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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines strukturierten Bauteils, insbesondere für eine Vakuumpumpe oder für einen bürstenlosen Gleichstrommotor, sowie ein strukturiertes Bauteil, insbesondere für eine Vakuumpumpe oder für einen bürstenlosen Gleichstrommotor.
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Strukturierte Bauteile werden zum Beispiel in Vakuumpumpen als Rotor- oder Statorelemente eingesetzt, um Pumpmechanismen zu realisieren, welche auf einer bestimmten Oberflächenprofilierung der an dem Pumpmechanismus beteiligten pumpaktiven Oberflächen der Rotor- und Statorelemente basieren.
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Beispielsweise umfasst eine Holweckpumpstufe ein im Wesentlichen zylindermantelförmiges Statorelement und ein im Wesentlichen zylindermantelförmiges Rotorelement, wobei jeweils eine Mantelfläche des Statorelements und des Rotorelements die pumpaktiven Oberflächen der Pumpstufe bilden und einander unter Ausbildung eines schmalen Spalts gegenüberliegen, welcher auch als Holweckspalt bezeichnet wird. An der radialen Außenseite oder Innenseite des Rotorelements oder des Statorelements ist typischerweise eine Strukturierung mit mehreren schraubenlinienförmig in axialer Richtung verlaufenden Stegen und zwischen den Stegen angeordneten Nuten vorgesehen. Der stukturierten Außen- oder Innenseite des Rotor- bzw. Statorelements liegt dabei die in der Regel glatt ausgebildete Innen- bzw. Außenseite des jeweils anderen Elements gegenüber. Durch die rotierende Bewegung des Rotorelements werden die zu fördernden Gasmoleküle innerhalb der Nuten vorangetrieben und dadurch in axialer Richtung gefördert.
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Ein weiteres Beispiel einer Pumpstufe ist eine Kreuzkanalpumpstufe, welche prinzipiell auf demselben Pumpprinzip beruht wie die Holweckpumpstufe, wobei allerdings beide einander gegenüberliegenden pumpaktiven Oberflächen mehrere schraubenlinienförmige Stege und zwischen den Stegen ausgebildete Nuten aufweisen.
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Um mit den vorstehend beschriebenen Pumpmechanismen einen effizienter Pumpbetrieb zu erreichen, müssen die Stege der Strukturierung des Rotor- bzw. Statorelements mit hoher Genauigkeit einer gewünschten dreidimensionalen Stegform entsprechen, welche relativ komplex sein kann.
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Strukturierte Bauteile werden außerdem als Rotor- oder Statorelemente für bürstenlose Gleichstrommotoren verwendet, welche im Wesentlichen zylindermantelförmig ausgebildet sind und an ihrer radialen Innen- oder Außenseite eine Strukturierung des Rotor- oder Statorelements aufweisen. Auch bei solchen Bauteilen ist eine hohe Präzision der Strukturelemente der Strukturierung erforderlich.
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Die Herstellung von derartigen strukturierten Bauelementen mit herkömmlichen Verfahren, z.B. durch Fräsen eines unstruktruierten Rohlings für das Bauteil, ist sehr aufwändig und komplex. Insbesondere ist die Herstellung von filigranen Strukturen an der radialen Innenseite eines zylindermantelförmigen Bauteils aufgrund der eingeschränkten Zugänglichkeit dieser radialen Innenseite für entsprechende Bearbeitungswerkzeuge und der sich ergebenden ungünstigen Bearbeitungswinkel erheblich erschwert, so dass der Aufwand für die Herstellung der Innenstrukturen erhöht und die Vielfalt der herstellbaren Formen eingeschränkt ist.
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Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren anzugeben, mit dem ein strukturiertes Bauteil, insbesondere für eine Vakuumpumpe oder für einen bürstenlosen Gleichstrommotor, mit geringem Aufwand hergestellt werden kann und welches die präzise Herstellung einer Strukturierung mit beliebig geformten Strukturelementen ermöglicht. Eine Aufgabe der Erfindung besteht ferner in der Angabe eines entsprechenden strukturierten Bauteils, welches Strukturelemente aufweist, die mit hoher Präzision eine gewünschte Geometrie aufweisen.
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Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Das Verfahren dient zur Herstellung eines strukturierten Bauteils, insbesondere für eine Vakuumpumpe oder für einen bürstenlosen Gleichstrommotor, und umfasst,
- – dass eine Struktureinheit bereitgestellt wird, welche einen Basisabschnitt und eine an dem Basisabschnitt angeordnete Strukturierung mit mehreren Strukturelementen umfasst,
- – dass ein Träger für die Strukturierung bereitgestellt wird,
- – dass die Struktureinheit mit dem Träger zusammengebracht wird und die Strukturelemente mit dem Träger verbunden werden, und
- – dass der Basisabschnitt entfernt wird, wobei die Strukturelemente mit dem Träger verbunden bleiben, um gemeinsam mit dem Träger ein strukturiertes Bauteil zu bilden.
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Die Strukturierung wird somit nicht unmittelbar an dem Träger hergestellt, welcher gemeinsam mit der Strukturierung das strukturierte Bauteil bildet, sondern zuerst an einer von dem Träger verschiedenen Struktureinheit. Die Schwierigkeiten bei der Bearbeitung, welche sich bei der direkten Herstellung der Strukturierung an dem Träger ergeben würden, werden folglich dadurch vermieden, dass die Strukturierung zuerst an der Struktureinheit hergestellt und anschließend von der Struktureinheit an den Träger übertragen wird. Nach dem Befestigen der Struktureinheit mit der Strukturierung an dem Träger muss lediglich der Basisabschnitt des Trägers, welcher als Opfersubstrat für die Strukturelemente dient, entfernt werden, was mit geringem Aufwand und mit einfachen Verfahren und Werkzeugen möglich ist. Durch das Entfernen des Basisabschnitts werden die Strukturelemente freigelegt, so dass der Träger mit den daran angeordneten, freigelegten Strukturelementen übrig bleibt.
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Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Figuren angegeben.
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Gemäß einer Ausführungsform wird zum Bereitstellen der Struktureinheit an einem Ausgangskörper durch eine materialentfernende Bearbeitung des Ausgangskörpers, welche insbesondere ein Zerspanen, Ätzen und/oder Erodieren umfasst, eine Strukturierung hergestellt. Dabei lässt sich eine hochpräzise Strukturierung auf einfache Weise und mit geringem Aufwand herstellen, indem ein Ausgangskörper mit einer für die Bearbeitung günstigen Form verwendet wird, so dass eine erschwerte Zugänglichkeit der zu bearbeitenden Oberflächen und ungünstige Bearbeitungswinkel vermieden werden. Das Zerspanen kann insbesondere ein Drehen und/oder ein Fräsen umfassen.
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Vorzugsweise wird eine Struktureinheit bereitgestellt, bei der die Strukturierung zumindest teilweise und insbesondere vollständig an einer nach außen gewölbten Seite bzw. Oberfläche des Basisabschnitts der Struktureinheit angeordnet ist. Eine nach außen gewölbte Oberfläche eignet sich besonders zur Herstellung einer komplexen und hochpräzisen Strukturierung, da sich aufgrund der Wölbung eine einfache Zugänglichkeit und günstige Bearbeitungswinkel für das Strukturieren ergeben.
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Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass eine Struktureinheit mit einem Basisabschnitt bereitgestellt wird, der eine im Wesentlichen zylindermantelförmige radiale Außenseite aufweist, an der die Strukturelemente angeordnet sind. Eine solche Strukturierung eignet sich besonders zur Anbringung an einer im Wesentlichen zylindermantelförmigen radialen Innenseite des Trägers. Der Basisabschnitt kann insbesondere im Wesentlichen die Form eines Zylindermantels oder eines Vollzylinders mit einer im Wesentlichen zylindermantelförmigen radialen Außenseite aufweisen, an der die Strukturierung bereitgestellt ist.
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Vorzugsweise wird ein Bauteil hergestellt, bei dem die Strukturierung zumindest teilweise und insbesondere vollständig an einer nach innen gewölbten Oberfläche des Trägers angeordnet ist. Da die Strukturierung an der Struktureinheit hergestellt wird, wird die Herstellung des Bauteils mit der Innenstruktur durch die nach innen gerichtete Wölbung des Trägers nicht erschwert.
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Besonders bevorzugt wird ein Bauteil hergestellt, bei dem die Strukturierung an einer im Wesentlichen zylindermantelförmigen radialen Innenseite des Trägers angebracht ist. Der Träger kann die Form eines zylindrischen Hohlkörpers oder einer Hülse aufweisen. Ein solches Bauteil mit einer Strukturierung an einer im Wesentlichen zylindermantelförmigen radialen Innenseite eignet sich besonders zur Verwendung als Rotor- und/oder Statorelement für eine Vakuumpumpe, insbesondere für eine Holweck- oder Kreuzkanalpumpstufe einer Vakuumpumpe, wobei die strukturierte Oberfläche vorzugsweise eine pumpaktive Oberfläche des Rotor- bzw. Statorelements bildet, oder als Rotor- oder Statorelement für einen bürstenlosen Gleichstrommotor.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform sind die Struktureinheit und der Träger zumindest bereichsweise im Wesentlichen komplementär zueinander ausgebildet. Bevorzugt weisen die Struktureinheit und der Träger bereits vor ihrem Zusammenbringen die zueinander im Wesentlichen komplementäre Form auf. Dadurch wird es ermöglicht, die Struktureinheit und den Träger in einfacher Weise so zusammenzubringen, dass sich die Strukturelemente und der Träger flächig berühren und fest miteinander verbunden werden können.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird als Träger ein flächiges und/oder verformbares Bauteil verwendet. Ein verformbares Bauteil kann bei dem Zusammenbringen der Struktureinheit mit dem Träger an die Form der Struktureinheit angepasst werden, so dass die Strukturelemente der Struktureinheit und der Träger passgenau aneinander zur Anlage kommen, wobei die Struktureinheit und der Träger vorzugsweise eine zueinander im Wesentlichen komplementäre Form annehmen.
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Das Zusammenbringen des Trägers mit der Struktureinheit kann folglich umfassen, dass der Träger durch eine Verformung an die Form der Struktureinheit angepasst wird. Es müssen bei dieser Ausgestaltung nicht zwei Bauteile hergestellt werden, die von vornherein komplementär zueinander geformt sind. Die Verformung kann elastisch und/oder plastisch erfolgen. Vorzugsweise wird der Träger in seiner durch die Verformung hergestellten und zu der Struktureinheit vorzugsweise komplementären Form dauerhaft fixiert. Diese Fixierung kann durch das Verbinden des Trägers mit den Strukturelementen automatisch erfolgen oder durch ein Verbinden verschiedener Enden des Trägers miteinander. Als flächiges und/oder verformbares Bauteil eignet sich insbesondere ein Blech oder eine Folie.
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Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass die Struktureinheit und der Träger ineinander geschoben werden, um die Struktureinheit und den Träger zusammenzubringen. Dadurch lassen sich die Struktureinheit und der Träger auch dann zusammenbringen, wenn die Struktureinheit und/oder der Träger eine zumindest teilweise geschlossene und/oder hinterschnittene Form aufweisen. Zum Beispiel lässt sich eine innere Oberfläche einer als Hohlkörper oder röhrenförmiger Körper ausgebildeten Struktureinheit oder eines als Hohlkörper oder röhrenförmiger Körper ausgebildeten Trägers mit einer Oberfläche des jeweils anderen Elements in Kontakt bringen. Insbesondere kann die Struktureinheit in den Träger eingeschoben werden, wobei der Träger als Hohlkörper und insbesondere im Wesentlichen röhrenförmig ausgebildet sein kann. Die Strukturierung kann dann mit einer vorzugsweise im Wesentlichen zylindermantelförmigen radialen Innenseite des röhrenförmigen Trägers verbunden werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform werden die Strukturelemente durch Verlöten, Verkleben und/oder Verschweißen mit dem Träger verbunden.
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Zum Zweck des Verlötens oder Verklebens wird vorzugsweise ein Lot bzw. Klebstoff auf diejenigen Außenflächen der Strukturelemente aufgebracht, die bei dem Zusammenbringen der Struktureinheit mit dem Träger an dem Träger zur Anlage kommen. Ein Verlöten oder Verkleben eignet sich insbesondere, wenn die Strukturelemente und der Träger in einer Richtung miteinander in Kontakt gebracht werden können, die eine zu der jeweiligen Löt- bzw. Klebefläche senkrechte Richtungskomponente aufweist.
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Ein Verschweißen der Struktureinheit und des Trägers miteinander eignet sich besonders dann, wenn die Struktureinheit und der Träger, insbesondere in einer parallel zu den Klebe- bzw. Lötflächen orientierten Richtung, ineinandergeschoben werden, um die Struktureinheit und den Träger zusammenzubringen, da ein unerwünschtes Abstreifen eines Lots oder Klebstoffs vermieden wird. Das Verschweißen kann insbesondere durch Laserschweißen erfolgen.
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Bevorzugt wird zum Verschweißen der Strukturelemente mit dem Träger Schweißenergie durch die Struktureinheit und/oder durch den Träger hindurch zu der Verbindungsstelle zwischen einem jeweiligen Strukturelement und dem Träger geleitet. Dadurch kann eine flächige Verschweißung der Strukturelemente mit dem Träger erreicht werden. Wenn beispielsweise der Träger durch einen röhren- oder hülsenförmigen Körper gebildet ist, dessen radiale Innenseite mit der Struktureinheit in Kontakt steht, kann die Schweißenergie von der radialen Außenseite des Trägers her durch den Träger hindurch zu der Verbindungsstelle geleitet werden.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass der Basisabschnitt der Struktureinheit zumindest teilweise durch eine materialentfernende Bearbeitung der Struktureinheit entfernt wird. Die materialentfernende Bearbeitung kann insbesondere ein Zerspanen wie zum Beispiel ein Drehen oder ein Fräsen umfassen. Die Entfernung des Basisabschnitts ist im Gegensatz zu einer unmittelbaren Erzeugung der Strukturierung an dem Träger durch eine materialentfernende Bearbeitung mit geringerem Aufwand und mit einer ausreichenden Präzision möglich.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform wird als strukturiertes Bauteil ein Rotorelement oder ein Statorelement für eine Vakuumpumpe, insbesondere für eine Holweckpumpstufe oder für eine Kreuzkanalpumpstufe einer Vakuumpumpe, hergestellt. Die Strukturelemente können gemeinsam mit dem Träger eine pumpaktive Struktur der Vakuumpumpe bzw. der Holweck- oder Kreuzkanalpumpstufe bilden. Das Rotorelement oder Statorelement ist vorzugsweise im Wesentlichen zylindermantelförmig ausgebildet. Die Strukturierung ist vorzugsweise an einer im Wesentlichen zylindermantelförmigen radialen Innenseite oder an einer im Wesentlichen zylindermantelförmigen radialen Außenseite des Rotor- oder Statorelements angeordnet. Die Strukturierung umfasst vorzugsweise um die Längsachse des Rotor- oder Statorelements schraubenlinienförmig herum verlaufende Stege, welche zwischen den Stegen angeordnete und ebenfalls schraubenlinienförmig um die Längsachse herum verlaufende Nuten begrenzen und mit diesen insbesondere ein Holweck-Gewinde bilden.
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Das Rotor- oder Statorelement kann in einer Holweckpumpstufe oder in einer Kreuzkanalpumpstufe einer Vakuumpumpe eingesetzt werden. Die Pumpe kann ein im Wesentlichen zylindermantelförmiges Rotorelement und ein zu dem Rotorelement konzentrisches und im Wesentlichen zylindermantelförmiges Statorelement umfassen, wobei zwischen den einander gegenüberliegende Zylindermantelflächen des Rotor- und Statorelements ein schmaler Holweckspalt ausgebildet ist. Das Rotorelement kann gegenüber dem Statorelements schnell rotierbar angeordnet sein. Bei einer Holweckpumpstufe kann entweder die Mantelfläche des Rotorelements oder die Mantelfläche des Statorelements ein Holweckgewinde aufweisen, während die gegenüberliegende Mantelfläche des jeweils anderen Elements glatt ausgebildet sein kann. Bei einer Kreuzkanalpumpstufe weisen vorzugsweise die einander gegenüberliegenden Mantelflächen sowohl des Rotorelements als auch des Statorelements ein solches Gewinde auf, wobei die Gewinde der beiden Elemente in Bezug auf die gemeinsame Längsachse der Elemente einen entgegengesetzten Drehsinn aufweisen, so dass die durch die zwischen den Stegen angeordneten Nuten gebildeten Kanäle einander kreuzen.
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Das Rotor- oder Statorelement kann sowohl auf einer radialen Innenseite als auch auf einer radialen Außenseite ein Holweckgewinde aufweisen. Jedes Gewinde kann dabei mit einer gegenüberliegenden Oberfläche eines Stator- bzw. Rotorelements eine Holweck- oder Kreuzkanalpumpstufe bilden, wobei die verschiedenen Holweck- oder Kreuzkanalpumpstufen der Vakuumpumpe aus demselben Pumpvolumen schöpfen und parallel oder in Serie zueinander pumpen können.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird als strukturiertes Bauteil ein Rotor- oder Statorelement für einen bürstenlosen Gleichstrommotor hergestellt. Ein solcher Motor kann mehrere Stabmagneten umfassen. Die Strukturierung kann dabei an einer radialen Innenseite oder an einer radialen Außenseite des vorzugsweise im Wesentlichen zylindermantelförmig ausgebildeten Trägers angeordnet werden.
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Der Träger des fertigen Bauteils und/oder das fertige Bauteil insgesamt können allgemein im Wesentlichen rotationssymmetrisch und vorzugsweise im Wesentlichen zylindermantelförmig ausgebildet sein.
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Im Rahmen der Erfindung kann das Material der Struktureinheit im Hinblick auf die einfache Herstellung der Strukturierung an der Struktureinheit und deren gewünschte Eigenschaften gewählt werden und das Material des Trägers kann im Hinblick auf die gewünschten Eigenschaften des Trägers gewählt werden. Der Träger kann ganz oder zumindest teilweise aus einem, insbesondere vakuumkompatiblen, Metall oder einem, insbesondere vakuumkompatiblen, Kunststoff ausgebildet sein. Der Basisabschnitt und/oder die Strukturelemente der Struktureinheit können ganz oder zumindest teilweise aus einem, insbesondere vakuumkompatiblen, Metall oder einem, insbesondere vakuumkompatiblen, Kunststoff ausgebildet sein. Der Träger und die Strukturelemente können aus unterschiedlichen Materialien ausgebildet sein. Der Träger, der Basisabschnitt und/oder die Strukturelemente können prinzipiell jeweils einteilig oder mehrteilig ausgebildet sein.
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Weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein strukturiertes Bauteil mit den Merkmalen des Anspruchs 12. Das Bauteil ist insbesondere als Rotorelement oder Statorelement für eine Vakuumpumpe oder für einen bürstenlosen Gleichstrommotor ausgebildet. Das Bauteil umfasst einen Träger und eine an dem Träger angeordnete Strukturierung, wobei die Strukturierung mehrere Strukturelemente umfasst, die einzeln mit dem Träger verbunden sind. Das Bauteil kann insbesondere nach dem hierin beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt oder herstellbar sein. Die hierin in Bezug auf das Verfahren beschriebenen Vorteile und vorteilhaften Ausführungsformen stellen entsprechende Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen des strukturierten Bauteils dar.
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Da die Strukturelemente nicht integral und materialeinheitlich mit dem strukturierten Bauteil ausgebildet sind, sondern als separate Strukturelemente einzeln mit dem Träger verbunden sind, können diese vor ihrer Verbindung mit dem Träger in einfacher Weise und mit hoher Präzision hergestellt werden, so dass das Bauteil einfach herstellbar ist und eine hochpräzise Strukturierung aufweist.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform sind die Strukturelemente an einer im Wesentlichen zylindermantelförmigen radialen Innenseite oder an einer im Wesentlichen zylindermantelförmigen radialen Außenseite des Trägers angeordnet. Die Strukturelemente können schraubenlinienförmige Stege umfassen, welche gemeinsam mit dem Träger schraubenlinienförmige Nuten des Bauteils begrenzen. Die Strukturelemente können mit dem Träger verklebt, verlötet oder verschweißt sein.
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Das strukturierte Bauteil kann insbesondere als ein wie vorstehend in Bezug auf das Verfahren beschriebenes Rotor- oder Statorelement für eine Vakuumpumpe und insbesondere für eine Holweckpumpstufe oder für eine Kreuzkanalpumpstufe einer Vakuumpumpe oder als Rotor- oder Statorelement für einen bürstenlosen Gleichstrommotor ausgebildet sein.
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Weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Vakuumpumpe oder ein bürstenloser Gleichstrommotor mit wenigstens einem strukturierten Bauteil gemäß der vorliegenden Beschreibung. Die hierin in Bezug auf das Bauteil und dessen Herstellung sowie dessen Verwendung in einer Vakuumpumpe oder in einem bürstenlosen Gleichstrommotor beschriebenen Vorteile und vorteilhaften Ausführungsformen stellen entsprechende Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen der Vakuumpumpe bzw. des bürstenlosen Gleichstrommotors dar.
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Nachfolgend wird die Erfindung beispielhaft anhand vorteilhafter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben. Es zeigen:
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1a bis d eine Struktureinheit und einen Träger für die Herstellung eines strukturierten Bauteils nach einem Verfahren gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in unterschiedlichen Stadien des Verfahrens,
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2a bis c eine Struktureinheit und einen Träger für die Herstellung eines strukturierten Bauteils nach einem Verfahren gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung in unterschiedlichen Stadien des Verfahrens, und
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3 ein strukturiertes Bauteil gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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1a zeigt eine Struktureinheit 12 mit einem im Wesentlichen zylindermantelförmigen Basisabschnitt 14 in Richtung der Längsachse der Struktureinheit 12 betrachtet. An der radialen Außenseite des Basisabschnitts 14 ist eine Strukturierung mit mehreren Strukturelementen 16 vorgesehen, die im vorliegenden illustrativen Ausführungsbeispiel als in Richtung der Längsachse der Struktureinheit 12 langgestreckte, gerade Stege ausgebildet sind.
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1b zeigt die Struktureinheit 12 und zusätzlich einen Träger 18, welcher als verformbarer, flächiger Körper ausgebildet ist und um die Struktureinheit 12 herumgewickelt und dadurch an die im Wesentlichen zylindermantelförmige Form der Struktureinheit 12 angepasst und gleichzeitig mit den Strukturelementen 16 der Struktureinheit 12 in Kontakt gebracht wird. Die Strukturelemente 16 werden während oder nach dem Aufbringen des Trägers 18 entlang ihrer radial nach außen weisenden Oberflächen mit dem Träger 18 fest verbunden, zum Beispiel durch Verkleben, Verlöten oder Verschweißen.
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1c zeigt die Struktureinheit 12 und den Träger 18, nachdem der Träger 18 vollständig um die Struktureinheit 12 herumgewickelt worden ist und die Strukturelemente 16 mit dem Träger 18 fest verbunden worden sind. Der Träger 18 hat dabei entsprechend der Struktureinheit 12 im Wesentlichen die Form eines Zylindermantels angenommen und ist durch Verbinden seiner freien Enden miteinander in dieser Form fixiert.
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Zur Fertigstellung des strukturierten Bauteils wird ausgehend von der in 1c gezeigten Anordnung der Struktureinheit 12 und des Trägers 18 der Basisabschnitt 14, zum Beispiel durch ein spanabhebendes Verfahren, entfernt. Die Strukturelemente 16, die auf dem Träger 18 verbleiben, werden dadurch freigelegt, so dass das in 1d gezeigte strukturierte Bauteil 10 mit dem Träger 18 und den freigelegten Strukturelementen 16 erhalten wird.
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2a bis c illustrieren ein alternatives Verfahren zur Herstellung eines strukturierten Bauteils. Die in 2a gezeigte Struktureinheit 12 ist mit der in 1a gezeigten Struktureinheit identisch.
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Abweichend von 1b ist der Träger 18 bei dieser Ausgestaltung bereits vor dem Zusammenbringen der Struktureinheit 12 mit dem Träger 18 als zu der Struktureinheit 12 komplementäres, zylindermantel- bzw. röhrenförmiges Bauteil ausgebildet. Die Struktureinheit 12 wird in den Träger 18 eingeschoben, so dass die in 2b gezeigte Anordnung erhalten wird, welche der in 1c gezeigten Anordnung entspricht. Die Strukturelemente 16 werden vorzugsweise nicht mit dem Träger 18 verklebt oder verlötet, da der Klebstoff oder das Lot bei dem Einschieben der Struktureinheit 12 in den Träger 18 abgestreift werden könnte. Stattdessen werden die Strukturelemente 16 an ihren radialen Außenoberflächen jeweils mit dem Träger 18 verschweißt, wobei die Schweißenergie, welche von einem Laser bereitgestellt werden kann, von der radialen Außenseite des Trägers 18 her durch den Träger 18 hindurch zu der Verbindungsstelle zwischen dem Träger 18 und den Strukturelementen 16 geleitet wird.
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Durch Entfernen des Basisabschnitts 14 wird das in 2c gezeigte strukturierte Bauteil 10 erhalten, welches im Wesentlichen dem in 1d gezeigten Bauteil entspricht.
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Die vorstehend in 1a bis d und 2a bis c gezeigten Verfahren können in entsprechender Weise eingesetzt werden, um ein strukturiertes Rotor- oder Statorelement für eine Holweck- oder Kreuzkanalpumpstufe herzustellen. Anstelle der in Längsrichtung des Bauteils gerade ausgebildeten Stege 16 werden dabei vorzugsweise Stege hergestellt, welche schraubenlinienförmig um die Längsachse des Bauteils herum verlaufen und zwischen den Stegen angeordnete und ebenfalls schraubenlinienförmige Nuten begrenzen.
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3 zeigt ein solches als Rotor- und/oder Statorelement für eine Holweckpumpstufe ausgebildetes strukturiertes Bauteil 10.
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Das Bauteil 10 weist sowohl auf seiner radialen Innenseite als auch auf seiner radialen Außenseite jeweils schraubenlinienförmig um die Längsachse des Bauteils 10 herum verlaufende Stege 16 bzw. 16' auf, die zwischen den Stegen 16 bzw. 16' angeordnete und von diesen begrenzte schraubenlinienförmige Nuten begrenzen. Aufgrund der geschlossen zylindermantelförmigen Ausgestaltung des Trägers ist eine direkte Erzeugung der Stege 16 an der radialen Innenseite des Trägers 18 nur mit sehr hohem Aufwand und geringer Präzision möglich und es sind nur bestimmte Stegformen realisierbar. Deshalb werden die Stege 16 vorzugsweise mit dem vorstehend beschriebenen Verfahren hergestellt. Die an der radialen Außenseite des Trägers 18 angeordneten Stege 16' können ebenfalls durch ein erfindungsgemäßes Verfahren hergestellt und auf den Träger 18 aufgebracht sein. Die Stege 16' können dabei als Teil einer weiteren Struktureinheit bereitgestellt worden sein, von der die Stege 16' auf den Träger 18 übertragen wurden. Die Stege 16' können aber prinzipiell auch auf andere Weise hergestellt worden sein.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Bauteil
- 12
- Struktureinheit
- 14
- Basisabschnitt
- 16, 16'
- Strukturelement
- 18
- Träger
