DE102016202542A1 - Method for producing a vehicle brake caliper - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Fahrzeugbremssattels unter Nutzung eines additiven Fertigungsverfahrens, wobei der Fahrzeugbremssattel aus mindestens zwei Materialien aufgebaut wird.The invention relates to a method for producing a vehicle brake caliper using an additive manufacturing method, wherein the vehicle brake caliper is composed of at least two materials.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Fahrzeugbremssattels nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Zum Stand der Technik wird beispielshalber auf die DE 10 2013 219 250 A1 und insbesondere auf die DE 10 2008 038 035 A1 verwiesen.The invention relates to a method for producing a vehicle brake caliper according to the preamble of claim 1. The prior art is by way of example on the DE 10 2013 219 250 A1 and in particular to the DE 10 2008 038 035 A1 directed.

Zur Verringerung von Kosten und Aufwand werden Bremssättel von Fahrzeugen, beispielsweise ein Bremssattel eines Scheibenbremssystems herkömmlicherweise in einem Urformverfahren, insbesondere einem Gießverfahren mit Grauguss hergestellt. Dabei gibt es die Möglichkeit, den Bremssattel als Monoblock auszuführen oder zweiteilig, wobei die beiden Hälften nach dem Abkühlen und deren Nachbearbeitung über Verbindungselemente verbunden werden. Durch derartige herkömmliche Gieß- oder Schmiedeverfahren ist zwar eine kostengünstige Herstellung der Bremssättel in großen Stückzahlen möglich, jedoch ist der Bremssattel dabei auf eine Ausführung mit einem einzigen Werkstoff beschränkt, welcher üblicherweise eine Aluminium- oder Graugusslegierung darstellt. Mit nur einem Werkstoff ist es jedoch nicht möglich, allen Belastungen beispielsweise hinsichtlich den Steifigkeitsanforderungen während des Fahrbetriebes des Fahrzeuges optimal Stand zu halten.To reduce costs and effort, brake calipers of vehicles, for example a caliper of a disc brake system, are conventionally produced in a primary molding process, in particular a gray cast molding process. There is the possibility to perform the caliper as a monobloc or two parts, the two halves are connected after cooling and post-processing via fasteners. Although such conventional casting or forging method, a cost-effective production of calipers in large quantities is possible, however, the caliper is limited to a single-material design, which usually represents an aluminum or gray cast iron alloy. With only one material, however, it is not possible to optimally withstand all loads, for example with regard to the rigidity requirements during the driving operation of the vehicle.

So ist aus der DE 10 2008 038 035 A1 ein Bremssattel bekannt, welcher aus zwei unterschiedlichen Materialien aufgebaut ist. Dabei wird eine Skelettstruktur des Sattelkörpers separat aus einem anderen Werkstoff als der diese umhüllende Sattelkörper hergestellt. Die genannte Skelettstruktur wird mittels eines Lasersinterverfahrens hergestellt und der Sattelkörper anschließend in einer Gussform mit der Skelettstruktur als Einleger gegossen. Des Weiteren ist es aus der DE 10 2013 219 250 A1 bekannt, Bauelemente im Fahrwerk eines Kraftfahrzeuges nach deren Herstellung an höher belasteten Stellen durch Auftragen von höher festen Werkstoffen zu verstärken. Das Auftragen dieser höher festen Werkstoffe erfolgt dabei mit einem additiven Fertigungsverfahren.So is out of the DE 10 2008 038 035 A1 a caliper known, which is constructed of two different materials. In this case, a skeleton structure of the caliper body is made separately from a different material than the latter enclosing the caliper body. The said skeleton structure is produced by means of a laser sintering process and the saddle body is then cast in a mold with the skeleton structure as an insert. Furthermore, it is from the DE 10 2013 219 250 A1 known to reinforce components in the chassis of a motor vehicle after its production at higher loaded points by applying higher solids. The application of these higher-strength materials is carried out with an additive manufacturing process.

Nachteilig an dem bisherigen Stand der Technik ist es jedoch, dass die hergestellte Geometrie der Bremssättel durch eine Vielzahl an Gestaltungsrichtfinien, welche sich aus den Charakteristika des Fertigungsverfahrens in einem Gießprozess ergeben, beschränkt ist. So ist es besonders schwierig, während des Gießens der Sattelkörper Hohlräume oder komplexe Geometrien im Sattelinneren oder an der Satteloberfläche zu erreichen. Außerdem ist es mit hohem Aufwand verbunden einen Sattelkörper aus mehreren Werkstoffen herzustellen.A disadvantage of the prior art, however, is that the manufactured geometry of the calipers is limited by a variety of Gestrichtrichtfinien resulting from the characteristics of the manufacturing process in a casting process. Thus, it is particularly difficult to achieve cavities or complex geometries in the interior of the saddle or on the saddle surface during the casting of the caliper body. In addition, it is associated with great effort to produce a saddle body of several materials.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Herstellungsverfahren eines Fahrzeugbremssattels eines Fahrzeuges aufzuzeigen, welches sowohl komplexe Geometrien im oder am Fahrzeugbremssattel, als auch eine einfache Integration zweier Werkstoffe des Fahrzeugbremssattels zulässt und damit einen den Belastungen während dem Fahrbetrieb bestmöglich angepassten Bremssattel herzustellen.The object of the invention is to show a manufacturing method of a vehicle brake caliper of a vehicle, which allows both complex geometries in or on the vehicle brake caliper, as well as a simple integration of two materials of the vehicle brake caliper and thus produce the best possible adapted loads during driving caliper.

Die Lösung der Aufgabe ergibt sich mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Neben dem beanspruchten Verfahren zur Herstellung eines Fahrzeugbremssattels wird ferner auch ein dabei hergestellter Bremssattel beansprucht. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind Inhalt der Unteransprüche.The solution of the problem arises with the features of claim 1. In addition to the claimed method for producing a vehicle brake caliper also a brake caliper thereby produced is claimed. Advantageous embodiments and further developments are content of the dependent claims.

Zur Herstellung des erfindungsgemäßen Bremssattels wird ein sogenanntes additives Fertigungsverfahren angewendet. Dabei soll insbesondere ein Lasersinter- oder ein Laserauftragsscheißverfahren angewendet werden. Erfindungsgemäß ist es dabei vorgesehen, dass der Fahrzeugbremssattel aus mindestens zwei verschiedenen Materialien unter Nutzung des genannten additiven Fertigungsverfahrens aufgebaut wird. Der Vorteil hierbei ist, dass ein Fahrzeugbremssattel, welcher aus mehreren Materialien besteht nicht wie auf herkömmlicher Weise einzeln und unter Nachbearbeitung zusammengesetzt werden muss, sondern in einem einzigen Verfahren mit mehreren Materialien aufgebaut werden kann. Die Herstellung des erfindungsgemäßen Fahrzeugbremssattels geschieht dabei insbesondere unter der Nutzung des additiven Fertigungsverfahrens. Dabei wird der Fahrzeugbremssattel auf Basis von rechnerinternen Datenmodellen aus formlosem, also beispielsweise flüssigem oder pulverähnlichem oder formneutralem, also beispielsweise band- oder drahtförmigem Material mittels chemischer und/oder physikalischer Prozesse gefertigt bzw. durch Auftragen der Materialien nach und nach aufgebaut.To produce the brake caliper according to the invention, a so-called additive manufacturing process is used. In particular, a laser sintering or a laser cladding method should be used. According to the invention, it is provided that the vehicle brake caliper is constructed of at least two different materials using said additive manufacturing process. The advantage of this is that a vehicle brake caliper, which consists of several materials does not have to be assembled individually and under post-processing as in the conventional manner, but can be constructed in a single process with a plurality of materials. The vehicle brake caliper according to the invention is produced in particular using the additive manufacturing method. In this case, the vehicle brake caliper is based on computer-internal data models of informal, so for example liquid or powder-like or form neutral, so for example, ribbon or wire-shaped material manufactured by chemical and / or physical processes or built by applying the materials gradually.

So ist es denkbar, dass ein hybrider, also ein aus mindestens zwei Materialen bestehender Fahrzeugbremssattel in einem Schritt gefertigt wird. Dabei kann beispielsweise ein Grundkörper des Fahrzeugbremssattels mittels eines leichten Werkstoffes wie beispielsweise Aluminium aufgebaut werden und währenddessen oder direkt anschließend mit einem höher festeren Material oder auch einem steiferen Material als der Grundkörper, wie beispielsweise einer Aluminiumlegierung oder einer Titanlegierung in demselben Verfahrensschritt des additiven. Fertigungsverfahrens ummantelt werden. Der Einsatz von unterschiedlichen Materialien an unterschiedlichen Stellen des Fahrzeugbremssattels in einem Fertigungsverfahren erlaubt es, die positiven Eigenschaften der Materialien gezielt zu nutzen und damit einen belastungsoptimierten Materialeinsatz zu gewährleisten. So können Stellen des Fahrzeugbremssattels, welche während dem Fahrbetrieb stärker belastet werden aus einem festeren Werkstoff, wie beispielsweise Stahl oder Titan ausgeführt werden und an Stellen, in welchem weniger Festigkeit gefordert wird, kann ein leichter Werkstoff zur Gewichtseinsparung des Fahrzeugbremssattels verwendet werden. Zusätzlich kann durch die Variation der Steifigkeiten durch die Verwendung mehrere unterschiedlicher Materialien, ein steifigkeitsoptimierter Bremssattel hergestellt werden.Thus, it is conceivable that a hybrid vehicle brake caliper, ie a vehicle brake caliper consisting of at least two materials, is manufactured in one step. In this case, for example, a base body of the vehicle brake caliper by means of a lightweight material such as aluminum are constructed and then or directly afterwards with a higher-strength material or a stiffer material than the main body, such as an aluminum alloy or a titanium alloy in the same process step of the additive. Enclosed manufacturing process. The use of different materials at different points of the vehicle brake caliper in a manufacturing process makes it possible to specifically use the positive properties of the materials and thus to ensure a load-optimized use of materials. Thus, places of the vehicle brake caliper, which during driving stronger can be loaded from a stronger material, such as steel or titanium performed and in places where less strength is required, a lightweight material for weight saving of the vehicle brake caliper can be used. Additionally, by varying the stiffnesses through the use of several different materials, a stiffness-optimized caliper can be made.

Des Weiteren ist es möglich den Fahrzeugbremssattel mit unterschiedlichen Geometrien sowie beispielsweise Hohlräumen, Kanälen im Bremssattelinneren, Außenleitungen oder Aussparungen an der Bremssatteloberfläche in einem Verfahrensschritt mittels des additiven Fertigungsverfahrens aufzubauen. Dabei ist es denkbar, die genannten Geometrien, wie beispielsweise Kanäle, Hohlräume, Außenleitungen und/oder Aussparungen mittels des additiven Fertigungsverfahrens während deren Aufbau mit einem weiteren Material zu befüllen. Der Befüllungsvorgang ist dabei so vorzustellen, dass beispielsweise nach eines bereits stattgefundenem Teilaufbaus des Hohlraums und/oder des Kanals, ein weiteres Material auf bzw. in diesen Teilaufbau aufgetragen wird und die jeweilige Geometrie wie beispielsweise der Hohlraum und/oder der Kanal damit zumindest teilweise befüllt wird. Alternativ kann die Befüllung auch nachträglich durch eine später zu verschließende Öffnung erfolgen. Dabei kann beispielsweise der Hohlraum und/oder der Kanal entweder nahezu voll befüllt werden und somit beispielsweise als ein dämpfender Teil des Bremssattels wirken. Die genannten Geometrien, wie beispielsweise der Hohlraum und/oder der Kanal können jedoch auch nur an dessen Wänden mit einer dünnen Schicht des genannten weiteren Materials beschichtet werden. Das Material mit welchen die jeweilige Geometrie zumindest teilweise gefüllt wird, kann beispielsweise ein wärmeleitendes, ein dämpfendes oder auch ein wärmeisolierendes Material sein. So kann beispielsweise eine Innenleitung im Fahrzeugbremssattel mittels des additiven Verfahrens bereits bei deren Herstellung bzw. bei deren Aufbau mit einem wärmeisolierenden oder einem wärmeleitendem Material beschichtet werden. Außerdem ist es denkbar auf bzw. in die genannten Geometrien, wie beispielsweise auf bzw. in eine Aussparung an der Bremssatteloberfläche ein festeres Material als der Grundwerkstoff des Bremssattels aufzutragen und damit ein Versteifungselement am Bremssattel zu schaffen. So ist es möglich einen einfach herzustellenden, keine Nachbearbeitung erfordernden und belastungsoptimierten Bremssattel in einem Herstellungsverfahren zu fertigen. Als auftragende weitere Materialien können jegliche in einem additiven Fertigungsverfahren in Verwendung stehende Materialien genutzt werden. So können beispielsweise metallische Werkstoffe oder Polymere in unterschiedlichen Formen wie beispielsweise als Granulat, als Pulver oder als ein Schaum in die jeweilige Geometrie eingebracht oder aufgebracht sein.Furthermore, it is possible to construct the vehicle brake caliper with different geometries and, for example, cavities, channels in the caliper interior, external lines or recesses on the caliper surface in one method step by means of the additive manufacturing method. It is conceivable to fill the mentioned geometries, such as channels, cavities, outer lines and / or recesses by means of the additive manufacturing process during its construction with a further material. The filling process is to be imagined so that, for example, after an already occurred partial structure of the cavity and / or the channel, another material is applied to or in this substructure and the respective geometry such as the cavity and / or the channel thus at least partially filled becomes. Alternatively, the filling can also be done later by an opening to be closed later. In this case, for example, the cavity and / or the channel can be filled either almost completely and thus act, for example, as a damping part of the caliper. The said geometries, such as the cavity and / or the channel, however, can also be coated on its walls with a thin layer of said further material. The material with which the respective geometry is at least partially filled, for example, be a thermally conductive, a damping or a heat-insulating material. Thus, for example, an inner line in the vehicle brake caliper can be coated by means of the additive method already during their production or during their construction with a heat-insulating or a heat-conducting material. In addition, it is conceivable to apply to or in the said geometries, such as on or in a recess on the brake caliper surface a firmer material than the base material of the caliper and thus to provide a stiffening element on the brake caliper. Thus, it is possible to manufacture a brake caliper that is simple to manufacture, requires no post-processing and is optimized in terms of load in a production process. As applying further materials, any materials used in an additive manufacturing process can be used. Thus, for example, metallic materials or polymers in different forms such as granules, as a powder or as a foam can be introduced or applied in the respective geometry.

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  • DE 102013219250 A1 [0001, 0003] DE 102013219250 A1 [0001, 0003]
  • DE 102008038035 A1 [0001, 0003] DE 102008038035 A1 [0001, 0003]

Claims (10)

Verfahren zur Herstellung eines Fahrzeugbremssattels unter Nutzung eines additiven Fertigungsverfahrens, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrzeugbremssattel aus mindestens zwei Materialien aufgebaut wird.Method for producing a vehicle brake caliper using an additive manufacturing method, characterized in that the vehicle brake caliper is constructed from at least two materials. Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein Grundkörper des Fahrzeugbremssattels aus Aluminium hergestellt wird und wobei der Grundkörper anschließend mit einer Aluminium-Legierung und/oder Titanelementen und/oder Stahl ummantelt wird.The method of claim 1, wherein a base body of the vehicle caliper is made of aluminum and wherein the body is then coated with an aluminum alloy and / or titanium elements and / or steel. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei mindestens ein wärmeleitendes und/oder dämpfendes und/oder isolierendes Material in Form von einer Schicht und/oder einem Kanal und/oder einem Draht mittels additiven Fertigungsverfahrens in den Fahrzeugbremssattel eingebracht wird.Method according to one of the preceding claims, wherein at least one heat-conducting and / or damping and / or insulating material in the form of a layer and / or a channel and / or a wire is introduced by means of additive manufacturing process in the vehicle brake caliper. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei mindestens ein geschlossener und/oder teilweise geschlossener Hohlraum und/oder mindestens ein Kanal mittels des additiven Fertigungsverfahrens in dem Fahrzeugbremssattel erzeugt wird.Method according to one of the preceding claims, wherein at least one closed and / or partially closed cavity and / or at least one channel is produced by means of the additive manufacturing method in the vehicle brake caliper. Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Hohlraum und/oder der Kanal mit mindestens einem weiteren Material mittels dem additiven Fertigungsverfahren zumindest teilweise befüllt wird.The method of claim 4, wherein the cavity and / or the channel is at least partially filled with at least one further material by means of the additive manufacturing process. Verfahren nach Anspruch 5, wobei das mindestens eine weitere Material ein Pulver und/oder ein Schaum und/oder ein Granulat ist.The method of claim 5, wherein the at least one further material is a powder and / or a foam and / or granules. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei ein wärmeisolierendes Material an einem Innenrand des Hohlraums und/oder an einem Innenrand des Kanals mittels des additiven Fertigungsverfahrens aufgebracht wird.Method according to one of the preceding claims, wherein a heat-insulating material is applied to an inner edge of the cavity and / or to an inner edge of the channel by means of the additive manufacturing process. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei mindestens ein Versteifungselement mittels des additiven Fertigungsverfahrens an den Fahrzeugbremssattel angebracht wird.Method according to one of the preceding claims, wherein at least one stiffening element is attached by means of the additive manufacturing method to the vehicle brake caliper. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das additive Fertigungsverfahren ein Lasersinter-Verfahren und/oder ein Laserauftragsschweiß-Verfahren ist.Method according to one of the preceding claims, wherein the additive manufacturing method is a laser sintering method and / or a laser deposition welding method. Fahrzeugbremssattel, der durch das in Anspruch 1–9 genannte Verfahren hergestellt ist.A vehicle caliper made by the method recited in claims 1-9.
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