durchmesser geführt werden, so dass der Bestandteil (1; 13) in einer domartigen Gestalt (1) oder einer zylindrischen Gestalt (13) aufgebaut wird.Method for producing a fuel tank, wherein at least one component (1) of a tank shell of the tank is built up in layers with a generative manufacturing process in a construction direction (A), wherein - the component (1) consists of titanium or a titanium alloy and has a hollow shape, which is defined by a wall with a wall thickness, - after the layered structure of the component (1) the component (1) is further processed to produce the final dimensions of the component (1; 13), wherein the layered structure of the component (1) an energy beam (6) is directed onto a surface (5) to be constructed, on which a wire-shaped starting material (4) of titanium or a titanium alloy is provided, wherein a molten region (7) of the starting material (4) on the surface to be built (5 ) is generated with the energy beam (6), and the energy beam (6) and the wire-shaped starting material (4) to a layer (3) of the component (1), over the surface to be built up (5) are guided in a circle perpendicular to the construction direction (A) plane (B) with respect to the underlying layer changed or constant diameter, so that the component (1; 13) is constructed in a dome-like shape (1) or a cylindrical shape (13).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Tanks für Treibstoff. Tanks für Treibstoffe, insbesondere Treibstofftanks für Satelliten und Flugzeuge, sollen aus einem Material bestehen, das leicht ist und gleichzeitig eine hohe mechanische Festigkeit aufweist. Titan und Titanlegierungen sind im Prinzip geeignete Materialien für diese Treibstofftanks, da sie diese gewünschten Eigenschaften aufweisen.The invention relates to a method for producing a tank for fuel. Fuel tanks, in particular fuel tanks for satellites and airplanes, are said to be made of a material that is lightweight yet has high mechanical strength. Titanium and titanium alloys are in principle suitable materials for these fuel tanks because they have these desired properties.

Titan und Titanlegierungen haben jedoch den Nachteil, dass sie schwierig zu bearbeiten sind. Bei der Kaltverformung dünner Titanbleche ist der Grad der Rückfederung schwer im Voraus zu bestimmen, so dass die Kontur des verformten Blechs nicht reproduzierbar bestimmt werden kann.However, titanium and titanium alloys have the disadvantage that they are difficult to work. In the cold forming of thin titanium sheets, the degree of springback is difficult to determine in advance, so that the contour of the deformed sheet can not be determined reproducibly.

Weitere Probleme bei der Verformung von Titan und Titanlegierungen sind die Gefahr der Rissbildung, der Werkzeugverschleiß und eine Versprödung des Werkstoffs, insbesondere beim Warmformgeben, sowie eine Tendenz zur Ungleichmäßigkeit auf Grund der Anisotropie dünner Bleche.Further problems in the deformation of titanium and titanium alloys are the risk of cracking, tool wear and embrittlement of the material, especially during thermoforming, and a tendency to unevenness due to the anisotropy of thin sheets.

Aus der EP 0 289 116 A1 ist ein Verfahren bekannt, bei dem in einem Wirbelbett aus einem pulverförmigen Titanwerkstoff mittels eines Lasers ein Bauteil, beispielsweise ein Maschinenteil, schichtweise aufgebaut wird.From the EP 0 289 116 A1 a method is known in which a component, for example a machine part, is built up in layers in a fluidized bed of a powdered titanium material by means of a laser.

Aus dem Dokument S. Y. Gao et al.: Research on Laser Direct Deposition Process of Ti6Al-4V Alloy, Acta Metall. Sin. (Engl. Lett), Vol. 20, Nr. 3, S. 171–180 ist es bekannt, Komponenten für Luftfahrzeuge durch einen „Laser Direct Deposition”-Prozess aus einem Ti-6Al-4V-Pulver herzustellen.From the document S.Y. Gao et al .: Research on Laser Direct Deposition Process of Ti6Al-4V Alloy, Acta Metal. Sin. (Engl. Lett), Vol. 20, No. 3, pp. 171-180, it is known to produce components for aircraft by a "laser direct deposition" process from a Ti-6Al-4V powder.

Die DE 10 2007 014 948 A1 offenbart ein Verfahren zum Umformen eines Titanblechs, bei dem das Titanblech in einem abgedichteten geschlossenen Werkzeug eingebracht wird und dort an eine Werkzeugkontur mit einer Kombination eines erwärmten Druckmediums an einer Seite des Titanblechs und eines Unterdrucks an der anderen Seite des Titanblechs gepresst und dabei verformt wird.The DE 10 2007 014 948 A1 discloses a method for forming a titanium sheet, in which the titanium sheet is introduced into a sealed closed mold and pressed there against a tool contour with a combination of a heated pressure medium on one side of the titanium sheet and a negative pressure on the other side of the titanium sheet and thereby deformed.

Dieses Verfahren hat den Nachteil, dass die Arten von Konturen, die hergestellt werden können, begrenzt sind. Insbesondere sind tiefverformte Konturen mit diesem Verfahren nur schwierig herzustellen.This method has the disadvantage that the types of contours that can be made are limited. In particular, deeply contoured contours are difficult to produce with this method.

Folglich ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Herstellungsverfahren anzugeben, mit dem eine breitere Auswahl an Formen aus Titan und Titanlegierungen hergestellt werden kann, die für das Herstellen eines Tanks, insbesondere eines Treibstofftanks geeignet sind.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a manufacturing method with which a wider variety of shapes of titanium and titanium alloys suitable for manufacturing a tank, in particular a fuel tank, can be made.

Gelöst wird diese Aufgabe durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweiligen abhängigen Ansprüche.This object is achieved by the subject matter of the independent claim. Advantageous developments are the subject of the respective dependent claims.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen eines Treibstofftanks angegeben, wobei

  • – zumindest ein Bestandteil einer Tankschale des Tanks mit einem generativen Herstellungsverfahren in einer Aufbaurichtung schichtweise aufgebaut wird, wobei der Bestandteil aus Titan oder einer Titanlegierung besteht und eine hohle Gestalt aufweist, die durch eine Wand mit einer Wandstärke definiert ist,
  • – nach dem schichtweisen Aufbau des Bestandteils der Bestandteil weiterverarbeitet wird, um die Endmaße des Bestandteils zu erzeugen,
wobei zum schichtweisen Aufbau des Bestandteils ein Energiestrahl auf eine aufzubauende Oberfläche gerichtet wird, auf der ein drahtförmiger Ausgangswerkstoff aus Titan oder einer Titanlegierung bereitgestellt wird, wobei ein geschmolzener Bereich aus dem Ausgangswerkstoff auf der aufzubauenden Oberfläche mit dem Energiestrahl erzeugt wird, und der Energiestrahl sowie der drahtförmige Ausgangswerkstoff, um eine Schicht (3) des Bestandteils (1) herzustellen, über der aufzubauenden Oberfläche kreisförmig in einer senkrecht zu der Aufbaurichtung liegenden Ebene mit hinsichtlich der darunter liegenden Schicht verändertem oder gleichbleibendem Durchmesser geführt werden, so dass der Bestandteil in einer domartigen Gestalt oder einer zylindrischen Gestalt aufgebaut wird.According to one aspect of the invention, there is provided a method of manufacturing a fuel tank, wherein
  • At least one component of a tank shell of the tank is built up in layers with a generative manufacturing process in a construction direction, the component consisting of titanium or a titanium alloy and having a hollow shape which is defined by a wall having a wall thickness,
  • After the layered composition of the component, the component is further processed to produce the final dimensions of the component,
wherein for the layered construction of the component, an energy beam is directed to a surface to be built, on which a wire-shaped starting material of titanium or a titanium alloy is provided, wherein a molten region is generated from the starting material on the surface to be built with the energy beam, and the energy beam and the wire-shaped starting material to form a layer ( 3 ) of the component ( 1 ) are made to be circular over the surface to be built, in a plane perpendicular to the direction of construction, with a changed or constant diameter with respect to the underlying layer, so that the component is constructed in a dome-like shape or a cylindrical shape.

Es kann demnach ein generatives Herstellungsverfahren zum schichtweisen Aufbau zumindest eines Bestandteils einer Tankschale eines Tanks für Flüssigkeiten und/oder Gase verwendet werden. Dieser Bestandteil besteht aus Titan oder aus einer Titanlegierung.It can therefore be used a generative manufacturing process for the layered construction of at least one component of a tank shell of a tank for liquids and / or gases. This ingredient is made of titanium or a titanium alloy.

Mit einem generativen Herstellungsverfahren wird ein Teil aus einem Ausgangswerkstoff schichtweise aufgebaut. Unter generativen Herstellungsverfahren sind Verfahren zu verstehen, bei denen Bauteile direkt und mit der gewünschten Endkontur hergestellt werden. Diese Teile sind derart belastbar, dass sie die mechanisch-technologischen Funktionen „normal” hergestellter Bauteile übernehmen können.With a generative manufacturing process, a part of a starting material is built up in layers. Generative production processes are processes in which components are produced directly and with the desired final contour. These parts are so strong that they can take over the mechanical-technological functions of "normal" manufactured components.

Generative Herstellungsverfahren werden auch Rapid-Prototyping genannt. Diese Herstellungsverfahren zur direkten Bauteilgenerierung sind in der Fachwelt unter einer Vielzahl von Namen oder Bezeichnungen bekannt wie „direct metal sintering” (DMS), „powder metal sintering”, „laser assisted metal sintering”, „fusing” oder „near net shaping”, „solid free form fabrication (SP)”, „additive layer manufacturing” (ALM) usw. Bei der Herstellung höherer Stückzahlen wird in jüngster Zeit auch oft der Begriff „Rapid Manufacturing” verwendet. Im Folgenden soll jedoch lediglich der Begriff „generative Herstellungsverfahren” verwendet werden, was jedoch keinerlei einschränkend, beispielsweise nur auf eine geringe Stückzahl, zu verstehen ist.Generative manufacturing processes are also called rapid prototyping. These direct component production manufacturing methods are known in the art under a variety of names or designations such as "direct metal sintering"("DMS"),"powder metal sintering", "laser assisted metal sintering", "fusing" or "near net shaping". "Solid free form fabrication (SP)", "additive layer manufacturing" (ALM), etc. The term "rapid manufacturing" is often used in the production of higher quantities recently. In the following, however, only the term "generative manufacturing process" is to be used, but this is not meant to be limiting, for example, only to a small number.

Den oben genannten generativen Herstellungsverfahren ist gemein, dass der Ausgangswerkstoff durch eine in der Regel von einem CNC-Programm gesteuerte Wärmequelle (z. B. einem Laser oder einem Elektronenstrahl) lokal aufgeschmolzen wird und sofort danach wieder erstarrt. So wird inkrementell, dem CNC-Programm folgend, die 3-dimensionale Bauteilgeometrie mehr oder minder Punkt für Punkt bzw. Schritt für Schritt schichtweise bzw. lagenweise aufgebaut. Durch das Aufschmelzen und Erstarren besitzt das Bauteil eine Gussstruktur, welche jedoch durch die hohe örtlich wirkende Abkühlgeschwindigkeit viel feinkörniger ist als konventionelle Gussstrukturen.The abovementioned generative production method has in common that the starting material is locally melted by a heat source (for example a laser or an electron beam), which is usually controlled by a CNC program, and solidifies again immediately afterwards. Thus, incrementally, following the CNC program, the 3-dimensional component geometry is built up more or less point by point or step by step in layers or in layers. As a result of the melting and solidification, the component has a cast structure which, however, is much finer-grained than conventional cast structures due to the high locally acting cooling rate.

Diese generativen Herstellungsverfahren ermöglichen das direkte Herstellen von Bestandteilen aus Titan und Titanlegierungen, die eine dünne Wandstruktur aufweisen. Die Probleme von Rückfederung und Rissbildung, die bei dem spanlosen Verformen von Blechen aus Titan und Titanlegierungen auftreten können, können vermieden werden. Ferner können Bestandteile aus Titan oder einer Titanlegierung mit einer anisotropen Form mit einem generativen Herstellungsverfahren einfacher und zuverlässiger hergestellt werden, als mit einem spanlosen Verformen eines Blechs aus Titan oder einer Titanlegierung.These generative manufacturing processes allow the direct production of titanium and titanium alloy components that have a thin wall structure. The problems of springback and cracking, which can occur in the chipless deformation of sheets of titanium and titanium alloys, can be avoided. Further, constituents of titanium or a titanium alloy having an anisotropic shape can be more easily and reliably manufactured by a generative manufacturing method than chipless deformation of a sheet of titanium or a titanium alloy.

Eine Treibstofftankschale weist eine dünne Wand auf, die einen Tank mit einer nahezu geschlossenen hohlen Gestalt formt. Die Vorteile der Verwendung eines generativen Verfahrens für das Herstellen dünnwandiger Teile aus Titan und Titanlegierungen werden erfindungsgemäß verwendet, um einen Treibstofftank herzustellen. Der Tank kann ein Treibstofftank eines Satellits, eines Flugzeugs oder eines Fahrzeugs oder einer Raumfähre sein, da die Materialeigenschaften von Titan und Titanlegierungen, insbesondere eines niedrigen Gewichts bei hoher Festigkeit, bei diesen Anwendungen besonders wünschenswert sind.A fuel tank shell has a thin wall that forms a tank with a nearly closed hollow shape. The advantages of using a generative process for producing thin-walled titanium and titanium alloy parts are used in the invention to produce a fuel tank. The tank may be a fuel tank of a satellite, aircraft, or vehicle or space shuttle, as the material properties of titanium and titanium alloys, particularly low weight, high strength, are particularly desirable in these applications.

Die Erfindung gibt demnach ein Verfahren zum Herstellen eines Treibstofftanks, insbesondere eines Treibstofftanks für einen Satellit an. Mindestens ein Bestandteil einer Tankschale des Tanks wird mit einem generativen Herstellungsverfahren schichtweise aufgebaut. Dieser Bestandteil besteht aus Titan oder aus einer Titanlegierung und weist eine hohle Gestalt auf, die durch eine Wand mit einer Wandstärke definiert ist. Nach dem Aufbau des Bestandteils wird dieser Bestandteil weiterverarbeitet, um die Endmaße des Bestandteils zu erzeugen.The invention accordingly provides a method for producing a fuel tank, in particular a fuel tank for a satellite. At least one component of a tank shell of the tank is built up in layers with a generative manufacturing process. This component is made of titanium or a titanium alloy and has a hollow shape, which is defined by a wall with a wall thickness. After building the ingredient, this ingredient is processed further to create the ingredient's gauge blocks.

Die Vorteile eines generativen Herstellungsverfahrens werden somit für das Herstellen von Bestandteilen aus Titan und Titanlegierungen verwendet, um ein Zwischenprodukt herzustellen. Dieses Zwischenprodukt kann nach seinem Herstellen weiterverarbeitet werden, um die Materialeigenschaften sowie die Maße des Bestandteils weiter zu optimieren.The advantages of a generative manufacturing process are thus used to make titanium and titanium alloy components to produce an intermediate. This intermediate product can be further processed after its production in order to further optimize the material properties and the dimensions of the component.

Dabei wird zum schichtweisen Aufbau des Bestandteils ein Energiestrahl auf eine aufzubauende Oberfläche gerichtet. Auf dieser Oberfläche wird ein Ausgangswerkstoff aus Titan oder einer Titanlegierung bereitgestellt. Aus dem Ausgangswerkstoff wird mit einem Energiestrahl auf der aufzubauenden Oberfläche ein geschmolzener Bereich erzeugt und der Energiestrahl wird über der aufzubauenden Oberfläche definiert geführt, um eine Schicht des Bestandteils herzustellen.In this case, an energy beam is directed to a surface to be built for the layered structure of the component. On this surface, a starting material of titanium or a titanium alloy is provided. From the source material, a molten area is generated with an energy beam on the surface to be built up, and the energy beam is guided in a defined manner over the surface to be built up to produce a layer of the component.

Unter dem Begriff „definiert” ist zu verstehen, dass der Energiestrahl entsprechend eines vorbestimmten Kurses, der beispielsweise mit Hilfe eines CAD-Programms bestimmt wird, geführt wird. Das Führen des Energiestrahls wird typischerweise mit einem programmierten Computer gesteuert.The term "defined" means that the energy beam is guided according to a predetermined course, which is determined, for example, by means of a CAD program. The guiding of the energy beam is typically controlled by a programmed computer.

Die Wandstärke des schichtweise aufgebauten Bestandteils kann zwischen 2 mm und 10 mm, vorzugsweise zwischen 3 mm und 5 mm liegen. Nach dem Weiterverarbeiten des Bestandteils kann die Wandstärke auf 1 mm bis 3 mm reduziert werden, um das Gewicht des Bestandsteils zu reduzieren und die Kontur zu verfeinern.The wall thickness of the layered constituent may be between 2 mm and 10 mm, preferably between 3 mm and 5 mm. After further processing of the component, the wall thickness can be reduced to 1 mm to 3 mm to reduce the weight of the component and to refine the contour.

Dabei wird der Energiestrahl so definiert geführt, dass der Bestandteil in einer domartigen Gestalt oder einer zylindrischen Gestalt aufgebaut wird. Diese Bestandteile können anschließend zusammengefügt werden, um einen geschlossen Tank herzustellen.The energy beam is guided so defined that the component is built up in a dome-like shape or a cylindrical shape. These components can then be joined together to make a closed tank.

In einem Ausführungsbeispiel besteht der Ausgangswerkstoff und folglich der Bestandteil aus der Titanlegierung TiAl6V4. Die Zusammensetzung dieser Legierung ist 6 Gewichts Prozent Aluminium, 4 Gewichts Prozent Vanadium, Rest Titan.In one embodiment, the starting material and hence the titanium alloy alloy is TiAl6V4. The composition of this alloy is 6 weight percent aluminum, 4 weight percent vanadium, balance titanium.

Als Energiestrahl können ein oder mehrere Laserstahlen oder Elektronenstrahlen oder ein Lichtbogenverwendet werden.As the energy beam, one or more laser beams or electron beams or an arc may be used.

Der Ausgangswerkstoff wird in Form eines Drahts verwendet. Durch die Verwendung eines Drahts als Ausgangswerkstoff können Schwierigkeiten, die bei der Verwendung metallischer Pulver auftreten, vermieden werden. Ein Metall in Drahtform ist nicht nur einfacher zu handhaben, sondern meistens auch kostengünstiger, da seine Herstellung ebenfalls einfacher ist.The starting material is used in the form of a wire. The use of a wire as a starting material can cause difficulties when using metallic powders occur, be avoided. A metal in wire form is not only easier to handle, but usually also cheaper, since its production is also easier.

In einem Ausführungsbeispiel wird ein metallisches Substrat bereitgestellt, auf dem der Bestandteil aufgebaut wird. Dieses metallische Substrat kann einen Teil der fertigen Treibstoffschale formen. In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird der Bestandteil auf einem Hilfsträger aufgebaut, der später entfernt wird.In one embodiment, a metallic substrate is provided on which the component is built. This metallic substrate can form part of the finished fuel cup. In a further embodiment, the component is built on a subcarrier, which is later removed.

Zudem können dem Ausgangswerkstoff vor oder während des generativen Herstellungsprozesses weitere Beimischungen aus metallischen oder nicht metallischen, z. B. keramischen Materialien, z. B. als Pulver zugesetzt werden.In addition, the starting material before or during the generative manufacturing process further admixtures of metallic or non-metallic, z. As ceramic materials, eg. B. may be added as a powder.

Zum Aufschmelzen des Ausgangswerkstoffes ist eine Vielzahl von Möglichkeiten gegeben. Üblicherweise erfolgt dies durch einen oder mehrere Laserstrahlen, Elektronenstrahlen oder einen Lichtbogen. Es kann aber auch eine chemische, exotherme Reaktion verwendet werden, oder der Ausgangswerkstoffwird kapazitiv oder induktiv erwärmt. Auch eine beliebige Kombination dieser verschiedenen Wärmequelten ist möglich.For melting the starting material a variety of possibilities is given. Usually this is done by one or more laser beams, electron beams or an arc. However, it is also possible to use a chemical, exothermic reaction, or the starting material is heated capacitively or inductively. Any combination of these different heat sources is possible.

Bezüglich der erzielbaren Werkstoffeigenschaften erfolgt bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens die Abkühlung des aufgeschmolzenen Ausgangswerkstoffs mit einer Abkühlrate im Temperaturintervall Tliquidus – T450°C, die größer als 100 K/sec ist. Obwohl solche Abkühlraten im generativen Verfahren an sich inhärent sind, kann zur Erzielung höherer Abkühlraten eine zusätzliche Kühlung verwendet werden.With regard to the achievable material properties, in one embodiment of the method according to the invention, the cooling of the molten starting material takes place at a cooling rate in the temperature interval Tliquidus - T450 ° C., which is greater than 100 K / sec. Although such cooling rates inherently are inherent in the generative process, additional cooling may be used to achieve higher cooling rates.

Zudem ist es vorteilhaft, wenn die Erstarrung und Abkühlung des aufgeschmolzenen Ausgangswerkstoffes unter Schutzgas oder im Vakuum stattfindet. Das Schutzgas kann zum Beispiel Argon, Stickstoff oder ein Gemisch aus Argon und Helium sein.In addition, it is advantageous if the solidification and cooling of the molten starting material takes place under protective gas or in vacuo. The shielding gas may be, for example, argon, nitrogen or a mixture of argon and helium.

Obwohl im Regelfall nicht erforderlich, kann eine dem generativen Herstellungsverfahren nachgeschaltete Wärmebehandlung die Materialeigenschaften des hergestellten Strukturbauteils noch verbessern und insbesondere die Festigkeit und Zähigkeit erhöhen. Die nachträgliche Wärmebehandlung kann typischerweise bei Temperaturen zwischen 400°C und 1200°C für eine Dauer von 10 min bis 100 h erfolgen.Although not normally required, a heat treatment downstream of the generative production process can still improve the material properties of the structural component produced and, in particular, increase the strength and toughness. The subsequent heat treatment can typically be carried out at temperatures between 400 ° C and 1200 ° C for a period of 10 minutes to 100 hours.

Des Weiteren kann der Bestandteil nach der nachträglichen Wärmebehandlung einer Schnellabkühlung (z. B. Abschrecken in Wasser) auf Raumtemperatur mit einer anschließenden Wärmeauslagerung im Temperaturbereich 400°C–650°C für eine Dauer von 10 min bis 100 h unterzogen werden.Further, after the post heat treatment, the component may be subjected to rapid cooling (eg quenching in water) to room temperature followed by heat aging in the temperature range 400 ° C-650 ° C for a period of 10 minutes to 100 hours.

Die Verwendung eines generativen Herstellungsverfahrens zum Herstellen eines dünnwandigen Tanks, wie eines Treibstofftanks aus Titan oder einer Titanlegierung hat die weiteren folgenden Vorteile:
Das generative Verfahren ermöglicht das Herstellen von Bestandteilen verschiedener Formen mit der gleichen Vorrichtung. Folglich können alle oder viele der Bestandteile eines Treibstofftanks an einem Ort hergestellt werden. Dies vermeidet die Probleme unregelmäßiger Lieferung von mehreren unterschiedlichen Zulieferern sowie von nicht maßgerechten Teilen, die von unterschiedlichen Zulieferern stammen. Die Fertigungskette des Treibstofftanks kann somit verkleinert werden.
The use of a generative manufacturing method for producing a thin-walled tank, such as a titanium or titanium alloy fuel tank, has the further advantages of:
The generative process allows the production of components of different shapes with the same device. Consequently, all or many of the components of a fuel tank can be manufactured in one place. This avoids the problems of irregular delivery from multiple different suppliers as well as inappropriate parts sourced from different suppliers. The production chain of the fuel tank can thus be downsized.

Ferner können auf Grund des generativen Herstellungsverfahrens Änderungen an den Tankgeometrien einfach durchgeführt werden, da nur das Computerprogramm, das den Energiestrahl und das Ausgangswerkstoffsteuert, geändert werden muss. Das generative Herstellungsverfahren ermöglicht somit eine Designflexibilität, die andere Herstellungsverfahren wie zum Beispiel das Gießen nicht anbieten.Furthermore, due to the generative manufacturing process, changes to the tank geometries can be easily made because only the computer program that controls the energy beam and the source material needs to be changed. The additive manufacturing process thus allows for design flexibility that other manufacturing methods such as casting do not offer.

Ferner ist der Materialeinsatz geringer, da der schichtweiseaufgebaute Bestandteil mit nahezu den gewünschten Maßen hergestellt ist, dem so genannten Nearnet shape.Furthermore, the use of materials is lower, since the component built up in layers is produced with almost the desired dimensions, the so-called near-net shape.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun anhand der Zeichnungen näher erläutert.Embodiments of the invention will now be described with reference to the drawings.

1 zeigt eine schematische Darstellung des schichtweisen Aufbaus eines Bestandteils einer Treibstofftankschale nach einem ersten Ausführungsbeispiel, 1 shows a schematic representation of the layered structure of a component of a fuel tank shell according to a first embodiment,

2 zeigt eine schematische Darstellung des schichtweisen Aufbaus eines Bestandteils einer Treibstofftankschale nach einem zweiten Ausführungsbeispiel, 2 shows a schematic representation of the layered structure of a component of a fuel tank shell according to a second embodiment,

3 zeigt eine schematische Darstellung des Weiterverarbeitens des Bestandteils der 2 durch Drehen, 3 shows a schematic representation of the further processing of the component of 2 go berserk,

4 zeigt eine schematische Darstellung des Verschweißens der Bestandteile der 1 und 3 miteinander. 4 shows a schematic representation of the welding of the components of 1 and 3 together.

1 zeigt eine schematische Darstellung zur Erläuterung des schichtweisen Aufbaus eines domartigen Bestandteils 1 eines Treibstofftanks für einen Satelliten. Der Bestandteil 1 sieht ein Strukturbauteil der Tankschale vor und weist somit eine hohle Gestalt auf, die durch eine dünne Wand definiert ist. 1 shows a schematic illustration for explaining the layered structure of a dome-like component 1 a fuel tank for a satellite. The part 1 provides a structural component of the tank shell and thus has a hollow shape, which is defined by a thin wall.

Der Bestandteil 1 wird aus einer Titanlegierung, insbesondere TlAl6V4, mit einem generativen Verfahren in Pfeilrichtung A schichtweiseaufgebaut. Die einzelnen Schichten 3 sind mit gestrichelten Linien 2 in der Zeichnung dargestellt. Die einzelnen Schichten 3 sind jedoch im fertigen Tank nicht erkennbar. The part 1 is made up of a titanium alloy, in particular TlAl6V4, by a generative process in the direction of arrow A in layers. The individual layers 3 are with dashed lines 2 shown in the drawing. The individual layers 3 However, they are not recognizable in the finished tank.

Zum Herstellen einer ersten Schicht 3 wird ein Ausgangswerkstoff 4 aus TlAl6V4 auf eine aufzubauende Oberfläche 5 aufgebracht und mit einem fokussierten Laserstrahl 6 als Energiequelle lokal aufgeschmolzen. Der geschmolzene Bereich ist mit dem Bezugszeichen 7 bezeichnet. Die Bereiche 8 des Bestandteils 1, die sich außerhalb dieses geschmolzen Bereichs 7 befinden, bleiben ungeschmolzen, da der Laserstrahl 6 nicht auf diese Bereiche 8 gerichtet ist, so dass in diesen Bereichen die Temperatur unterhalb der Schmelztemperatur des Ausgangswerkstoffs 4 bleibt.For producing a first layer 3 becomes a starting material 4 from TlAl6V4 on a surface to be built up 5 applied and with a focused laser beam 6 locally melted as an energy source. The molten area is denoted by the reference numeral 7 designated. The areas 8th of the ingredient 1 that melted outside this area 7 remain unmelted because of the laser beam 6 not on these areas 8th is directed, so that in these areas the temperature below the melting temperature of the starting material 4 remains.

Bei der ersten Ausführungsform der Erfindung wird ein Ausgangswerkstoff 4 in Form eines Drahtes 9 aus TiAl6V4 verwendet, wobei das Ende des Drahts 9 auf die aufzubauende Oberfläche 5 gebracht und mit dem Laserstrahl 6 dort aufgeschmolzen wird.In the first embodiment of the invention, a starting material 4 in the form of a wire 9 made of TiAl6V4, with the end of the wire 9 on the surface to be built up 5 brought and with the laser beam 6 is melted there.

Der Laserstrahl 6 sowie der Draht 9 werden in einer Ebene B geführt, die senkrecht zu der Aufbaurichtung A liegt, um eine Schicht 3 des Bestandteils 1 herzustellen. Insbesondere werden der Laserstrahl 6 sowie der Draht 9 in einem Kreis geführt, wobei das Ende des Drahts 9 in den geschmolzenen Bereich 7 geführt wird. Diese Bewegung des Laserstrahls 6 und des Drahts 9 ist mit den Pfeilen B in 1 dargestellt. Die Bewegung des Laserstrahls 6 sowie des Drahts 9 wird mit einem Computerprogramm gesteuert.The laser beam 6 as well as the wire 9 are guided in a plane B, which is perpendicular to the construction direction A, to a layer 3 of the ingredient 1 manufacture. In particular, the laser beam 6 as well as the wire 9 in a circle, with the end of the wire 9 in the molten area 7 to be led. This movement of the laser beam 6 and the wire 9 is with the arrows B in 1 shown. The movement of the laser beam 6 as well as the wire 9 is controlled by a computer program.

Das geschmolzene Material erstarrt schnell wieder, wenn der Laserstrahl 5 von diesem geschmolzenen Bereich 7 in der Ebene B weg gesteuert wird. Dadurch wächst ein fester Bereich 10 einer kreisförmigen Schicht 3 des domartigen Bestandteils 1. In diesem Ausführungsbeispielweist der domartige Bestandteil 1 im aufgebauten Zustand eine Wandstärke von ungefähr 3 mm (Millimeter) auf.The molten material solidifies quickly when the laser beam 5 from this molten area 7 in the plane B is controlled away. This creates a solid area 10 a circular layer 3 of the dome component 1 , In this embodiment, the dome-shaped component 1 When assembled, a wall thickness of about 3 mm (millimeters) on.

Zum Herstellen der nächsten Schicht des Bestandteils 1 werden der Laserstrahl 6 sowie der Draht 9 so geführt, dass sie auf die Oberfläche 11 der vorher hergestellten Schicht 3 auftreffen und wieder in einem Kreis mit einem etwas größeren Durchmesser als der darunter liegenden Schicht 3 in einer Ebene B, die senkrecht zur Aufbaurichtung A liegt, geführt werden. Weitere Schichten werden in ähnlicher Weise hergestellt, um den Bestandteil 1 in Pfeilrichtung A lagenweise bzw. schichtweise aufzubauen, bis er die gewünschte Kontur aufweist.To make the next layer of the ingredient 1 become the laser beam 6 as well as the wire 9 Guided so that they are on the surface 11 the previously prepared layer 3 hit and again in a circle with a slightly larger diameter than the underlying layer 3 in a plane B, which is perpendicular to the mounting direction A, are performed. Other layers are similarly made to the component 1 build up layer by layer or layer by layer in the direction of arrow A until it has the desired contour.

In der 1 wird zunächst der geschlossene Boden 12 des domartigen Bestandteils 1 hergestellt. Es ist jedoch auch möglich, die domartige Form an der offenen Kante anzufangen und die domartigen Form nach innen aufzubauen, wobei die Domkappe anschließend hergestellt wird.In the 1 first the closed ground 12 of the dome component 1 produced. However, it is also possible to start the dome-like shape at the open edge and build the dome-like shape inwardly, with the dome cap then being made.

Die 2 zeigt eine schematische Darstellung eines weiteren zylindrischen Bestandteils 13 der Treibstofftankschale nach einerzweiten Ausführungsform der Erfindung. Gleiche Komponenten sind mit gleichen Bezugsziffern gezeigt und werden nicht weiter erläutert.The 2 shows a schematic representation of another cylindrical component 13 the fuel tank shell according to a second embodiment of the invention. The same components are shown with the same reference numerals and will not be explained further.

Der Bestandteil 13 wird auch mit einem generativen Herstellungsverfahren schichtweise aufgebaut. Die zweite, nicht zur Erfindung gehörende Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform durch die Form des Ausgangswerkstoffs 4. In der zweiten Ausführungsform wird der Ausgangswerkstoff 4 in Form eines Pulvers 15 bereitgestellt, das aus einer Titanlegierung, insbesondere TlAl6V4 besteht.The part 13 is also built up layer by layer using a generative manufacturing process. The second embodiment not belonging to the invention differs from the first embodiment by the shape of the starting material 4 , In the second embodiment, the starting material 4 in the form of a powder 15 provided, which consists of a titanium alloy, in particular TlAl6V4.

Eine Ausgangspulverschicht 14 wird auf der Oberfläche 4 einer Trägerplatte aufgebracht. Der fokussierte Laserstrahl 6 wird auf die Ausgangspulverschicht 14 an eine aufzubauende Stelle 5 gerichtet, wobei ein lokaler Bereich 7 der Ausgangspulverschicht 14 aufgeschmolzen wird. Der Laserstrahl 6 wird in der Ebene B in einem Kreis geführt, so dass eine erste feste kreisförmige Schicht 3 hergestellt wird.A starting powder layer 14 will be on the surface 4 a carrier plate applied. The focused laser beam 6 is applied to the starting powder layer 14 to a place to be built up 5 directed, being a local area 7 the starting powder layer 14 is melted. The laser beam 6 is guided in the plane B in a circle, so that a first solid circular layer 3 will be produced.

Eine weitere Schicht 14' wird aus dem Ausgangspulver 14 auf die Trägerplatte und die erste Schicht 3 aufgebracht und der Laserstrahl 6 wird auf die Oberfläche 11 der weiteren Ausgangspulverschicht 14' gerichtet und so geführt, dass eine weitere kreisförmige Schicht 3' auf der unteren Schicht 3 hergestellt wird. Dieser Vorgang wird wiederholt und der Bestandteil 13 wird schichtweise in Pfeilrichtung A aufgebaut, um den zylindrischen Bestandteil 13 mit der gewünschten Höhe herzustellen.Another layer 14 ' gets out of the starting powder 14 on the carrier plate and the first layer 3 applied and the laser beam 6 will be on the surface 11 the other starting powder layer 14 ' directed and guided so that another circular layer 3 ' on the lower layer 3 will be produced. This process is repeated and the component 13 is built up layer by layer in the direction of arrow A to the cylindrical component 13 produce with the desired height.

Generative Herstellungsverfahren können verwendet werden, um Bestandteile mit der gewünschten Endkontur herzustellen. In einem Ausführungsbeispiel werden jedoch die Bestandteile nach dem schichtweisen Aufbauverfahren weiterverarbeitet.Generative manufacturing processes can be used to produce ingredients with the desired final contour. In one embodiment, however, the ingredients are processed further by the layered build process.

In diesem Ausführungsbeispiel werden die Bestandteile wärmebehandelt, um die mechanische Festigkeit zu erhöhen. Insbesondere werden die Bestandteile heißisostatisch gepresst. Danach werden Form und Größe der Bestandteile durch Abdrehen und/oder Schleifen verfeinert, um die Maßtoleranzen und/oder die Oberflächengüte zu verbessern. Das Abdrehen der Außenoberfläche 17 des zylindrischen Bestandteils 13 der Tankschale ist mit den Pfeilen 16 in 3 dargestellt. In diesem Schritt wird die Wandstärke von 3 mm auf ungefähr 1 mm reduziert.In this embodiment, the components are heat-treated to increase the mechanical strength. In particular, the ingredients are hot isostatically pressed. Thereafter, the shape and size of the components are refined by twisting and / or grinding in order to improve the dimensional tolerances and / or the surface quality. The twisting of the outer surface 17 of the cylindrical component 13 the tank shell is with the arrows 16 in 3 shown. In this step, the wall thickness is reduced from 3 mm to about 1 mm.

Zum Herstellen des Treibstofftanks werden die einzelnen Bestandteile zusammengefügt. 4 zeigt eine schematische Darstellung des zusammengeschweißten zylindrischen Bestandteils 13 mit dem domartigen Bestandteil 1, um ein geschlossenes Rohr 18 herzustellen. Die Schweißnaht zwischen den Bestandteilen ist mit der gestrichelten Linie 19 dargestellt. In einem weiteren nicht dargestellten Schritt wird ein zweiter domartiger Bestandteil an das offene Ende des Rohrs 18 der 4 verschweißt, um einen geschlossenen Treibstofftank herzustellen. Bohrlöcher durch die Tankschale werden auch hergestellt, damit der Tank mit Treibstoff gefüllt und der Treibstoff zum Motor geführt werden kann.To manufacture the fuel tank, the individual components are joined together. 4 shows a schematic representation of the welded together cylindrical component 13 with the dome-shaped component 1 to a closed pipe 18 manufacture. The weld between the components is with the dashed line 19 shown. In another step, not shown, a second dome-shaped component is attached to the open end of the tube 18 of the 4 welded to produce a closed fuel tank. Holes through the tank shell are also made to fill the tank with fuel and guide the fuel to the engine.

Durch die Verwendung eines generativen Herstellungsverfahrens zum Herstellen der Bestandteile des Treibstofftanks kann ein dünnwandiger Treibstofftank aus Titan oder einer Titanlegierung zuverlässig hergestellt werden. Ferner können Bestandteile verschiedener Formen mit dem gleichen Verfahren und folglich in der gleichen Fabrik hergestellt werden. Zusammen mit dem generativen Verfahren hat dies den Vorteil, dass die Konstruktion des Treibstofftanks kurzfristig geändert werden kann. Ferner können Sonderfertigungen von Tanks, d. h. Tanks besonderer Größe, die vom üblichen Standard abweichen, durch das Umprogrammieren des computergesteuerten Laserstrahls und des Ausgangswerkstoffs hergestellt werden.By using a generative manufacturing method for manufacturing the components of the fuel tank, a thin-walled fuel tank made of titanium or a titanium alloy can be reliably manufactured. Furthermore, constituents of different shapes can be produced by the same process and consequently in the same factory. Together with the generative method, this has the advantage that the design of the fuel tank can be changed at short notice. Furthermore, special production of tanks, ie. H. Special sized tanks that deviate from the usual standard can be made by reprogramming the computer controlled laser beam and source material.

Claims (17)

Verfahren zum Herstellen eines Treibstofftanks, wobei zumindest ein Bestandteil (1) einer Tankschale des Tanks mit einem generativen Herstellungsverfahren in einer Aufbaurichtung (A) schichtweise aufgebaut wird, wobei – der Bestandteil (1) aus Titan oder einer Titanlegierung besteht und eine hohle Gestalt aufweist, die durch eine Wand mit einer Wandstärke definiert ist, – nach dem schichtweisen Aufbau des Bestandteils (1) der Bestandteil (1) weiterverarbeitet wird, um die Endmaße des Bestandteils (1; 13) zu erzeugen, wobei zum schichtweisen Aufbau des Bestandteils (1) ein Energiestrahl (6) auf eine aufzubauende Oberfläche (5) gerichtet wird, auf der ein drahtförmiger Ausgangswerkstoff (4) aus Titan oder einer Titanlegierung bereitgestellt wird, wobei ein geschmolzener Bereich (7) aus dem Ausgangswerkstoff (4) auf der aufzubauenden Oberfläche (5) mit dem Energiestrahl (6) erzeugt wird, und der Energiestrahl (6) sowie der drahtförmige Ausgangswerkstoff (4), um eine Schicht (3) des Bestandteils (1) herzustellen, über der aufzubauenden Oberfläche (5) kreisförmig in einer senkrecht zu der Aufbaurichtung (A) liegenden Ebene (B) mit hinsichtlich der darunter liegenden Schicht verändertem oder gleichbleibendem Durchmesser geführt werden, so dass der Bestandteil (1; 13) in einer domartigen Gestalt (1) oder einer zylindrischen Gestalt (13) aufgebaut wird.Method for producing a fuel tank, wherein at least one component ( 1 ) a tank shell of the tank with a generative manufacturing process in a construction direction (A) is built up in layers, wherein - the component ( 1 ) is made of titanium or a titanium alloy and has a hollow shape which is defined by a wall with a wall thickness, - after the layered structure of the component ( 1 ) the part ( 1 ) is further processed to give the final dimensions of the constituent ( 1 ; 13 ), whereby the layered structure of the component ( 1 ) an energy beam ( 6 ) on a surface to be built up ( 5 ), on which a wire-shaped starting material ( 4 ) made of titanium or a titanium alloy, wherein a molten area ( 7 ) from the starting material ( 4 ) on the surface to be built up ( 5 ) with the energy beam ( 6 ), and the energy beam ( 6 ) as well as the wire-shaped starting material ( 4 ) to a layer ( 3 ) of the component ( 1 ), above the surface to be built ( 5 ) in a plane perpendicular to the construction direction (A) lying plane (B) with respect to the underlying layer changed or constant diameter, so that the component ( 1 ; 13 ) in a dome-like shape ( 1 ) or a cylindrical shape ( 13 ) is constructed. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärke des Bestandteils (1) zwischen 2 mm und 10 mm, vorzugsweise zwischen 3 mm und 5 mm liegt.Method according to claim 1, characterized in that the wall thickness of the component ( 1 ) is between 2 mm and 10 mm, preferably between 3 mm and 5 mm. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgangswerkstoff (4) aus TiAl6V4 besteht.Method according to claim 1 or 2, characterized in that the starting material ( 4 ) consists of TiAl6V4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Energiestrahl (6) ein oder mehrere Laserstrahlen oder Elektronenstrahlen oder ein Lichtbogen verwendet werden.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that as energy beam ( 6 ) one or more laser beams or electron beams or an arc are used. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass dem Ausgangswerkstoff (4) vor oder während des Verfahrens weitere Beimengungen aus metallischen oder nichtmetallischen Materialien zugesetzt werden.Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the starting material ( 4 ) before or during the process further admixtures of metallic or non-metallic materials are added. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zum Aufschmelzen des Ausgangswerkstoffes (4) eine chemische exotherme Reaktion verwendet wird.Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that for melting the starting material ( 4 ) a chemical exothermic reaction is used. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgangswerkstoff (4) kapazitiv, ohmisch oder induktiv erwärmt wird.Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the starting material ( 4 ) is heated capacitively, ohmically or inductively. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abkühlung des aufgeschmolzenen Ausgangswerkstoffs (4) im Temperaturintervall Tliquidus – T450°C mit einer Abkühlrate größer als 100 K/sec erfolgt.Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that a cooling of the molten starting material ( 4 ) in the temperature interval Tliquidus - T450 ° C with a cooling rate greater than 100 K / sec. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Abkühlrate des aufgeschmolzenen Ausgangswerkstoffes (4) durch eine zusätzliche Kühlung erhöht wird.A method according to claim 8, characterized in that the cooling rate of the molten starting material ( 4 ) is increased by an additional cooling. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Erstarrung und Abkühlung des aufgeschmolzenen Ausgangswerkstoffes (4) unter Schutzgas oder im Vakuum stattfindet.Method according to one of claims 1 to 9, characterized in that the solidification and cooling of the molten starting material ( 4 ) takes place under inert gas or in vacuo. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zum Weiterverarbeiten des Bestandteils (1; 13) der Bestandteil (1; 13) abgedreht oder geschliffen wird.Method according to one of claims 1 to 10, characterized in that for further processing of the component ( 1 ; 13 ) the part ( 1 ; 13 ) is turned off or ground. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Bestandteil (1) mit einem weiteren Bestandteil (13) aus Titan oder einer Titanlegierung verschweißt wird.Method according to one of claims 1 to 11, characterized in that the constituent ( 1 ) with another ingredient ( 13 ) is welded from titanium or a titanium alloy. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der aus dem Ausgangswerkstoff (4) hergestellte Bestandteil (1) einer nachträglichen Wärmebehandlung bei Temperaturen zwischen 400°C und 1200°C für eine Dauer von 10 min bis 100 h unterzogen wird.Method according to one of claims 1 to 12, characterized in that the from the starting material ( 4 ) component ( 1 ) is subjected to a subsequent heat treatment at temperatures between 400 ° C and 1200 ° C for a period of 10 minutes to 100 hours. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die nachträgliche Wärmebehandlung in mehreren Stufen und/oder Schritten ausgeführt wird.A method according to claim 13, characterized in that the subsequent heat treatment is carried out in several stages and / or steps. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Bestandteil (1) nach der nachträglichen Wärmebehandlung einer Schnellabkühlung auf Raumtemperatur unterzogen wird.Method according to claim 13 or 14, characterized in that the constituent ( 1 ) after the subsequent heat treatment of a rapid cooling to room temperature. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Schnellabkühlung eine weitere Wärmeauslagerung im Temperaturbereich 400°C–650°C für eine Dauer von 10 min bis 100 h erfolgt.A method according to claim 15, characterized in that after the rapid cooling, a further heat aging in the temperature range 400 ° C-650 ° C for a period of 10 minutes to 100 hours. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der aus dem Ausgangswerkstoff (4) hergestellte Bestandteil (1) heiß isostatisch gepresst wird.Method according to one of claims 1 to 16, characterized in that the from the starting material ( 4 ) component ( 1 ) is hot isostatically pressed.
DE102009034566.3A 2009-07-23 2009-07-23 Method for producing a tank for fuel Expired - Fee Related DE102009034566B4 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009034566.3A DE102009034566B4 (en) 2009-07-23 2009-07-23 Method for producing a tank for fuel

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009034566.3A DE102009034566B4 (en) 2009-07-23 2009-07-23 Method for producing a tank for fuel

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102009034566A1 DE102009034566A1 (en) 2011-02-03
DE102009034566B4 true DE102009034566B4 (en) 2017-03-30

Family

ID=43402431

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102009034566.3A Expired - Fee Related DE102009034566B4 (en) 2009-07-23 2009-07-23 Method for producing a tank for fuel

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102009034566B4 (en)

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011089194A1 (en) * 2011-12-20 2013-06-20 BAM Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung Method of manufacturing a compact component and component that can be produced by the method
GB2519190B (en) * 2012-02-24 2016-07-27 Malcolm Ward-Close Charles Processing of metal or alloy objects
DE102012008371A1 (en) * 2012-04-25 2013-10-31 Airbus Operations Gmbh Method for producing an overhanging component by layered construction
GB201213940D0 (en) 2012-08-06 2012-09-19 Materials Solutions Additive manufacturing
EP2876044B1 (en) 2013-11-21 2018-09-12 Airbus Operations GmbH Passenger door corner component and manufacturing method for passenger door corner component of aircraft or spacecraft
EP2875938A1 (en) 2013-11-21 2015-05-27 Airbus Operations GmbH Manufacturing method and manufacturing tool for reinforced structural elements
DE102014004870B4 (en) 2014-04-04 2022-06-02 Airbus Defence and Space GmbH Support device and manufacturing device for a generative manufacturing process, as well as generative manufacturing process that can be carried out with it
DE102014006366A1 (en) * 2014-05-05 2015-11-05 Gkn Sinter Metals Engineering Gmbh Method and device for structurally producing a hydride storage
FR3025491A1 (en) * 2014-09-09 2016-03-11 Assystem France RAIDI PANEL FOR AIRCRAFT.
EP3026638B1 (en) 2014-11-25 2020-04-01 Airbus Operations GmbH Method and system for adapting a 3D printing model
DE102016206005A1 (en) * 2016-04-11 2017-10-12 MTU Aero Engines AG Process for the production of wires
BE1024639B1 (en) * 2016-10-13 2018-05-16 Safran Aero Boosters S.A. TURBOMACHINE OIL TANK
BE1024640B1 (en) * 2016-10-13 2018-05-16 Safran Aero Boosters S.A. PROCESS FOR THE ADDITIVE MANUFACTURE OF TURBOMACHINE OIL TANK
US11198181B2 (en) 2017-03-10 2021-12-14 California Institute Of Technology Methods for fabricating strain wave gear flexsplines using metal additive manufacturing
CN106987789B (en) * 2017-04-01 2019-02-22 南京理工大学 It improves SLM and shapes TC4 intensity-plasticity matching performance heat treatment method
WO2018218077A1 (en) 2017-05-24 2018-11-29 California Institute Of Technology Hypoeutectic amorphous metal-based materials for additive manufacturing
WO2018218247A1 (en) * 2017-05-26 2018-11-29 California Institute Of Technology Dendrite-reinforced titanium-based metal matrix composites
KR102493233B1 (en) 2017-06-02 2023-01-27 캘리포니아 인스티튜트 오브 테크놀로지 High-toughness metallic glass-based composites for additive manufacturing
CN111036907A (en) * 2019-12-27 2020-04-21 航天海鹰(哈尔滨)钛业有限公司 Method for preparing TA32 titanium alloy part based on selective laser melting forming technology

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4323756A (en) 1979-10-29 1982-04-06 United Technologies Corporation Method for fabricating articles by sequential layer deposition
EP0289116A1 (en) 1987-03-04 1988-11-02 Westinghouse Electric Corporation Method and device for casting powdered materials
EP0812924A1 (en) 1996-06-11 1997-12-17 Institut Straumann Ag Titanium material, process for its production and use
US7438849B2 (en) 2002-09-20 2008-10-21 Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho Titanium alloy and process for producing the same

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007014948A1 (en) 2007-03-23 2008-09-25 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Method and apparatus for hot forming sheet metal from titanium based alloys

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4323756A (en) 1979-10-29 1982-04-06 United Technologies Corporation Method for fabricating articles by sequential layer deposition
EP0289116A1 (en) 1987-03-04 1988-11-02 Westinghouse Electric Corporation Method and device for casting powdered materials
EP0812924A1 (en) 1996-06-11 1997-12-17 Institut Straumann Ag Titanium material, process for its production and use
US7438849B2 (en) 2002-09-20 2008-10-21 Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho Titanium alloy and process for producing the same

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
GAO, S.Y. et al.: Research on Laser Direct Deposition Process of Ti-6A-4V Alloy. In: Acta metall. Sin. (Eng. Lett.), 20, 2007, 3, 171 - 180.

Also Published As

Publication number Publication date
DE102009034566A1 (en) 2011-02-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102009034566B4 (en) Method for producing a tank for fuel
EP3181711B1 (en) Aluminium alloy containing scandium for powder metallurgy technologies
EP2794152B1 (en) Method for manufacturing a compact component, and component that can be produced by means of the method
DE102007018123B4 (en) Method for producing a structural component from an aluminum-based alloy
EP3069802B1 (en) Method for producing a component made of a compound material with a metal matrix and incorporated intermetallic phases
DE3937526C2 (en) Wear-resistant titanium alloy, process for its production and its use
DE102015115962B4 (en) Process for creating a metallic material mixture in additive manufacturing
DE102007059865A1 (en) Producing a mold body by structuring powder forming metallic material in layered manner, comprises subjecting layers one upon the other and melting each powder layer before bringing the powder layer with a wave like high energy radiation
EP3372700B1 (en) Method for making forged tial components
DE102015216802A1 (en) Method for producing a capsule for hot isostatic pressing
DE102007041775B3 (en) Production of metal castings with foam structure uses e.g. laser to melt to melt metal wire positioned near surface of casting, foaming agent being added to molten area and process continued in controlled way to produce whole structure
DE102019200620A1 (en) Process for the production of rotor blades made of Ni-based alloys and rotor blade produced accordingly
DE102016119662A1 (en) PROCESS FOR WELDING PLATED VIA OPENINGS
EP2952276B1 (en) Method for the heat treatment of a workpiece made from a nickel based alloy
EP3335820B1 (en) Composite body and method for its production
DE10034508A1 (en) Process for producing a near-net-shape shaping tool and shaping tool produced thereafter
DE102014222526A1 (en) Method and device for the generative production of at least one component region of a component
DE102009018762A1 (en) Manufacturing a metallic composite material with embedded carbon nanotubes, comprises directing an energy beam to a surface to be constructed, on which a wire-like first starting material made of metal and carbon nanotubes is provided
DE102015203234B4 (en) Method for producing a component, namely a housing of a gas turbine and the corresponding component
EP2343143A2 (en) Method for producing components from refractory metals
WO2019228663A1 (en) Method for developing forging materials
DE102019214740B3 (en) Process for manufacturing a component from an aluminum alloy
DE102015205829B4 (en) Process for producing foamed sandwich elements
EP4151339A1 (en) Component produced using additive manufacture with insert thread, method of manufacturing same and component with wire threaded insert installed in the insert thread
DE102015012095A1 (en) Method for producing a component, component and motor vehicle with such a component

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
R016 Response to examination communication
R082 Change of representative

Representative=s name: SCHWEIGER & PARTNER, DE

R081 Change of applicant/patentee

Owner name: AIRBUS DEFENCE AND SPACE GMBH, DE

Free format text: FORMER OWNER: EADS DEUTSCHLAND GMBH, 85521 OTTOBRUNN, DE

Effective date: 20140819

R082 Change of representative

Representative=s name: SCHWEIGER & PARTNERS, DE

Effective date: 20140819

Representative=s name: ISARPATENT - PATENTANWAELTE- UND RECHTSANWAELT, DE

Effective date: 20140819

Representative=s name: SCHWEIGER & PARTNER, DE

Effective date: 20140819

R082 Change of representative

Representative=s name: ISARPATENT - PATENT- UND RECHTSANWAELTE BEHNIS, DE

Representative=s name: ISARPATENT - PATENT- UND RECHTSANWAELTE BARTH , DE

Representative=s name: ISARPATENT - PATENTANWAELTE- UND RECHTSANWAELT, DE

R082 Change of representative

Representative=s name: ISARPATENT - PATENT- UND RECHTSANWAELTE BEHNIS, DE

Representative=s name: ISARPATENT - PATENT- UND RECHTSANWAELTE BARTH , DE

Representative=s name: ISARPATENT - PATENTANWAELTE- UND RECHTSANWAELT, DE

R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee