DE102018104513A1

DE102018104513A1 - Verfahren zum Herstellen eines Rohrkörpers mit reduzierter Eigenspannung unter Verwendung von 3-D-Druck und Rohrkörper mit reduzierter Eigenspannung

Info

Publication number: DE102018104513A1
Application number: DE102018104513.1A
Authority: DE
Inventors: Christian Napp
Original assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 2018-02-28
Filing date: 2018-02-28
Publication date: 2019-08-29
Also published as: US20190263050A1; EP3533540B1; US11491701B2; EP3533540A1; CN110202807A; CN110202807B

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Rohrkörpers mit reduzierter Eigenspannung unter Verwendung von 3-D-Druck, wobei der Rohrkörper eine Außenwand mit einer Versteifungsstruktur aufweist, wobei die Versteifungsstruktur sich entlang zumindest eines Teils der Außenwand erstreckt, wobei das Verfahren (100) folgende Schritte aufweist: a) Einstellen (101) einer Druckebene für einen 3-D-Druck mittels eines 3-D-Druckers (30); b) Drucken (102) einer Rohrkörperschicht (20) in der Druckebene (38) mittels des 3-D-Druckers, wobei die Rohrkörperschicht eine Außenwandschicht (16) und eine Versteifungsstrukturschicht (18, 19) aufweist, wobei die Versteifungsstrukturschicht sich in der Druckebene entlang eines Rands (17) der Außenwandschicht erstreckt, und wobei die Versteifungsstrukturschicht mindestens zwei Abschnitte aufweist, die voneinander beabstandet sind; c) Wiederholen (103) der Schritte a) und b) zum Herstellen einer Außenwand (12) mit einer Versteifungsstruktur (14) für einen Rohrkörper (10) mit reduzierter Eigenspannung. Die Erfindung stellt damit ein Verfahren bereit, das Beschädigungen an den Rohrkörpern während deren Herstellung vermeidet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Rohrkörpers mit reduzierter Eigenspannung unter Verwendung von 3-D-Druck und einen Rohrkörper mit reduzierter Eigenspannung sowie ein Flugzeug.
Additive Layer Manufacturing (ALM) bzw. 3-D-Druck (drei dimensionaler Druck) wird immer häufiger im Flugzeugbau eingesetzt. Bei einigen Flugzeugtypen gilt das insbesondere für Kraftstoffkrümmer, die bisher in einem teuren Guss- bzw. Schweißverfahren hergestellt wurden. Bei größeren Bauteilen, die eine Abmessung von ca. 400 mm in einer Richtung aufweisen, entstehen jedoch beim 3-D-Druck große Eigenspannungen, die das Bauteil während des Druckens verformen, so dass Risse entstehen und das gedruckte Bauteil ggf. bricht.
Um die Eigenspannung bei der Herstellung zur reduzieren, ist es bekannt, die Bauteile optimiert in der Druckkammer auszurichten. Bei größeren Bauteilen wird die Druckkammer jedoch vollständig ausgenutzt, so dass ein Optimieren der Ausrichtung des Bauteils nicht möglich ist.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren bereitzustellen, das Beschädigungen an den Rohrkörpern während deren Herstellung vermeidet.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche sowie der folgenden Beschreibung.
Gemäß der Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen eines Rohrkörpers mit reduzierter Eigenspannung unter Verwendung von 3-D-Druck vorgesehen, wobei der Rohrkörper eine Außenwand mit einer Versteifungsstruktur aufweist, wobei die Versteifungsstruktur sich entlang zumindest eines Teils der Außenwand erstreckt, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: a) Einstellen einer Druckebene für einen 3-D-Druck mittels eines 3-D-Druckers; b) Drucken einer Rohrkörperschicht in der Druckebene mittels des 3-D-Druckers, wobei die Rohrkörperschicht eine Außenwandschicht und eine Versteifungsstrukturschicht aufweist, wobei die Versteifungsstrukturschicht sich in der Druckebene entlang eines Rands der Außenwandschicht erstreckt, und wobei die Versteifungsstrukturschicht mindestens zwei Abschnitte aufweist, die voneinander beabstandet sind; c) Wiederholen der Schritte a) und b) zum Herstellen einer Außenwand mit einer Versteifungsstruktur für einen Rohrkörper mit reduzierter Eigenspannung.
Die Erfindung stellt damit ein Verfahren zum Herstellen eines Rohrkörpers bereit, wobei der Rohkörper mit 3-D Druck, also einem ALM-Verfahren hergestellt wird. Dabei wird der Rohrkörper schichtweise aus mehreren Rohkörperschichten hergestellt. Eine Rohrkörperschicht kann dabei z. B. in einer Druckebene des 3-D Druckers entweder auf einer anderen vorher aufgetragenen Rohrkörperschicht oder als erste Rohrkörperschicht auf einer Druckplattform des 3-D Druckers aufgetragen werden. Die Rohrkörperschicht umfasst dabei eine Außenwandschicht und eine Versteifungsstrukturschicht. Die Außenwandschicht bildet eine Schicht der Außenwand des Rohrkörpers. Die Versteifungsstrukturschicht bildet eine Schicht einer Versteifungsstruktur, die an der Außenwand angeordnet und mit ihr verbunden ist. Dabei weist die Versteifungsstrukturschicht mindestens zwei Abschnitte auf die voneinander beabstandet sind, d.h. die nicht direkt miteinander verbunden sind. Eine Verbindung der beiden Abschnitte der Versteifungsstrukturschicht kann jedoch indirekt über die Außenwandschicht hergestellt werden, mit der beide Abschnitte der Versteifungsstrukturschicht verbunden sein können. Die Versteifungsstrukturschicht ist damit mehrteilig aufgebaut. Die mehrteilige Versteifungsstrukturschicht bewirkt, dass die Außenwandschicht eine reduzierte Eigenspannung aufweist. Damit weist auch die aus mehreren Außenwandschichten gebildete Außenwand eine geringere Eigenspannung auf. Die geringe Eigenspannung führt dazu, dass Risse an der Außenwand während des Druckens und danach vermieden werden. Weiter kann die Dicke der Außenwand reduziert werden, da die Versteifungsstruktur die Außenwand verstärkt. Dies bewirkt eine Reduktion des Gewichts des Rohrkörpers was insbesondere bei Flugzeugbauteilen wichtig ist.
Vorteilhafterweise sind die Außenwandschicht und die Versteifungsstrukturschicht einstückig.
Die Außenwandschicht und Versteifungsstrukturschicht bilden damit eine ununterbrochene, gemeinsame Rohrkörperschicht. Die Rohrkörperschicht kann damit auch nahtlos sein, d.h. sie weist zwischen der Außenwandschicht und der Versteifungsstrukturschicht keine Naht auf, sondern einen nahtlosen Übergang. Die Außenwandschicht und die Versteifungsstrukturschicht können damit zusammen in einem Schritt gedruckt bzw. hergestellt werden.
Weiter ist es vorteilhaft, wenn mehrere Versteifungsstrukturschichten eine Versteifungsstruktur bilden, die sich außerhalb des Rohrkörpers um die Außenwand erstreckt.
Zweckmäßigerweise bilden mehrere Versteifungsstrukturschichten eine Versteifungsstruktur, die eine rippenartige Netzstruktur bildet, die vorzugsweise hexagonal, weiter vorzugsweise unregelmäßig hexagonal, ist.
Es ist vorteilhafterweise weiter vorgesehen, wenn Schritt b) folgenden Unterschritt aufweist: b1) Drucken der Rohrkörperschicht aus Metall, vorzugsweise Titan.
Wenn die Rohrkörperschicht aus Metall gedruckt wird, besteht dementsprechend auch der Rohrkörper aus Metall. Damit können Rohrkörper aus Metall hergestellt werden, ohne dass eine Eigenspannung während des Herstellungsprozesses den Rohrkörper zerstört. Damit können zu geringen Kosten metallische Rohrkörper bereitgestellt werden, die versteift sind und lediglich eine geringe Eigenspannung aufweisen, wodurch die Stabilität der Rohrkörper erhöht wird. Weiter kann damit eine gegebenenfalls aufwendige Reparatur des metallischen Rohrkörpers vermieden werden.
Es kann vorteilhafterweise weiter vorgesehen sein, dass Schritt b) folgenden Unterschritt aufweist: b2) Drucken der Rohrkörperschicht aus Kunststoff, vorzugsweise Polyetheretherketon (PEEK) oder Polyetherimid (PEI).
Damit werden Verformungsprozesse des aus Kunststoff hergestellten Rohrkörpers vermieden und ein Rohrkörper aus Kunststoff bereitgestellt, der versteift ist und eine geringe Eigenspannung aufweist.
Vorteilhafterweise kann Schritt c) folgenden Unterschritt aufweisen: c1) Wiederholen der Schritte a) und b) bis eine erste Rohrkörperschicht von einer letzten Rohrkörperschicht einen Abstand von zwischen 50 mm und 1000 mm, vorzugsweise zwischen 300 mm und 800 mm, weiter vorzugsweise zwischen 350 mm und 600 mm, höchst vorzugsweise 400 mm, aufweist.
Damit können Rohrkörper hergestellt werden, die große Abmessungen aufweisen und die daher nicht in einer für die Reduktion der Eigenspannung optimierten Ausrichtung in einem 3-D Drucker angeordnet werden können.
Weiter kann es zweckmäßig sein, wenn Schritt a) folgenden Unterschritt aufweist: a1) Einstellen einer Druckebene für einen 3-D-Druck mittels eines Laser-3-D-Druckers.
Mittels eines Laser-3-D-Druckers können auf effektive und effiziente Weise Rohrkörper hergestellt werden. Vor allem Rohrkörper aus Metall können mittels Laser-3-D-Druckern schnell und einfach ausgebildet werden.
Gemäß der Erfindung kann weiter ein Rohrkörper vorgesehen sein, hergestellt nach einem Verfahren gemäß der oben angeführten Beschreibung, wobei der Rohrkörper aufweist: eine Außenwand, und eine Versteifungsstruktur, wobei die Versteifungsstruktur sich entlang zumindest eines Teils der Außenwand erstreckt, wobei die Versteifungsstruktur aus mindestens einer Versteifungsstrukturschicht gebildet wird und die Außenwand aus mindestens einer Außenwandschicht gebildet wird, wobei die Versteifungsstrukturschicht sich entlang eines Rands der Außenwandschicht erstreckt, wobei die Versteifungsstrukturschicht mindestens zwei Abschnitte aufweist, die voneinander beabstandet sind.
Die Vorteile und Weiterbildungen des Rohrkörpers gemäß der Erfindung entsprechend den Vorteil und Weiterbildungen, die oben in der Beschreibung des Verfahrens angeführt wurden. Es wird dementsprechend auf die oben angeführte Beschreibung verwiesen.
Vorteilhafterweise ist der Rohrkörper ein Krümmer.
Gerade Krümmer neigen durch die Oberflächen mit Krümmungen in zwei Richtungen zu Eigenspannungen, die durch die Erfindung verringert werden können.
Gemäß der Erfindung kann weiter ein Flugzeug vorgesehen sein, umfassend einen Rohrkörper nach der oben angeführten Beschreibung, und einem Rohrsystem, wobei der Rohrkörper mit dem Rohrsystem fluidkommunizierend verbunden ist.
Die Vorteile und Weiterbildungen des Flugzeugs gemäß der Erfindung entsprechen den Vorteilen und Weiterbildungen, die oben in der Beschreibung des Verfahrens angeführt wurden. Es wird dementsprechend auf die oben angeführte Beschreibung verwiesen.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer beispielhaften Ausführungsform mittels der beigefügten Zeichnung beschrieben. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines Rohrkörpers mit Versteifungsstruktur;
2 eine schematische Querschnittsdarstellung des Rohrkörpers, die einer Rohrkörperschicht entspricht;
3 eine schematische Darstellung eines 3-D-Druckers;
4a, b schematische Darstellungen von Rohrkörperschichten;
5 eine schematische Darstellung eines Flugzeugs; und
6a, b schematische Flussdiagramme des Verfahrens.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Rohrkörpers 10 in Form eines Krümmers, der mittels 3-D Druck hergestellt wurde. Dabei ist der Rohrkörper 10 hier lediglich beispielhaft zu verstehen, da jedes beliebige Bauteil, das durch Eigenspannung zu Rissen oder Brüchen neigt, mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt werden kann.
Der Rohrkörper 10 umfasst eine Außenwand 12 und eine Versteifungsstrukturschicht 10. Die Versteifungsstruktur 14 erstreckt sich entlang der Außenwand 12. Dabei kann die Versteifungsstruktur 14, wie in 1 gezeigt, lediglich einen Teil der Außenwand 12 bedecken. Alternativ kann die Versteifungsstruktur 14 sich über die gesamte Außenwand 12 erstrecken.
Die Versteifungsstruktur 14 versteift die Außenwand 12. Die Außenwand 12 kann daher dünner ausgestaltet werden als ohne Versteifungsstruktur 14.
Weiter kann der Rohrkörper 10 in einer ersten beispielhaften Ausführungsform aus Titan bestehen.
In einer zweiten beispielhaften Ausführungsform kann der Rohrkörper 10 aus einem Hochleistungskunststoff, zum Beispiel Polyetheretherketon oder Polyetherimid bestehen.
Der Rohrkörper 10 kann aus mindestens zwei Rohrkörperschichten 20 zusammengesetzt sein. Eine Rohrkörperschicht 20 ist entlang des Schnitts A-A in 2 dargestellt.
Die Rohrkörperschicht 20 umfasst eine Außenwandschicht 16 mit einem Rand 17 und eine Versteifungsschicht 18, 19. Die Versteifungsschicht 18, 19 erstreckt sich entlang des Rands 17 der Außenwandschicht 16. Weiter weist die Versteifungsschicht 18, 19 mindestens zwei Abschnitte auf, die voneinander beabstandet sind. Ein Abschnitt der Versteifungsschicht 18, 19 ist in 2 mit dem Bezugszeichen 18 bezeichnet, der andere Abschnitt der Versteifungsschicht 18, 19 ist mit dem Bezugszeichen 19 bezeichnet.
Die beiden Abschnitte der Versteifungsschicht 18, 19 weisen keine direkte bzw. unmittelbare Verbindung zueinander auf. Sie sind lediglich indirekt bzw. mittelbar über die Außenwandschicht 16 miteinander verbunden.
Die Versteifungsschicht 18,19 bewirkt, dass die Außenwandschicht 16 eine geringere Breite 11 aufweisen kann als ohne Versteifungsschicht 18, 19. Da die Eigenspannung proportional zu der Breite 11 der Außenwandschicht 16 sein kann, verringern sich die Eigenspannungen in der Außenwandschicht 16. Durch die Verringerung der Eigenspannungen in der Außenwandschicht 16 verringern sich auch die Eigenspannungen in der Außenwand 12. Dadurch werden Risse oder Brüche des Rohrkörpers 10 an der Außenwand 12 vermieden.
In 3 ist ein 3-D Drucker 30 dargestellt. Der 3-D Drucker 30 ist dabei in Form eines Laser-3-D-Druckers dargestellt, der mittels eines Lasers 32 in einer Druckebene 38 einen Laserstrahl auf einem Fokalpunkt 36 fokussiert. Weiter umfasst der 3-D Drucker 30 eine Druckplattform 34, auf der ein Rohrkörper 10 gedruckt wird.
Zu sehen ist in 3 weiter ein Teil einer Außenwand 12 und ein Teil einer Verstärkungsstruktur 14, die beide noch nicht fertiggestellt, d. h. noch im Druck, sind. In der Druckebene 38 wird eine Rohrkörperschicht 20 durch den Laserstrahl des Lasers 32 auf den Rohrkörper 10 aufgetragen. Dabei wird auf der Außenwand 12 eine Außenwandschicht 16 und auf der Versteifungsstruktur 14 eine Versteifungsstrukturschicht 18, 19 aufgetragen und befestigt. Die Befestigung der Außenwandschicht 16 und der Versteifungsstruktur 18, 19 auf der Außenwand 12 bzw. der Versteifungsstruktur 14 kann dabei mittels eines Schmelzprozesses durch die Energie des Lasers im Fokalpunkt 36 durchgeführt werden. Der Fokalpunkt 36 des Lasers 32 wandert dabei in der Druckebene 38 zu den Positionen, an denen die Rohrkörperschicht 20 aufgetragen werden soll.
Wenn eine Rohrkörperschicht 20 fertig gestellt ist, kann die Druckebene 38 verstellt werden. Dabei kann die Verstellung so erfolgen, dass die Druckebene 38 senkrecht zu der Ebene der Rohrkörperschicht 20, die zuletzt fertiggestellt wurde wegbewegt wird, und eine parallele Ebene zu der Rohrkörperschicht 20 außerhalb des Rohrkörpers 10 bildet. Dann kann eine neue Rohrkörperschicht 20 auf der vorherigen Rohrkörperschicht 20 hergestellt werden. Bei einem Laser-3-D-Drucker kann die Verstellung der Druckebene zum Beispiel mittels des Verstellens der Plattform 34 und/oder des Verschiebens des Fokalpunktes 36 des Lasers 32 erfolgen.
Durch wiederholtes Verschieben der Druckebene 38 und Herstellen der Rohrkörperschicht 20 mit der Außenwandschicht 16 und der Versteifungsschicht 18, 19 kann ein Rohrkörper 10 mit einer Außenwand 12, die eine Versteifungsstruktur 14 aufweist, Schicht für Schicht hergestellt werden.
Weiter sind in 3 eine erste Rohrkörperschicht 21 und eine letzte Rohrkörperschicht 23 dargestellt, wobei die letzte Rohrkörperschicht 23 auch gerade erst hergestellt werden kann. Die erste Rohrkörperschicht 21 und die letzte Rohrkörperschicht 23 können einen Abstand 15 aufweisen, der zwischen 50 mm und 1000 mm, vorzugsweise zwischen 300 mm und 800 mm, weiter vorzugsweise zwischen 350 mm und 600 mm, und höchst vorzugsweise bei 400 mm, liegen kann. Damit können für den Rohrkörper 10 z. B. Bauhöhen von bis zu 1000 mm mittels des Laser-3-D-Druckers 30 erreicht werden. Die Bauhöhe des Rohrkörpers 10 ist dabei lediglich durch die Höhe des Druckraums in dem Laser-3-D-Druckers 30 begrenzt.
4a zeigt dabei ein Ausführungsbeispiel, in dem die Außenwandschicht 16 und die Versteifungsschicht 18, 19 einzeln aufgetragen wurden und erst nach ihrer Fertigstellung miteinander verbunden wurden, um die Rohrkörperschicht 20 zu bilden. Dabei ist weiter zu sehen, dass die Außenwandschicht 16 keine Knicke oder Falten, sondern vielmehr einen glatten Rand 17 aufweist. Das bedeutet, dass die Rohrkörperschicht 20 an den Positionen, an denen die Abschnitte der Versteifungsschicht 18, 19 mit der Außenwandschicht 16 verbunden sind, eine größere Breite 11 aufweist als zwischen den Abschnitten der Versteifungsschicht 18, 19.
4b zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, in dem die Außenwandschicht 16 und die Versteifungsschicht 18, 19 in einem Stück ausgebildet sind. D.h., dass sich zwischen der Außenwandschicht 16 und der Versteifungsschicht 18, 19 keine Naht befindet. Die Außenwandschicht 16 und die Versteifungsschicht 18, 19 werden dabei in einem Schritt hergestellt. Zusammen bilden sie die Rohrkörperschicht 20.
Wenn zum Beispiel ein Laser-3-D-Drucker für die Herstellung der Rohrkörperschicht 20 gemäß 4b genutzt wird, kann der Fokalpunkt 36 des Laserstrahls des Lasers 32 direkt zwischen der Außenwandschicht 16 und einem der Abschnitte der Versteifungsschicht 18, 19 hin und her wandern und dabei die Außenwandschicht 16 und den entsprechenden Abschnitt der Versteifungsschicht 18, 19 ausbilden.
5 zeigt ein Flugzeug 40. Das Flugzeug 40 weist einen Flügel 46 und zwei Antriebselemente 48 auf. Die Antriebselemente 48 werden über ein Rohrsystem 42 mit Treibstoff aus einem Tank 44 versorgt. Das Rohrsystem 42 ist mit einem Rohrkörper 10 verbunden, der in diesem Beispiel an die Auslassöffnung des Tanks 44 angeschlossen ist. Der Rohrkörper 10 und das Rohrsystem 42 sind dabei fluidkommunizierend miteinander verbunden, sodass der Treibstoff aus dem Tank 44 durch den Rohrkörper 10 und das Rohrsystem 42 zu den Antriebselementen 48 geleitet werden kann.
6a zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel des Verfahrens 100 zum Herstellen eines Rohrkörpers mit reduzierter Eigenspannung unter Verwendung von 3-D Druck. Der Rohrkörper weist dabei eine Außenwand mit einer Versteifungsstruktur auf. Dabei erstreckt sich die Versteifungsstruktur entlang zumindest eines Teils der Außenwand.
In einem ersten Schritt a) wird mittels eines 3-D Druckers 30 eine Druckebene 38 eingestellt 101. Dies kann durch das Verschieben einer Druckplattform 34 des 3-D Druckers 30 erfolgen. In einem Unterschritt a1) kann die Druckebene 38 mittels eines Laser-3-D-Druckers eingestellt 104 werden. In diesem Fall kann das Einstellen der Druckebene 38 durch das Einstellen eines Fokuspunktes 36 eines Laserstrahls eines Lasers 32 erfolgen. Die Druckebene 38 wird dabei so eingestellt, dass sie frei von Teilen des 3-D Druckers 30 und von dem herzustellenden Rohrkörper 10 ist.
In die Druckebene 38 wird in einem zweiten Schritt b) eine Rohrkörperschicht 20 mittels des 3-D Druckers gedruckt 102. Die Rohrkörperschicht 20 weist dabei eine Außenwandschicht 16 und eine Versteifungsstrukturschicht 18, 19 auf. Die Versteifungsstrukturschicht 18,19 erstreckt sich in der Druckebene 38 entlang eines Rand 17 der Außenwandschicht 16. Weiter weist die Versteifungsstrukturschicht 18, 19 mindestens zwei Abschnitte auf, die voneinander beabstandet sind.
In einer ersten beispielhaften Ausführungsform kann die Rohrkörperschicht gemäß Schritt b1) aus Metall gedruckt 105 werden. Dabei kann vorzugsweise Titan verwendet werden. Es sind jedoch auch andere Metalle möglich. Auf diese Weise kann mittels des Verfahrens 100 ein Rohrkörper 10 aus Titan hergestellt werden.
In einer zweiten beispielhaften Ausführungsform kann die Rohrkörperschicht gemäß Schritt b2) aus Kunststoff gedruckt 107 werden. Dabei kann der Kunststoff ein Hochleistungskunststoff wie zum Beispiel Polyetheretherketon oder Polyetherimid sein. Es sind jedoch auch andere Kunststoffarten möglich. Für das Drucken mit Kunststoffen ist nicht zwingend ein Laser-3-D-Drucker notwendig.
In einem dritten Schritt c) können die Schritte a) und b) so lange wiederholt 103 werden, bis eine Außenwand 12 mit einer Versteifungsstruktur 14 für einen Rohrkörper 10 mit reduzierter Eigenspannung hergestellt ist. Dabei wird durch das Wiederholen 103 der Schritte a) und b) die Druckebene 38 sukzessive von der zuerst hergestellten Rohrkörperschicht 20 entfernt, sodass sukzessive neue Rohrkörperschichten 20 auf die alten Rohrkörperschichten 20 aufgetragen werden können.
In einem Unterschritt c1) können die Schritte a) und b) so lange wiederholt 106 werden bis eine erste Rohrkörperschicht 21 von einer letzten Rohrkörperschicht 20 einen Abstand 15 zwischen 50 mm und 1000 mm aufweisen. Vorzugsweise kann der Abstand zwischen 300 mm und 800 mm, weiter vorzugsweise zwischen 350 mm und 600 mm, und höchst vorzugsweise bei 400 mm liegen. D.h., dass mit dem Verfahren 100 ein Bauteil hergestellt werden kann, das zumindest in einer Dimension ein Maß von bis zu 1000 mm aufweist, wobei dieses Bauteil eine geringe Eigenspannung aufweist und damit sehr stabil ausgeführt ist.

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Rohrkörpers mit reduzierter Eigenspannung unter Verwendung von 3-D-Druck, wobei der Rohrkörper eine Außenwand mit einer Versteifungsstruktur aufweist, wobei die Versteifungsstruktur sich entlang zumindest eines Teils der Außenwand erstreckt, wobei das Verfahren (100) folgende Schritte aufweist: a) Einstellen (101) einer Druckebene (38) für einen 3-D-Druck mittels eines 3-D-Druckers (30); b) Drucken (102) einer Rohrkörperschicht (20) in der Druckebene (38) mittels des 3-D-Druckers, wobei die Rohrkörperschicht eine Außenwandschicht (16) und eine Versteifungsstrukturschicht (18, 19) aufweist, wobei die Versteifungsstrukturschicht sich in der Druckebene entlang eines Rands (17) der Außenwandschicht erstreckt, und wobei die Versteifungsstrukturschicht mindestens zwei Abschnitte aufweist, die voneinander beabstandet sind; c) Wiederholen (103) der Schritte a) und b) zum Herstellen einer Außenwand (12) mit einer Versteifungsstruktur (14) für einen Rohrkörper (10) mit reduzierter Eigenspannung.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Außenwandschicht und die Versteifungsstrukturschicht einstückig sind.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei mehrere Versteifungsstrukturschichten eine Versteifungsstruktur bilden, die sich außerhalb des Rohrkörpers um die Außenwand erstreckt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei mehrere Versteifungsstrukturschichten eine Versteifungsstruktur bilden, die eine rippenartige Netzstruktur bildet, die vorzugsweise hexagonal, weiter vorzugsweise unregelmäßig hexagonal, ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei Schritt b) folgenden Unterschritt aufweist: b1) Drucken (105) der Rohrkörperschicht aus Metall, vorzugsweise Titan.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei Schritt b) folgenden Unterschritt aufweist: b2) Drucken (107) der Rohrkörperschicht aus Kunststoff, vorzugsweise Polyetheretherketon oder Polyetherimid.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei Schritt c) folgenden Unterschritt aufweist: c1) Wiederholen (106) der Schritte a) und b) bis eine erste Rohrkörperschicht (21) von einer letzten Rohrkörperschicht (23) einen Abstand (15) von zwischen 50 mm und 1000 mm, vorzugsweise zwischen 300 mm und 800 mm, weiter vorzugsweise zwischen 350 mm und 600 mm, und höchst vorzugsweise bei 400 mm, aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei Schritt a) folgenden Unterschritt aufweist: a1) Einstellen (104) einer Druckebene (38) für einen 3-D-Druck mittels eines Laser-3-D-Druckers (30).
Rohrkörper, hergestellt nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Rohrkörper (10) aufweist: - eine Außenwand (12), und - eine Versteifungsstruktur (14), wobei die Versteifungsstruktur (14) sich entlang zumindest eines Teils der Außenwand (12) erstreckt, wobei die Versteifungsstruktur (14) aus mindestens einer Versteifungsstrukturschicht (18, 19) gebildet wird und die Außenwand (12) aus mindestens einer Außenwandschicht (16) gebildet wird, wobei die Versteifungsstrukturschicht (18, 19) sich entlang eines Rands der Außenwandschicht (16) erstreckt, wobei die Versteifungsstrukturschicht (18, 19) mindestens zwei Abschnitte aufweist, die voneinander beabstandet sind.
Rohrkörper nach Anspruch 9, wobei der Rohrkörper (10) ein Krümmer ist.
Flugzeug (40) umfassend - einen Rohrkörper (10) nach einem der Ansprüche 9 oder 10, und - einem Rohrsystem (42), wobei der Rohrkörper (10) mit dem Rohrsystem (42) fluidkommunizierend verbunden ist.