DE102007049862A1

DE102007049862A1 - Device for holding and tensioning a turbine or compressor comprises a base element and a clamping element partly made from glass

Info

Publication number: DE102007049862A1
Application number: DE200710049862
Authority: DE
Inventors: Erwin Dr. Bayer; Roland Huttner
Original assignee: MTU Aero Engines GmbH
Current assignee: MTU Aero Engines AG
Priority date: 2007-10-18
Filing date: 2007-10-18
Publication date: 2009-04-23

Abstract

Device (10) for holding and tensioning a turbine (12) or compressor comprises a base element (14) and a clamping element (16a, 16b) partly made from glass. An independent claim is also included for a method for the production of a base element or clamping element for the device. Preferred Features: The glass is domestic glass, mineral glass or quartz glass. The base element and the clamping element comprises a holding contour (18a, 18b) corresponding to an outer contour (20) of the turbine.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Halten und Einspannen eines Bauteils, insbesondere eines Schaufelblatts für eine Gasturbine oder einen Niederdruck- oder Hochdruckverdichter, aus einem Grundelement und zumindest einem Spannelement, welche zum Einspannen des Bauteils relativ zueinander bewegbar sind. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Herstellen eines Elements für eine derartige Vorrichtung.The The invention relates to a device for holding and clamping a Component, in particular an airfoil for a gas turbine or a low pressure or high-pressure compressor, a base element and at least one Clamping element, which for clamping the component relative to each other are movable. The invention further relates to a method for Create an element for such a device.

Derartige Vorrichtungen, welche zum Halten und Einspannen von Bauteilen während ihrer Bearbeitung dienen, sind aus dem Stand der Technik bekannt. Dabei werden das Grundelement sowie die zum Einspannen des Bauteils vorgesehenen Spannelemente üblicherweise mit Hilfe von Dreh-, Fräs- oder Gießverfahren aus Metall hergestellt. Bei den Bauteilen handelt es sich beispielsweise um Schaufelblätter für Gasturbinen oder Niederdruck- bzw. Hochdruckverdichter, welche mit Hilfe dieser Vorrichtungen eingespannt und anschließend bearbeitet werden können.such Devices for holding and clamping components during their operation Processing, are known from the prior art. there be the basic element and provided for clamping the component Clamping elements usually with the help of turning, milling or casting process made of metal. The components are, for example around blades for gas turbines or low pressure or high pressure compressor, which with the help of this Devices can be clamped and then edited.

Als nachteilig an derartigen Vorrichtungen ist dabei jedoch der Umstand anzusehen, dass deren Herstellung aus Metall vergleichsweise teuer und aufwändig ist, da zusätzlich zu den hohen Materialkosten zeit- und kostenintensive Arbeitsschritte zur Herstellung der Einzelteile sowie zur Sicherstellung der geforderten Fertigungstoleranzen an den Fügestellen erforderlich sind. Daneben kommt es aufgrund der relativ hohen Ausdehnungskoeffizienten der verwendeten Metalle häufig zu Problemen beim Halten bzw. Einspannen der Bauteile unter wechselnden Temperaturbedingungen. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass stoßbedingte Verformungen derartiger Vorrichtungen häufig nicht sofort bemerkt werden. Dies führt zu teilweise erheblichen Toleranzabweichungen bei der Bearbeitung der von ihnen gehaltenen Bauteile, welche dadurch entweder aufwändig nachbearbeitet oder komplett verworfen werden müssen.When However, a disadvantage of such devices is the fact to see that their production of metal comparatively expensive and elaborate is, in addition to the high material costs time- and cost-intensive steps for the production of the individual parts and to ensure the required Manufacturing tolerances at the joints required are. In addition, it comes because of the relatively high expansion coefficient of used metals frequently to problems when holding or clamping the components under changing Temperature conditions. Another disadvantage is that shock-induced Deformations of such devices are often not noticed immediately. this leads to sometimes considerable tolerance deviations during machining the components held by them, which thereby either elaborately reworked or completely discarded.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zum Halten und Einspannen eines Bauteils sowie ein Verfahren zum Herstellen eines Elements für eine derartige Vorrichtung zu schaffen, durch welche eine Senkung der Herstellungs- und Prozesskosten ermöglicht ist.task The present invention is therefore an apparatus for holding and clamping a component and a method of manufacturing an element for to provide such a device, by which a reduction the manufacturing and process costs is possible.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung zum Halten und Einspannen eines Bauteils mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Verfahren zum Herstellen eines Elements für eine Vorrichtung zum Halten und Einspannen eines Bauteils mit den Merkmalen des Patentanspruchs 7 gelöst.The The object is achieved by a Device for holding and clamping a component with the features of claim 1 and by a method for producing a Elements for a device for holding and clamping a component with the Characteristics of claim 7 solved.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben, wobei vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung – soweit anwendbar – als vorteilhafte Ausgestaltungen der Verfahrens und umgekehrt anzusehen sind.advantageous Embodiments of the invention are specified in the respective subclaims, wherein advantageous embodiments of the device - where applicable - as advantageous Embodiments of the method and vice versa are to be considered.

Eine Vorrichtung zum Halten und Einspannen eines Bauteils, welche eine Senkung der Herstellungs- und Prozesskosten ermöglicht, ist erfindungsgemäß dadurch geschaffen, dass das Grundelement und/oder zumindest ein Spannelement zumindest teilweise aus Glas besteht bzw. bestehen. Die Verwendung von Glas ermöglicht dabei im Gegensatz zum Stand der Technik eine besonders schnelle, kostengünstige und präzise Herstellung zumindest von Teilen des Grundelements bzw. von zumindest einem Spannelement der Vorrichtung. Glas bietet weiterhin den Vorteil einer hohen Druckstabilität sowie eines geringen Ausdehnungskoeffizienten, so dass das Bauteil auch unter schwankenden Temperaturbedingungen zuverlässig gehalten bzw. eingespannt werden kann. Da Glas zudem bei heftigen Stößen oder Kollisionen bricht anstatt sich zu verformen, ist immer sichergestellt, dass das Bauteil bei einer augenscheinlich intakten Vorrichtung zuverlässig und reproduzierbar in der gewünschten räumlichen Orientierung gehalten bzw. eingespannt werden kann. Das der zumindest teilweise aus Glas gefertigte Grundelement bzw. das zumindest eine Spannelement im Fall eines Zerbrechens schnell und kostengünstig nachgefertigt werden kann, stellt dieser Umstand keinen nennenswerten Kostenfaktor dar. Glas bietet darüber hinaus den Vorteil, dass auch geometrisch komplex geformte Grundelement und/oder Spannelement bzw. Hinterschnitt-Aushöhlungen zur Gewichtsreduktion problemlos hergestellt werden können. Ein weiterer Vorteil von Glas besteht in der geringen Verschmutzungsneigung sowie in der leichten Reinigung der betreffenden Teile der Vorrichtung.A Device for holding and clamping a component, which is a Reduction of manufacturing and process costs allows is according to the invention thereby created that the base element and / or at least one clamping element at least partially made of glass or exist. The usage made possible by glass while in contrast to the prior art, a particularly fast, inexpensive and precise Production of at least parts of the basic element or of at least a tensioning element of the device. Glass still offers the advantage a high pressure stability as well as a low coefficient of expansion, so that the component reliably maintained even under fluctuating temperature conditions or can be clamped. As glass also in violent shocks or collisions breaks instead of deforming, always ensures that the component in an apparently intact device reliable and reproducible in the desired spatial Orientation can be held or clamped. That's the least partially made of glass base element or at least one Clamping element quickly and inexpensively replicated in case of breakage this circumstance does not constitute a significant cost factor There is glass over it In addition, the advantage that even geometrically complex shaped primitive and / or clamping element or undercut cavities for weight reduction can be easily manufactured. Another advantage of glass is the low tendency to fouling as well as in the easy cleaning of the relevant parts of the device.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Glas ein Haushaltglas und/oder ein Mineralglas und/oder ein Quarzglas umfasst. Dies ermöglicht eine besonders flexible und an die jeweiligen Bedingungen anpassbare Ausgestaltung des Grundkörpers bzw. der zumindest einen Spannbacke. Dabei stellt Haushaltsglas aufgrund seines geringen Schmelzpunktes und seiner problemlosen Verfügbarkeit ein besonders leicht zu verarbeitendes und kostengünstiges Glasmaterial dar, während sich Mineralglas beispielsweise dann als besonders vorteilhaft gezeigt hat, wenn ein höherer Schmelzpunkt oder eine hohe Kratzfestigkeit der Vorrichtung gefordert ist. Quarzglas bietet den Vorteil eines besonders hohen Schmelzpunktes sowie eines geringen Ausdehnungskoeffizienten, wodurch eine entsprechend hohe Temperaturwechselbeständigkeit des Grundelemts und/oder des Spannelemts gewährleistet wird.In an advantageous embodiment of the invention is provided that the glass is a household glass and / or a mineral glass and / or includes a quartz glass. this makes possible a particularly flexible and adaptable to the respective conditions Design of the body or the at least one clamping jaw. Thereby presents household glass due to its low melting point and its hassle-free Availability a particularly easy to process and cost-effective Glass material while Mineral glass, for example, then shown to be particularly advantageous if has a higher one Melting point or high scratch resistance of the device required is. Quartz glass offers the advantage of a particularly high melting point as well a low coefficient of expansion, creating a corresponding high thermal shock resistance the Grundelemts and / or the clamping element is ensured.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Grundelement und/oder das zumindest ein Spannelement eine mit einer Außenkontur des zu haltenden und einzuspannenden Bauteils korrespondierende Haltekontur umfasst. Dies erlaubt ein besonders zuverlässiges Einspannen und Positionieren des Bauteils, wobei zusätzlich eine möglichst große Fläche für Krafteinleitung in die Vorrichtung bereitgestellt wird. Dabei kann auch vorgesehen sein, dass das Bauteil aufgeklebt wird.In a further advantageous embodiment of the invention is provided that the base element and / or the at least one tensioning element a with an outer contour of the component to be held and clamped corresponding Containing holding contour. This allows a particularly reliable clamping and positioning of the component, with an additional possible size area for force introduction is provided in the device. It can also be provided be that the component is glued.

Um die Stoßfestigkeit des Grundelements bzw. des zumindest einen Spannelements zu erhöhen, hat es sich weiterhin als vorteilhaft gezeigt, dass eine Oberfläche des Grundelements und/oder des zumindest einen Spannelements zumindest bereichsweise mit einem organischen Polymer beschichtet ist bzw. sind. Das Polymer kann dabei beispielsweise als Lack ausgebildet sein und durch ein Lackierverfahren auf die Oberfläche aufgebracht werden. Grundsätzlich sind jedoch alle dem Fachmann geläufigen Beschichtungsverfahren geeignet, um die Oberfläche des Glases mit dem Polymer zu beschichten.Around the impact resistance of the base element or of the at least one tensioning element has to increase It is further shown to be advantageous that a surface of the Base element and / or the at least one tensioning element at least partially coated with an organic polymer or are. The polymer can be formed, for example, as a lacquer be applied by a painting on the surface. in principle However, all known in the art coating process suitable to the surface of the glass with the polymer to coat.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung hat es sich als vorteilhaft gezeigt, dass das zumindest eine Spannelement mittels wenigstens einem Befestigungsmittel, insbesondere eine Mutter und/oder eine Schraube, angelenkt ist. Dies erlaubt ein besonders zuverlässiges Halten bzw. Einspannen des betreffenden Bauteils. Zudem können beispielsweise Spezialmuttern beim Urformen des Glases direkt in das Grundelement und/oder das Spannelement eingebettet bzw. eingeklebt werden.In Another embodiment of the invention, it has to be advantageous shown that the at least one clamping element by means of at least a fastening means, in particular a nut and / or a Screw, is hinged. This allows a particularly reliable hold or clamping the relevant component. In addition, for example, special nuts during prototyping of the glass directly into the base element and / or the Be embedded or glued clamping element.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Grundelement und/oder das zumindest ein Spannelement zumindest mittelbar mit Hilfe eines generativen Fertigungsverfahrens urgeformt ist bzw. sind. Die Zuhilfenahme eines derartigen, im vorliegenden Fall als „Rapid Tooling" zu bezeichnenden Fertigungsverfahrens ermöglicht ein besonders schnelles, flexibles, kostengünstiges und reproduzierbares Urformen ohne Nachteile hinsichtlich der Standfestigkeit der Vorrichtung in Kauf nehmen zu müssen. Dabei kann vorgesehen sein, dass das Grundelement und/oder das zumindest ein Spannelement direkt, beispielsweise mittels eines 3D-Druckers, aus Glaspulver und einem entsprechenden Binder gefer tigt wird. Möglich ist auch die Herstellung mittels Lasersintern aus einem Glaspulverbett. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass zunächst eine entsprechende Gussform mittels des generativen Fertigungsverfahrens hergestellt und der Grundkörper bzw. die Spannbacke anschließend mit Hilfe der Gussform gegossen wird. Dabei ist es unerheblich, ob die Gussform nach dem Gießverfahren zerstört werden muss, da sie entsprechend schnell und kostengünstig wieder herstellbar ist.In a further advantageous embodiment of the invention is provided that the base element and / or the at least one tensioning element at least indirectly formed using a generative manufacturing process is or are. The use of such, in the present Case as "Rapid Tooling "to be designated Manufacturing process allows a particularly fast, flexible, cost-effective and reproducible Prototypes without disadvantages in terms of the stability of the device to have to accept. It can be provided that the base element and / or the at least a clamping element directly, for example by means of a 3D printer, from glass powder and a corresponding binder is made gefer. Is possible also the production by means of laser sintering from a glass powder bed. Alternatively, it can also be provided that initially a corresponding casting mold produced by the generative manufacturing process and the body or the clamping jaw subsequently is poured using the mold. It is irrelevant whether the mold after the casting process destroyed It has to be as fast and inexpensive as possible can be produced.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Grundelements und/oder eines Spannelements für eine Vorrichtung zum Halten und Einspannen eines Bauteils, insbesondere eines Schaufelblatts für eine Gasturbine oder einen Niederdruck- oder Hochdruckverdichter, wobei erfindungsgemäß vorgesehen ist, dass das Grundelement und/oder das Spannelement zumindest teilweise aus einem Glas urgeformt wird. Dies erlaubt es, die Elemente einfach, kostengünstig und flexibel in Abhängigkeit der jeweiligen Prozessparameter herzustellen. Die Vorrichtung kann beispielsweise gemäß einem der im Vorhergehenden beschriebenen Ausführungsbeispiel ausgebildet sein. Weitere Vorteile, die sich durch das Urformen der Spannbacke durch Glas ergeben, sind bereits den vorhergehenden Vorteilsbeschreibungen zu entnehmen und gelten sinngemäß für das Verfahren.One Another aspect of the invention relates to a method for manufacturing a basic element and / or a clamping element for a device for Holding and clamping a component, in particular an airfoil for one Gas turbine or a low-pressure or high-pressure compressor, wherein provided according to the invention is that the base element and / or the clamping element at least partially from a glass is urformformt. This allows the elements to be simple, economical and flexible in dependence to produce the respective process parameters. The device can for example, according to one formed the embodiment described above be. Further advantages resulting from the prototyping of the clamping jaw through glass are already the previous benefit descriptions and apply mutatis mutandis to the procedure.

Dabei kann das Grundelement oder das Spannelement besonders einfach und reproduzierbar dadurch urgeformt werden, dass das Glas mittels eines Glasgussverfahrens in einer Gussform gegossen wird. Die Verwendung eines Glasgussverfahrens ermöglicht eine wirtschaftlich besonders vorteilhafte Massenproduktion, wobei die Elemente auch komplexe geometrische Formen und Konturverläufe besitzen kann. Zudem können etwaige Führungs- oder Anschlussbauteile, zusätzliche Befestigungsmittel oder dergleichen direkt eingegossen werden, wodurch in einem Arbeitsgang eine mechanisch feste Kopplung zwischen den Bauteilen erreicht wird.there the basic element or the clamping element can be particularly simple and be formed reproducibly characterized in that the glass by means of a Cast glass method is poured in a mold. The usage a glass casting process allows an economically particularly advantageous mass production, wherein the elements also have complex geometrical shapes and contours can. In addition, you can any leadership or connecting components, additional Fasteners or the like are cast directly, thereby in a single operation, a mechanically strong coupling between the Components is achieved.

Um eine erhöhte Stabilität und Langlebigkeit zu gewährleisten, hat es sich weiterhin als vorteilhaft gezeigt, dass das Glas nach dem Gießen getempert wird. Dadurch wird das Glas von inneren mechanischen Spannungen befreit und besitzt eine entsprechend hohe Zug- und Druckfestigkeit.Around an increased stability and to ensure longevity It has also been shown to be advantageous that the glass after the casting is tempered. This will make the glass of internal mechanical stresses freed and has a correspondingly high tensile and compressive strength.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Gussform zuvor mittels eines generativen Fertigungsverfahrens hergestellt wird. Dies ermöglicht eine besonders schnelle, reproduzierbare, kostengünstige und flexible Ausgestaltung der Gussform. Dabei hat es sich insbesondere als vorteilhaft gezeigt, dass die Gussform mit tels eines 3D-Druckverfahrens aus einem Pulver, insbesondere einem Glasund/oder Metall- und/oder Keramik-Pulver, und einem das Pulver verklebenden Binder urgeformt wird. Alternativ kann die Form auch mittels Lasersintern aus einem Glaspulverbett erstellt werden. Das Pulvermaterial kann dabei vorteilhafterweise in Abhängigkeit des zu verwendenden Glasmaterials bzw. dessen Schmelzpunktes ausgewählt werden. Durch die einfache Herstellbarkeit der Gussform können hier auch Gussformen eingesetzt werden, die aufgrund von Hinterscheidungen nach dem Guß zerstört werden müssen.In a further advantageous embodiment of the invention it is provided that the mold is previously produced by means of a generative manufacturing process. This allows a particularly fast, reproducible, cost-effective and flexible design of the mold. It has been found to be particularly advantageous that the mold is formed by means of a 3D printing process from a powder, in particular a glass and / or metal and / or ceramic powder, and a powder bonding binder. Alternatively, the shape can also be created by means of laser sintering from a glass powder bed. The powder material can advantageously be selected depending on the glass material to be used or its melting point. Due to the ease of manufacture of the casting mold can here also a casting are set, which must be destroyed due to deposits after casting.

Alternativ hat es sich in weiterer Ausgestaltung der Erfindung als vorteilhaft gezeigt, dass das Glas des Grund- oder Spannelements mittels eines generativen Fertigungsverfahrens urgeformt wird. Die Verwendung einer derartigen „Rapid Tooling"-Technologie ermöglicht ein besonders schnelles, kostengünstiges und reproduzierbares Urformen der Elemente und erlauben eine besonders flexible Anpassung an die Außenkontur des jeweils einzuspannenden Bauteils.alternative it has in a further embodiment of the invention as advantageous shown that the glass of the base or clamping element by means of a generative Manufacturing process is formed. The use of such a "Rapid Tooling "technology allows a particularly fast, cost-effective and reproducible prototyping of the elements and allow a special flexible adaptation to the outer contour of each component to be clamped.

Dabei ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das Glas der Elemente mittels eines 3D-Druckverfahrens aus einem Glaspulver und einem das Glaspulver verklebenden Binder urgeformt wird. Auf diese Weise können die Elemente direkt aus einem CAD-Modell heraus gefertigt werden, was auch für ein direktes Lasersintern aus dem Glaspulverbett gilt. Weitere sich hieraus ergebenden Vorteile sind den vorhergehenden Ausführungen entnehmbar.there Is provided in a further embodiment of the invention that the Glass of the elements by means of a 3D printing process from a glass powder and is urformformed a binding the glass powder binder. To this Way you can the elements are made directly out of a CAD model, which also for a direct laser sintering from the glass powder bed applies. Further yourself Resulting advantages are the foregoing removable.

Eine weitere Verbesserung der Fertigungstoleranzen wird dadurch erzielt, dass eine Außenkontur der Elemente nach dem Urformen mit Hilfe eines abtragenden Verfahrens, insbesondere eines Schleifverfahrens, vorzugsweise im Bereich einer Haltekontur für das Bauteil nachbearbeitet wird. Dabei hat es sich insbesondere als vorteilhaft gezeigt, dass eine Haltekontur des Spannelements nachbearbeitet wird, um eine optimale Anpassung an die Außenkontur des einzuspannenden Bauteils zu gewährleisten. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass das Bauteil mit hoher Zuverlässigkeit und in der gewünschten räumlichen Orientierung eingespannt und gehalten werden kann.A further improvement of manufacturing tolerances is achieved by that an outer contour of the Elements after the prototyping with the help of a removing process, in particular a grinding process, preferably in the region of Holding contour for the component is reworked. It has in particular shown as advantageous that a holding contour of the clamping element is reworked to ensure optimum adaptation to the outer contour of the To ensure to be clamped component. In this way it is ensured that the component with high reliability and in the desired spatial Orientation can be clamped and held.

Eine vorteilhafte Erhöhung der Stoßfestigkeit wird in weiterer Ausgestaltung dadurch erzielt, dass eine Oberfläche des Grundelements und/oder des Spannelements nach dem Urformen zumindest bereichsweise mit einem organischen Polymer beschichtet wird. Das Polymer kann dabei beispielsweise als Lack aufgebracht und ausgehärtet werden.A advantageous increase the shock resistance is achieved in a further embodiment, that a surface of the Base element and / or the clamping element after the prototypes at least partially coated with an organic polymer. The Polymer can be applied, for example, as a lacquer and cured.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass wenigstens ein Befestigungsmittel, insbesondere eine Mutter und/oder eine Schraube, am Grundelement oder dem Spannelement festgelegt, insbesondere eingeklebt wird. Ein derartiges Befestigungsmittel erlaubt eine zusätzliche Lagesicherung des eingespannten Bauteils oder der Elemente zueinander.In a further advantageous embodiment of the invention is provided that at least one fastening means, in particular a nut and / or a screw, fixed to the base element or the clamping element, is glued in particular. Such a fastener allows an additional Securing the position of the clamped component or the elements to each other.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass als Glasmaterial ein Haushaltglas und/oder ein Mineralglas und/oder ein Quarzglas verwendet werden. Dies erlaubt eine gezielte Anpassung hinsichtlich Ausdehnungskoeffizient, Temperaturbeständigkeit sowie Zug- und Druckfestigkeit.In a further advantageous embodiment of the invention is provided that as a glass material, a household glass and / or a mineral glass and / or a quartz glass are used. This allows a targeted Adjustment in terms of expansion coefficient, temperature resistance as well as tensile and compressive strength.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigt die einzige Figur eine schematische seitliche Schnittansicht einer Vorrichtung zum Halten und Einspannen eines als Schaufelblatt ausgebildeten Bauteils.Further Advantages, features and details of the invention will become apparent the following description of an embodiment and with reference the drawing. The single figure shows a schematic lateral Sectional view of a device for holding and clamping a formed as an airfoil component.

Die Figur zeigt eine schematische seitliche Schnittansicht einer Vorrichtung 10 zum Halten und Einspannen eines im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Schaufelblatt einer Niederdruck- bzw. Hochdruckverdichters einer Gasturbine ausgebildeten Bauteils 12. Die Vorrichtung 10 umfasst ein Grundelement 14 und zwei am Grundelement 14 gehaltene Spannelemente 16a, 16b, welche zum Einspannen des Bauteils 12 relativ zueinander entlang der Pfeile Ia bzw. Ib bewegbar sind. Die Spannelemente 16a, 16b sind dabei mit Hilfe eines 3D-Druckverfahrens direkt aus Glaspulver und einem Binder urgeformt, während das Grundelement 14 aus Metall besteht. Alternativ oder zusätzlich kann jedoch auch vorgesehen sein, dass das Grundelement 14 zumindest teilweise aus Glas gefertigt ist. Als Glasmaterial wird dabei im vorliegenden Beispiel Mineralglaspulver verwendet, um eine hohe Kratzfestigkeit der Spannelemente 16a, 16b sicherzustellen. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Spannelemente 16a, 16b mit Hilfe eines Gießverfahrens hergestellt werden und die dazu benötigte Gussform über ein generatives Fertigungsverfahren urgeformt wird. Nach dem Gießen kann das Glas dann zusätzlich getempert werden, um innere Spannungen abzubauen und eine hohe Zug- und Druckfestigkeit sicherzustellen.The figure shows a schematic sectional side view of a device 10 for holding and clamping a formed in the present embodiment as a blade of a low-pressure or high-pressure compressor of a gas turbine component 12 , The device 10 includes a primitive 14 and two at the primitive 14 held clamping elements 16a . 16b , which for clamping the component 12 relative to each other along the arrows Ia respectively. ib are movable. The clamping elements 16a . 16b are formed using a 3D printing process directly from glass powder and a binder, while the basic element 14 made of metal. Alternatively or additionally, however, it can also be provided that the basic element 14 at least partially made of glass. In the present example, mineral glass powder is used as the glass material in order to achieve a high scratch resistance of the clamping elements 16a . 16b sure. Alternatively it can be provided that the clamping elements 16a . 16b be produced by means of a casting process and the mold required for this purpose is formed by a generative manufacturing process. After casting, the glass can then be additionally tempered to relieve internal stresses and ensure high tensile and compressive strength.

Die Spannelemente 16a, 16b besitzen jeweils eine Haltekontur 18a, 18b, welche korrespondierend mit einer Außenkontur 20 eines Schaufelfußes 22 des Bauteils 12 ausgebildet sind. Die Haltekonturen 18a, 18b werden dabei nach dem Urformen der Spannelemente 16a, 16b mit Hilfe eines Schleifver fahrens feingearbeitet, um eine optimale Anlagefläche für den Schaufelfuß 22 und damit ein zuverlässiges Einspannen und korrektes Positionieren des Bauteils 12 zu gewährleisten. Zur Erhöhung der Stoßfestigkeit der Spannelemente 16a, 16b, werden deren Oberflächen nach dem Schleifen zusätzlich mit einer dünnen Kunststoffschicht (nicht abgebildet) aus einem organischen Polymer beschichtet. Um die Fläche für eine Krafteinleitung vom Bauteil 12 in die Vorrichtung 10 zu erhöhen, kann vorgesehen sein, dass das Bauteil 12 an eine der Spannelemente 16a, 16b angeklebt wird.The clamping elements 16a . 16b each have a holding contour 18a . 18b which correspond to an outer contour 20 a blade foot 22 of the component 12 are formed. The holding contours 18a . 18b be doing after the original forms of the clamping elements 16a . 16b with the help of a Schleifver procedure worked to an optimum contact surface for the blade root 22 and thus a reliable clamping and correct positioning of the component 12 to ensure. To increase the impact resistance of the clamping elements 16a . 16b , their surfaces are additionally coated after grinding with a thin plastic layer (not shown) made of an organic polymer. To the area for a force introduction from the component 12 into the device 10 can be increased, that the component 12 to one of the clamping elements 16a . 16b is glued.

Im vorangegangenen Beispiel werden die Spannelemente 16a, 16b verschiebbar angebracht, möglich sind aber auch Ausgestaltungsformen, bei denen die Elemente schwenk- bzw. klappbar aneinander angelenkt werden. Möglich ist auch ein Beispiel, welches nur aus zwei Elementen besteht. Auch solche Ausgestaltungsformen mit zwei gleichen Elementen, bei denen ein Element als Grundelement und ein Element als Spannelement identifiziert wird, sind unter der erfindungsgemäßen Vorrichtung subsumiert. Gleiches gilt auch für derartige Ausgestaltungsformen, bei dem nur ein Element aus Glas besteht und die restlichen Elemente konventionell aus Metall gefertigt werden.In the previous example, the clamping elements 16a . 16b slidably mounted, but are also possible embodiments in which the elements are pivoted or hinged to each other. Also possible is an example, which consists of only two elements. Such embodiments with two identical elements, in which an element is identified as a basic element and an element as a clamping element, are subsumed under the device according to the invention. The same applies to such embodiments in which only one element consists of glass and the remaining elements are conventionally made of metal.

Claims

Contraption ( 10 ) for holding and clamping a component ( 12 ), in particular an airfoil for a gas turbine or a low-pressure or high-pressure compressor, from a basic element ( 14 ) and at least one tensioning element ( 16a . 16b ), which for clamping the component ( 12 ) are movable relative to each other, characterized in that the basic element ( 14 ) and / or the at least one tensioning element ( 16a . 16b ) at least partially consists of glass / exist.

Device according to claim 1, characterized in that that the glass is a household glass and / or a mineral glass and / or includes a quartz glass.

Device according to claim 1 or 2, characterized in that the basic element ( 14 ) and / or the at least one tensioning element ( 16a . 16b ) one with an outer contour ( 20 ) of the component to be held and clamped ( 12 ) corresponding holding contour ( 18a . 18b ).

Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that a surface of the basic element ( 14 ) and / or the at least one tensioning element ( 16a . 16b ) is at least partially coated with an organic polymer or are.

Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the at least one clamping element ( 16a . 16b ) is articulated by means of at least one fastening means, in particular a nut and / or a screw.

Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the basic element ( 14 ) and / or the at least one tensioning element ( 16a . 16b ) is at least indirectly formed by means of a generative manufacturing process / are.

Method for producing a basic element ( 14 ) or a tensioning element ( 16a . 16b ) for a device ( 10 ) for holding and clamping a component ( 12 ), in particular an airfoil for a gas turbine or a low-pressure or high-pressure compressor, characterized in that the basic element ( 14 ) or the clamping element ( 16a . 16b ) is at least partially urgeformt from a glass.

Method according to claim 7, characterized in that that the glass by means of a glass casting process in a mold is poured.

Method according to claim 8, characterized in that that the glass after pouring is tempered.

Method according to claim 8 or 9, characterized that the mold previously by means of a generative manufacturing process will be produced.

Method according to claim 10, characterized in that that the casting mold is made of a powder by means of a 3D printing process, in particular a glass and / or metal and / or ceramic powder, and a The powder bonding binder is urgeformt.

Method according to claim 7, characterized in that that the glass is formed by a generative manufacturing process becomes.

Method according to claim 12, characterized in that that the glass from a glass powder by means of a 3D printing process is formed, in particular with a glass powder bonding binder.

Method according to one of claims 7 to 13, characterized in that an outer contour of the basic element ( 14 ) or the clamping element ( 16a . 16b ) after the prototyping with the aid of an abrasive method, in particular a grinding method, preferably in the region of a holding contour ( 18a . 18b ) for the component ( 12 ) is reworked.

Method according to one of claims 7 to 14, characterized in that a surface of the basic element ( 14 ) or the clamping element ( 16a . 16b ) is coated after the prototypes at least partially with an organic polymer.

Method according to one of claims 7 to 15, characterized in that at least one fastening means, in particular a nut and / or a screw, on the base element ( 14 ) or on the clamping element ( 16a . 16b ), in particular ( 16a . 16b ) is glued.

Method according to one of claims 7 to 16, characterized that as glass a household glass and / or a mineral glass and / or a quartz glass is used.