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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die Erfindung betrifft eine mechanische Strukturkomponente für ein operationelles Flugkörpersystem, ein Verfahren zum Herstellen der Strukturkomponente in Verbindung mit der Verwendung von Metallschaum für die Strukturkomponente.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Im militärischen Bereich operationeller Flugkörpersysteme werden zahlreiche Typen von Flugkörpern, wie etwa Raketen und Marschflugkörper, eingesetzt, die teilweise auch in großer Zahl und zur einmaligen Verwendung gefertigt werden. Im Gegensatz zu strategischen Flugkörpern, wie beispielsweise Interkontinentalraketen oder Trägersystemen in der Raumfahrt, wird von operationellen Flugkörpersystemen stets eine sofortige Einsatzbereitschaft gefordert, ohne dass es besonderer Aufrüstungsmaßnahmen vor einem Einsatz bedarf.
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Die eingesetzten Strukturkonzepte und Fertigungsverfahren, die sich bei Flugkörpern mit hohen Genauigkeitsanforderungen und in zumeist geringeren Stückzahlen bewährt haben, können bei Flugkörpern mit geringen bzw. mittleren Genauigkeitsanforderungen, die teilweise in sehr großen Stückzahlen gefertigt werden, zu hohen Kosten führen.
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Diese Fertigungsverfahren stoßen in Verbindung mit den zugehörigen Auslegungs- und Gestaltungsregeln in der Entwicklung zunehmend an Grenzen bezüglich der erzielbaren Stückkosten, da ab bestimmten Losgrößen keine signifikanten Kostenreduktionen mehr zu ermöglichen sind. Als Beispiele können hier ”Verlorene Kerne” zur Erzeugung verrippter Innenkonturen von Gussteilen mit Hinterschnitten und der Verschleiß von Schieberwerkzeugen genannt werden.
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Andererseits lässt sich die Komplexität tragender Strukturkomponenten nicht beliebig reduzieren, da sie beispielsweise sämtliche mechanische Schnittstellen bereitstellen müssen, thermischen und EMV-Anforderungen genügen müssen und/oder zugleich die Aerodynamik der Flugkörper-Außenhaut beeinflussen können.
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Strukturkomponenten stellen in der Regel für integrierte Antriebskinematiken gewichts- und steifigkeits- und genauigkeitsrelevante Bauteile dar, die auch entscheidend den Integrationsaufwand bei der Montage des Flugkörpers beeinflussen können.
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Aus der
US 2009/0 193 995 A1 ist eine Strukturkomponente für ein operationelles Flugkörpersystem, insbesondere ein Penetreator, bekannt geworden. Dieses umfasst bereits einen Körper aus Metall, der zumindest in Flugrichtung verstärkt sein muss. Schon aus diesem Grund kommt hier eine Anwendung von Leichtbaustoffen nicht in Betracht.
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Die
DE 10 2006 056 136 A1 beschreibt den Aufbau eines Leichtbau-Formteils und das entsprechende Herstellverfahren. Das Formteil enthält einen Kern aus Leichtfüllstoff und ist von einem Matrixmaterial umgeben, das die notwendige Festigkeit sicherstellt. Hinweise auf eine Verwendung beim Bau von Fluggeräten werden jedoch nicht gegeben.
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in der
DE 103 28 047 B3 wird ein Verfahren zur Herstellung von Metallschaumbausteinen dargestellt, die über das gesamte Bausteinvolumen kontrollierbare Eigenschaften aufweisen. Die Metallschaumbausteine werden dann zur Herstellung eines Bauteils verwendet. Ein Hinweis auf die Verwendbarkeit von Metallschaumbausteinen bei der Herstellung von Fluggeräten wird jedoch nicht gegeben.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, Flugkörper kostengünstiger herzustellen.
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Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und aus der folgenden Beschreibung.
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Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Strukturkomponente für einen Flugkörper, insbesondere für ein operationelles Flugkörpersystem.
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Der Flugkörper kann ein unbemannter Flugkörper sein. Der Flugkörper kann einen Antrieb aufweisen, muss aber keinen Antrieb umfassen. Insgesamt ist zu verstehen, dass der Begriff „Flugkörper” im Folgenden mit dem englischen Begriff „missi le” gleichzusetzen ist, der eine Rakete, einen Marschflugkörper und ein Geschoss beschreiben kann.
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Eine Flugkörper in diesem Sinne kann dazu ausgeführt sein, ein potentielles Ziel zu erfassen, auf dieses Ziel zu zusteuern und/oder dort eine gewünschte Wirkung zu entfalten. Der Flugkörper kann dazu Mittel und Vorrichtungen umfassen, wenigstens eine dieser Aufgaben selbständig auszuführen. Es ist auch möglich, dass der Flugkörper zumindest zeitweise ferngesteuert wird.
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Insbesondere kann der Flugkörper ein militärischer Flugkörper sein, kann also dazu eingesetzt werden, ein Ziel zu bekämpfen. Beispielsweise kann der Flugkörper einen Sprengsatz umfassen und/oder zur einmaligen Verwendung ausgelegt sein. Es ist jedoch auch möglich, dass der Flugkörper zu Aufklärungszwecken eingesetzt wird und/oder zu seinem Startplatz zurückkehrt.
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Eine Strukturkomponente kann ein Bauteil des Flugkörpers sein, das zur mechanischen Abstützung, mechanischen Schwingungsdämpfung, elektrischen Masseanbindung, elektromagnetischen Abschirmung, als Wärmesumpf und/oder zur thermischen Abschirmung wenigstens eines weiteren Bauteils des Flugkörpers dient. Dieses weitere Bauteil kann beispielsweise den Antrieb, die Steuerung, und/oder die Nutzlast des Flugkörpers umfassen. Auch ist es möglich dass ein weiteres Bauteil eine weitere Strukturkomponente ist.
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Eine Strukturkomponente kann wenigstens eine mechanische Schnittstelle für ein weiteres Bauteil umfassen, über die das weitere Bauteil mechanisch von der Strukturkomponente abgestützt wird. Insbesondere kann eine Strukturkomponente im Wesentlichen die vollständige Tragestruktur des Flugkörpers oder zumindest eines Segments des Flugkörpers bilden.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die Strukturkomponente einen Metallschaumkörper. Der Metallschaumkörper kann dabei zur mechanischen Versteifung und/oder mechanischen Dämpfung und/oder elektrischen Abschirmung bzw. Masseanbindung der Strukturkomponente bzw. des Flugkörpers dienen.
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Ein Metallschaum kann als Festkörper aus Metall beschrieben werden, der in seinem Inneren zufällig verteilte Hohlräume (bzw. Poren) aufweist, deren Volumen den größten Teil des vom Festkörper ausgefüllten Volumens ausmacht. Als Metall kann beispielsweise Aluminium oder eine Aluminiumlegierung verwendet werden.
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Durch das Verwenden von Metallschaum können sich zahlreiche Vorteile in Bezug auf die Fertigung des Flugkörpers und auch auf den Flugkörper selbst ergeben.
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Durch zahlreiche vernetzte Hohlräume und insbesondere die Verwendung eines Leichtmetalls wie Aluminium ergeben sich leichte und belastbare Strukturbauteile für den Flugkörper. Die Strukturbauteile können dabei mit dem Aufbau von Knochen verglichen werden, die bei geringem Gewicht eine hohe Festigkeit aufweisen.
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Metallschaum lässt sich in der Regel leicht verarbeiten und in die gewünschte Form bringen. Auch kompliziert geformte Teile lassen sich durch Ausschäumen einer entsprechenden Form und ggf. durch eine anschließende mechanische Nachbearbeitung herstellen. In Kombination mit dem geringen Materialverbrauch können somit die Gesamtstückkosten von Flugkörpern, insbesondere bei großen Stückzahlen, reduziert werden.
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Durch einen im Verhältnis wenig aufwendigen Schaumvorgang können Innen- und Außenkonturen der Flugkörperstrukturen ohne Gewichtszunahme einfacher gestaltet werden, was zu einer Herstellbarkeit mit reduziertem Werkzeugaufwand führt. Beispielsweise können die Formwerkzeuge einfacher gestaltet werden.
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Die mechanisch und elektrisch stark dämpfenden Eigenschaften metallischer Porenstrukturen können im Hinblick auf die EMV direkt nutzbar gemacht werden.
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Die mechanischen Schnittstellen zu anderen Bauteilen können aufgrund der Verwendung von Metallschaum neuartig gestaltet werden, was auch zu weiterer Kostenreduktion führen kann. Beispielsweise können mit eingeschäumten Inlays und großflächige Klebeflächen Verbindungen zu anderen Bauteilen bzw. Komponenten des Flugkörpers geschaffen werden.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Verwendung von Metallschaum für eine Strukturkomponente eines Flugkörpers bzw. den Einsatz von Metallschaum in einer Strukturkomponente eines Flugkörpers.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst der Metallschaumkörper geschlossenporigen Metallschaum. Mit geschlossenporigem Metallschaum kann eine dichter (d. h. für Flüssigkeiten und Gase undurchlässiger) Metallschaumkörper mit glatten Oberflächen geschaffen werden. Bei einem geschlossenporigen Metallschaum stehen die Poren größtenteils nicht miteinander in Verbindung. Der Metallschaumkörper kann in diesem Fall wie ein Knochen aufgebaut sein.
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Es ist aber auch möglich, dass der der Metallschaumkörper offenporigen Metallschaum umfasst. Bei einem offenporigen Metallschaum können die Poren größtenteils miteinander vernetzt sein. Der Metallschaumkörper kann somit wie ein Schwamm aufgebaut sein.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung bildet die Strukturkomponente mit einer Außenfläche einen Außenabschnitt des Flugkörpers. Beispielsweise kann eine Fläche der Strukturkomponente eine Außenfläche des Flugkörpers bilden. Derartige äußere oder innere Grenzflächen des Schaumkörpers können zusätzlich durch eine (nichttragende) Beschichtung versehen werden oder daran haftende dünnwandige Teile (wie Blechteile, Rohre, etc.) abstützen und versteifen. Auf diese Weise kann der Flugkörper beispielsweise zumindest teilweise aus Segmenten aus Metallschaum aufgebaut sein, die die innere Tragestruktur und die Außenhülle des Flugkörpers bereitstellen.
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Die Außenfläche kann einen Teil der Hülle oder der Außenhaut des Flugkörpers bilden. Anderseits kann die Strukturkomponente Verstrebungen im Inneren des Flugkörpers bereitstellen. Ein Teil oder die gesamte Integralstruktur des Flugkörpers kann mit dem Metallschaum geformt sein.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann der Flugkörper mehrere Segmente umfassen. Die Tragestruktur des Flugkörpers oder zumindest des Segments kann im Wesentlichen vollständig aus Metallschaum bestehen. Auf diese Weise kann auf weitere stützende Strukturen neben dem Metallschaum im Wesentlichen fast vollständig verzichtet werden.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist der Metallschaumkörper durch Bearbeiten eines Metallschaum-Rohlings gebildet. Beispielsweise kann der Metallschaumkörper innerhalb einer (wiederverwendbaren Form) erzeugt werden und nach Erstarren partiell zerspanend nachbearbeitet werden. Insbesondere bei geschlossenporigem Metallschaum ist eine nachträgliche Bearbeitung durch Veränderung der Oberfläche oder durch die Sichtbarkeit der Poren erkennbar.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird der Metallschaumkörper innerhalb einer Schäumform bzw. durch Ausschäumen einer Form ausgebildet. Möglichkeiten für das Formen von Metallschaum werden weiter unten beschrieben. Beispielsweise kann ein Metallpulver mit einem Treibmittel gemischt und anschließend zu Halbzeugen verdichtet werden, die in eine Form geschüttet und durch Erhitzen verflüssigt werden. Das Treibmittel gast in der flüssigen Phase aus und erzeugt die Hohlräume, die nach dem Erstarren des Metalls bestehen bleiben.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist der Metallschaumkörper an wenigstens einer ersten Stelle eine erste Dichte und an wenigstens einer zweiten Stelle eine zweite sich von der ersten Dichte unterscheidende Dichte auf. Beispielsweise kann über die Zusammensetzung des Vormaterials, die Schüttdichte der Halbzeuge aus diesem Vormaterial und/oder den Aufbau der Gießform erreicht werden, sodass die Schäumdichte stellenweise über die Dosierung des Treibmittels beziehungsweise über die lokal eingebrachte Masse an verdichteten Halbzeugen (gemäß Schüttdichte) an der ersten Stelle mehr Gas erzeugt als an einer zweiten Stelle, wodurch an der ersten Stelle größere Poren entstehen und die Dichte des Metallschaums an dieser Stelle sinkt.
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Auf diese Weise kann auch gezielt ein Dichtegradient erzeugt werden. Damit kann mit einer lokal gesteuerten Dichteverteilung des Metallschaums eine gezielte Dosierung des Werkstoffeinsatzes realisiert werden. Diese Möglichkeit kann zum Erzielung eines Minimalgewichts für topologisch optimale Leichtbaustrukturen genutzt werden. Beispielsweise kann der Metallschaumkörper eine geschlossene Hülle mit porösem Kern aufweisen, der eine Dichteverteilung entsprechend der mechanischen Belastung aufweist, so wie es vom Knochenaufbau bekannt ist.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die Strukturkomponente wenigstens ein Bauteil des Flugkörpers, dass vollständig oder teilweise in den Metallschaumkörper eingeschäumt bzw. eingeschlossen ist. Auch mehrere Bauteile gleichzeitig können in den Metallschaum eingeschäumt werden. Auf diese Weise können komplizierte Stützstrukturen für das Bauteil komplett entfallen. Auch die mechanische Verbindung mehrerer Bauteile lässt sich auf einfache Weise realisieren.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die Strukturkomponente wenigstens einen Einsatz (auch Inlay genannt), der mit dem Metallschaumkörper verbunden ist und der zum Befestigen eines weiteren Bauteils des Flugkörpers dient. Der Einsatz kann dabei beim Herstellen des Metallschaumkörpers eingeschäumt werden oder kann in eine entsprechende Vertiefung des Metallschaumkörpers eingeklebt werden. Derartige Einsätze können Bezugs- und Anlageflächen bilden und gleichzeitig Formelemente wie beispielsweise Gewinde, Klebeflächen, usw., aufnehmen.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Strukturkomponente eines Flugkörpers mit Metallschaum.
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Einerseits kann ein Metallschaumkörper der Strukturkomponente durch Bearbeiten eines Metallschaumrohlings geformt werden. Der Metallschaumkörpers kann aber auch in der gewünschten Form erzeugt (beispielsweise durch Ausbilden der Metallschaumkörperkontur entsprechend der auszuschäumenden Form) und anschließend optional nachbearbeitet werden. Auch können mehrere Metallschaumkörper mittels anderer Verfahren innerhalb einer gemeinsamen Form miteinander verbunden bzw. eingeschäumt werden. Insbesondere mechanisch bearbeitete Schaumflächen können durch ihre Offenporigkeit ideale Voraussetzungen für festes Vergießen zu integrierenden Komponenten bilden.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Verfahren die Schritte Bereitstellen eines Hohlkörper-Rohlings und Umformen des Hohlkörper-Rohlings mit einem Innenhochdruck-Umformverfahren zu einem Hohlkörper mit gewünschter Kontur, der eine Außenhaut und/oder Innenhaut des Flugkörpers darstellen kann. Hierdurch ist auch eine Schottwand, z. B. als thermischer Schutz gegenüber einem Triebwerksrohr, realisierbar. In diesem Schritt kann eine gezielt eingebrachte, thermische Vorspannung zur gezielten Beeinflussung der thermischen Ausdehungs- und Verformungenseigenschaften der späteren Strukturkomponente erzeugt werden.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Verfahren die Schritte Überziehen wenigstens einer Innenfläche eines oder des Hohlkörpers mit einer Haftschicht, beispielsweise Nickel und Bilden des Metallschaumkörpers durch Ausschäumen des Hohlkörpers. Mit anderen Worten kann die Gießform ein späteres Bauteil des Flugkörpers sein. Es ist auch möglich, dass ein Hohlkörpers umschäumt wird, der dann eine Innenkontur des Metallschaumkörpers bildet.
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Damit kann die Strukturkomponente als Hybridstruktur aus einem Metallschaumkörper und einem beispielsweise dünnwandigem Hohlkörper gebildet werden. Durch die Haftfähigkeit des Metallschaums auf vernickelten Oberflächen besteht eine nahezu uneingeschränkte Erweiterungsmöglichkeit zu Hybridstrukturen in Verbindung mit dünnwandigen Profilen, die dadurch knicksteif und verwölbungsfrei an- und eingebunden werden können. Hierfür kommen gleichermaßen Außen- und Innenkonturen in Frage, die durch Innenhochdruck-Umformverfahren herstellbar sind.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Verfahren den Schritt von: Einschäumen und/oder Ausschäumen eines Bauteils des Flugkörpers in den Metallschaumkörper. Beispielsweise können auch Komponenten von Antrieb, Steuerung und/oder Nutzlast auf diese Weise fest mit der Tragestruktur verbunden werden.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Verfahren die Schritte Beschichten des Metallschaumkörpers mit einer Beschichtung zum Schutz von Außenflächen, Innenflächen und/oder Schnittstellenflächen des Flugkörpers.
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Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung mit Bezug auf die beiliegenden Figuren detailliert beschrieben.
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KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
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1 zeigt eine schematische Außenansicht eines Flugkörpers gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung.
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2 zeigt eine schematische Ansicht des Flugkörpers aus 1 im Querschnitt.
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3 zeigt ein Flussdiagramm für ein Verfahren zum Herstellen einer Strukturkomponente gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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4 zeigt ein Flussdiagramm für ein Verfahren zum Herstellen einer Strukturkomponente gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
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5 zeigt ein Flussdiagramm für ein Verfahren zum Herstellen einer Strukturkomponente gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
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Die in den Figuren verwendeten Bezugszeichen und ihre Bedeutung sind in zusammenfassender Form in der Liste der Bezugszeichen aufgeführt. Grundsätzlich sind identische oder ähnliche Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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DETAILIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
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Die 1 zeigt ein operationelles Flugkörpersystem 10 in der Form eines Marschflugkörpers 10 mit Höhen- und Leitruder 12, der eine im Wesentlichen torpedoförmige Außenkontur aufweist. Der Marschflugkörper 10 ist in mehrere Abschnitt bzw. Segmente 14a, 14b, 14c, 14d in Längsrichtung unterteilt, die getrennt voneinander gefertigt und abschließend miteinander verbunden werden können.
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Wie in der 2 angedeutet ist, umfasst jedes der Segmente 14a, 14b, 14c, 14 eine Strukturkomponente 18a, 18b, 18c, 18d.
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Die Strukturkomponente 18a umfasst einen Metallschaumkörper 20a, 20a', in den mehrere Einsätze 24 eingearbeitet sind, die Verbindungselemente wie ein Gewinde, eine Klebefläche oder eine Federzunge aufweisen. Ein Bauteil 22a, beispielsweise ein Kamerasystem, ist von dem Metallschaumkörper 20a, 20a' teilweise umgeben und über die Einsätze 24 mit dem Metallschaumkörper 20a, 20a' verbunden. Der Teil des Metallschaumkörpers 20a hat eine höhere Dichte als der Teil des Metallschaumkörpers 20a'. Anstatt des Bauteils 22a kann auch eine Nutzlast 22a, wie etwa ein Sprengsatz, im Metallschaumkörper 20a, 20a' befestigt sein.
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Die Strukturkomponente 18b umfasst zwei Metallschaumkörper 20b, 20b'. Der rohrförmige Metallschaumkörper 20b wurde beispielsweise in einer wiederverwertbaren Form geschäumt, der Metallschaumkörper 20b' beispielsweise aus einem Rohling ausgeschnitten. Die Metallschaumkörper 20b, 20b' wurden miteinander und mit einem Bauteil 22b, beispielsweise einem Steuerungsrechner, verbunden und die entstandene Strukturkomponente 18b mit einer Beschichtung 28 überzogen, die den Flugkörper 10 vor Witterungseinflüssen schützen soll.
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Im Allgemeinen können die einzelnen Metallschaumkörper 20b, 20b' entweder aus einem Metallschaum-Rohling ausgefräst oder in einer wiederverwendbaren Form geschäumt werden. Danach können die beiden Körper 20b, 20b' miteinander verbunden werden (beispielsweise durch kleben, löten oder schweißen) und mit einer Beschichtung 28 überzogen werden.
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Die Strukturkomponente 18c umfasst einen dünnwandigen rohrförmigen Hohlkörper 26 in dessen Inneren ein Bauteil 22c, beispielsweise ein Tank, angeordnet ist. Das Bauteil 22c ist in einen Metallschaumkörper 20c eingeschäumt, der wiederum durch Ausschäumen des Hohlkörpers 26 erzeugt wurde.
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Die Strukturkomponente 18d umfasst einen Metallschaumkörper 20d, der aus einem Metallschaumrohling durch Nachbearbeiten hergestellt wurde. In die zylindrische Öffnung im Metallschaumkörper 20d wurde ein Bauteil 22d, wie etwa ein elektromechanisches Stellsystem, eingefügt und mit dem Metallschaumkörper 20d verbunden.
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Auch das elektromechanisches Stellsystem 22d kann analog 22c in Metallschaum eingeschäumt werden.
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In Bezug auf die 3 bis 5 werden Herstellungsverfahren für die Strukturkomponente 18a bis 18d angegeben. Es ist zu verstehen, dass auch ein gesamter Flugkörper 10 und nicht nur die Abschnitte bzw. Segmente mit den beschriebenen Verfahren hergestellt werden können. Die Verfahren sind kombinierbar. Schritte der Verfahren können weggelassen werden.
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Metallschaum kann im Allgemeinen auf die folgende Art und Weise hergestellt werden: Zuerst wird ein Vormaterial bereitgestellt, das ein Metall und ein Treibmittel umfasst. Anschließend wird das Vormaterial erhitzt, wobei das Metall verflüssigt wird und das Treibmittels ein Gas abgibt, so dass im Metall Poren entstehen und der Metallschaum gebildet wird. Das Vormaterial kann in eine Gießform gegeben und anschließend erhitzt werden. Auch kann das Vormaterial zuerst erhitzt und dann in flüssiger Form in die Gießform gefüllt werden. Nach dem Erstarren des flüssigen Metalls bleiben die Poren im Metall zurück.
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Es sind allerdings andersartige Verfahren bekannt, bei denen beispielsweise eine Matrix aus kleinen Körpern mit flüssigem Metall übergossen wird, die nach dem Erstarren des Metalls aus dem entstandenen Körper herausgelöst werden. Das zurückbleibende Metallmaterial kann auch als Metallschaum aufgefasst werden.
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Die 3 zeigt ein Flussdiagramm für ein Verfahren zur Herstellung der Strukturkomponente 18d aus einem Rohling, der nachbearbeitet wird.
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In einem Schritt S10 wird ein Metallschaum-Rohlings bereitgestellt, der im vorliegenden Fall im Wesentlichen die Form eines Zylinders aufweisen kann.
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In einem Schritt S12 wird der Rohling bearbeitet, beispielsweise durch Ausfräsen einer Zylinderöffnung und/oder durch Abnehmen von Material an der Außenseite, um den Metallschaumkörper 20d zu formen.
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In einem Schritt S14 wird das Bauteil 22d in den Metallschaumkörper 20d eingeführt und eingeklebt.
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In einem Schritt S16 wird die Außenfläche des Metallschaumkörpers 20d mit einer Beschichtung beschichtet, beispielsweise zur Bildung einer umweltbeständigen Außenfläche.
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Die 3 zeigt ein Flussdiagramm für ein Verfahren zur Herstellung der Strukturkomponente 18c durch Ausschäumen.
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In einem Schritt S30 wird ein Metall-Rohling, beispielsweise ein Rohr, bereitgestellt.
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In einem Schritt S32 wird eine Basiskomponente 26 durch Innenhochdruck-Umformen des Metall-Rohlings gebildet. Beim Innenhochdruck-Umformen wird ein Rohling in eine wiederverwendbare Form gebracht, die beispielsweise bei einem Rohr eine Innenhohlform mit zwei Stempeln an den Ende darstellen kann. Danach wird am (oder im) Rohling ein Druck aufgebaut, so dass der Rohling sich an eine Oberfläche der Form anlegt. Im vorliegenden Fall wird der Metall-Rohling im Inneren mit einem hohem Druck beaufschlagt, der ihn an die Innenseite der Form presst.
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In einem Schritt S34 wird die Basiskomponente 26 an der Innenseite mit Nickel beschichtet.
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In einem Schritt S36 wird das Bauteils 22c in die Basiskomponente 26 eingelegt.
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In einem Schritt S38 wird das Bauteils 22c in der Basiskomponente 26 eingeschäumt, so dass der Metallschaumkörper 20c gebildet wird. Aufgrund der Nickelbeschichtung verbindet sich der Metallschaumkörper mit der Basiskomponente 26.
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Die 3 zeigt ein Flussdiagramm für ein Verfahren zur Herstellung der Strukturkomponente 18a durch Auschäumen bzw. Einschäumen.
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In einem Schritt S50 wird eine wiederverwendbaren Form bereitgestellt. Die Form kann an ihren Innenflächen mit einem Trennmittel versehen werden.
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In einem Schritt S52 wird eine erste Menge Vormaterial an einer ersten Stelle der Form und eine zweite Menge Vormaterial an einer zweiten Stelle der Form angeordnet.
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In einem Schritt S54 werden die Einsätzen 24 in der Form angeordnet.
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In einem Schritt S56 wird das Vormaterial in der Form erhitzt, sodass an der ersten Stelle ein Metallschaum 20a mit einer ersten Porengröße und an der zweiten Stelle ein Metallschaum 20a' mit einer zweiten Porengröße entsteht.
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In einem Schritt S58 wird die wiederverwendbaren Form nach Erkalten des Metallschaums entfernt.
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In einem Schritt S60 wird das Bauteil 22a in den Metallschaumkörper 20a, 20a' eingesetzt und das Bauteils 22a mit den Metallschaumkörper 20a, 20a' über die Einsätze 24 verbunden.
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In einem Schritt S62 wird die Strukturkomponente 18a mit einer Beschichtung 28 beschichtet.
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Die Öffnungen im Metallschaumkörper 20a, 20a' für die Einsätze 24 können auch in den Metallschaumkörper 20a, 20a' gefräst werden oder beim Gießen vorgesehen werden. Die Einsätze 24 können in diesem Fall dann in diese Öffnungen geklebt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Marschflugkörper
- 12
- Höhen-/Leitruder
- 14a, 14b, 14c, 14d
- Abschnitt des Flugkörpers
- 18a, 18b, 18c, 18d
- Strukturkomponente
- 20a, 20a', 20b, 20b'
- Metallschaum/Metallschaumkörper
- 20c, 20d
- Metallschaum/Metallschaumkörper
- 22a, 22b, 22c, 22d
- Bauteil
- 24
- Einsatz (Inlay)
- 26
- Hohlkörper
- 28
- Beschichtung
