DE102018120291B3 - Process for producing a lightweight pressure vessel forming a lightweight pressure tank and lightweight pressure vessel - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Herstellung eines einen Leichtbau-Drucktank bildenden Leichtbau-Druckbehälters (1; 1') aus einem Metallmaterial mit zwei gewölbten Behälterböden (12, 14; 12', 14'), wobei die gewölbten Behälterböden (12, 14; 12', 14') miteinander oder mit zumindest einem zylindrischen Behälterabschnitt (10) verbunden oder integral ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet,dass zumindest der jeweilige Behälterboden (12, 14; 12', 14') durch additive Fertigung mittels eines thermischen Spritzverfahrens aus einem Metallmaterial nahtlos hergestellt wird, wobei die Herstellung des jeweiligen gewölbten Behälterbodens (12, 14) mit den folgenden Schritten erfolgt:a) Bereitstellen einer ersten, zylindrischen Schalungsform (2),b) schichtweises Auftragen des Metallmaterials durch einen Spritzstrahl (32) mittels zumindest einer Spritzdüse (30) gemäß dem thermischen Spritzverfahren auf die Innenumfangsfläche (21) der ersten, zylindrischen Schalungsform (2) mit einem sich in einer Richtung parallel zur Zylinderachse (Z) verringernden Innendurchmesser (d) zur Bildung eines ringförmigen Rohlings (4),c) Bearbeiten des ringförmigen Rohlings (4) derart, dass ein im Querschnitt y-förmiger Ringkörper (44) mit einer zylindrischen Außenwand (45) und einer von dieser unter einem spitzen Winkel (a) radial schräg nach innen verlaufenden Krempe (46) entsteht,d) Bearbeiten des radial inneren Umfangsrands (46') der Krempe (46) derart, dass sich die Wandstärke der Krempe (46) zum radial inneren Umfangsrand (46') hin verjüngt, wodurch auf der vom spitzen Winkel (α) abgewandten Oberfläche der Krempe (46) ein im Querschnitt schräg verlaufener Wandabschnitt (47) als Fase ausgebildet wird,e) Entnehmen des y-förmigen Ringkörpers (44) aus der ersten Schalungsform (2),f) Bereitstellen einer zweiten Schalungsform (6), die eine konkav oder konvex gewölbte Formoberfläche (60) aufweist,g) Aufsetzen des im Querschnitt y-förmigen Ringkörpers (44) auf den Rand (64) der zweiten Schalungsform (6) derart, dass die Krempe (46) des Ringkörpers (44) auf der gewölbten Formoberfläche (66) aufliegt und deren Rand bedeckt, wobei der schräg verlaufende Wandabschnitt (47) der Krempe (46) von der Formoberfläche (66) weg weist,h) schichtweises Auftragen des Metallmaterials durch einen Spritzstrahl (32') mittels zumindest einer Spritzdüse (30') gemäß dem thermischen Spritzverfahren auf den schräg verlaufenden Wandabschnitt (47) des Ringkörpers (44) und auf die Formoberfläche (66) der zweiten Schalungsform (6) zur Bildung eines sich nahtlos an die Krempe (46) anschließenden und mit dieser integral ausgebildeten zentralen, gewölbten Domabschnitts (49) undi) Entnehmen der den Behälterboden (12, 14) bildenden Einheit aus Domabschnitt (49) und Ringkörper (44) aus der zweiten Schalungsform (6).Method for producing a lightweight pressure vessel (1; 1 ') forming a lightweight pressure tank from a metal material with two curved container bottoms (12, 14; 12', 14 '), the curved vessel bottoms (12, 14; 12', 14 ') are connected to one another or with at least one cylindrical container section (10) or are integrally formed, characterized in that at least the respective container base (12, 14; 12', 14 ') is seamlessly produced from a metal material by additive manufacturing by means of a thermal spraying process The production of the respective curved container bottom (12, 14) takes place with the following steps: a) provision of a first, cylindrical formwork form (2), b) layer-by-layer application of the metal material by a spray jet (32) by means of at least one spray nozzle (30) according to the thermal spraying process onto the inner peripheral surface (21) of the first, cylindrical formwork form (2) with a unidirectional shape parallel to the cylinder axis (Z) reducing the inner diameter (d) to form an annular blank (4), c) machining the annular blank (4) in such a way that a cross-sectionally Y-shaped ring body (44) with a cylindrical outer wall (45) and one of the brim (46) extending radially inward at an acute angle (a) is formed, d) machining the radially inner peripheral edge (46 ') of the brim (46) such that the wall thickness of the brim (46) is radial inner circumferential edge (46 ') tapers, as a result of which a wall section (47) with an oblique cross section is formed as a chamfer on the surface of the brim (46) facing away from the acute angle (α), e) removing the y-shaped ring body (44) from the first formwork form (2), f) providing a second formwork form (6) which has a concave or convex curved surface (60), g) placing the cross-sectionally y-shaped ring body (44) on the edge (64) of the second shalu ngsform (6) such that the brim (46) of the ring body (44) lies on the curved mold surface (66) and covers the edge thereof, the sloping wall section (47) of the brim (46) away from the mold surface (66) , h) layer-by-layer application of the metal material by a spray jet (32 ') by means of at least one spray nozzle (30') according to the thermal spraying method onto the inclined wall section (47) of the ring body (44) and onto the mold surface (66) of the second formwork form (6) to form a central, arched dome section (49) which adjoins the brim (46) and is integrally formed therewith, and i) removing the unit comprising the dome section (49) and ring body (44) forming the container bottom (12, 14) from the second form of formwork (6).
Description
TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines einen Leichtbau-Drucktank bildenden Leichtbau-Druckbehälters gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Sie betrifft weiterhin einen mit diesem Verfahren hergestellten Behälterboden sowie insgesamt auch einen Leichtbau-Druckbehälter. Ein solches erfindungsgemäßes Verfahren wird beispielsweise eingesetzt zur Herstellung eines Satelliten-, Raumfahrzeug- oder Raketentanks, so dass ein mit diesem Verfahren hergestellter Leichtbau-Drucktank beispielsweise einen Satelliten-, Raumfahrzeug- oder Raketentank bildet.The present invention relates to a method for producing a lightweight pressure tank forming a lightweight pressure tank according to the preamble of claim 1. It also relates to a tank bottom produced using this method and, overall, also to a lightweight pressure tank. Such a method according to the invention is used, for example, to produce a satellite, spacecraft or rocket tank, so that a lightweight pressure tank produced using this method forms, for example, a satellite, spacecraft or rocket tank.
HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION
Druckbehälter, die einem hohen Innendruck gegenüber einem niedrigeren Außendruck standhalten müssen, sind allgemein bekannt. Üblicherweise werden derartige Druckbehälter aus Stahlblechen gefertigt, die zu einem zylindrischen Behälterabschnitt verschweißt werden, wobei an den offenen Seiten dieses Zylinder domartige Behälterböden angebracht werden. Diese domartigen Behälterböden werden zumeist aus dreieckigen oder trapezförmigen Blechen hergestellt, die gebogen und zu einer Raumform miteinander verschweißt werden. Die Verbindung der Behälterböden mit dem Zylinderabschnitt des Druckbehälters erfolgt entweder ebenfalls durch Schweißen oder mittels Flanschen. Kritisch ist bei solchen Schweißnähte aufweisenden Druckbehältern die Qualität der Schweißnaht, da auf jeden Fall zu vermeiden ist, dass der unter Druck gesetzte Druckbehälter an den möglicherweise Schwachstellen bildenden Schweißnähten reißt und platzt. Daher sind diese Schweißnähte mit größter Sorgfalt zu fertigen und der Druckbehälter ist regelmäßigen Drucktests zu unterziehen.Pressure vessels that have to withstand a high internal pressure against a lower external pressure are generally known. Pressure vessels of this type are usually produced from sheet steel, which are welded to form a cylindrical container section, dome-like container bottoms being attached to the open sides of this cylinder. These dome-like container bottoms are mostly made from triangular or trapezoidal sheets that are bent and welded together to form a spatial shape. The connection of the container bottoms to the cylinder section of the pressure container is either done either by welding or by means of flanges. The quality of the weld seam is critical in the case of pressure vessels having such weld seams, since it must be avoided in any case that the pressurized pressure vessel tears and bursts at the weld seams which may form weak points. For this reason, these weld seams must be manufactured with the greatest care and the pressure vessel must be subjected to regular pressure tests.
Eine besondere Herausforderung stellen Leichtbau-Druckbehälter dar, wie sie beispielsweise als Treibstofftanks in der Raumfahrttechnik verwendet werden. Bei diesen Tanks ist das Gewicht auf ein Minimum zu reduzieren, so dass es hier üblich geworden ist, den Behälter mit einer sehr dünnen Behälterwand und gegebenenfalls einer mit dieser dünnen Behälterwand verbundenen Stützstruktur auf der Behälterinnenseite oder der Behälteraußenseite auszugestalten. Dazu wird aus einem dicken Wandmaterial in spanabhebender Fertigung, beispielsweise durch Fräsen, auf der Innenseite des Behälters so viel Material abgetragen, dass eine dünne Wandhaut mit sich daran auf der Innenseite (oder der Außenseite) anschließenden Versteifungselementen, wie zum Beispiel Längsrippen und Spanten, ausbildet. Es liegt auf der Hand, dass ein derartiges Herstellungsverfahren zeit- und kostenaufwendig ist. Auch die dreieckigen oder trapezförmigen Segmente für die Herstellung des jeweiligen Behälterbodens werden auf diese Weise aus dem Vollen gefräst. Die so erhaltenen ebenen Komponenten werden dann, beispielsweise mittels Kugelstrahlen, umgeformt in räumlich gewölbte Dreiecke beziehungsweise Trapeze, die dann zur Bildung des domartigen Behälterbodens miteinander verschweißt werden. Dort wo Schweißnähte vorgesehen sind, muss bei der spanabhebenden Bearbeitung eine dickere Wandstärke erhalten bleiben, um das Schweißen zu ermöglichen, und die geringe Materialfestigkeit in der Schweißnaht zu kompensieren. Diese lokal dickere Wandstärke erhöht wiederum die Masse und damit das Gewicht des Druckbehälters.Lightweight pressure vessels, such as those used as fuel tanks in space technology, represent a particular challenge. With these tanks, the weight has to be reduced to a minimum, so that it has become customary here to design the container with a very thin container wall and, if appropriate, a support structure connected to this thin container wall on the inside or outside of the container. For this purpose, so much material is removed from a thick wall material in the machining process, for example by milling, on the inside of the container that a thin wall skin with reinforcing elements, such as longitudinal ribs and frames, adjoining it on the inside (or the outside) is formed , It is obvious that such a manufacturing process is time-consuming and costly. The triangular or trapezoidal segments for the production of the respective container base are also milled from the solid in this way. The flat components obtained in this way are then shaped, for example by means of shot peening, into spatially curved triangles or trapezoids, which are then welded together to form the dome-like container bottom. Where welding seams are provided, a thicker wall thickness must be maintained during machining to enable welding and to compensate for the low material strength in the weld seam. This locally thicker wall in turn increases the mass and thus the weight of the pressure vessel.
Das Verschweißen der einzelnen Komponenten erfolgt üblicherweise durch Wolfram-Inertgasschweißen oder durch Rührreibschweißen, wozu spezielle Schweißanlagen erforderlich sind, die an die Geometrie und den Durchmesser der zu schweißenden Behälterböden angepasst sein müssen und die zu hohen Kosten als Sondermaschinenbau hergestellt werden müssen.The welding of the individual components is usually done by tungsten inert gas welding or by friction stir welding, for which special welding systems are required, which have to be adapted to the geometry and the diameter of the tank bottoms to be welded and which have to be manufactured as special machine construction at high costs.
Bei der herkömmlichen Vorgehensweise zur Herstellung von Leichtbau-Druckbehältern, insbesondere von Raketentanks, ist somit nachteilig, dass die Herstellung der einzelnen Komponenten (einschließlich des zylindrischen Tankkörpers) durch Fräsen aus dem Vollen sowie das Verschweißen der Teile miteinander sehr zeit- und kostenaufwändig ist. Zudem müssen die einzelnen Körper im Bereich der Schweißnaht eine dickere Wandstärke aufweisen, als dies ohne Schweißnaht erforderlich wäre. Für diesen Fertigungsprozess bedarf es sehr großer Maschinen, die individuell für einen einzelnen Druckbehältertyp angefertigt werden müssen. Daher sind die Kosten zur Herstellung derartiger Druckbehälter (z.B. Raketentanks) extrem hoch und aufgrund des langen Vorlaufs für die zunächst zu erfolgende Konstruktion und Fertigung der speziellen Schweißanlagen ist ein sehr langer Zeitvorlauf erforderlich, bevor eine auf dem Reißbrett entwickelte Tankkonstruktion in einen ersten Prototyp umgesetzt werden kann.In the conventional procedure for the production of lightweight pressure vessels, in particular rocket tanks, it is disadvantageous that the production of the individual components (including the cylindrical tank body) by milling from the solid as well as welding the parts to one another is very time-consuming and costly. In addition, the individual bodies in the area of the weld seam must have a thicker wall thickness than would be required without a weld seam. This manufacturing process requires very large machines that have to be manufactured individually for a single pressure vessel type. Therefore, the costs of manufacturing such pressure vessels (e.g. rocket tanks) are extremely high and due to the long lead time for the design and manufacture of the special welding systems to be carried out, a very long lead time is required before a tank construction developed on the drawing board is implemented in a first prototype can.
Ein auf derartige herkömmliche Weise hergestellter Raketentank ist in
STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART
Thermische Spritzverfahren, wie beispielsweise das Kaltgasspritzen, werden üblicherweise zur Beschichtung von Oberflächen verwendet. Ein Kaltgasspritzverfahren zur Beschichtung von Oberflächen, bei welchem das Gas zunächst komprimiert und erwärmt und anschließend durch Entspannen in einer Düse beschleunigt wird, wobei in den Gasstrahl eingeleitete Partikel auf ein vorher aufgeheiztes Substrat geschossen werden, ist aus der
Aus der
Aus der
Die
DARSTELLUNG DER ERFINDUNGPRESENTATION OF THE INVENTION
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren anzugeben, mit dem ein einen Leichtbau-Drucktank bildender Leichtbau-Druckbehälter schneller und kostengünstiger herstellbar ist.The object of the present invention is therefore to specify a method with which a lightweight pressure vessel forming a lightweight pressure tank can be produced more quickly and more cost-effectively.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Des Weiteren wird die Aufgabe auch gelöst durch einen Leichtbau-Druckbehälter mit den Merkmalen des Anspruchs 14.This object is achieved by a method with the features of claim 1. Furthermore, the object is also achieved by a lightweight pressure vessel with the features of
Bei einem Verfahren zur Herstellung eines einen Leichtbau-Drucktank bildenden Leichtbau-Druckbehälters aus einem Metallmaterial, insbesondere eines Satelliten-, Raumfahrzeug- oder Raketentanks, mit zwei gewölbten Behälterböden und vorzugsweise zumindest einem zylindrischen Behälterabschnitt, wobei die gewölbten Behälterböden miteinander oder mit dem zumindest einen zylindrischen Behälterabschnitt verbunden oder integral ausgebildet sind, werden erfindungsgemäß zumindest der jeweilige Behälterboden und vorzugsweise auch der zumindest eine zylindrische Behälterabschnitt durch additive Fertigung mittels eines thermischen Spritzverfahrens aus einem Metallmaterial nahtlos hergestellt, wobei die Herstellung des jeweiligen gewölbten Behälterbodens mit den folgenden Schritten erfolgt:
- a) Bereitstellen einer ersten, zylindrischen Schalungsform,
- b) schichtweises Auftragen des Metallmaterials durch einen Spritzstrahl mittels zumindest einer Spritzdüse gemäß dem thermischen Spritzverfahren auf die Innenumfangsfläche der ersten, zylindrischen Schalungsform mit einem sich in einer Richtung parallel zur Zylinderachse verringernden Innendurchmesser zur Bildung eines ringförmigen Rohlings,
- c) Bearbeiten des ringförmigen Rohlings derart, dass ein im Querschnitt y-förmiger Ringkörper mit einer zylindrischen Außenwand und einer von dieser unter einem spitzen Winkel radial schräg nach innen verlaufenden Krempe entsteht,
- d) Bearbeiten des radial inneren Umfangsrands der Krempe derart, dass sich die Wandstärke der Krempe zum radial inneren Umfangsrand hin verjüngt, wodurch auf der vom spitzen Winkel abgewandten Oberfläche der Krempe ein im Querschnitt schräg verlaufener Wandabschnitt als Fase ausgebildet wird,
- e) Entnehmen des y-förmigen Ringkörpers aus der ersten Schalungsform,
- f) Bereitstellen einer zweiten Schalungsform, die eine konkav oder konvex gewölbte Formoberfläche aufweist,
- g) Aufsetzen des im Querschnitt y-förmigen Ringkörpers auf den Rand der zweiten Schalungsform derart, dass die Krempe des Ringkörpers auf der gewölbten Formoberfläche aufliegt und deren Rand bedeckt, wobei der schräg verlaufende Wandabschnitt der Krempe von der Formoberfläche weg weist,
- h) schichtweises Auftragen des Metallmaterials durch einen Spritzstrahl mittels zumindest einer Spritzdüse gemäß dem thermischen Spritzverfahren auf den schräg verlaufenden Wandabschnitt des Ringkörpers und auf die Formoberfläche der zweiten Schalungsform zur Bildung eines sich nahtlos an die Krempe anschließenden und mit dieser integral ausgebildeten zentralen, gewölbten Domabschnitts und
- i) Entnehmen der den Behälterboden bildenden Einheit aus Domabschnitt und Ringkörper aus der zweiten Schalungsform.
- a) providing a first, cylindrical formwork form,
- b) layer-by-layer application of the metal material by means of a spray jet by means of at least one spray nozzle in accordance with the thermal spraying method to the inner circumferential surface of the first, cylindrical formwork with an inner diameter which decreases in one direction parallel to the cylinder axis to form an annular blank,
- c) machining the annular blank in such a way that an annular body with a Y-shaped cross section is formed with a cylindrical outer wall and a brim which extends radially inward at an acute angle therefrom,
- d) machining the radially inner peripheral edge of the brim in such a way that the wall thickness of the brim tapers towards the radially inner peripheral edge, as a result of which a wall section with an oblique cross section is formed as a chamfer on the surface of the brim facing away from the acute angle,
- e) removing the y-shaped ring body from the first form of formwork,
- f) providing a second formwork form which has a concave or convex arched form surface,
- g) placing the cross-sectionally y-shaped ring body on the edge of the second formwork form such that the brim of the ring body rests on the curved mold surface and covers its edge, the obliquely extending wall section of the brim pointing away from the mold surface,
- h) layer-by-layer application of the metal material by means of a spray jet by means of at least one spray nozzle according to the thermal spraying method onto the oblique wall section of the ring body and onto the mold surface of the second form of form in order to form a central, arched dome section which adjoins seamlessly and is formed integrally therewith
- i) Removing the unit forming the container bottom from the dome section and ring body from the second form of formwork.
Insbesondere erfolgt die Herstellung mittels eines Kaltgasspritzverfahrens als thermisches Spritzverfahren.In particular, the production takes place by means of a cold gas spraying process as a thermal spraying process.
VORTEILEBENEFITS
Durch die erfindungsgemäße additive Fertigung zumindest der Behälterböden können diese bislang in komplizierten Fertigungsschritten aus einer Vielzahl von Elementen hergestellten Druckbehälterkomponenten jeweils in einem Stück als integrales Bauteil hergestellt werden. Es werden keine bauteilspezifischen, im Sondermaschinenbau herzustellenden Fertigungsmaschinen, wie beispielsweise spezielle Schweißanlagen, mehr benötigt, so dass die für das Verfahren der Erfindung benötigten Fertigungsmaschinen von der Geometrie und dem Durchmesser des zu fertigenden Druckbehälters unabhängig sind. Die herkömmlicherweise für den Sondermaschinenbau erforderlichen Kosten und der Zeitvorlauf für die Herstellung dieser Sondermaschinen fallen beim erfindungsgemäßen Verfahren nicht mehr an. Sowohl die Herstellungskosten als auch die für die Herstellung benötigte Zeit sind somit beim Verfahren der Erfindung gegenüber dem Stand der Technik deutlich verringert.By means of the additive manufacturing of at least the container bottoms according to the invention, these pressure vessel components, which have hitherto been produced in complicated manufacturing steps from a large number of elements, can each be produced in one piece as an integral component. There are no longer any component-specific manufacturing machines to be manufactured in special machine construction, such as, for example, special welding systems, so that the manufacturing machines required for the method of the invention are independent of the geometry and the diameter of the pressure vessel to be manufactured. The costs conventionally required for special machine construction and the lead time for the production of these special machines no longer apply to the method according to the invention. Both the manufacturing costs and the time required for manufacturing are thus significantly reduced in the method of the invention compared to the prior art.
Mit diesen Schritten lassen sich die gewölbten Behälterböden, beispielsweise als Tankböden eines Raumfahrzeugtanks, schnell und präzise sequentiell fertigen, wodurch eine hohe Auslastung der zur Fertigung erforderlichen Maschinen ermöglicht wird. Das schichtweise Auftragen des Metallmaterials mittels der Spritzdüse(n) auch auf den schräg verlaufenden Wandabschnitt der Krempe des Ringkörpers schafft eine integrale Verbindung des Ringkörpers mit dem gewölbten Domabschnitt, so dass ein einheitliches Werkstück ohne Trennfuge und damit ohne Schwachstelle gebildet wird.With these steps, the curved container bottoms, for example as tank bottoms of a spacecraft tank, can be manufactured sequentially quickly and precisely, which enables a high utilization of the machines required for the manufacture. The layered application of the metal material by means of the spray nozzle (s) to the sloping wall section of the brim of the ring body creates an integral connection of the ring body with the arched dome section, so that a uniform workpiece is formed without a joint and thus without a weak point.
Grundsätzlich ist es auch möglich (und von der Erfindung mit umfasst), zunächst die gewölbten Domabschnitte zu fertigen und den ringförmigen Rohling zur Herstellung des y-förmigen Ringkörpers - analog der vorstehend gemäß den Schritten a) bis i) beschriebenen Fertigungsweise - an einem schräg verlaufenden Umfangswandabschnitt des Domabschnitts anzuformen und anschließend mechanisch zu bearbeiten. Dabei werden zunächst zu den Schritten f) bis i) analoge Schritte durchgeführt, wobei vor dem Entnehmen des Domabschnitts aus der Schalungsform dessen Umfangsrand analog dem Schritt
Weitere bevorzugte und vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche 2 bis 13. Further preferred and advantageous design features of the method according to the invention are the subject of subclaims 2 to 13.
Vorzugsweise wird als thermisches Spritzverfahren ein Kaltgasspritzverfahren eingesetzt.A cold gas spraying method is preferably used as the thermal spraying method.
Besonders von Vorteil ist es, wenn die zweite Schalungsform eine zentrale Ausnehmung zur Aufnahme eines Mannlochflansches aufweist, wenn der Mannlochflansch im Bereich seines Außenumfangs einen ringförmigen, im Querschnitt schräg verlaufenden Wandabschnitt aufweist, wodurch sich die Wand des Mannlochflansches zum Außenumfangsrand des Mannlochflansches hin verjüngt, wobei der schräg verlaufende Wandabschnitt als Fase ausgebildet ist, wenn der Mannlochflansch vor dem Schritt h) derart in die Ausnehmung der zweiten Schalungsform eingelegt wird, dass der schräg verlaufende Wandabschnitt von der Formoberfläche weg weist und wenn im Schritt h) das Metallmaterial auch auf den schräg verlaufenden Wandungsabschnitt des Mannlochflansches aufgetragen wird, um diesen integral in den Domabschnitt einzuformen. Auch hier entsteht durch das schichtweise Auftragen des Metallmaterials mittels der Spritzdüse(n) auch auf den schräg verlaufenden Wandabschnitt des Mannlochflansches eine integrale Einbindung des Mannlochflansches in das Materialgefüge des Domabschnitts, so dass auch hier ein einheitliches Werkstück ohne Trennfuge und damit ohne Schwachstelle gebildet wird.It is particularly advantageous if the second form of form has a central recess for receiving a manhole flange, if the manhole flange has an annular wall section in the region of its outer circumference, which is obliquely cross-sectionally, whereby the wall of the manhole flange tapers towards the outer circumferential edge of the manhole flange, whereby the sloping wall section is designed as a chamfer if the manhole flange is inserted into the recess of the second formwork form before step h) in such a way that the sloping wall section points away from the mold surface and if in step h) the metal material is also on the sloping one Wall section of the manhole flange is applied to integrally mold this in the dome section. Here, too, the layered application of the metal material by means of the spray nozzle (s) to the inclined wall section of the manhole flange also integrally integrates the manhole flange into the material structure of the dome section, so that a uniform workpiece is also formed here without a joint and thus without a weak point.
Besonders bevorzugt ist eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens, gemäß der charakteristische Eigenschaften des Spritzstrahls der zumindest einen Spritzdüse geändert werden, wenn dieser vom schräg verlaufenden Wandabschnitt der Krempe und/oder des Mannlochflansches weiter wandert und auf die Formoberfläche auftrifft, auf der noch kein Material mittels des thermischen Spritzverfahrens aufgetragen worden ist, und gemäß der die charakteristischen Eigenschaften des Spritzstrahls wieder zurückgeändert werden, wenn dieser von der Formoberfläche, auf der noch kein Material mittels des thermischen Spritzverfahrens aufgetragen worden war, weiter wandert und auf den schräg verlaufenden Wandabschnitt des Mannlochflansches und/oder der Krempe auftrifft. Durch diese Änderung von charakteristischen Eigenschaften des Spritzstrahls, beispielsweise der Auftreffgeschwindigkeit der Metallmaterial-Partikel und/oder des Auftreffwinkels auf den Untergrund, wird erreicht, dass im Bereich des jeweiligen schräg verlaufenden Wandabschnitts eine feste und innige Materialanbindung an den hier vom Material des schräg verlaufenden Wandabschnitts gebildeten Untergrund erfolgt, während dort, wo der Spritzstrahl auf die Formoberfläche auftrifft, von der das Werkstück, also der Behälterboden, später wieder gelöst werden muss, keine feste und innige Materialanbindung an den hier vom Material der Formoberfläche oder eines darauf befindlichen Trennmittels gebildeten Untergrund erfolgt, um den fertigen Behälterboden leichter aus der Schalungsform entnehmen zu können.A further development of the method according to the invention is particularly preferred, according to which the characteristic properties of the spray jet of the at least one spray nozzle are changed when it moves from the inclined wall section of the The brim and / or the manhole flange moves further and strikes the mold surface on which no material has yet been applied by means of the thermal spray process, and according to which the characteristic properties of the spray jet are changed back when it is removed from the mold surface on which no material has yet been applied had been applied by means of the thermal spraying process, migrates further and strikes the sloping wall section of the manhole flange and / or the brim. This change in the characteristic properties of the spray jet, for example the speed of impact of the metal material particles and / or the angle of impact on the substrate, ensures that in the area of the respective inclined wall section there is a firm and intimate material connection to the wall section here, which is made of the material of the inclined wall section The substrate formed takes place while there is no firm and intimate material connection to the substrate formed here by the material of the mold surface or a release agent located there, where the spray jet strikes the mold surface from which the workpiece, i.e. the container bottom, has to be detached again later to make it easier to remove the finished container bottom from the formwork form.
Vorzugsweise wird nach dem Schritt i) eine Oberflächenbearbeitung des Behälterbodens, insbesondere des zentralen gewölbten Domabschnitts, durchgeführt. Eine solche Oberflächenbehandlung kann beispielsweise der Oberflächenverdichtung oder der Oberflächenhärtung (z.B. durch Kugelstrahlen) dienen.Surface treatment of the container base, in particular of the central curved dome section, is preferably carried out after step i). Such a surface treatment can be used, for example, for surface compaction or surface hardening (e.g. by shot peening).
Vorteilhaft ist es auch, wenn nach dem Schritt i) eine thermische Behandlung des Behälterbodens durchgeführt wird. Durch eine solche thermische Behandlung können in dem mittels der erfindungsgemäßen additiven Fertigung erzeugten Werkstück Gefügeänderungen des Metallmaterials vorgenommen werden, die beispielsweise die Zähigkeit des Materials verändern und das Werkstück elastischer machen.It is also advantageous if a thermal treatment of the container bottom is carried out after step i). Such a thermal treatment can be used to make structural changes in the metal material in the workpiece produced by means of the additive manufacturing according to the invention which, for example, change the toughness of the material and make the workpiece more elastic.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens, die mit anderen Ausführungsformen kombinierbar ist, erfolgt die Herstellung des zumindest einen zylindrischen Behälterabschnitts mit den folgenden Schritten:
- a') Bereitstellen einer dritten, zylindrischen Schalungsform,
- b') schichtweises Auftragen des Metallmaterials auf die Innenfläche oder die Außenfläche der dritten, zylindrischen Schalungsform zur Bildung einer zylindrischen Behälterhaut,
- c') schichtweises lokales Auftragen des Metallmaterials durch einen Spritzstrahl mittels der zumindest einen Spritzdüse auf die Innenfläche beziehungsweise die Außenfläche der zylindrischen Behälterhaut zur Erzeugung einer mit der Zylinderhaut integral ausgebildeten Versteifungsstruktur zur Bildung eines zylindrischen Rohrkörpers,
- d') Entnehmen des den zylindrischen Behälterabschnitt bildenden bearbeiteten zylindrischen Rohrkörpers aus der dritten Schalungsform.
- a ') providing a third, cylindrical formwork form,
- b ') layer-by-layer application of the metal material to the inner surface or the outer surface of the third, cylindrical formwork form to form a cylindrical container skin,
- c ') layer-by-layer local application of the metal material by means of a spray jet by means of the at least one spray nozzle onto the inner surface or the outer surface of the cylindrical container skin in order to produce a stiffening structure integrally formed with the cylinder skin to form a cylindrical tubular body,
- d ') removing the machined cylindrical tubular body forming the cylindrical container section from the third form of formwork.
Auch für die additive Herstellung des zylindrischen Behälterabschnitts treffen die gleichen Vorteile zu wie für die Herstellung der Behälterböden mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens. Gegenüber der an sich bereits bekannten additiven Herstellung von Rohren wird erfindungsgemäß in einem ersten additiven Herstellungsschritt nur eine als Zylinderhaut bezeichnete sehr dünne Wandung erzeugt, auf die dann in einem zweiten Fertigungsschritt eine Rippen aufweisende Versteifungsstruktur lokal additiv aufgetragen wird, so dass sich ein integrales Zylindergebilde aus Zylinderhaut und Versteifungsstruktur ergibt, wobei zwischen der Zylinderhaut und der Versteifungsstruktur eine feste und innige gegenseitige Materialanbindung besteht und so ein einheitliches, integrales Werkstück ohne Trennfuge und damit ohne Schwachstelle gebildet wird. Der zylindrische Behälterabschnitt kann grundsätzlich durch schichtweises Auftragen des Metallmaterials auf die Innenumfangsfläche oder die Außenumfangsfläche einer zylindrischen Schalungsform hergestellt werden, wobei die Versteifungsstruktur auf der Innenseite beziehungsweise der Außenseite der zunächst entstehenden Zylinderhaut aufgebaut wird. Eine solche Versteifungsstruktur wird durch integral mit der Zylinderhaut ausgebildete Rippen geschaffen.The same advantages apply to the additive manufacture of the cylindrical container section as to the manufacture of the container bottoms by means of the method according to the invention. Compared to the already known additive manufacturing of pipes, according to the invention in a first additive manufacturing step only a very thin wall, referred to as a cylinder skin, is produced, onto which a ribbing stiffening structure is then locally applied additively, so that an integral cylinder structure is formed Cylinder skin and stiffening structure results, whereby there is a firm and intimate mutual material connection between the cylinder skin and the stiffening structure and thus a uniform, integral workpiece is formed without a joint and thus without a weak point. The cylindrical container section can in principle be produced by layer-wise application of the metal material to the inner circumferential surface or the outer circumferential surface of a cylindrical formwork form, the stiffening structure being built up on the inside or the outside of the cylinder skin which is initially formed. Such a stiffening structure is created by ribs formed integrally with the cylinder skin.
Dabei ist es von Vorteil, wenn nach dem Schritt c) noch zumindest einer der folgenden Schritte durchgeführt wird:
- c'1) Planen der radial inneren Flächen der Versteifungsstruktur mittels mechanischer Bearbeitung, und/oder
- c'2) Planen der seitlichen Flächen der Versteifungsstruktur mittels mechanischer Bearbeitung.
- c'1) planning the radially inner surfaces of the stiffening structure by means of mechanical processing, and / or
- c'2) Planning the lateral surfaces of the stiffening structure by means of mechanical processing.
Durch zumindest einen dieser mechanischen Bearbeitungsschritte wird unnötiges Material von den Rippen abgetragen und die Masse des zylindrischen Rohrkörpers wird verringert und dadurch optimiert. Die Durchführung dieser mechanischen Bearbeitungsschritte des zylindrischen Rohrkörpers noch in oder an der dritten Schalungsform ist deswegen vorteilhaft, weil die bei der mechanischen Bearbeitung auf den zylindrischen Rohrkörper Kräfte einwirken, die großflächig über die dritte Schalungsform abgestützt werden, so dass der zylindrische Rohrkörper keiner Verformung durch die mechanische Bearbeitung unterliegt.Through at least one of these mechanical processing steps, unnecessary material is removed from the ribs and the mass of the cylindrical tubular body is reduced and thereby optimized. It is advantageous to carry out these mechanical processing steps of the cylindrical tubular body in or on the third form of form because the forces acting on the cylindrical tubular body during mechanical processing are supported over a large area by the third form of form, so that the cylindrical tubular body is not subject to deformation due to mechanical processing.
Vorzugsweise wird die Versteifungsstruktur in Form eines Orthogrids, also in Form eines Gitters mit im rechten Winkel zueinander verlaufenden Längsrippen und Spanten, ausgebildet, aber auch Gitterstrukturen mit anderen Winkeln, zum Beispiel rautenförmige Versteifungsstrukturen, sind von der Erfindung umfasst.The stiffening structure is preferably designed in the form of an orthogrid, that is to say in the form of a grid with longitudinal ribs and ribs running at right angles to one another, but grid structures with other angles, for example diamond-shaped stiffening structures, are also encompassed by the invention.
Vorzugsweise weist die als Orthogrid gestaltete Versteifungsstruktur parallel zur Zylinderachse verlaufende und in Umfangsrichtung voneinander beabstandete Längsrippen sowie in Umfangsrichtung verlaufende und in Axialrichtung voneinander beabstandete Spanten auf.The stiffening structure designed as an orthogrid preferably has longitudinal ribs running parallel to the cylinder axis and spaced apart from one another in the circumferential direction, and frames extending in the circumferential direction and spaced apart in the axial direction.
Von Vorteil ist auch eine alternative Ausführungsform, bei der die Versteifungsstruktur in Form eines Isogrids ausgebildet wird.An alternative embodiment in which the stiffening structure is designed in the form of an isogrid is also advantageous.
Vorteilhafterweise wird nach dem Schritt
Ebenfalls von Vorteil ist es, wenn nach dem Schritt
Bei einer vorzugsweisen Ausführungsform des Verfahrens gemäß der Erfindung werden der zumindest eine zylindrische Behälterabschnitt und die beiden Behälterböden separat voneinander mittels des thermischen Spritzverfahrens nahtlos hergestellt und anschließend zusammengefügt. Beispielsweise wird der zylindrische Behälterabschnitt mit dem jeweiligen Behälterboden verschweißt. Es können auch mehrere zylindrische Behälterabschnitte miteinander zu einer Zylinderröhre verschweißt werden, die dann mit den Behälterböden verschweißt wird. Alternativ ist eine Flanschverbindung möglich.In a preferred embodiment of the method according to the invention, the at least one cylindrical container section and the two container bases are seamlessly produced separately from one another by means of the thermal spraying method and then joined together. For example, the cylindrical container section is welded to the respective container base. Several cylindrical container sections can also be welded together to form a cylinder tube, which is then welded to the container bottoms. Alternatively, a flange connection is possible.
Bei einer alternativen vorteilhaften Ausführungsform werden der zumindest eine zylindrische Behälterabschnitt und zumindest einer der beiden Behälterböden integral mittels des thermischen Spritzverfahrens nahtlos hergestellt. Bei einer solchen additiven Fertigung wird zuerst ein Behälterboden, wie beschrieben, hergestellt, wobei der ringförmige Anbindungsrand des Behälterbodens in derselben Weise als schräg verlaufender Wandabschnitt ausgebildet ist, wie dies bereits oben in Verbindung mit der Krempe des y-förmigen Ringkörpers beschrieben worden ist, und wobei der zylindrische Behälterabschnitt ausgehend von diesem schräg verlaufenden Randabschnitt durch additive Fertigung gebildet wird, wie dies bereits vorstehend für den separat hergestellten zylindrischen Behälterabschnitt beschrieben worden ist. Ist einer der Behälterböden mit einem Mannloch versehen, so lässt sich der zylindrische Behälterabschnitt auch zwischen zwei bereits vorhandenen Behälterböden durch die erfindungsgemäße additive Fertigung nahtlos einformen, wenn die Spritzdüse und andere Bearbeitungswerkzeuge durch das Mannloch in den Innenraum der zylindrischen Schalungsform eingebracht werden.In an alternative advantageous embodiment, the at least one cylindrical container section and at least one of the two container bases are integrally produced seamlessly by means of the thermal spraying process. In such an additive manufacturing, a container base is first produced as described, the annular connecting edge of the container base being designed in the same way as an inclined wall section, as has already been described above in connection with the brim of the y-shaped ring body, and wherein the cylindrical container section is formed from this inclined edge section by additive manufacturing, as has already been described above for the separately manufactured cylindrical container section. If one of the container bases is provided with a manhole, the cylindrical container section can also be seamlessly molded between two existing container bases by the additive manufacturing according to the invention if the spray nozzle and other processing tools are introduced through the manhole into the interior of the cylindrical formwork.
Bei einem alternativen Verfahren werden die beiden gewölbten Behälterböden durch additive Fertigung mittels des thermischen Spritzverfahrens als integraler, vorzugsweise kugelförmiger oder kugelähnlicher, Raumkörper durch schichtweises Auftragen des Metallmaterials durch einen Spritzstrahl mittels zumindest einer Spritzdüse auf die Außenoberfläche einer zunächst bereitgestellten vierten Schalungsform nahtlos hergestellt. Die Schalungsform, die in diesem Fall als so genannte „verlorene Schalung“ ausgebildet ist, wird anschließend durch zumindest eine im entstandenen Raumkörper vorgesehene Öffnung aus dem Inneren des Raumkörpers entfernt, beispielsweise herausgeschmolzen oder herausgebrochen. In an alternative method, the two curved container bottoms are seamlessly produced by additive manufacturing using the thermal spraying process as an integral, preferably spherical or spherical, spatial body by layer-by-layer application of the metal material by means of a spray jet by means of at least one spray nozzle onto the outer surface of a fourth formwork form which is initially provided. The formwork form, which in this case is designed as a so-called “lost formwork”, is then removed from the interior of the space body through at least one opening provided in the resulting spatial body, for example melted or broken out.
Auf diese Weise lassen sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Beispiel kugelförmige oder kugelartige Leichtbau-Druckbehälter fertigen, wie sie zum Beispiel als Satellitentanks Verwendung finden.In this way, the method according to the invention can be used, for example, to manufacture spherical or spherical lightweight pressure vessels such as are used, for example, as satellite tanks.
Die Erfindung ist außerdem gerichtet auf einen Leichtbau-Druckbehälter, insbesondere einen Satelliten-, Raumfahrzeug- oder Raketentank, der mittels eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche hergestellt worden ist. Insbesondere betrifft die Erfindung auch einen Leichtbau-Druckbehälter, insbesondere einen Satelliten-, Raumfahrzeug- oder Raketentank, mit zumindest einem mittels des thermischen Spritzverfahrens nahtlos hergestellten Behälterboden.The invention is also directed to a lightweight pressure vessel, in particular a satellite, spacecraft or rocket tank, which has been produced by means of a method according to one of the preceding claims. In particular, the invention also relates to a lightweight pressure vessel, in particular a satellite, spacecraft or rocket tank, with at least one tank bottom seamlessly produced by means of the thermal spraying process.
Auch wenn vorstehend als Beispiel ein Satelliten-, Raumfahrzeug- oder Raketentank als Anwendung für einen erfindungsgemäßen Leichtbau-Druckbehälter genannt wird, so ist die Erfindung nicht darauf beschränkt. Ein erfindungsgemäßer Leichtbau-Druckbehälter kann für viele andere Zwecke eingesetzt werden, bei denen das Gewicht des Drucktanks niedrig gehalten werden muss, beispielsweise als Gas- oder Wasserstofftank in einem Kraftfahrzeug oder einem Schienenfahrzeug, einem Luftfahrzeug oder einem Wasserfahrzeug. Auch ein stationärer Einsatz des erfindungsgemäßen Leichtbau-Druckbehälters ist von der Erfindung mit umfasst.Even if a satellite, spacecraft or rocket tank is mentioned above as an application for a lightweight pressure vessel according to the invention, the invention is not restricted to this. A lightweight pressure vessel according to the invention can be used for many other purposes in which the weight of the pressure tank must be kept low, for example as a gas or hydrogen tank in a motor vehicle or a rail vehicle, an aircraft or a water vehicle. The invention also includes a stationary use of the lightweight pressure vessel according to the invention.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung mit zusätzlichen Ausgestaltungsdetails und weiteren Vorteilen sind nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben und erläutert. Preferred exemplary embodiments of the invention with additional design details and further advantages are described and explained in more detail below with reference to the accompanying drawings.
Figurenlistelist of figures
Es zeigt:
-
1 einen herkömmlichen Raketentank, -
2 einen sphärischen Behälterboden eines herkömmlichen Raketentanks, -
3 eine bereitgestellte erste, zylindrische Schalungsform zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens (Schritta ), -
4 den Schritt des Auftragens von Metallmaterial auf die erste, zylindrische Schalungsform zur Erzeugung eines ringförmigen Rohlings (Schrittb ), -
4A die EinzelheitIV aus4 , -
5 den Schritt der mechanischen Bearbeitung des ringförmigen Rohlings (Schrittc undd ), -
5A dieEinzelheit V aus5 , -
6 das Entnehmen des Ringkörpers aus der ersten, zylindrischen Schalungsform (Schritte ), -
7 das Einsetzen des Ringkörpers in eine zweite, konkav gewölbte Schalungsform (Schrittg ), -
8 das Auftragen des Metallmaterials auf die zweite Schalungsform (Schritth ), -
9 einen Ausschnitt aus dem so gebildeten Behälterboden gemäßEinzelheit IX aus8 , -
10 das Entnehmen des Behälterbodens aus der zweiten Schalungsform (Schritti ), -
11 das Auftragen des Metallmaterials auf die Innenseite einer dritten, zylindrischen Schalungsform zur Bildung einer zylindrischen Behälterhaut (Schrittb' ), -
12 das Auftragen des Metallmaterials auf die Innenseite der Zylinderhaut zur Ausbildung eines zylindrischen Rohrkörpers mit einer Versteifungsstruktur aus Spanten und Längsrippen auf der Innenseite der zylindrischen Behälterhaut (Schrittc' ), -
12A eine vergrößerte Ausschnitt-Darstellung des oberen Randes des zylindrischen Rohrkörpers aus12 , -
12B den Schritt gemäß12 in vergrößerter Darstellung, -
13 den Schritt des mechanischen Bearbeitens der Spanten und Längsrippen (Schrittc'1 ), -
13A den Verfahrensschritt aus 13 in vergrößerter Darstellung, -
14 den Verfahrensschritt der mechanischen Bearbeitung der zwischen den Längsrippen und Spanten gebildeten Taschen (Schrittc'2 ), -
14A den Verfahrensschritt der 14 in vergrößerter Darstellung, -
15 das Entnehmen des fertigen zylindrischen Behälterabschnitts aus der dritten Schalungsform (Schrittd' ), -
16 einen teilweise geschnittenen zylinderartigen Leichtbau-Druckbehälter gemäß der Erfindung, -
17 einen teilweise geschnittenen kugelartigen Leichtbau-Druckbehälter gemäß einem alternativen Verfahren und -
18 eine alternative Versteifungsstruktur in Form eines Isogrids.
-
1 a conventional rocket tank, -
2 a spherical container bottom of a conventional rocket tank, -
3 a provided first, cylindrical formwork form for performing the method according to the invention (stepa ) -
4 the step of applying metal material to the first, cylindrical formwork to produce an annular blank (stepb ) -
4A the detailIV out4 . -
5 the step of mechanical processing of the annular blank (stepc andd ) -
5A the detailV out5 . -
6 the removal of the ring body from the first, cylindrical formwork form (stepe ) -
7 inserting the ring body into a second, concave formwork form (stepG ) -
8th applying the metal material to the second formwork form (stepH ) -
9 a section of the container bottom thus formed according to the detailIX out8th . -
10 the removal of the container bottom from the second formwork form (stepi ) -
11 applying the metal material to the inside of a third, cylindrical form of form to form a cylindrical container skin (stepb ' ) -
12 the application of the metal material on the inside of the cylindrical skin to form a cylindrical tubular body with a stiffening structure made of frames and longitudinal ribs on the inside of the cylindrical container skin (stepc ' ) -
12A an enlarged detail of the upper edge of thecylindrical tube body 12 . -
12B the step according12 in an enlarged view, -
13 the step of mechanically machining the frames and longitudinal ribs (stepc'1 ) -
13A theprocedural step 13 in an enlarged view, -
14 the process step of mechanical processing of the pockets formed between the longitudinal ribs and frames (stepc'2 ) -
14A the procedural step of14 in an enlarged view, -
15 the removal of the finished cylindrical container section from the third formwork form (stepd ' ) -
16 a partially cut cylinder-like lightweight pressure vessel according to the invention, -
17 a partially cut spherical lightweight pressure vessel according to an alternative method and -
18 an alternative stiffening structure in the form of an isogrid.
DARSTELLUNG VON BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELENPRESENTATION OF PREFERRED EMBODIMENTS
Die
Die Herstellung des in
In
In
Aus einer Spritzdüse
Dieser ringförmige Rohling
In
Durch diese mechanische spanabhebende und bei Bedarf auch schleifende Bearbeitung des Rohlings
Der radial innere Umfangsrand
Der auf diese Weise aus dem ringförmigen Rohling
Als nächstes wird im Schritt f) eine zweite Schalungsform
Im Beispiel der
Der y-förmige Ringkörper
In
Das Metallmaterial wird von der Spritzdüse
In
Für den Fall, dass keine Mannlochöffnung erforderlich ist, ist die zweite Schalungsform
In
Weiterhin ist in
Während des schichtweisen Auftragens des Metallmaterials auf die Innenfläche
In
Außerdem werden im Schritt
Die mechanische Bearbeitung des zylindrischen Rohrkörpers
Schließlich ist in
Dieser fertige zylindrische Behälterabschnitt
Auch wenn in den
Außerdem ist die Erfindung nicht auf ein Orthogrid als Versteifungsstruktur beschränkt, sondern die Versteifungsrippen können auch in einem anderen Winkel zueinander stehen und beispielsweise in Form eines Rautenmusters gestaltet sein. In addition, the invention is not limited to an orthogrid as a stiffening structure, but the stiffening ribs can also be at a different angle to one another and, for example, be designed in the form of a diamond pattern.
Eine abgewandelte Versteifungsstruktur
Bezugszeichen in den Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen dienen lediglich dem besseren Verständnis der Erfindung und sollen den Schutzumfang nicht einschränken.Reference symbols in the claims, the description and the drawings serve only for a better understanding of the invention and are not intended to limit the scope of protection.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
Es bezeichnen:
- 1
- zylinderartiger Leichtbau-Druckbehälter
- 1'
- kugelartiger Leichtbau-Druckbehälter
- 1"
- kugelförmiger Raumkörper
- 2
- erste, zylindrische Schalungsform
- 3
- Spritzvorrichtung
- 3'
- Spritzvorrichtung
- 3"
- Spritzvorrichtung
- 3"'
- Spritzvorrichtung
- 4
- ringförmiger Rohling
- 5
- Fräser
- 5'
- Fräser
- 6
- zweite Schalungsform
- 7
- dritte, zylindrische Schalungsform
- 8
- zylindrischer Rohrkörper
- 9
- vierte Schalungsform
- 10
- zylindrischer Behälterabschnitt
- 10'
- Wandung
- 11'
- Öffnung
- 12
- oberer Behälterboden
- 12'
- oberer Behälterboden (Abschnitt des kugelförmigen Raumkörpers)
- 13'
- Stutzen
- 14
- unterer Behälterboden
- 14'
- unterer Behälterboden (Abschnitt des kugelförmigen Raumkörpers)
- 20
- Segment
- 20'
- Segment
- 20"
- Segment
- 21
- Innenumfangsfläche
- 22
- Trennmittelschicht
- 30
- Spritzdüse
- 30'
- Spritzdüse
- 30"
- Spritzdüse
- 30'"
- Spritzdüse
- 32
- Spritzstrahl
- 32'
- Spritzstrahl
- 32"
- Spritzstrahl
- 32'"
- Spritzstrahl
- 41
- axiale Stirnfläche
- 42
- axiale Stirnfläche
- 43
- Spaltraum
- 44
- y-förmiger Ringkörper
- 45
- zylindrische Außenwand
- 46
- Krempe
- 46'
- Umfangsrad der Krempe
- 47
- Wandabschnitt
- 48
- Mannlochflansch
- 48'
- Wandabschnitt
- 48"
- Außenumfangsrand
- 48'"
- Außenumfangsrand
- 49
- Domabschnitt
- 49'
- Domabschnitt
- 50
- Fräswerkzeug
- 50'
- Fräswerkzeug
- 60
- konkav gewölbte Formoberfläche
- 62
- zentrale Ausnehmung
- 64
- oberer Rand
- 70
Innenfläche von 7 - 80
- zylindrische Behälterhaut
- 81
oberer Randbereich von 8 - 81'
- Übergangsbereich
- 82
- Längsrippe
- 83
- radial innere Fläche
- 83'
- seitliche Fläche
- 83"
- seitliche Fläche
- 84
- Spante
- 85
- radial innere Fläche
- 85'
- seitliche Fläche
- 85"
- seitliche Fläche
- 86
unterer Randbereich von 8 - 86'
- Übergangsbereich
- 87
- Versteifungsstruktur
- 87'
- Versteifungsstruktur
- 88
- Isogridrippe
- 89
- Isogridknoten
- 90
- Oberfläche der vierten Schalungsform
- d
- Durchmesser des ringförmigen Rohlings
- d1
- Innendurchmesser des ringförmigen Rohlings
- D
- Drehachse
- D'
- Drehachse
- D"
- Drehachse
- P
- Bearbeitungsplattform
- P'
- Bearbeitungsplattform
- P"
- Bearbeitungsplattform
- Z
- Zylinderachse
- Z'
- Zylinderachse
- Z"
- Zylinderachse
- 1
- cylindrical lightweight pressure vessel
- 1'
- spherical lightweight pressure vessel
- 1"
- spherical body
- 2
- first, cylindrical formwork form
- 3
- sprayer
- 3 '
- sprayer
- 3 '
- sprayer
- 3 ''
- sprayer
- 4
- ring-shaped blank
- 5
- milling cutter
- 5 '
- milling cutter
- 6
- second formwork form
- 7
- third, cylindrical formwork form
- 8th
- cylindrical tubular body
- 9
- fourth form of formwork
- 10
- cylindrical container section
- 10 '
- wall
- 11 '
- opening
- 12
- upper tank bottom
- 12 '
- upper tank bottom (section of the spherical body)
- 13 '
- Support
- 14
- lower tank bottom
- 14 '
- lower container bottom (section of the spherical body)
- 20
- segment
- 20 '
- segment
- 20 "
- segment
- 21
- Inner circumferential surface
- 22
- Release layer
- 30
- nozzle
- 30 '
- nozzle
- 30 "
- nozzle
- 30 ''
- nozzle
- 32
- spray jet
- 32 '
- spray jet
- 32 "
- spray jet
- 32 ''
- spray jet
- 41
- axial face
- 42
- axial face
- 43
- gap
- 44
- y-shaped ring body
- 45
- cylindrical outer wall
- 46
- brim
- 46 '
- Circumferential wheel of the brim
- 47
- wall section
- 48
- manway flange
- 48 '
- wall section
- 48 "
- Outer peripheral edge
- 48 ''
- Outer peripheral edge
- 49
- dome section
- 49 '
- dome section
- 50
- milling tool
- 50 '
- milling tool
- 60
- concave curved surface
- 62
- central recess
- 64
- upper edge
- 70
- Inner surface of
7 - 80
- cylindrical container skin
- 81
- upper edge area of
8th - 81 '
- Transition area
- 82
- longitudinal rib
- 83
- radially inner surface
- 83 '
- side surface
- 83 "
- side surface
- 84
- joists
- 85
- radially inner surface
- 85 '
- side surface
- 85 "
- side surface
- 86
- lower edge area of
8th - 86 '
- Transition area
- 87
- stiffening structure
- 87 '
- stiffening structure
- 88
- Isogridrippe
- 89
- Isogridknoten
- 90
- Surface of the fourth form of formwork
- d
- Diameter of the ring-shaped blank
- d 1
- Inner diameter of the annular blank
- D
- axis of rotation
- D '
- axis of rotation
- D "
- axis of rotation
- P
- processing platform
- P '
- processing platform
- P "
- processing platform
- Z
- cylinder axis
- Z '
- cylinder axis
- Z "
- cylinder axis
Claims (15)
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PCT/EP2019/072241 WO2020038927A1 (en) | 2018-08-21 | 2019-08-20 | Method for producing a light-weight pressure container forming a light-weight pressure tank, and light-weight pressure container |
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WO2009109016A1 (en) | 2008-03-06 | 2009-09-11 | Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation | Manufacture of pipes |
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- 2018-08-21 DE DE102018120291.1A patent/DE102018120291B3/en active Active
-
2021
- 2021-02-16 US US17/176,415 patent/US20210197274A1/en active Pending
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