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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Strömungskanals.
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Für metallische Bauteile, die (in Großserie) in einem Metallgussverfahren hergestellt werden sollen, sind häufig Prototypen zur Absicherung der Funktion und der geforderten Haltbarkeit notwendig. Diese Notwendigkeit ergibt sich meist aus den hohen Kosten und der langen Fertigungsdauer von Formen für den Metallguss.
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Je nach Komplexitätsgrad der Bauteile finden häufig mehrere Iterationsschleifen mit Änderungen an der Geometrie statt. Für jeden Iterationsschritt können neue Prototypenbauteile für die anschließende Erprobung notwendig sein. Für die Herstellung dieser Prototypen sind verschiedene Verfahren etabliert. Im einfachsten Fall können solche Musterbauteile aus Vollmaterial gefräst werden. Bei komplexen Bauteilstrukturen mit von Fluiden oder allgemein Medien durchströmten Hohlräumen, die man auch als Strömungskanäle bezeichnen kann, ist dies häufig nicht möglich. Hier werden in der Regel Urformverfahren bzw. sog. „Rapid Prototyping”-Gießverfahren eingesetzt. Diese kommen zwar ohne teure Werkzeuge aus, sind jedoch häufig äußerst zeitintensiv und weiter verhältnismäßig kostenintensiv. Komplexe Bauteile, für die nur kleine Stückzahlen vorgesehen sind, wie z. B. Motorenteile für den Motorsport, werden häufig in ähnlichen Verfahren hergestellt.
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Eine Alternative bieten generative bzw. additive Fertigungsverfahren, wie das selektive Laserschmelzen („Selective Laser Melting”), bei dem Prototypenbauteile oder auch Kleinserien äußerst schnell und praktisch ohne Werkzeugbau hergestellt werden können. Hieraus kann sich ein klarer Zeit- und Kostenvorteil gegenüber gegossenen Prototypen ergeben. Nachteilig an additiven Fertigungsverfahren gegenüber einem Gussprozess (mit verlorenem Kern) ist jedoch die Notwendigkeit, unter bestimmten Bedingungen Stützen in das Bauteil einbringen zu müssen. Dies kann z. B. der Fall sein, wenn ein Winkel zwischen einer Aufbaurichtung und einer Tangente an einen Bauteilrand einen Grenzwinkel überschreitet. Dieser Zusammenhang ist in der 8 schematisch gezeigt. Um das im Schnittbild dargestellte Bauteil in der gewünschten konkaven Form fertigen zu können, muss am Punkt P1 bzw. zwischen den Punkten P1 und P2 eine Stütze in der negativen Aufbaurichtung A vorgesehen werden, da ansonsten eine Tangente T an der konkaven Bauteiloberfläche einen Winkel α größer dem zulässigen Grenzwinkel mit dem Vektor der Aufbaurichtung einschließt.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines Strömungskanals zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst.
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Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zur Herstellung eines Strömungskanals zur Führung eines Fluids, der zumindest teilweise durch ein stereolithografisches Verfahren hergestellt wird, bei dem in einer Aufbaurichtung mehrere Schichten stapelförmig nacheinander ausgebildet werden, mit einer Wandung und einem Stützelement, wobei das Stützelement ausgebildet wird, um eine der Schichten während ihrer Ausbildung in der Aufbaurichtung zu stützen, mit folgenden Schritten:
Modellieren der Wandung des Strömungskanals;
simulatives Bestimmen einer durch Strömungsfäden repräsentierbaren ersten Strömungsverteilung des Fluids in dem Strömungskanal, mit der modellierten Wandung, unter der Annahme, dass kein Stützelement in dem Strömungskanal vorhanden ist;
Entscheiden, ob eine Abweichung der ersten Strömungsverteilung von einer vordefinierten durch Strömungsfäden repräsentierbaren zweiten Strömungsverteilung entweder tolerierbar oder nicht tolerierbar ist; und
Bestimmen einer Form und einer räumlichen Anordnung für das Stützelement, so dass die Abweichung entweder von der Form und der räumlichen Anordnung des Stützelements im Wesentlichen unbeeinflusst bleibt, falls die Abweichung tolerierbar ist, oder verkleinert wird, falls die Abweichung nicht tolerierbar ist.
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Stereolithografische Herstellverfahren sind im Allgemeinen generative Herstellverfahren und häufig dadurch gekennzeichnet, dass ein Werkstück durch frei im Raum materialisierende (Raster-)Punkte schichtenweise ausgebildet wird. Dies kann auch als „3D-Druck” bezeichnet werden.
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In einem Schritt wird die Wandung des Strömungskanals modelliert. Dies kann beispielsweise mithilfe gängiger CAD-Programme erfolgen. Abhängig von der Komplexität des Strömungskanals bzw. der Wandung des Strömungskanals kann die Wandung unterschiedlich detailliert modelliert werden, was unterschiedlich viel Zeit beanspruchen kann. In vielen Anwendungsfällen wird man jedoch Wert darauf legen, eine möglichst naturgetreue oder detaillierte Modellierung des Strömungskanals zu finden. Die so modellierte Wandung des Strömungskanal kann einen durchströmten bzw. durchströmbaren Hohlraum definieren.
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Ist ein Modell der Wandung des Strömungskanals gefunden, so wird in einem weiteren Schritt eine erste durch Strömungsfäden repräsentierbare Strömungsverteilung des Fluids in dem Strömungskanal bestimmt.
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Eine Strömungsverteilung kann dabei beispielsweise ein (Strömungs-)Vektorfeld, eine Schar von Strömungspfeilen oder eine Menge von Strömungsfäden umfassen. Strömungsfäden können auch als Strömungslinien oder Stromfäden bezeichnet werden. Alternativ kann die Strömungsverteilung auch als Strömungsverlauf, Strömungsbild oder allgemein als Strömung bezeichnet werden.
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Die Berechnung der ersten Strömungsverteilung kann beispielsweise mithilfe eines CFD(„Computational Fluid Dynamics”)-Programms erfolgen, aber auch händisch oder graphisch oder allgemein mit einem beliebigen Berechnungs- oder Lösungsverfahren.
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Die Berechnung erfolgt dabei erfindungsgemäß mit der modellierten Wandung, aber unter der Annahme, dass kein Stützelement in dem Strömungskanal vorhanden ist.
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Ein Stützelement umfasst dabei beispielsweise eine Stütze, eine stützende Struktur oder eine Stützstruktur.
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In einem weiteren Schritt wird entschieden, ob eine Abweichung der ersten Strömungsverteilung von einer vordefinierten zweiten Strömungsverteilung entweder tolerierbar oder nicht tolerierbar ist.
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Falls die Abweichung tolerierbar ist, so soll sie von der Form und der räumlichen Anordnung des Stützelements im Wesentlichen unbeeinflusst bleiben. In anderen Worten kann das Stützelement also so ausgeformt und angeordnet werden, dass es eine sich in dem Strömungskanal ergebende Strömungsverteilung möglichst nicht beeinflusst.
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Falls die Abweichung jedoch nicht tolerierbar ist, also mithin eine andere Strömungsverteilung als die simulativ bestimmte erste Strömungsverteilung gewünscht ist, so soll sie verkleinert werden. In anderen Worten kann das Stützelement also so ausgeformt und angeordnet werden, dass es die sich in dem Strömungskanal ergebende Strömungsverteilung beeinflussen kann.
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Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann erreicht werden, dass komplex durchströmte Hohlräume respektive Strömungskanäle mittels generativer bzw. additiver Fertigungsverfahren hergestellt werden können. Werden dabei (prozessbedingt notwendige) Stützelemente eingebracht, so können diese die Strömungsverteilung des Fluids oder Mediums stark beeinflussen. Die Stützelemente können möglicherweise nach Prozessende entfernt werden, sofern sie mechanisch zugänglich sind. Ist das nicht der Fall, so müssen die Stützen u. U. im Bauteil verbleiben.
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Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann weiterhin erreicht werden, dass Stützstrukturen nicht im Anschluss an die Fertigung entfernt werden müssen. Dadurch können sich weitreichende gestalterische Freiheiten ergeben, da die Entfernbarkeit der Stützstruktur u. U. nicht mehr in die Bauteilgestaltung einbezogen werden muss. Dadurch bedingt kann die Fertigung von Bauteilen möglich sein, die ansonsten nicht funktionserfüllend mittels generativer oder additiver Fertigungsverfahren darstellbar sind.
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Weiterhin bieten nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Strömungskanäle die Möglichkeit, neben der eigentlichen Abstützfunktion der eingebrachten Stützstrukturen, Strömungen in Hohlräumen gezielt zu lenken. So können unerwünschte Strömungsverläufe des Hohlraums oder Strömungskanals, die die simulativ bestimmte erste Strömungsverteilung oder allgemein ein berechnetes Strömungsbild möglicherweise aufzeigt, durch ein gezieltes Ablenken der Strömung mittels entsprechend gestalteter und positionierter Stützelemente kompensiert werden. Einzelne Stützelemente oder Gruppen von Stützelementen können so gestaltet werden, dass sie die Strömung gezielt im Sinne der Bauteilfunktion beeinflussen. Es kann somit eine Funktionsintegration erreicht werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung weist das Stützelement einen länglichen Querschnitt quer zur Aufbaurichtung auf, wobei eine Längenerstreckung des Stützelements größer ist als eine Breitenerstreckung des Stützelements, wobei sowohl die Längenerstreckung als auch die Breitenerstreckung quer zur Aufbaurichtung verlaufen. Daran ist vorteilhaft, dass so ausgeformte Stützelemente ein günstiges Strömungsverhalten bewirken können.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung weist das Stützelement einen ovalförmigen, rechteckförmigen oder flügelförmigen Querschnitt auf. Daran ist vorteilhaft, dass beispielsweise ein Einfluss des Stützelements auf den Strömungsverlauf minimiert werden kann oder allgemein ein Strömungswiderstand des Stützelements anwendungsspezifisch angepasst werden kann.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung weist das Stützelement zumindest eine durchströmbare Öffnung auf. Daran ist vorteilhaft, dass ein weiterer Freiheitsgrad zur Beeinflussung der Strömungsverteilung gewonnen wird.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung weist die Öffnung einen runden, einen eckigen oder insbesondere einen dreieckigen, viereckigen oder sechseckigen Querschnitt auf. Das bietet den Vorteil, dass Stützelemente bei gleichbleibenden oder verbesserten Eigenschaften möglicherweise aus weniger Material hergestellt werden können, und dass eine gezielte Beeinflussung der Strömungsverteilung ermöglicht werden kann.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist eine Längenerstreckung der Öffnung größer als eine Breitenerstreckung der Öffnung, wobei sowohl die Längenerstreckung als auch die Breitenerstreckung quer zur Aufbaurichtung verlaufen. Dies kann aus strömungsmechanischen Gründen vorteilhaft sein, wenn z. B. der Strömungswiderstand des Stützelements minimiert werden soll.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung weist das Stützelement eine Mehrzahl von Öffnungen auf. Dies bietet den Vorteil, dass ein weiterer Freiheitsgrad für die Beeinflussung der Strömungsverteilung gewonnen wird.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist zumindest ein Teil der Mehrzahl von Öffnungen im Wesentlichen quer zu der Aufbaurichtung angeordnet. Das bietet den Vorteil, dass eine gezielte Beeinflussung des Strömungsverlaufs ermöglicht werden kann.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist zumindest ein Teil der Mehrzahl von Öffnungen im Wesentlichen entlang der Aufbaurichtung angeordnet. Da je nach Anwendungsfall bspw. möglichst dünne oder strömungsgünstige Stützelemente gewünscht sein können, kann dieser Ansatz vorteilhaft sein.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird zumindest ein Teil der Mehrzahl von Öffnungen durch eine sechseckförmige oder wabenförmige Struktur gebildet. Da eine Wabenstruktur ein gutes Verhältnis von Wandmaterial zu Volumen bietet, kann somit möglicherweise ein Strömungskanal mit einem Stützelement aus vergleichsweise wenig Material gebaut werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird zumindest ein Teil der Mehrzahl von Öffnungen durch eine viereckförmige oder rautenförmige Struktur gebildet. Dies kann aus statischen Gründen vorteilhaft sein.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird zumindest ein Teil der Mehrzahl von Öffnungen durch eine sich entlang der Aufbaurichtung verästelnde Struktur gebildet. Dies ist vorteilhaft, da so möglicherweise eine verbesserte Verteilung der beim Abstützen entstehenden Kräfte erreicht werden kann.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung weist das Stützelement eine Krümmung quer zur Aufbaurichtung auf. Dies kann für eine gezielte Beeinflussung der Strömungsverteilung vorteilhaft sein.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung liegt eine Distanz zwischen einem Stützelement und einem weiteren Stützelement in einem Bereich zwischen 3 mm und 30 mm, bevorzugt in einem Bereich zwischen 4 mm und 25 mm, oder besonders bevorzugt in einem Bereich zwischen 5 mm und 20 mm. Dies ist vorteilhaft, da so für viele Anwendungen eine ausreichende Abstützung ermöglicht werden kann.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird eine Mehrzahl von Stützelementen mit einer Toleranz von ±1 mm äquidistant in dem Strömungskanal angeordnet. Das kann in vielen Ausführungsformen strömungsmechanische Vorteile bieten.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung verläuft eine größte Länge eines Querschnitts des Stützelements vorzugsweise entlang eines Abschnitts eines Strömungsfadens. Dies kann eine strömungsmechanisch vorteilhafte Ausrichtung des Stützelements ermöglichen.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung verläuft eine Längenerstreckung der Öffnung vorzugsweise entlang eines Abschnitts eines Strömungsfadens. Dies kann eine vorteilhafte Beeinflussung eines Verlaufs des Strömungsfadens oder eine Verkleinerung des Strömungswiderstands bewirken.
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Vorteilhaft an dem erfindungsgemäßen Verfahren ist weiterhin und insbesondere die Kombination der erfindungsgemäßen Schritte, die aber nicht notwendigerweise in einer bestimmten Reihenfolge oder sequentiell ausgeführt werden müssen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
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1 ein Flussdiagramm zur Illustration eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Herstellverfahrens;
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2 ein Ausführungsbeispiel eines Strömungskanals während seiner Ausbildung entlang einer Aufbaurichtung;
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3a eine schematische Ansicht eines Querschnitts eines exemplarischen Strömungskanals mit einer Wandung und eine erste Strömungsverteilung;
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3b eine schematische Ansicht des aus 3a bekannten Strömungskanals und eine vordefinierte zweite Strömungsverteilung;
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4 ein Ausführungsbeispiel eines mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellten Strömungskanals und eine dritte Strömungsverteilung;
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5 in einem oberen Bildbereich eine Detailansicht eines ovalförmigen Stützelements und in einem unteren Bildbereich eine Detailansicht eines ovalförmigen Stützelements, das eine durchströmbare Öffnung aufweist;
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6 in einem oberen Bildbereich zwei beispielhafte Strömungsverteilungen in einem Strömungskanal ohne ein Stützelement und in einem unteren Bildbereich zwei beispielhafte Strömungsverteilungen in einem Strömungskanal mit einem gekrümmten Stützelement; und
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7 eine Übersicht über verschiedene Stützelemente, wobei jeweils zwei verschiedene Querschnitte eines Stützelements dargestellt sind.
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Bevor nachfolgend Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung im Detail anhand der Zeichnungen näher erläutert werden, wird darauf hingewiesen, dass identische, funktionsgleiche oder gleichwirkende Elemente, Objekte oder Strukturen in den unterschiedlichen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, so dass die in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen dargestellte Beschreibung dieser Elemente untereinander austauschbar ist bzw. aufeinander angewendet werden kann.
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1 zeigt ein Flussdiagramm zur Illustration des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Strömungskanals zur Führung eines Fluids, der zumindest teilweise durch ein stereolithografisches Verfahren hergestellt wird, bei dem in einer Aufbaurichtung mehrere Schichten nacheinander stapelförmig nacheinander ausgebildet werden, mit einer Wandung und einem Stützelement, wobei das Stützelement ausgebildet wird, um eine der Schichten während ihrer Ausbildung in der Aufbaurichtung zu stützen.
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In einem Schritt 12 wird zunächst die Wandung des Strömungskanals modelliert. Dies kann beispielsweise mithilfe gängiger CAD-Programme erfolgen. Abhängig von der Komplexität des Strömungskanals bzw. der Wandung des Strömungskanals kann die Wandung unterschiedlich detailliert modelliert werden, was unterschiedlich viel Zeit beanspruchen kann. In vielen Anwendungsfällen wird man jedoch Wert darauf legen, eine möglichst naturgetreue oder detaillierte Modellierung des Strömungskanals zu finden. Die so modellierte Wandung des Strömungskanal kann einen durchströmten bzw. durchströmbaren Hohlraum definieren. Ein Beispiel einer so modellierten Wandung ist in der 3a gezeigt.
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Ist ein Modell der Wandung des Strömungskanals gefunden, so wird in einem weiteren Schritt 14 eine erste Strömungsverteilung des Fluids in dem Strömungskanal bestimmt. Dies kann beispielsweise mithilfe eines CFD(„Computational Fluid Dynamics”)-Programms erfolgen, aber auch händisch oder allgemein mit einem beliebigen Berechnungs- oder Lösungsverfahren. Die Berechnung der Strömungsverteilung erfolgt dabei erfindungsgemäß mit der modellierten Wandung, aber unter der Annahme, dass kein Stützelement in dem Strömungskanal vorhanden ist. Eine beispielhafte simulativ bestimmte Strömungsverteilung ist ebenfalls in der 3a gezeigt.
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In anderen Worten wird also, um die Gestalt komplexer durchströmter Hohlräume umsetzen zu können, zunächst ein digitales Modell des Bauteils entwickelt, in dem keinerlei Stützstrukturen vorgesehen sind. Beispielsweise mithilfe von CFD-Softwaretools kann nun der unter den gegebenen Randbedingungen zu erwartende Verlauf der Strömung durch den Hohlraum errechnet werden.
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In einem weiteren Schritt 16 wird entschieden, ob eine Abweichung der ersten Strömungsverteilung von einer vordefinierten zweiten Strömungsverteilung entweder tolerierbar oder nicht tolerierbar ist. Der entsprechende Knotenpunkt ist daher rautenförmig dargestellt. Die zweite Strömungsverteilung kann eine der Eingangsgrößen des erfindungsgemäßen Verfahrens sein. Dies ist durch den abschnittsweise gestrichelten Pfeil 18 angedeutet, der von links auf den Knotenpunkt 16 zeigt. Als weiterer Eingangsgröße kann die im vorherigen Schritt ermittelte Abweichung dienen. Dies ist durch den Pfeil von dem Rechteck 14 hin zu dem Rechteck 16 angedeutet. Zur Veranschaulichung ist eine beispielhafte vordefinierte Strömungsverteilung in der 3b gezeigt.
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Von dem Knotenpunkt 16 ausgehend ergeben sich nun zwei Möglichkeiten:
Falls die Abweichung tolerierbar ist, so soll sie von der Form und der räumlichen Anordnung des Stützelements im Wesentlichen unbeeinflusst bleiben. In anderen Worten kann das Stützelement also so ausgeformt und angeordnet werden, dass es die sich in dem Hohlraum ergebende Strömungsverteilung möglichst nicht beeinflusst. Verschiedene in dieser ersten Hinsicht vorteilhafte Ausführungsformen und Anordnungen für das Stützelement werden im Folgenden gezeigt und erläutert werden. Der soeben beschriebene erste Fall wird im Flussdiagramm durch den Operator 22 veranschaulicht, der wiederum durch einen Pfeil mit dem Knotenpunkt 16 verbunden ist. Die 4 zeigt eine beispielhafte dritte Strömungsverteilung, wie sie sich in einem erfindungsgemäßen Strömungskanal ergeben könnte.
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Falls die Abweichung jedoch nicht tolerierbar ist, also mithin eine andere Strömungsverteilung als die simulativ bestimmte erste Strömungsverteilung (siehe 14) gewünscht ist, so soll sie verkleinert werden. In anderen Worten kann das Stützelement also so ausgeformt und angeordnet werden, dass es die sich in dem Hohlraum ergebende Strömungsverteilung (aus Sicht eines Anwenders) positiv beeinflussen kann. Verschiedene in dieser zweiten Hinsicht vorteilhafte Ausführungsformen und Anordnungen für das Stützelement werden im Folgenden gezeigt und erläutert werden. Der soeben beschriebene zweite Fall wird im Flussdiagramm durch den Operator 24 veranschaulicht, der wiederum durch einen Pfeil mit dem Knotenpunkt 16 verbunden ist. Die 6 zeigt in einem unteren Bildbereich eine beispielhafte Strömungsverteilung, wie sie sich in einem erfindungsgemäßen Strömungskanal ergeben könnte.
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Es sei ferner nochmals darauf hingewiesen, dass die soeben erläuterten Schritte nicht notwendigerweise in der hier beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden müssen. Es ist ebenfalls denkbar, dass beispielsweise zwei oder mehr Schritte parallel ausgeführt werden.
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2 zeigt einen Schnitt durch Bauteil 10 mit einer konkaven Kante 26 sowie ein erfindungsgemäßes Stützelement 20 während ihrer Ausbildung entlang einer Aufbaurichtung 28, die hier exemplarisch senkrecht nach oben ausgerichtet ist. Die Aufbaurichtung von Bauteilen bei der generativen Fertigung richtet sich häufig stark nach der Gestalt des Bauteils. Ist diese aufgrund der äußeren Bauteilgeometrie definiert, kann eine zweite Eingangsgröße für das erfindungsgemäße Verfahren festgelegt sein.
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Das Bauteil 10 ist in einem generativen Fertigungsprozess inbegriffen dargestellt. Dies ist durch die in einem oberen Bildbereich teilweise gestrichelt gezeichneten Umrisse des Bauteils 10 und des Stützelements 20 angedeutet.
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Es werden entlang der Aufbaurichtung 28 mehrere Schichten 32, 34, 36 usw. nacheinander ausgebildet. Das Stützelement 20 wird durch stapelförmig nacheinander ausgebildete Schichten 38, 42, 44 usw. gebildet. Die jeweils darüber angeordneten Schichten sind aus Gründen der Anschaulichkeit nicht mit Bezugszeichen versehen, können aber erfindungsgemäß jeweils eine nach der anderen ausgebildet werden.
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Dies kann jeweils in einem einzelnen Prozessschritt erfolgen, so dass bspw. die Schicht 32 und die Schicht 38, die Schicht 34 und die Schicht 42 sowie die Schicht 36 und die Schicht 44 jeweils in einem Einzelschritt ausgebildet werden. Zur Veranschaulichung ist weiterhin eine in ihrer Ausbildung befindliche Schicht 46 dargestellt.
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Das rechteckförmige Stützelement 20 ist bzw. wird so ausgebildet, dass es zwischen einem ersten Punkt 48 und einem zweiten Punkt 52 angeordnet ist. Auf diese Weise wird das Bauteil 10 von dem Stützelement 20 während seiner Entstehung gestützt, oder genauer gesagt wird eine Schicht des Bauteils 10 während seiner Entstehung von dem Stützelement 20 gestützt, so bald das im Entstehen begriffene Bauteil 10 bzw. die konkave Kante 28 das eingangs erläuterte Grenzwinkelkriterium verletzt oder verletzen würde (siehe 8). Das Stützelement 20 kann dabei im Wesentlichen entlang der negativen Aufbaurichtung 28 verlaufen.
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Die 2 zeigt lediglich einen beispielhaften Querschnitt durch ein beispielhaftes Bauteil und ein beispielhaftes Stützelement. Denkbar und erfindungsgemäß sind verschiedene Formen für das Stützelement. Einige bevorzugte Ausführungsformen werden in der 7 gezeigt und in der zugehörigen Figurenbeschreibung erläutert.
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3a zeigt eine schematische Ansicht eines Querschnitts eines Strömungskanals 30. Der Strömungskanal 30 weist dabei zunächst eine (erfindungsgemäß) modellierte Wandung auf, die exemplarisch die Teilwandelemente 54, 56 und 58 umfasst. Diese sind durch eine diagonale Schraffur gekennzeichnet und jeweils in einem unteren, einem rechten und einem oberen Bildbereich angeordnet.
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Zwischen den Teilwandelementen angeordnet ist ein durchströmbarer Hohlraum mit einer simulativ bestimmten Strömungsverteilung, die, wie eingangs erwähnt, beispielsweise mit Hilfe eines CFD-Programms berechnet worden sein kann. Die Strömungsverteilung ist durch abschnittsweise annähernd parallele Strömungspfeile 62, 64, 66 und 68 dargestellt und verläuft in der Bildebene von links nach rechts bzw. von links oben nach rechts oben (62 und 64) oder rechts unten (66 und 68). Diese Strömungsverteilung ist lediglich exemplarisch und kann auch anders ausgeführt oder dargestellt sein.
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Weiterhin in der 3 zu sehen ist die Aufbaurichtung 28, die nun lotrecht zur Bildebene angeordnet ist. Dies ist durch einen Kreis mit einem konzentrischen ausgefüllten Innenkreis angedeutet.
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3b zeigt eine weitere schematische Ansicht des Querschnitts des Strömungskanals 30. Zwischen den Teilwandelementen angeordnet ist nun eine exemplarische vordefinierte zweite Strömungsverteilung, die durch abschnittsweise annähernd parallele Strömungspfeile 63, 65, 67 und 69 dargestellt wird.
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In der in den 3a und 3b gezeigten Konfiguration wird beispielhaft davon ausgegangen, dass die simulativ bestimmte erste Strömungsverteilung (durch die Pfeile 62, 64, 66 und 68 dargestellt) der vordefinierten zweiten Strömungsverteilung (durch die Pfeile 63, 65, 67 und 69 dargestellt) entspricht. Die Abweichung der ersten Strömungsverteilung von der zweiten, vordefinierten Strömungsverteilung muss also nicht verkleinert werden. In anderen Worten soll ein sich in dem Hohlraum ergebender Strömungsverlauf mithin von Form und räumlichen Anordnung von Stützelementen unbeeinflusst bleiben.
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4 zeigt nun eine erfindungsgemäße Anordnung und Form von Stützelementen, die geeignet sein kann, um diese Aufgabe zu lösen. Dabei weisen alle dargestellten Stützelemente exemplarisch eine ähnliche Querschnittsform auf. Die Anordnung der Stützelemente wird in der nun folgenden Beschreibung anhand dreier ausgewählter Stützelemente erörtert. Diese ist jedoch auf alle weiteren in der 4 dargestellten Stützelemente anwendbar und gilt sinngemäß auch für diese.
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Zu sehen ist eine schematische Ansicht eines Strömungskanals 40, der nun also zusätzlich zu den bereits bekannten Teilwandelementen 54, 56 und 58 und der Aufbaurichtung 28 eine Anzahl von Stützelementen aufweist. Die Strömungspfeile 73, 75, 77 und 79 stellen hierbei eine dritte Strömungsverteilung dar, die sich in dem Strömungskanal 40 ergeben könnte. Dabei sind drei Stützelemente 72, 74 und 76 entlang des Strömungspfeils 79 äquidistant angeordnet.
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Die Stützelemente 72, 74 und 76 haben hier exemplarisch einen länglichen bzw. ovalförmigen Querschnitt. Hieraus kann eine geringe Beeinflussung der Strömungsverteilung resultieren. Denkbar wäre ebenfalls ein rechteckförmiger oder flügelförmiger Querschnitt. Alternativ können Stützelemente auch einen Querschnitt haben, der einem Flügel- oder Tragflächenprofil ähnelt, oder beispielsweise als Führungsleitflügel ausgeformt sein. Alternativ kann eine Querschnittsform auch so gewählt werden, dass ein Strömungswiderstand eines jeweiligen Stützelements minimiert wird. Weiterhin ist es möglich, jedes einzelne Stützelement anforderungsgerecht zu gestalten. So sind möglicherweise an Strömungsverhältnisse angepasste, veränderliche Querschnitte vorzusehen. Einzelne Stützelemente oder Gruppen von Stützelementen können weiterhin so gestaltet werden, dass sie die Strömung gezielt im Sinne der Bauteilfunktion beeinflussen (siehe 6 und die zugehörige Figurenbeschreibung). In anderen Worten kann somit möglicherweise eine Funktionsintegration vorliegen oder erreicht werden.
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Alternativ kann die Anordnung der Stützelemente 72, 74 und 76 auch dergestalt sein, dass die größte Länge ihres Querschnitts oder ihre jeweilige charakteristische Länge, die auch als Längenerstreckung bezeichnet werden kann, parallel bzw. tangential zu einem oder mehreren Strömungspfeilen oder Stromfäden 73, 75, 77 oder 79 ausgerichtet ist.
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Ebenfalls exemplarisch ist die äquidistante Anordnung der Stützelemente. Dies kann je nach gewünschtem Anwendungsfall auch anders ausgeführt sein. Beispielsweise kann die Distanz der Stützelemente durch die Bauteilgeometrie definiert oder vorgegeben sein. Auch der Abstand der einzelnen Stützelemente zueinander kann an die Geometrie des durchströmten Hohlraums angepasst werden. Der Prozess des Herstellverfahrens kann dabei in die die Gestalt der Stützelemente einbezogen werden.
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Denkbar ist auch, dass einzelne Stützelemente eine Distanz zueinander aufweisen, die in einem Bereich zwischen 3 mm und 30 mm, in einem Bereich zwischen 4 mm und 25 mm oder in einem Bereich zwischen 5 mm und 20 mm liegt. Alternativ können Stützelemente mit einer Toleranz von +/–1 mm äquidistant in dem Strömungskanal angeordnet sein.
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Die Anordnung und Form der Stützelemente können ermöglichen, dass die Abweichung von der Form und der räumlichen Anordnung der Stützelemente im Wesentlichen unbeeinflusst bleibt. In anderen Worten werden die einzelnen Stützelemente 72, 74 und 76 jeweils umströmt. Dadurch kann sich in dem Strömungskanal 40 eine Strömungsverteilung ergeben, die der Strömungsverteilung aus der 3 ähnelt. Alternativ können die stützenden Strukturen so gestaltet werden, dass sie (stets) möglichst parallell zur Aufbaurichtung 28, jedoch in ihrer Form stets innerhalb des eingangs beschriebenen Grenzwinkels verlaufen.
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In anderen Worten zeigt die 4 also einen Schnitt durch das gleiche Bauteil, das bereits in der 3 zur Veranschaulichung diente. Die Strömungslinien 73, 75, 77 und 79 repräsentieren den sich möglicherweise ergebenden Verlauf der Strömung. Es wird veranschaulicht, wie sich wiederholende (Stütz-)Elemente gemäß der hier zu schützenden Methode angeordnet werden können.
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In anderen Worten wird also, um die Gestalt komplexer durchströmter Hohlräume umsetzen zu können, möglicherweise zunächst ein digitales Modell des Bauteils entwickelt, in dem keinerlei Stützstrukturen vorgesehen sind. Beispielsweise mithilfe von CFD-Softwaretools kann nun der unter den gegebenen Randbedingungen zu erwartende Verlauf der Strömung durch den Hohlraum errechnet werden und als eine Menge von Stromfäden dargestellt werden. Die errechneten Stromfäden können als eine der Eingangsgrößen für das erfindungsgemäße Verfahren dienen (siehe Bezugszeichen 18 in 1).
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5 zeigt in einem oberen Bildbereich eine Detailansicht eines ovalförmigen Stützelements 50. Ebenfalls dargestellt ist die Aufbaurichtung 28 und ein exemplarischer Strömungsfaden 78. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung verläuft dabei die größte Länge eines Querschnitts des ovalförmigen Stützelements 50 entlang eines Abschnitts des Strömungsfadens 78.
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In anderen Worten zeigt 5 in dem oberen Bildbereich also die Anordnung des Querschnitts des Stützelements 50 relativ zu dem Strömungsfaden 78. Die Aufbaurichtung 28 des Stützelements oder eines Bauteils 10 (siehe 2) liegt hier normal zur Bildebene.
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5 zeigt in einem unteren Bildbereich eine Detailansicht eines ovalförmigen Stützelements 55, das als eine Modifikation des Stützelements 50 bezeichnet werden kann. Das Stützelement 55 weist jedoch zusätzlich eine durchströmbare Öffnung auf, wobei eine Längenerstreckung der Öffnung vornehmlich entlang eines Abschnitts eines Strömungsfadens 81 verläuft. Dies veranschaulicht eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der vorliegenden Erfindung.
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6 zeigt in einem oberen Bildbereich ein schematisches Schnittbild eines Strömungskanals 60 mit einer schraffiert dargestellten (modellierten) Wandung, die diesmal ein erstes Teilwandelement 82 und ein zweites Teilwandelement 83 umfasst. Das erste Teilwandelement 82 ist dabei innerhalb des oberen Bildbereiches oben angeordnet und das zweite Teilwandelement 83 innerhalb des oberen Bildbereiches unten. In einem Hohlraum des Strömungskanals bzw. im Bild zwischen den beiden Teilelementen 82 und 83 der Wandung sind zwei beispielhafte Strömungsverläufe angeordnet. Durchgezogen gezeichnet ist der Pfeil 84, der hier exemplarisch für die simulativ bestimmte erste Strömungsverteilung eines Fluids oder Mediums in dem Strömungskanal 60 stehen soll. Gepunktet gezeichnet ist hingegen der Pfeil 86. Dieser hat zunächst einen zu dem Strömungspfeil 84 abschnittsweise kongruenten Verlauf, so dass er in einem linken Bildbereich nicht von dem durchgezogenen Pfeil 84 unterscheidbar ist. In einem rechten Bildbereich krümmt sich der Pfeil 86 dann hin zu dem ersten Teilwandelement 82.
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Der Pfeil 84 soll hier exemplarisch für eine simulativ bestimmte erste Strömungsverteilung stehen, während der Pfeil 86 eine vordefinierte zweite Strömungsverteilung darstellen soll. Im Gegensatz zu dem in den 3 und 4 gezeigten Ausführungsbeispiel ist hier eine Abweichung der ersten Strömungsverteilung von der vordefinierten zweiten Strömungsverteilung (im rechten Bildbereich) erkennbar. In anderen Worten zeigt 6 in dem oberen Bildbereich also eine erste Strömungsverteilung, die gerade von links nach rechts verläuft, sowie eine zweite Strömungsverteilung, die zunächst abschnittsweise gleich der ersten Strömungsverteilung ist, um sich dann nach oben, hin zu dem Teilwandelement 82, zu krümmen.
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In einem unteren Bereich der 6 zu sehen ist eine schematisches Schnittbild eines Strömungskanals 70, der als eine Modifikation des Strömungskanals 60 bezeichnet werden kann. Der Strömungskanal 60 weist die bereits bekannten modellierten Teilwandelemente 82 und 83 sowie der Aufbaurichtung 28 auf. Zusätzlich ist nun jedoch ein Stützelement 88 innerhalb (des Hohlraums) des Strömungskanals angeordnet. Dieses weist eine Krümmung quer zur Aufbaurichtung auf. In anderen Worten ist das Stützelement 88 gekrümmt oder bananenförmig ausgeformt. Dies ist lediglich beispielhaft so dargestellt und kann auch anders ausgeführt sein. Beispielsweise kann das Stützelement 88 eine stärkere oder schwächere oder allgemein beliebige Krümmung quer zur Aufbaurichtung 28 aufweisen oder beispielsweise symmetrisch aufgebaut sein.
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Ein Strömungsverlauf oder Pfeil 92 (siehe Bezugszeichen 86 oben) ist vollständig durchgezogen gezeichnet, während ein Strömungsverlauf 94 (siehe Bezugszeichen 84 oben) im rechten Bildbereich gepunktet gezeichnet ist. Hierdurch soll verdeutlicht werden, wie das Stützelement 88 den sich ergebenden Strömungsverlauf bzw. die Strömungsverteilung beeinflussen kann. In anderen Worten kann die Abweichung der ersten Strömungsverteilung von der zweiten Strömungsverteilung minimiert werden. Die 6 kann hiermit den zweiten erfindungsgemäßen Fall (siehe Bezugszeichen 24 in 1) verdeutlichen. Es kann also möglicherweise eine Minimierung der Abweichung erreicht werden.
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In anderen Worten veranschaulicht die 6, wie ein Stützelement anforderungsgerecht gestaltet werden kann, so dass es eine Strömung gezielt im Sinne einer Bauteilfunktion beeinflussen kann. In anderen Worten bietet die geschilderte Form und Anordnung des Stützelements 88 die Möglichkeit, neben einer eigentlichen Abstützfunktion der eingebrachten (Stütz-)Struktur, Strömungen in einem Hohlraum gezielt zu lenken. So können u. U. gestalterische Defizite des Hohlraums, die ein berechnetes Strömungsbild möglicherweise aufzeigt, durch gezieltes Ablenken der Strömung mittels entsprechend gestalteter und positionierter Stützelemente oder Stützen kompensiert werden.
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7 zeigt nun eine Übersicht über verschiedene vorteilhafte Ausführungsformen von Stützelementen.
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In einem oberen Bildbereich sind schematische Querschnitte von fünf Stützelementen zu sehen, während in einem unteren Bildbereich jeweils ein Schnitt durch die Mitte dieser Stützelemente zu sehen ist. Die verschiedenen Stützelemente sind veranschaulichend alle dergestalt ausgebildet, dass sie entlang der Aufbaurichtung 28 (im Bildbereich links) bzw. zwischen zwei Punkten 48 (im Bildbereich links oben) und 52 (im Bildbereich links unten) angeordnet sind bzw. angeordnet werden könnten. Hierdurch soll verdeutlicht werden, wie jedes Stützelement beispielsweise zur Stützung eines Bauteils 10 (siehe 2) ausgebildet oder angeordnet sein könnte.
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Bezüglich dem oberen Bildbereich mittig angeordnet zu sehen ist eine Schnittachse 92, die jedes Stützelement in der Mitte durchschneidet. In einem unteren Bildbereich der 7 sind die sich ergebenden Schnittbilder zu sehen.
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Links oben in der 7 dargestellt ist ein Stützelement 80. Dieses weist exemplarisch einen ovalförmigen Querschnitt auf. Dies kann beispielsweise zur Minimierung des Strömungswiderstands hilfreich sein, und kann deshalb für den erfindungsgemäßen ersten Fall (siehe Bezugszeichen 22 in 1) vorteilhaft sein.
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Rechts daneben zu sehen ist die schematische Ansicht eines Stützelements 90, dessen Querschnitt beispielhaft durch ein erstes Viereck gebildet wird. Das Stützelement 90 weist eine durchströmbare Öffnung 96 auf. Diese wird durch ein bzgl. des ersten Vierecks konzentrisches zweites Viereck mit einem gleichen Seitenverhältnis, aber einer unterschiedlichen flächenmäßigen Erstreckung gebildet. Dies ist abermals aus Gründen der Anschaulichkeit so ausgeführt, denkbar wäre auch eine kleinere, größere oder nicht konzentrisch oder rechteckig ausgeführte Öffnung. Alternativ könnte die Öffnung auch einen runden, eckigen oder allgemein polygonförmige Querschnitt aufweisen.
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In dem unteren Bildbereich bzw. direkt unter dem Stützelement 90 zu sehen ist der Querschnitt entlang der Schnittachse 92. Hierbei zu sehen sind die Schnittkanten in der Schnittebene der Schnittachse 92, die exemplarisch von links unten nach rechts oben schraffiert dargestellt sind, sowie eine tieferliegende Ebene, die exemplarisch von links oben nach rechts unten schraffiert dargestellt ist. Ein Fluid könnte in dem unteren Bildbereich von unten nach oben oder von oben nach unten durch das das Stützelement 90 entlang der von links oben nach rechts unten schraffierten Fläche hindurchströmen.
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Denkbar ist weiterhin, dass nicht nur eine durchströmbare Öffnung, sondern eine Mehrzahl von durchströmbaren Öffnungen in einem Stützelement angeordnet sind.
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Ein entsprechendes Ausführungsbeispiel ist rechts neben dem Stützelement 90 zu sehen. Dargestellt ist ein Stützelement 100, das nun eine Vielzahl von durchströmbaren Öffnungen aufweist. Hierbei weist eine einzelne durchströmbare Öffnung 98 exemplarisch einen sechseckigen oder wabenförmigen Querschnitt auf. Das gesamte Stützelement wird gebildet durch eine Vielzahl von direkt aneinander angeordneten Öffnungen. Mit anderen Worten wird also zumindest ein Teil der Mehrzahl von Öffnungen des Stützelements durch eine sechseckförmige oder wabenförmige Struktur gebildet. Bei einer sich im Vergleich zu beispielsweise dem Stützelement 80 oder 90 etwas weiter in die Breite erstreckenden Ausdehnung kann das Stützelement 100 möglicherweise aus weniger Material gebaut werden. Dies ist möglicherweise in einem günstigen Verhältnis von Wandmaterial zu Volumen begründet.
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Unter der Darstellung des Stützelements 100 zu sehen ist ein Querschnitt des Stützelements 100 entlang der Schnittachse 92. Es ist wiederum die Schnittebene durch die von links unten nach rechts oben ausgeführte Schraffur dargestellt. Eine tieferliegende Ebene ist durch Kreuzschraffur angedeutet. Zwischen den einzelnen Ebenen sind Abschrägungen zu sehen, die durch das Weglassen einer Schraffur gekennzeichnet sind. Ein Fluid könnte in dieser Bildebene von oben nach unten oder von unten nach oben durch das gezeigte Stützelement hindurchströmen.
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Eine weitere vorteilhafte Stützelementstruktur ist das Stützelement 110, in der 7 rechts vom Stützelement 100 gezeigt. Zu sehen ist ein Stützelement, das nun exemplarische eine dreieckige Öffnung 102 oder eine viereckige bzw. rautenförmige Öffnung 104 umfasst. Alternativ können Öffnungen einen dreieckigen oder viereckigen oder rautenförmigen Querschnitt aufweisen. Diese Aufbauweise kann statische Vorteile bieten. Es sei ebenfalls darauf hingewiesen, dass möglicherweise eine Materialeinsparung erreicht werden kann, wenn dies im konkreten Anwendungsfall gewünscht sein sollte. Im unteren Bildbereich zu sehen ist der Schnitt entlang der Schnittachse 92 des Stützelements 110. Hier zu sehen sind keine Schraffuren, da lediglich (bzgl. der Bildebene) geneigte Flächen in dem Schnittbild zu sehen sind.
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Zur Demonstration einer weiteren möglicherweise vorteilhaften Stützelementstruktur ist rechts neben dem Stützelement 110 ein Stützelement 120 dargestellt. Hier wird zwar abermals ein Teil der Struktur durch ein Dreieck 106 sowie ein weiterer Teil durch ein Viereck 108 gebildet, die sich ergebende Struktur ist jedoch anders als beim Stützelement 110. Es handelt sich hier um eine sich entlang der Aufbaurichtung 28 verästelnde Struktur. Dies kann abermals aus Gründen der Statik vorteilhaft sein, oder wenn beispielsweise nicht viel Platz am Ort des Punktes 52 zur Verfügung steht. Es kann aus den eingangs erwähnten Gründen jedoch nicht nur bei der Konstruktion eines solchen sich baumartig verästelnden Stützelements darauf geachtet werden, dass ein Winkel, der von einer Tangente an den jeweiligen Rand des Stützelements mit der Aufbaurichtung 28 eingeschlossen wird, nicht einen vorbestimmten Grenzwinkel überschreitet. Dies wird durch die beiden Winkel 112 und 114 veranschaulicht, die sich aus gepunktet gezeichneten Tangenten an Kanten des Stützelements 120 und zur Aufbaurichtung 28 parallelen Pfeilen ergeben. Es ist zu erkennen, dass der Winkel 114 größer ist als der Winkel 112. Unter Umständen könnte dieses Stützelement nicht durch ein generatives Verfahren gebaut werden bzw. hätte nicht den gewünschten Effekt. Sind jedoch sowohl der Winkel 112 als auch der Winkel 114 kleiner als ein (anwendungsspezifischer) Grenzwinkel, so kann das Stützelement möglicherweise mit der gewünschten baumähnlichen Struktur gebaut werden.
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Dieses Kriterium kann für jedes in der 7 gezeigtes oder allgemein jedwedes Stützelement und nicht nur für das Stützelement 120 gelten. Unter anderem kann eine entsprechende Überprüfung etwa beim Stützelement 100 oder auch beim Stützelement 110 erfolgen, da sowohl das Stützelement 100 als auch das Stützelement 110 zur Aufbaurichtung 28 hin oder von der Aufbaurichtung 28 weg geneigte schräge Flächen aufweisen. Aus Gründen der Anschaulichkeit wurde dieser Sachverhalt lediglich am Beispiel des Stützelements 120 erläutert.
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In einem unteren rechten Bereich der 7 ist wiederum ein Schnitt durch das Stützelement 120 entlang der Schnittachse 92 dargestellt. Es ergibt sich ein im Vergleich zu den vorher gezeigten Stützelementen ein weniger in die Breite ausgedehnter Querschnitt.
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Es sei ferner betont, dass es sich bei allen soeben gezeigten und erläuterten Stützelementen lediglich um beispielhafte Ausführungsformen handelt. Allgemein können vorteilhafte Stützelemente bspw. mehrere oder anders ausgeführte dreieckige, viereckige, sechseckige oder allgemein n-eckige Strukturen aufweisen. Alternativ vorstellbar sind auch waben- oder rautenförmige Strukturen. Auch und besonders die baumartig verästelnde Struktur, die das Stützelement 120 aufweist, könnte auch anders ausgeformt sein, z. B. mit mehr oder weniger „Ästen”, mehr oder weniger Verästelungen, mit mehr als einem „Stamm” usw.
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Denkbar und vorteilhaft kann ebenfalls eine beliebige Kombination der soeben erläuterten strukturellen Merkmale sein.
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Die vorliegende Erfindung wurde oben anhand ausgewählter Ausführungsformen erläutert. Die vorliegende Erfindung ist aber nicht hierauf beschränkt. Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann das beschriebene Verfahren genutzt werden, um Prototypen bzgl. Varianten in kleinen Stückzahlen in der Entwicklung einzusetzen. Insbesondere sei hier auf die Anwendung in Zylinderköpfen von Verbrennungsmotoren hingewiesen. Diese hochkomplexen Bauteile enthalten normalerweise einen komplexen, wasserdurchströmten Kühlmantel, der häufig von außen nicht bzw. nur äußert eingeschränkt zugänglich sein kann. Da Zylinderköpfe in der Regel vor dem Anlauf der Serienproduktion mehrere Veränderungsschleifen durchlaufen, kann die Anwendung generativer Fertigungsverfahren bzw. insbesondere die Anwendung des erfindungsgemäßen Herstellverfahrens äußerst zeit- und kosteneffizient sein.
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Abgesehen von der Anwendung bei Vorserien-Prototypenbauteilen kann ebenso der Einsatz für Klein- und Kleinstserien bzw. Einzelstücke von Bauteilen mit höchsten Performanceansprüche bei untergeordneten Kostenanforderungen sinnvoll sein. Dies kann beispielsweise auf viele Anwendungen in den Bereichen Motorsport und Luft- und Raumfahrt zutreffen.
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Besonders erwähnt seien hier wieder Kühlmittelmäntel in Zylinderköpfen von Motorsportmotoren, da hier häufig eine höchstmögliche Kühlleistung und ein möglichst geringes Gewicht gefordert werden. Die meist geringe Stückzahl pro Bauteil(-variante) kann für die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahren sprechen.
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Weiterhin kann der Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens in kompakten Wärmetauschern zur Steigerung der wärmeübertragenden Fläche interessant sein.
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Je nach bestimmten Implementierungsanforderungen können Ausführungsbeispiele der Erfindung in Hardware oder in Software implementiert sein. Die Implementierung kann unter Verwendung eines digitalen Speichermediums, beispielsweise einer Floppy-Disk, einer DVD, einer Blu-ray Disc, einer CD, eines ROM, eines PROM, eines EPROM, eines EEPROM oder eines FLASH-Speichers, einer Festplatte oder eines anderen magnetischen oder optischen Speichers durchgeführt werden, auf dem elektronisch lesbare Steuersignale gespeichert sind, die mit einem programmierbaren Computersystem derart zusammenwirken können oder zusammenwirken, dass das jeweilige Verfahren durchgeführt wird. Deshalb kann das digitale Speichermedium computerlesbar sein. Manche Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung umfassen also einen Datenträger, der elektronisch lesbare Steuersignale aufweist, die in der Lage sind, mit einem programmierbaren Computersystem derart zusammenzuwirken, dass eines der hierin beschriebenen Verfahren durchgeführt wird.
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Allgemein können Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung als Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode implementiert sein, wobei der Programmcode dahin gehend wirksam ist, eines der Verfahren durchzuführen, wenn das Computerprogrammprodukt auf einem Computer abläuft. Der Programmcode kann beispielsweise auch auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert sein.
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Andere Ausführungsbeispiele umfassen das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren, wobei das Computerprogramm auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist.
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Mit anderen Worten ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens somit ein Computerprogramm, das einen Programmcode zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren aufweist, wenn das Computerprogramm auf einem Computer abläuft. Ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Verfahren ist somit ein Datenträger (oder ein digitales Speichermedium oder ein computerlesbares Medium), auf dem das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren aufgezeichnet ist.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens ist somit ein Datenstrom oder eine Sequenz von Signalen, der bzw. die das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren darstellt bzw. darstellen. Der Datenstrom oder die Sequenz von Signalen kann bzw. können beispielsweise dahin gehend konfiguriert sein, über eine Datenkommunikationsverbindung, beispielsweise über das Internet, transferiert zu werden.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel umfasst eine Verarbeitungseinrichtung, beispielsweise einen Computer oder ein programmierbares Logikbauelement, die dahin gehend konfiguriert oder angepasst ist, eines der hierin beschriebenen Verfahren durchzuführen.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel umfasst einen Computer, auf dem das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren installiert ist.
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Bei manchen Ausführungsbeispielen kann ein programmierbares Logikbauelement (beispielsweise ein feldprogrammierbares Gatterarray, ein FPGA) dazu verwendet werden, manche oder alle Funktionalitäten der hierin beschriebenen Verfahren durchzuführen. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann ein feldprogrammierbares Gatterarray mit einem Mikroprozessor zusammenwirken, um eines der hierin beschriebenen Verfahren durchzuführen. Allgemein werden die Verfahren bei einigen Ausführungsbeispielen seitens einer beliebigen Hardwarevorrichtung durchgeführt. Diese kann eine universell einsetzbare Hardware wie ein Computerprozessor (CPU) sein oder für das Verfahren spezifische Hardware, wie beispielsweise ein ASIC.
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Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen lediglich eine Veranschaulichung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung dar. Es versteht sich, dass Modifikationen und Variationen der hierin beschriebenen Anordnungen und Einzelheiten anderen Fachleuten einleuchten werden. Deshalb ist beabsichtigt, dass die Erfindung lediglich durch den Schutzumfang der nachstehenden Patentansprüche und nicht durch die spezifischen Einzelheiten, die anhand der Beschreibung und der Erläuterung der Ausführungsbeispiele hierin präsentiert wurden, beschränkt sei.
