DE102019101432A1

DE102019101432A1 - Komponente für eine Schusswaffe, Schusswaffe und Fertigungsverfahren für eine Komponente für eine Schusswaffe

Info

Publication number: DE102019101432A1
Application number: DE102019101432.8A
Authority: DE
Inventors: Maximilian Albert
Original assignee: RUAG Ammotec AG
Current assignee: RUAG Ammotec AG
Priority date: 2019-01-21
Filing date: 2019-01-21
Publication date: 2020-07-23
Also published as: WO2020152169A1; EP3914873A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Komponente für eine Schusswaffe, insbesondere eine Handfeuerwaffe, wie Gehäuse, Patronenlager, Magazin, Griff, Lauf, Schalldämpfer und/oder Schaft, umfassend eine der Außenseite der Schusswaffe zugewandte Außenwand und eine von der Außenseite abgewandte Innenwand, wobei zwischen der Außenwand und der Innenwand wenigstens eine geschlossene, gasdichte Unterdruckkammer gebildet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Komponente für eine Schusswaffe, insbesondere eine Handfeuerwaffe, wie Gehäuse, Patronenlager, Magazin, Griff, Lauf, Schalldämpfer und/oder Schaft. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Fertigungsverfahren für eine Komponente für eine Schusswaffe, insbesondere eine Handfeuerwaffe, wie Gehäuse, Patronenlager, Magazin, Griff, Lauf, Schalldämpfer und/oder Schaft.
Die Anforderungen an moderne Waffen und dessen Komponenten, wie Lauf, Mantel oder Schalldämpfer, insbesondere an diejenigen Komponenten, welche für die Verminderung bzw. Vermeidung von Schallemissionen zum einen und das Ermöglichen eines möglichst präzisen Schusses zum anderen verantwortlich sind, sind vielseitig und stehen miteinander zum Teil im Konflikt.
Beispielsweise sollen Schalldämpfer neben der möglichst effektiven Dämpfung des Schussgeräuschs (Schalldämpfungsvermögen) auch möglichst leicht, langlebig, wärmeisolierend, rückstoßhemmend (Rückstoßdämpfungsvermögen) und mit geringem Fertigungsaufwand herstellbar sein. Ferner gilt es, unerwünschten Effekten, wie dem sogenannten Hitzeflimmern und der Erstschussproblematik, entgegenzuwirken. Beim Hitzeflimmern erwärmt die sich mit der Zeit aufheizende Komponente die umgebende Luft, welche beim Aufsteigen ein Flimmern im Sichtbereich des Schützen erzeugt. Bei der Erstschussproblematik tritt zutage, dass innerhalb des Schalldämpfers vor dem ersten Schuss ein erhöhter Sauerstoffanteil vorliegt, der durch die entzündete Treibladung des Geschosses verbrennt und so das Schussgeräusch des ersten Schusses verstärkt. Unter Langlebigkeit sind insbesondere hohe Festigkeiten, Zähigkeiten, Korrosionswiderstände, etc. bei verschiedenen Betriebszuständen gemeint. Während des Betriebs kann der Schalldämpfer zum Beispiel Temperaturen von unter 0°C beim ersten Schuss im Winter bis hin zu etwa 10000°C bei schnellen Schusssalven ausgesetzt sein. Das Schalldämpfungsvermögen kann beispielsweise durch erhöhten Materialeinsatz aber zulasten des Gewichts, durch größere Umlenkkammern innerhalb des Schalldämpfers aber zulasten der Erstschussproblematik, durch längere Umleitwege des Verbrennungsgases innerhalb des Schalldämpfers aber zulasten des Hitzeflimmerns oder durch eine bedarfsoptimierte Geometrie aber zu zulasten des Fertigungsaufwands vergrößert werden.
Mäntel für Schusswaffen können ergänzend oder alternativ zu Schalldämpfern eingesetzt werden und werden um den Lauf einer Schusswaffe und/oder Schalldämpfer montiert. Dabei müssen Mäntel im Wesentlichen die gleichen Anforderungen erfüllen wie Schalldämpfer, wobei Mäntel primär zur Wärmeisolation und Wärmeableitung dienen, um Hitzeflimmern oder Verbrennungen zu vermeiden, während Schalldämpfer primär für die Schalldämpfung verantwortlich sind.
Bei dem Lauf einer Schusswaffe stehen insbesondere die Anforderung an einen möglichst geringen Verzug bei starken Temperaturschwankungen und Langlebigkeit im Konflikt mit einem möglichst geringen Gewicht und geringem Fertigungsaufwand.
Zufriedenstellende Lösungen für die zuvor aufgeführten Waffenkomponenten, die sämtlichen Anforderungen gerecht werden, gibt es derzeit nicht.
US 2017/0160035 A1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von Schalldämpfersegmenten aus Titanaluminid-Pulver. Dabei dient der Einsatz von Titanaluminid insbesondere der Gewichtsreduktion der Schalldämpfersegmente bzw. der Vergrößerung der mechanischen Festigkeit bei gleichem Gewicht. Es wird vorgeschlagen, den Sauerstoffgehalt in einem engen Einstellungsband zu variieren, um keine Festigkeitsabnahme bei zu wenig Sauerstoff oder eine Versprödung des Werkstoffs bei zu viel Sauerstoff einzubüßen. Bei Schusswaffenbauteilen, insbesondere Schalldämpfern, ist allerdings Duktilität gegenüber Temperaturfestigkeit zu priorisieren. Zur Herstellung eines Segments wird Titanaluminid-Pulver bereitgestellt, ein Halbzeug aus dem Pulver geformt und anschließend das Halbzeug zu dem Schalldämpfersegment in einem Ofen gesintert. Mittels dieses Verfahrens kann die Porosität nur auf ein begrenztes Maß von etwa 2% reduziert werden.
Weiter sind an dem Verfahren gemäß US 2017/0160035 A1 der hohe Fertigungsaufwand, insbesondere durch das mehrstufige Verfahren, und die herstellungsverfahrensbedingt eingeschränkte geometrische Gestaltungsfreiheit für das Halbzeug nachteilig, nämlich durch Pressen oder Spritzgießen. Ferner erhitzen sich die Schalldämpfersegmente im Betrieb, wodurch die umgebende Luft erwärmt wird, was ein Hitzeflimmern im Sichtfeld des Schützen zur Folge hat. Darüber hinaus entsteht bei dem Schalldämpfer gemäß US 2017/0160035 A1 ein hoher Körperschall. Außerdem können die durch den Schuss auftretenden Kräfte nicht ausreichend kompensiert werden, sodass Rückstöße beim Abgeben von Schüssen das Zielen bei einem Folgeschuss erschweren.
Es ist Aufgabe der Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden, insbesondere eine Komponente für eine Schusswaffe mit erhöhtem Wärmeisolationsvermögen, Rückstoßdämpfungsvermögen und/oder Schalldämpfungsvermögen bereitzustellen, wobei insbesondere der Fertigungsaufwand, die Erstschussproblematik und/oder das Hitzeflimmern nicht beeinträchtig sind/ist, vorzugsweise verbessert sind/ist. Es ist ferner Aufgabe der Erfindung ein Fertigungsverfahren für eine derartige Komponente zu verbessern.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche 1, 9, 13, 14 und 15.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Komponente für eine Schusswaffe, insbesondere eine Handfeuerwaffe, bereitgestellt. Bei der Komponente kann es sich um unmittelbar zu der Schusswaffe gehörende Komponenten, wie ein Gehäuse, ein Patronenlager, ein Magazin, ein Griff, ein Lauf und/oder ein Schaft, handeln. Die Komponente kann allerdings auch Anbauteile der Schusswaffe betreffen, wie beispielsweise ein Schalldämpfer oder ein Laufmantel. Daher sei klar, dass die Komponente nicht auf eine bestimmte geometrische Form oder Anordnung bzw. Anbringung an der Schusswaffe beschränkt ist. Es können weitere, oben nicht genannte Komponenten für Schusswaffen von dem Offenbarungsgehalt der vorliegenden Erfindung mitumfasst sein.
Die Komponente umfasst eine der Außenseite der Schusswaffe zugewandte Außenwand und eine von der Außenseite abgewandte Innenwand. Die Innenwand und die Außenwand können beispielsweise ähnlich geformt, insbesondere identisch geformt, und/oder im Wesentlichen parallel zueinander orientiert sein. Des Weiteren können die Innenwand und die Außenwand in einem Abstand zueinander angeordnet sein, wobei insbesondere der Abstand zwischen Innenwand und Außenwand eine Wandstärke der Komponente wenigstens abschnittsweise festlegt. Es sei klar, dass die Außenwand nicht entlang ihrer vollständigen Erstreckung in Komponentenlängsrichtung unmittelbar der Außenseite der Schusswaffe zugewandt sein muss, sondern dass es auch denkbar ist, dass eine weitere erfindungsgemäße Komponente oder ein zusätzliches Anbauteil für eine Schusswaffe derart mit der Komponente verbunden ist, dass die Außenwand beispielsweise wenigstens abschnittsweise in Komponentenlängsrichtung von der weiteren Komponente bzw. dem weiteren Anbauteil umgeben ist.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist zwischen der Außenwand und der Innenwand wenigstens eine geschlossene, gasdichte Unterdruckkammer gebildet. Gasdicht ist insbesondere dahingehend zu verstehen, dass die Unterdruckkammer undurchlässig für Gase ist. Eine beispielhafte Porengröße, welche eine Gasdurchlässigkeit bewirken kann, liegt in einem Bereich von etwa 1 nm bis 10 nm, wobei klar ist, dass Bestandteile mit größerem Durchmesser nicht aus der Unterdruckkammer hinaus bzw. in die Unterdruckkammer hinein gelangen. Vorzugsweise ist die Unterdruckkammer hermetisch gasdicht, insbesondere hermetisch abgedichtet, wobei insbesondere von hermetisch dicht bei einer Leckrate von etwa 1 * 10^-9 mbarl/s gesprochen werden kann. Beispielsweise ist es denkbar, in einem nachgelagerten Herstellungsschritt, eine zunächst mit beispielsweise einem Atmosphärendruck versehene Kammer in einen Unterdruckzustand zu verbringen, insbesondere zu vakuumieren. Dazu kann beispielsweise eine Unterdruckpumpe an die Komponente, insbesondere an die Atmosphärenkammer, angeschlossen werden, um Unterdruck in der Kammer zu generieren. Als Unterdruck wird dabei ein Druck in der Kammer bezeichnet, wenn er unter dem Umgebungsdruck liegt, wobei als Bezugsdruck Umgebungsluft mit einem Umgebungsdruck von 1 bar angenommen werden kann. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben herausgefunden, dass das Versehen der Komponente mit einer Unterdruckkammer einen positiven Effekt vor allem auf die Wärmedämmung besitzt, sowie auch auf die Schalldämmung und die Rückstoßdämpfung. Das im Unterdruck-Zustand befindliche Gas in der Unterdruckkammer bildet demnach eine Art Isolator, da aufgrund des Unterdruck-Zustands die wärmeleitenden Luftpartikel reduziert bzw. minimiert wurden. Insbesondere der nachteilige Effekt des Hitzeflimmerns kann damit deutlich verbessert werden.
In einer beispielhaften Ausführung der vorliegenden Erfindung herrscht in der wenigstens einen Unterdruckkammer ein absoluter Gasdruck von höchstens 10 * 10^-3 mbar und/oder mindestens 5 * 10^-6 mbar. Gasdruck entsteht in der Regel als Summe aller durch in der Unterdruckkammer angeordnetes Gas oder Gasgemisch wirkenden Kräfte auf die Unterdruckkammer, insbesondere auf die Innenwand und die Außenwand der Komponente. Gemäß der vorliegenden Erfindung wurde herausgefunden, dass ein derartig starker Unterdruck bzw. ein derartig geringer Druck in der Unterdruckkammer sehr gute Wärmeisolationseigenschaften besitzt. Allerdings wurde ebenfalls herausgefunden, dass ein gewisser Mindest-Gasdruck Wert von 5 * 10^-6 mbar einzuhalten ist. Beispielsweise ist die Komponente additiv gefertigt, insbesondere mittels Elektronenstrahlschweißen oder Laserstrahlschweißen. Insbesondere bei der Herstellung mittels des Elektronenstrahlschweißens hat sich auch ein Gasdruck-Wert im beanspruchten Bereich als besonders vorteilhaft erwiesen, da im Allgemeinen gilt, dass sich der Elektronen- oder Laserstrahl besser, d. h. mit mehr Energie und zielgerichteter, ausbreitet, je weniger Hindernisse ihm im Wege stehen, d. h. je geringer der vorliegende Gasdruck in der Unterdruckkammer ist. Der Mindest-Gasdruck-Wert kommt daher zustande, dass die Erfinder der vorliegenden Erfindung herausgefunden haben, dass unterhalb dieses Druckwerts es zu explosionsartigen Entladungsvorgängen zwischen den Pulver-Partikeln des pulverbasierten additiven Herstellungsverfahrens kommen kann. Der Mindest-Gasdruck-Wert ist demnach insbesondere dazu vorgesehen, eine ausreichende Stabilität der Komponente bei dessen Herstellung sicherzustellen.
Gemäß einer beispielhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung weist die Komponente eine Gruppe von mehreren Unterdruckkammern auf, die in Komponentenlängsrichtung und/oder in einer zur Komponentenlängsrichtung quer, vorzugsweise senkrecht, orientierten Querrichtung verteilt sind. Beispielsweise sind die Unterdruckkammern der Gruppe von mehreren Unterdruckkammern in Komponentenlängsrichtung und/oder in Querrichtung gleichmäßig verteilt, wobei insbesondere je zwei benachbarte Unterdruckkammern der Gruppe von mehreren Unterdruckkammern einen äquidistanten Abstand zueinander besitzen. In einer Weiterbildung bildet die Gruppe von mehreren Unterdruckkammern eine Wabenstruktur zwischen der Außenwand und der Innenwand der Komponente. Insbesondere können die Unterdruckkammern der Gruppe von mehreren Unterdruckkammern Wagen beliebiger geometrischer Form darstellen. Ein Vorteil der Gruppe von mehreren Unterdruckkammern, insbesondere der Wabenstruktur, ist die damit einhergehende Gewichtseinsparung im Vergleich zu einem Vollmaterial sowie die dadurch erzielbare Wärmeisolation, die wiederum insbesondere das Hitzeflimmern vor allem beim Dauerbeschuss vermindert.
In einer beispielhaften Ausführung der vorliegenden Erfindung sind zwei benachbarte Unterdruckkammern der Gruppe von mehreren Unterdruckkammern durch eine die Innenwand und die Außenwand verbindende Zwischenwand voneinander getrennt. Die Zwischenwand erstreckt sich dabei im Wesentlichen wenigstens abschnittsweise quer zur Komponentenlängsrichtung und/oder erstreckt sich zwischen der Innenwand und der Außenwand. Es kann vorgesehen sein, dass die Zwischenwand in eine benachbarte Zwischenwand, die zwei weiteren benachbarten Unterdruckkammern der Gruppe von mehreren Unterdruckkammern zugeordnet ist, und/oder in eine sich im Wesentlichen in Komponentenlängsrichtung erstreckende Kammerwand mündet. Gemäß einer Weiterbildung ist die Zwischenwand und/oder die Kammerwand wenigstens abschnittsweise gekrümmt geformt, vorzugsweise sphärisch geformt. Es ist auch denkbar, dass die Kammerwand und die Zwischenwand derart orientiert und jeweils paarweise miteinander zur Bildung der jeweiligen Unterdruckkammer miteinander verbunden sind, dass sich die Wabenstruktur aus vorzugsweise sechseckigen Unterdruckkammern einstellt.
In einer weiteren beispielhaften Ausführung ist die wenigstens eine Unterdruckkammer mit Metallpulverkörnern gefüllt. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben herausgefunden, dass durch das wenigstens teilweise Befüllen der Unterdruckkammer mit Metallpulverkörnern einen positiven Einfluss auf die Wärmeisolation der Komponente besitzt, insbesondere da die Metallpulverkörner selbst eine geringe bis schlechte Wärmeleitfähigkeit besitzen. Ferner wurde herausgefunden, dass auch die Schalldämmung der Komponente durch das Anordnen von Metallpulverkörnern in den Unterdruckkammern verbessert wird. Insbesondere bei der Herstellung der vorliegenden erfindungsgemäßen Komponente mittels eines additiven Fertigungsverfahrens, wie Laserstrahlschweißen oder Elektronenstrahlschweißen, stellt sich der beschriebene Effekt durch die in den Unterdruckkammern angeordneten Metallpulverkörnern besonders vorteilhaft ein. Es wurde herausgefunden, dass bei Herstellung der erfindungsgemäßen Komponente mittels des Pulverbett-basierten Herstellungsverfahrens ein gewisser Anteil aus Metallpulverkörnern des Pulverbettes, aus dem die Komponente mittels des additiven Verfahrens hergestellt wird, in den Hohlräumen verbleiben kann. Beispielsweise können die Metallpulverkörner eine Titanaluminid- und/oder Nickelbasis-Legierung umfassen. Bei Titanaluminiden (TiAl) handelt es sich um intermetallische Verbindungen aus Titan und Aluminium, die sowohl als Strukturwerkstoff wie auch als Beschichtungsstoff darstellbar sind. Titanaluminide weisen bei geringer Dichte (etwa 3,8 g/cm³) sehr gute Festigkeits- und Steifigkeitseigenschaften auf und besitzen in spezifischen Anwendungsgebieten, wie bei Schusswaffenkomponenten, bei denen eine Hochtemperaturfestigkeit, flexible Verformbarkeit und hohe Anforderungen an ein geringes Gewicht gestellt werden, erhebliche Vorteile. Nickelbasislegierungen sind Werkstoffe, deren Hauptbestandteil Nickel ist und die mit mindestens einem anderen chemischen Element meist mittels eines Schmelzverfahrens erzeugt werden und über eine gute Korrosions- und/oder Hochtemperaturbeständigkeit verfügen. Gemäß der vorliegenden Erfindung wurde herausgefunden, dass die Anwendung von Titanaluminiden und Nickelbasis-Legierungen für Schusswaffenkomponenten besonders gut geeignet ist, insbesondere dann, wenn sie additiv aus einem Stück gefertigt werden.
In einer beispielhaften Ausführung der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass wenigstens 50 % der für die Fertigung der Komponente verwendeten Pulverkörner einen Durchmesser von wenigstens 15 µm und/oder höchstens 300 µm aufweisen. Der Durchmesser der Pulverkörner kann insbesondere gemäß DIN 66161 gemessen werden. Dabei sei klar, dass die Angabe des Durchmessers keinesfalls darauf schließen lässt, dass die Körner zwangsläufig eine perfekte Kugelgeometrie aufweisen. Vielmehr können die Körner auch sphärische Formen aufweisen oder Agglomerationen mehrerer Pulverkörner bilden, die bei der Herstellung des Pulvers, beispielsweise mittels Pulververdüsung, entstehen können. Gemäß einer Weiterbildung weisen wenigstens 50 % der Pulverkörner einen Durchmesser von wenigstens 25 µm und höchstens 150 µm, insbesondere im Bereich von 40 µm bis 80 µm, vorzugsweise im Bereich von 15 µm bis höchstens 45 µm, auf.
Gemäß einer beispielhaften Ausführung der vorliegenden Erfindung ist in der wenigstens einen Unterdruckkammer ein Edelgas, wie Helium oder Argon, eingebracht, um den Gasdruck innerhalb der Unterdruckkammer einzustellen, insbesondere zu erhöhen. Insbesondere kann mittels des Edelgases sichergestellt werden, dass der Mindest-Gasdruck-Wert von etwa 5 * 10^-6 mbar, wie oben beschrieben, bestehen bleibt. Ein Vorteil des Edelgases besteht auch darin, dass die positiv geladenen Ionen den Effekt des Auftretens von explosionsartigen Entladungsvorgängen zwischen den Pulver-Partikeln im Falle eines Pulverbett-basierten Herstellungsverfahrens unterdrücken.
Gemäß einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung sind wenigstens zwei benachbarte Unterdruckkammern der Gruppe von mehreren Unterdruckkammern derart miteinander in Verbindung, dass ein Gas- und/oder Metallpulver-Austausch zwischen den benachbarten Unterdruckkammern stattfinden kann. Dies bedeutet, dass nicht zwangsläufig jede Unterdruckkammer der mehreren Unterdruckkammern für sich geschlossen und gasdicht ist, sondern zusammen mit der wenigstens einen weiteren Unterdruckkammer einen gemeinsamen Unterdruckkammer-Raum bildet, der gasdicht und geschlossen ist. Das in den Unterdruckkammern angeordnete Gas sowie gegebenenfalls das in die Unterdruckkammern eingebrachte Metallpulver kann sich zwischen den zwei benachbarten miteinander in Verbindung stehen Unterdruckkammern verlagern. Beispielsweise ist die Zwischenwand und/oder die Kammerwand derart durchlässig, insbesondere Gas- und/oder Metallpulverdurchlässig, gestaltet, dass ein Gas- und/oder Metallpulver-Austausch zwischen den benachbarten Unterdruckkammern stattfinden kann. Eine Durchlässigkeit, insbesondere Porosität, der Zwischenwand und/oder der Kammerwand kann derart auf eine Partikelgröße des Metallpulvers bzw. der Gasatome eingestellt sein, dass diese die Zwischenwand und/oder die Kammerwand passieren können. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass sämtliche Unterdruckkammern der Gruppe von mehreren Unterdruckkammern auf diese Weise miteinander in Verbindung stehen, insbesondere um eine mit sich kommunizierende Wabenstruktur auf diese Weise zu bilden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung, der mit den vorhergehenden Aspekten und beispielhaften Ausführungen kombinierbar ist, ist eine Komponente für eine Schusswaffe, insbesondere eine Handfeuerwaffe, bereitgestellt. Bei der Komponente kann es sich um unmittelbar zu der Schusswaffe gehörende Komponenten, wie ein Gehäuse, ein Patronenlager, ein Magazin, ein Griff, ein Lauf und/oder ein Schaft, handeln. Die Komponente kann allerdings auch Anbauteile der Schusswaffe betreffen, wie beispielsweise ein Schalldämpfer oder ein Laufmantel. Daher sei klar, dass die Komponente nicht auf eine bestimmte geometrische Form oder Anordnung bzw. Anbringung an der Schusswaffe beschränkt ist. Es können weitere, oben nicht genannte Komponenten für Schusswaffen von dem Offenbarungsgehalt der vorliegenden Erfindung mitumfasst sein.
Die Komponente umfasst eine der Außenseite der Schusswaffe zugewandte Außenwand und eine von der Außenseite abgewandte Innenwand. Die Innenwand und die Außenwand können beispielsweise ähnlich geformt, insbesondere identisch geformt, und/oder im Wesentlichen parallel zueinander orientiert sein. Des Weiteren können die Innenwand und die Außenwand in einem Abstand zueinander angeordnet sein, wobei insbesondere der Abstand zwischen Innenwand und Außenwand eine Wandstärke der Komponente wenigstens abschnittsweise festlegt. Es sei klar, dass die Außenwand nicht entlang ihrer vollständigen Erstreckung in Komponentenlängsrichtung unmittelbar der Außenseite der Schusswaffe zugewandt sein muss, sondern dass es auch denkbar ist, dass eine weitere erfindungsgemäße Komponente oder ein zusätzliches Anbauteil für eine Schusswaffe derart mit der Komponente verbunden ist, dass die Außenwand beispielsweise wenigstens abschnittsweise in Komponentenlängsrichtung von der weiteren Komponente bzw. dem weiteren Anbauteil umgeben ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung sind die Außenwand und die Innenwand derart aus einem Stück additiv gefertigt, dass wenigstens eine geschlossene Kammer zwischen der Außenwand und der Innenwand gebildet ist. Beispielsweise kann die geschlossene Kammer als gasdichte Unterdruckkammer gebildet sein, insbesondere gemäß einem der zuvor beschriebenen Aspekte bzw. beispielhaften Ausführungen. Beispielsweise können bei der Verwendung von Pulverkörnern als Ausgangsmaterial der Legierung für die Fertigung der erfindungsgemäßen Komponente thermische Formgebungsverfahren eingesetzt werden. Mit thermischen Formgebungsverfahren, wie Gießverfahren und additiven Fertigungsverfahren, wie selektives Laserstrahlschweißen und selektives Elektronenstrahlschweißen, können komplexere Geometrien hergestellt werden, die im Vergleich zu anderen, beispielsweise spanenden, Bearbeitungsverfahren bei gleichem oder niedrigerem Gewicht ein erhöhtes Schalldämpfungs-, Rückstoßdämpfungs- und/oder Wärmeabsorptionsvermögen aufweisen können. Ferner besteht ein Vorteil der thermischen Formgebungsverfahren darin, dass eine Wärmebehandlung integriert werden kann, welche die Langlebigkeit der Schusswaffenkomponente steigert. Insbesondere bei additiven Fertigungsverfahren kann der Fertigungsaufwand sowohl gegenüber spanenden Fertigungsverfahren als auch gegenüber anderen thermischen Fertigungsverfahren, wie Gießverfahren, reduziert sein, da Bauteile insbesondere weitestgehend in einem Schritt und ohne erforderliche Nachbearbeitung hergestellt werden können. Beispielsweise kann bei Schalldämpfern und Mündungsbremsen der gesamte Schalldämpfer bzw. die gesamte Mündungsbremse in einem Schritt hergestellt werden. Unter weitestgehend in einem Schritt ist in diesem Zusammenhang zu verstehen, dass geringfügiges Nachbearbeiten, wie beispielsweise das Einbringen eines Gewindes zum Befestigen der Komponente an die Schusswaffe, erforderlich sein können.
In einer beispielhaften Ausführung der erfindungsgemäßen Komponente ist diese durch schichtweises Auftragen und Verschmelzen von Metallpulverkörnern gefertigt. Die Richtung, in der die Metallpulverkörner schichtweise aufgetragen und miteinander verschmolzen werden, legt dabei eine Aufbaurichtung des additiven Fertigungsverfahrens fest. Dadurch, dass die Metallpulverkörner schichtweise aufgetragen und in diesem Umfang miteinander verschmolzen werden, lässt sich auf diese Weise die jeweilige Schichtdicke der entsprechenden Schichtkomponente einstellen. Gemäß einer Weiterbildung besitzen wenigstens 50 % der Pulverkörner einen Durchmesser von wenigstens 25 µm und höchstens 300 µm. Der Durchmesser der Pulverkörner kann insbesondere gemäß DIN 66161 gemessen werden. Dabei sei klar, dass die Angabe des Durchmessers keinesfalls darauf schließen lässt, dass die Körner zwangsläufig eine perfekte Kugelgeometrie aufweisen. Vielmehr können die Körner auch sphärische Formen aufweisen oder Agglomerationen mehrerer Pulverkörner bilden, die bei der Herstellung des Pulvers, beispielsweise mittels Pulververdüsung, entstehen können.
Gemäß einer beispielhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist die Komponente mittels eines selektiven Laserstrahlschweißverfahrens gefertigt. Es kann vorgesehen sein, dass wenigstens 50 % der Metallpulverkörner einen Durchmesser von wenigstens 15 µm und höchstens 45 µm aufweisen. Dabei werden die Pulverkörner schichtweise beispielsweise auf eine Trägerplatte aufgetragen und verschmolzen. Es kann vorgesehen sein, dass eine Schichtdicke in Aufbaurichtung, in der die Komponente schichtweise aufgebaut wird, wenigstens 25 µm, vorzugsweise wenigstens 35 µm oder 45 µm, beträgt.
Gemäß einer beispielhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist die Komponente mittels eines selektiven Elektronenstrahlschweißverfahrens gefertigt. Dabei können wenigstens 50 % Metallpulverkörner einen Durchmesser von wenigstens 25 µm und höchstens 150 µm, insbesondere im Bereich von 40 µm bis 80 µm, aufweisen. Alternativ oder zusätzlich können die Pulverkörner dadurch gekennzeichnet sein, dass sie einen durchschnittlichen Durchmesser von 60 µm bis 90 µm, vorzugsweise im Bereich von 70 µm bis 80 µm, besitzen. Gemäß einer Weiterbildung werden die Pulverkörner schichtweise beispielsweise auf eine Trägerplatte aufgetragen und verschmolzen. Es kann vorgesehen sein, dass eine Schichtdicke in Aufbaurichtung, in der die Komponente schichtweise aufgebaut wird, wenigstens 25 µm, vorzugsweise wenigstens 35 µm, 45 µm oder wenigstens 60 µm und/oder höchstens 80 µm, beträgt. Eine beispielhafte selektive Elektronenstrahl-SchmelzAnlage (EBM-Anlage) ist wie folgt charakterisiert: als wesentliche Bestandteile sind die elektronenstrahlerzeugende Kanone und der Bauraum zu nennen, in dem Bauteile mittels selektivem Schmelzen schichtweise aus einem sogenannten Pulverbett generiert werden. Die Kanone hat die Aufgabe, Elektronen zu emittieren, zu beschleunigen, zu einem Strahl zu bündeln und zielgerichtet auf die Arbeitsebene, in der das Bauteil generiert wird, zu lenken. Zur Beschleunigung der Elektronen werden Spannungen von bis zu über 60 kV eingesetzt. Die Umlenkung bzw. Fokussierung des vorzugsweise im Wesentlichen trägheitslosen Elektronenstrahls erfolgt durch das Anbringen elektromagnetischer Felder. In dem Bauraum ist eine in der Regel vertikal bewegbare Trägerplattform/Bauplattform, wenigstens ein Pulvertank sowie ein Pulverrechen zum schichtweisen Auftragen und gleichmäßigen Verteilen des Pulvermaterials angeordnet. An diesem Verfahren ist beispielsweise die hohe Strahlgeschwindigkeit (bis zu 8000 m/s) vorteilhaft, die unter anderem dazu führt, dass in jeder Lage zusätzliche Wärme neben dem lokalen Aufschmelzen eingebracht werden kann. In dem Bauraum herrscht ein starker Unterdruck, vorzugsweise in einem Bereich von 10 * 10^-3 mbar bis 5 * 10^-6 mbar. Dies hat zur Folge, dass der Elektronenstrahl zuverlässig generiert werden kann und der Bauraum sehr gut isoliert ist. Die Energieabsorption bei Verwendung eines Elektronenstrahls ist sehr gut, sodass in dem Pulver in kurzer Zeit sehr viel Wärme erzeugt werden kann. Beispielsweise im Vergleich zu einem Laserstrahlschweißverfahren sind konstant höhere Temperaturen gegeben, wodurch es unter anderem möglich ist, spezielle Werkstoffe, die ansonsten nicht verarbeitet werden können, zu verwenden, insbesondere spannungsarm und fehlerfrei zu bearbeiten. Das Laserstrahlschweißen erfolgt im Wesentlichen analog zu dem Elektronenstrahlschweißen mit dem wesentlichen Unterschied, dass statt des Elektronenstrahls ein Laserstrahl Anwendung findet. Damit sind weitere Unterschiede verbunden. Beispielsweise wird der Laserstrahl durch Spiegel umgelenkt. In der Regel wird der Bauraum mit reinem Intertgas (Argon, Helium) geflutet. Gemäß der vorliegenden Erfindung wurde herausgefunden, dass sich der Unterdruck im Vergleich zu Fluten mit Inertgas vorteilhaft auf das Herstellungsverfahren und das herzustellende Bauteil auswirkt. Beispielsweise können aufgrund des Unterdrucks gasförmige Einschlüsse in dem Bauteil, welche sich negativ auf die Bauteilqualität auswirken können, vermieden werden. Weiter vorteilhaft ist die hohe Umlenkgeschwindigkeit des Elektronenstrahls, sodass eine deutlich höhere Anzahl an Schmelzbahnen parallel betrieben werden können. In einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung kann mittels des Laserstrahlschweißens eine Pulverfraktion im Bereich von 15 bis 45 µm erzielt werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung, der mit den vorhergehenden Aspekten und beispielhaften Ausführungen kombinierbar ist, ist eine Schusswaffe, insbesondere Handfeuerwaffe, bereitgestellt. Erfindungsgemäß umfasst die Schusswaffe wenigstens eine erfindungsgemäße und nach einem der vorstehenden Aspekte bzw. beispielhaften Ausführungen ausgebildete Komponente.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung, der mit den vorhergehenden Aspekten und beispielhaften Ausführungen kombinierbar ist, ist ein Fertigungsverfahren für eine Komponente, wie ein Gehäuse, ein Patronenlager, ein Magazin, ein Griff, ein Lauf, ein Schalldämpfer und/oder ein Schaft, für eine Schusswaffe, insbesondere eine Handfeuerwaffe bereitgestellt. Die zu fertigende Komponente kann gemäß einem der zuvor beschriebenen Aspekte bzw. beispielhaften Ausführungen ausgebildet bzw. hergestellt sein. Gemäß dem erfindungsgemäßen Fertigungsverfahren wird eine der Außenseite der Schusswaffe zugewandte Außenwand und eine von der Außenseite abgewandte Innenwand derart gefertigt, dass zwischen der Außenwand und der Innenwand wenigstens eine geschlossene, gasdichte Unterdruckkammer gebildet wird. Es sei klar, dass das erfindungsgemäße Fertigungsverfahren derart gekennzeichnet sein kann, dass es die Komponente gemäß einem der zuvor beschriebenen Aspekte bzw. beispielhaften Ausführungen realisiert, bzw. dass mittels des Verfahrens die Komponente gemäß einem der zuvor beschriebenen Aspekte bzw. beispielhaften Ausführungen hergestellt werden kann.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung, der mit den vorhergehenden Aspekten und beispielhaften Ausführungen kombinierbar ist, ist ein Fertigungsverfahren für eine Komponente, wie ein Gehäuse, ein Patronenlager, ein Magazin, ein Griff, ein Lauf, ein Schalldämpfer und/oder ein Schaft, für eine Schusswaffe, insbesondere eine Handfeuerwaffe bereitgestellt. Die zu fertigende Komponente kann gemäß einem der zuvor beschriebenen Aspekte bzw. beispielhaften Ausführungen ausgebildet bzw. hergestellt sein. Gemäß dem erfindungsgemäßen Fertigungsverfahren wird eine der Außenseite der Schusswaffe zugewandte Außenwand und eine von der Außenseite abgewandte Innenwand derart aus einem Stück additiv gefertigt, dass zwischen der Außenwand und der Innenwand wenigstens eine geschlossene Kammer gebildet wird. Es sei klar, dass das erfindungsgemäße Fertigungsverfahren derart gekennzeichnet sein kann, dass es die Komponente gemäß einem der zuvor beschriebenen Aspekte bzw. beispielhaften Ausführungen realisiert, bzw. dass mittels des Verfahrens die Komponente gemäß einem der zuvor beschriebenen Aspekte bzw. beispielhaften Ausführungen hergestellt werden kann.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung, der mit den vorhergehenden Aspekten und beispielhaften Ausführungen kombinierbar ist, ist die Komponente aus einem Stück einer Legierung umfassend mehr als 15 At.-% Aluminium und mehr als 10 At.-% Titan gefertigt. Gemäß der vorliegenden Erfindung wurde herausgefunden, dass sich diese Legierungsbestandteile in dem beanspruchten Atomprozent-Mindestbereich besonders gut für Komponenten für Schusswaffen eignen, da sie besonders gute Eigenschaften in Bezug auf die flexible Herstellung komplexer geometrischer Strukturen besitzen, welche insbesondere bei Komponenten für Schusswaffen relevant sind, um die starken Anforderungen an Hitzebeständigkeit, Schalldämmungs- und Rückstoßdämpfungsvermögen zu erfüllen. Des Weiteren wird mit der erfindungsgemäßen Legierungsbestandteil-Zusammensetzung ein Optimum aus hoher Festigkeit und niedrigem Gewicht erreicht. Gemäß einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist die Komponente aus einem Stück der Legierung additiv gefertigt. Beispielsweise können bei der Verwendung von Pulverkörnern als Ausgangsmaterial der Legierung für die Fertigung der erfindungsgemäßen Komponente thermische Formgebungsverfahren eingesetzt werden. Mit thermischen Formgebungsverfahren, wie Gießverfahren und additiven Fertigungsverfahren, wie selektives Laserstrahlschweißen und selektives Elektronenstrahlschweißen, können komplexere Geometrien hergestellt werden, die im Vergleich zu anderen, beispielsweise spanenden, Bearbeitungsverfahren bei gleichem oder niedrigerem Gewicht ein erhöhtes Schalldämpfungs-, Rückstoßdämpfungs- und/oder Wärmeabsorptionsvermögen aufweisen können. Ferner besteht ein Vorteil der thermischen Formgebungsverfahren darin, dass eine Wärmebehandlung integriert werden kann, welche die Langlebigkeit der Schusswaffenkomponente steigert. Insbesondere bei additiven Fertigungsverfahren kann der Fertigungsaufwand sowohl gegenüber spanenden Fertigungsverfahren als auch gegenüber anderen thermischen Fertigungsverfahren, wie Gießverfahren, reduziert sein, da Bauteile insbesondere weitestgehend in einem Schritt und ohne erforderliche Nachbearbeitung hergestellt werden können. Beispielsweise kann bei Schalldämpfern und Mündungsbremsen der gesamte Schalldämpfer bzw. die gesamte Mündungsbremse in einem Schritt hergestellt werden. Unter weitestgehend in einem Schritt ist in diesem Zusammenhang zu verstehen, dass geringfügiges Nachbearbeiten, wie beispielsweise das Einbringen eines Gewindes zum Befestigen der Komponente an die Schusswaffe, erforderlich sein können.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung, der mit den vorhergehenden Aspekten und beispielhaften Ausführungen kombinierbar ist, ist die Komponente aus einem Stück einer Titanaluminid-Legierung oder einer Nickelbasis-Legierung additiv gefertigt. Bei Titanaluminiden (TiAl) handelt es sich um intermetallische Verbindungen aus Titan und Aluminium, die sowohl als Strukturwerkstoff wie auch als Beschichtungsstoff darstellbar sind. Titanaluminide weisen bei geringer Dichte (etwa 3,8 g/cm³) sehr gute Festigkeits- und Steifigkeitseigenschaften auf und besitzen in spezifischen Anwendungsgebieten, wie bei Schusswaffenkomponenten, bei denen eine Hochtemperaturfestigkeit, flexible Verformbarkeit und hohe Anforderungen an ein geringes Gewicht gestellt werden, erhebliche Vorteile. Nickelbasislegierungen sind Werkstoffe, deren Hauptbestandteil Nickel ist und die mit mindestens einem anderen chemischen Element meist mittels eines Schmelzverfahrens erzeugt werden und über eine gute Korrosions- und/oder Hochtemperaturbeständigkeit verfügen. Gemäß der vorliegenden Erfindung wurde herausgefunden, dass die Anwendung von Titanaluminiden und Nickelbasis-Legierungen für Schusswaffenkomponenten besonders gut geeignet ist, insbesondere dann, wenn sie additiv aus einem Stück gefertigt werden. Beispielsweise können bei der Verwendung von Pulverkörnern als Ausgangsmaterial der Legierung für die Fertigung der erfindungsgemäßen Komponente thermische Formgebungsverfahren eingesetzt werden. Mit thermischen Formgebungsverfahren, wie Gießverfahren und additiven Fertigungsverfahren, wie selektives Laserstrahlschweißen und selektives Elektronenstrahlschweißen, können komplexere Geometrien hergestellt werden, die im Vergleich zu anderen, beispielsweise spanenden, Bearbeitungsverfahren bei gleichem oder niedrigerem Gewicht ein erhöhtes Schalldämpfungs-, Rückstoßdämpfungs- und/oder Wärmeabsorptionsvermögen aufweisen können. Ferner besteht ein Vorteil der thermischen Formgebungsverfahren darin, dass eine Wärmebehandlung integriert werden kann, welche die Langlebigkeit der Schusswaffenkomponente steigert. Insbesondere bei additiven Fertigungsverfahren kann der Fertigungsaufwand sowohl gegenüber spanenden Fertigungsverfahren als auch gegenüber anderen thermischen Fertigungsverfahren, wie Gießverfahren, reduziert sein, da Bauteile insbesondere weitestgehend in einem Schritt und ohne erforderliche Nachbearbeitung hergestellt werden können. Beispielsweise kann bei Schalldämpfern und Mündungsbremsen der gesamte Schalldämpfer bzw. die gesamte Mündungsbremse in einem Schritt hergestellt werden. Unter weitestgehend in einem Schritt ist in diesem Zusammenhang zu verstehen, dass geringfügiges Nachbearbeiten, wie beispielsweise das Einbringen eines Gewindes zum Befestigen der Komponente an die Schusswaffe, erforderlich sein können.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung, der mit den vorhergehenden Aspekten und beispielhaften Ausführungen kombinierbar ist, ist die Komponente ein Innenorgan für eine Schusswaffe, insbesondere eine Handfeuerwaffe, mit einer Verbrennungsgasen und/oder Gasdruck beim Schuss ausgesetzten Funktionsfläche. Unter Innenorgan ist insbesondere eine Komponente einer Schusswaffe, wie ein Patronenlager, ein Lauf, eine Mündungsbremse, ein Schalldämpfer, ein Schalldämpfermantel und/oder ein Schalldämpferinnenteil, zu verstehen, die wenigstens eine Fläche aufweist, die Verbrennungsgasen und/oder Gasdruck beim Schuss ausgesetzt ist. Darunter sind insbesondere solche Flächen zu verstehen, die den Gasdruck und/oder den Verbrennungsgasen ausgesetzt sind bevor der Gasdruck und/oder die Verbrennungsgase die Schusswaffe, gegebenenfalls inklusive einer an der Schusswaffe montierten Komponente, wie eine Mündungsbremse oder ein Schalldämpfer, in die Umgebung verlassen.
Eine Funktionsfläche ist insbesondere eine solche Fläche, die für die Schalldämpfung, Rückstoßdämpfung und/oder Wärmeabsorption ausgebildet und/oder vorgesehen ist. Die Funktionsfläche kann sich auch in einer Kammer, insbesondere Unterdruckkammer, befinden und/oder eine Innenwand der Kammer, insbesondere Unterdruckkammer, bilden, vorzugsweise um Schallwellen, die in die Kammer eingetreten sind, effektiver zu dämpfen und/oder eine Wärmeabstrahlung aus dem Komponenteninneren durch die Kammer hindurch in die Umgebung zu vermindern, wodurch der Effekt des Hitzeflimmerns zu reduzieren ist. Darunter können sich quer, insbesondere orthogonal, zur Seelenachsenrichtung erstreckende Flächen von Stirnwänden, wie Prallwände, verstanden werden, die durch Abbremsen von sich in Geschossflugrichtung ausbreitenden Verbrennungsgasen und/oder ausbreitendem Gasdruck eine Kraft aufnehmen, die den Rückstoß dämpft. Insbesondere ist die Kraft in entgegengesetzter Richtung des Rückstoßes orientiert. Derartige Prallwände können beispielsweise in Schalldämpfern oder in Mündungsbremsen ausgebildet sein. Ferner können unter Funktionsflächen Strömungsleitflächen, wie Flächen von Stirnwänden, insbesondere Trennwänden, verstanden werden, die Strömungsleitkammern eines Schalldämpfers in Seelenachsenrichtung begrenzen. Ferner können unter Funktionsflächen auch Flächen von Mänteln verstanden werden, die Strömungsleitkammern eines Schalldämpfers quer, insbesondere orthogonal, zur Seelenachsenrichtung begrenzen. Strömungsleitflächen sind insbesondere zur Schalldämpfung und/oder zur möglichst gleichmäßigen Absorption von Wärme durch das Innenorgan ausgebildet. Ferner können unter Funktionsflächen die Patrone umgebende Flächen eines Patronenlagers verstanden werden, die insbesondere derart ausgestaltet sein können, dass auch ein Patronenlager eine möglichst große Schalldämpfung bewirkt. Dabei kann eine der Patrone in Rückstoßrichtung zugewandte Prallfläche und/oder eine die Patrone umfänglich umgebende Mantelfläche eine Funktionsfläche darstellen. Funktionsflächen können auch im Lauf, insbesondere im Mantel des Laufs, ausgebildet sein, um bereits dort eine Schalldämpfern zu erzielen. Vorzugsweise sind alle oder wenigstens ein wesentlicher Teil der Verbrennungsgasen und/oder Gasdruck beim Schuss ausgesetzten Flächen eines Innenorgans als Funktionsflächen gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ausgebildet. Unter einem wesentlichen Teil ist in diesem Zusammenhang wenigstens 10 %, insbesondere wenigstens 20 %, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90% oder wenigstens 95%, besagter Flächen, insbesondere der effektiven Oberfläche, zu verstehen.
Es sei klar, dass ein Innenorgan beispielsweise eine der oben erwähnten Komponenten einer Schusswaffe bilden kann. Ein Innenorgan kann aber auch lediglich eine oder mehrere Bestandteile einer derartigen Komponente, wie beispielsweise eines Mantel, eines Mantelabschnitts und/oder einer Stirnwand, wie einer Prallwand, einer Trennwand, einer Kammerwand, oder dergleichen, bilden. Beispielsweise kann ein Innenorgan eine einzelne Stirnwand, wie beispielsweise eine gelochte Scheibe oder einen Trichterabschnitt, bilden, die in einen Schalldämpfer eingesetzt werden kann.
Gemäß diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die Funktionsfläche eine Rautiefe von wenigstens 45 Rz und von höchstens 250 Rz auf. Unter Rz ist die gemittelte Rautiefe in der Einheit µm zu verstehen. Alternativ oder zusätzlich zu einer Rautiefe von wenigstens 45 Rz und von höchstens 250 Rz, kann die Funktionsfläche auch einen Mittenrauwert von wenigstens 7 Ra und von höchstens 50 Ra, vorzugsweise von wenigstens 15 Ra und von höchstens 100 Ra, aufweisen. Unter Ra ist das arithmetische Mittel der Abweichung von einer Mittellinie in der Einheit µm zu verstehen. Gemäß einer beispielhaften Weiterbildung weist die Funktionsfläche alternativ oder zusätzlich zu den angegebenen Bereichen für die Rautiefe und für den Mittenrauwert eine effektive Oberfläche auf, die gegenüber einer ideal glatten Oberfläche um das 1,1-Fache bis 20,4-Fache vergrößert ist (Oberflächenvergrößerung). Bei der effektiven Oberfläche handelt es sich um die tatsächliche Oberfläche einer Fläche. Der Unterschied sei exemplarisch anhand eines Zylinders dargestellt. Während die Innenfläche eines ideal glatten Zylinders eine effektive Oberfläche aufweist, die sich nach der Formel: 2 * π * Zylinderradius * Zylinderlänge; berechnet, weist die Innenfläche eines realen Zylinders aufgrund dessen fertigungsbedingtem Höhen- und Tiefenprofil eine größere effektive Oberfläche auf. Die effektive Oberfläche des realen Zylinders berechnet sich dabei aus dem Produkt der Oberfläche für eine ideal glatte Fläche (2 * π * Zylinderradius * Zylinderlänge) und dem Vergrößerungsfaktor. Es sei klar, dass diese Berechnungsart auch auf Flächen anwendbar ist, die nicht über eine einfache geometrische Form verfügen und damit aufwändiger zu berechnen sind. So können insbesondere bei komplizierteren Flächenformen, die von einem Modellierungsprogramm, wie einem CAD-Programm, angegebenen Flächen als ideale glatte Flächen angenommen werden und als Kehrwert mit der effektiven Fläche multipliziert werden, um den Vergrößerungsfaktor zu erhalten. Wie insbesondere im Vergleich der 9 und 10 klar wird, auf die später ausführlich Bezug genommen wird, kann sich die effektive Oberfläche zweier Flächen trotz vergleichbarem Mittenrauwert und/oder vergleichbarer gemittelter Rautiefe deutlich unterscheiden. Grund dafür können vorzugsweise schmale Höhen- und Tiefenprofile und/oder Hinterschneidungen sein, die von einem Messtaster und/oder von einem Mess-Lichtstrahl, der zur Bestimmung der gemittelten Rautiefe und/oder des Mittenrauwerts eingesetzt werden kann, nicht immer und/oder zumindest nicht vollständig detektiert werden. Daher soll die Messung der effektiven Oberfläche, insbesondere zur Ermittlung des Vergrößerungsfaktors im Vergleich zu einer ideal glatten Oberfläche mittels Gasadsorption, insbesondere gemäß DIN ISO 9277, und/oder mittels der Quecksilberporosimetrie, insbesondere gemäß DIN 66139, erfolgen. Als Adsorption wird die Anreicherung von Stoffen aus Gasen oder Flüssigkeiten an der Oberfläche eines Festkörpers, allgemeiner an der Grenzfläche zwischen zwei Phasen, verstanden. Bei dem BET-Messverfahren insbesondere gemäß ist DIN ISO 9277 handelt es sich um ein Analyseverfahren zur Größenbestimmung von Oberflächen, insbesondere poröser Festkörper, mittels der Gasadsorption. Die Quecksilberporosimetrie ist ein Analysenverfahren zum Bestimmen der Porengrößenverteilung.
Überraschenderweise hat sich herausgestellt, dass durch Einstellung der Rautiefe Rz, des Mittenrauwerts Ra und/oder der Oberflächenvergrößerung in den zuvor angegebenen Wertebereichen eine deutliche Steigerung des Wärmeabsorptionsvermögens erzielt werden kann. Gleichzeitig hat sich herausgestellt, dass dadurch auch das Schalldämpfungsvermögen und/oder das Rückstoßdämpfungsvermögen, insbesondere durch die vergrößerte (effektive) Oberfläche, gesteigert werden kann. Besonders vorteilhaft an der erfindungsgemäßen Maßnahme ist, dass diese im Wesentlichen keine oder nur eine unwesentliche Steigerung des Gewichts mit sich bringt, insbesondere weil das Höhen- und Tiefenprofil im µm-Bereich liegt und damit keinen großen Einfluss auf das Gewicht hat. Ferner bringt die erfindungsgemäße Maßnahme den Vorteil mit sich, dass die effektive Oberfläche deutlich gesteigert werden kann, ohne eine deutliche Steigerung des Volumens des Innenorgans mit sich zu bringen. Dadurch steigen die Sauerstoffmengen in dem Innenorgan vor dem ersten Schuss zumindest nicht wesentlich an, sodass die Erstschussproblematik nicht oder kaum negativ beeinträchtigt wird. Auch hier wirkt sich das Höhen- und Tiefenprofile im µm-Bereich besonders positiv aus, weil dadurch die effektive Oberfläche der Funktionsflächen deutlich gesteigert werden kann, insbesondere ohne ein größeres Volumen zu erfordern. Unter µm-Bereich ist insbesondere eine Größenordnung zwischen 1 µm und 999 µm, vorzugsweise zwischen 25 µm und 300 µm, besonders bevorzugt zwischen 45 µm und 250 µm, zwischen 60 µm und 150 µm oder zwischen 80 µm und 100 µm, zu verstehen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Funktionsfläche aus Pulverkörnern gefertigt, insbesondere additiv gefertigt. Beispielsweise können bei Verwendung von Pulverkörnern als Ausgangsmaterial für die Fertigung von Innenorganen thermische Formgebungsverfahren eingesetzt werden. Mit thermischen Formgebungsverfahren, wie Gießverfahren und additiven Fertigungsverfahren, wie selektives Laserstrahlschweißen und selektives Elektronenstrahlschweißen, können komplexere Geometrien hergestellt werden, die im Vergleich zu anderen, beispielsweise spanenden, Bearbeitungsverfahren bei gleichem oder niedrigerem Gewicht ein erhöhtes Schalldämpfungs-, Rückstoßdämpfungs- und/oder Wärmeabsorptionsvermögen aufweisen können. Ferner besteht ein Vorteil der thermischen Formgebungsverfahren darin, dass eine Wärmebehandlung integriert werden kann, welche die Langlebigkeit eines Innenorgans steigert. Insbesondere bei additiven Fertigungsverfahren kann der Fertigungsaufwand sowohl gegenüber spanenden Fertigungsverfahren als auch gegenüber anderen thermischen Fertigungsverfahren, wie Gießverfahren, reduziert sein, da Bauteile insbesondere weitestgehend in einem Schritt und ohne erforderliche Nachbearbeitung hergestellt werden können. Beispielsweise kann bei Schalldämpfern und Mündungsbremsen der gesamte Schalldämpfer bzw. die gesamte Mündungsbremse in einem Schritt hergestellt werden. Unter weitestgehend in einem Schritt ist in diesem Zusammenhang zu verstehen, dass kleine Nachbearbeiten, wie beispielsweise die Einbringung eines Gewindes zum Befestigen eines Innenorgans an eine Schusswaffe, an einen Schalldämpfer, an eine Mündungsbremse etc., erforderlich sein können. Ein weiterer Vorteil der additiven Fertigung besteht darin, dass die Oberflächen, insbesondere die erfindungsgemäßen Funktionsflächen, von Komponenten, die mittels eines additiven Fertigungsverfahrens hergestellt sind, eine inhärente Rautiefe bis zu einem gewissen Grad besitzen. Insbesondere an den Oberflächen einer additiv gefertigten Komponente werden die Pulverkörner nicht vollständig aufgeschmolzen und stellen dadurch eine gewisse Rautiefe bereit. Die dabei entstehende Rautiefe kann durch Anpassung der Prozessparameter, wie beispielsweise der Strahlleistung, der Belichtungszeit bzw. Bestrahlungszeit, der das Pulver umgebenden Atmosphäre, wie beispielsweise Schutzgas und/oder Unterdruck, sowie des Absorptionsgrads des verwendeten Pulvers angepasst werden.
Ferner kann vorgesehen sein, dass wenigstens 50 % der für die Fertigung der Funktionsfläche verwendeten Pulverkörner einen Durchmesser von wenigstens 25 µm und höchstens 300 µm aufweisen. Der Durchmesser der Pulverkörner kann insbesondere gemäß DIN 66161 gemessen werden. Dabei sei klar, dass die Angabe des Durchmessers nicht bedeutet, dass die Körner zwangsläufig eine perfekte Kugelgeometrie aufweisen. Vielmehr können die Körner auch sphärische Formen aufweisen oder Agglomerationen mehrerer Pulverkörner bilden, die bei der Herstellung des Pulvers, beispielsweise mittels Pulververdüsung, entstehen können. Besonders vorteilhaft an der Verwendung von Pulverkörnern in dem angegebenen Durchmesserbereich ist, dass diese, insbesondere in Abhängigkeit des Fertigungsverfahrens, eine Rautiefe im Mikrometerbereich, insbesondere in einem Bereich zwischen 45 Rz und 250 Rz, bewirken. Dies kann dadurch realisiert werden, dass die Pulverkörner bei der Fertigung nicht ganz aufgeschmolzen werden, oder zumindest im Oberflächenbereich der Funktionsflächen nicht vollständig aufgeschmolzen werden, sodass diese aufgrund ihrer rundlichen Form inhärent eine gewisse Rautiefe bewirken. Dabei hat es sich als bevorzugt herausgestellt, wenigstens 10 %, 20 %, 30 %, 40 %, 50 %, 60 %, 70 %, 80 % oder 90 % der die Funktionsfläche im Oberflächenbereich bildenden Pulverkörner zu weniger als 90 %, 80 %, 70 %, 60 %, 50 %, 40 %, 30 %, 20 % oder 10 % aufzuschmelzen. Das Aufschmelzen eines Pulverkorns um einen bestimmten prozentualen Wert kann beispielsweise mit Schliffbildern von der Funktionsfläche gemessen werden. Vereinfacht dargestellt, weist ein Pulverkorn, das lediglich punktuell mit der Funktionsfläche verbunden ist, eine Aufschmelzung von 0 % auf. Ein Pulverkorn, das komplett in die Funktionsfläche übergegangen ist, d. h. bei dem insbesondere keine Rundung mehr erkennbar ist, soll eine Aufschmelzung von 100 % aufweisen. Demgegenüber soll beispielsweise ein kugelförmiges Pulverkorn, das derart in die Funktionsfläche übergegangen ist, dass noch eine Halbkugel aus dieser herausragt, eine Aufschmelzung von 50 % aufweisen. Durch das lediglich teilweise Aufschmelzen von Pulverkörnern entstehen vorzugsweise Hinterschneidungen, die insbesondere, wie oben beschrieben, die effektive Oberfläche der Funktionsfläche erhöhen.
Vorzugsweise können die erfindungsgemäßen Fertigungsverfahren gemäß der Aspekte und beispielhaften Ausführungen der vorliegenden Erfindung kombiniert werden. Die erfindungsgemäßen Fertigungsverfahren ermöglichen eine Fertigung der erfindungsgemäßen Komponente. Es sei klar, dass die erfindungsgemäßen Fertigungsverfahren derart ausgelegt sein können, dass die Komponenten, wie sie oben beschrieben sind, gefertigt werden können. Ferner sei klar, dass die erfindungsgemäßen Komponenten gemäß den erfindungsgemäßen Fertigungsverfahren gefertigt und strukturiert sein können.
Bevorzugte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Weitere Vorteile, Merkmale und Eigenschaften der Erfindung werden durch die folgende Beschreibung bevorzugter Ausführungen der beiliegenden Zeichnungen erläutert, in denen zeigen:

1 eine Vorderansicht auf die Geschosseintrittsöffnung einer Komponente für eine Schusswaffe in Form eines Schalldämpfers;
2 eine Schnittansicht des Schalldämpfers aus 1 entlang der Schnittlinie II;
3 eine Vorderansicht auf die Geschossaustrittsöffnung des Schalldämpfers aus 1 und 2;
4 eine Vorderansicht auf die Geschosseintrittsöffnung einer Komponente für eine Schusswaffe in Form eines zweiteiligen Schalldämpfers;
5 eine Schnittansicht des Schalldämpfers aus 4 entlang der Schnittlinie V;
6 ein Schalldämpferinnenteil des Schalldämpfers aus 4 und 5;
7 ein Schalldämpfermantel des Schalldämpfers aus den 4 bis 6;
8 eine schematische Darstellung eines additiven Fertigungsverfahrens, bei dem bereits mehrere Schichten aufgetragen und verschmolzen sind;
9 eine schematische Darstellung einer mittels eines additiven Fertigungsverfahrens gefertigten Oberfläche;
10 eine schematische Darstellung einer mittels eines Gießverfahrens gefertigten Oberfläche;
11 eine Vorderansicht auf eine Komponente für eine Schusswaffe in Form eines Laufs;
12 eine Schnittansicht des Laufs aus 11;
13 eine Schnittansicht des Laufs aus 11 gemäß der Linie XIII - XIII; und
14 eine perspektivische Ansicht des Laufs gemäß der 11 bis 13.

In den 1 bis 7 sind Ausführungsformen einer Komponente für eine Schusswaffe in Form eines Schalldämpfers 1 dargestellt und mit der Bezugsziffer 1 versehen. Es sei jedoch klar, dass die folgend im Zusammenhang mit den 1 bis 7 beschriebenen Merkmale des Schalldämpfers 1 einzeln und/oder in Kombination auch bei anderen Komponenten für Schusswaffen, wie bei einem Patronenlager, einem Lauf und/oder einer Mündungsbremse, realisiert sein können. Ferner sind im Zusammenhang mit den 1 bis 7 vorteilhafte Ausführungsformen von Innenorganen, wie Mäntel oder Stirnwände, beschrieben. Es sei klar, dass die beschriebenen Merkmale der beispielhaften Ausführungsformen der Innenorgane des Schalldämpfers ebenfalls bei anderen Komponenten für Schusswaffen, wie bei einem Patronenlager, einem Lauf und/oder einer Mündungsbremse, realisiert sein können. Ferner sei klar, dass ein Innenorgan ein einzelner Bestandteil, wie eine insbesondere zylindrische Wand, insbesondere ein Wandabschnitt, eine Stirnwand oder ein Mantel, einer Komponente für eine Schusswaffe, eine Anordnung mehrerer Innenorgane bzw. Innenorganbestandteile, wie mehrerer Stirnwände, Wandabschnitte, Mäntel und/oder Mantelabschnitte, und/oder eine gesamte Komponente, wie ein insbesondere aus einem Stück hergestellter Schalldämpfer 1, ein Schalldämpferinnenteil 61, oder ein Schalldämpfermantel 3, sein kann. Zuvor und folgend gemachte Angaben zu der Erstreckung einzelner Bestandteile, wie von Innenorganen oder von Komponenten von Schusswaffen, relativ zur Seelenachse S der Schusswaffe (nicht dargestellt) beziehen sich auf den Zustand, in dem der jeweilige Bestandteil an der Schusswaffe montiert ist. Der Begriff Seelenachse S ist der Fachmann bekannt und beschreibt die Längsachse der Bohrung eines Laufs der Schusswaffe, insbesondere die Rotationssymmetrieachse der Laufbohrung der Schusswaffe. Der Begriff Seelenachsenrichtung umfasst die Geschossflugrichtung G entlang der Seelenachse S sowie die zur Geschossflugrichtung entgegengesetzte Rückstoßrichtung R. Für dieselben oder ähnliche Komponenten werden nachfolgend dieselben oder ähnliche Bezugszeichen verwendet.
Die als Schalldämpfer 1 ausgebildete erfindungsgemäße Komponente umfasst einen Schalldämpfermantel 3, der sich längs der Seelenachse S der Schusswaffe erstreckt. Der Schalldämpfermantel 3 umläuft die Seelenachse in Umfangsrichtung U. Dabei begrenzt der Schalldämpfermantel 3 mehrere Strömungsleitkammern 5, 7, 9, 11, 13, 15, 17 quer zur Seelenachse S, um insbesondere die Strömungsrichtung des quer zur Seelenachse S in die Strömungskammern 5, 7, 9, 11, 13, 15, 17 strömenden Verbrennungsgases und/oder Gasdrucks beim Schuss in Umfangsrichtung U um die Seelenachse S und in Seelenachsenrichtung umzulenken, um insbesondere das Schussgeräusch zu dämpfen. Als Gasdruck wird insbesondere derjenige Druck bezeichnet, den das Verbrennungsgas infolge eines Schusses auf beispielsweise den Schalldämpfer 1 bzw. dessen Innenorgane ausübt. Ferner umfasst der Schalldämpfer eine Stirnaustrittswand 19, die eine Geschossaustrittsöffnung 21 des Schalldämpfers 1 definiert, und eine Stirneintrittswand 23, die eine Geschosseintrittsöffnung 25 definiert. In der in 1 dargestellten Ausführungsform geht die Stirneintrittswand 23 in ein Anschlussstück 27 zum Anschließen des Schalldämpfers 1 an eine Schusswaffe, insbesondere an den Lauf einer Schusswaffe oder an eine an der Schusswaffe befestigte Mündungsbremse, über. Alternativ kann die Stirneintrittswand 23 auch selbst Teil des Anschlussstücks 27 sein. Ferner kann das Anschlussstück 27 und/oder die Stirneintrittswand 23 Teil einer Mündungsbremse sein. Die Stirnaustrittswand 19 und die Stirneintrittswand 23 begrenzen Strömungsleitkammern 5, 7, 9, 11, 13, 15, 17, insbesondere die Strömungsleitkammern 5 und 17, in Seelenachsenrichtung.
In Seelenachsenrichtung zwischen der Stirnaustrittswand 19 und der Stirneintrittswand 23 erstrecken sich weitere, insbesondere elf, Stirnwände, welche die Strömungsleitkammern 5, 7, 9, 11, 13, 15, 17 jeweils in Seelenachsenrichtung zueinander begrenzen. In Geschossflugrichtung G werden die Strömungsleitkammern 5, 7, 9, 11, 13, 15, 17 von Stirnwänden in Form von Prallwänden 29, 31, 33, 35, 37, 39 begrenzt. In Rückstoßrichtung R werden die Strömungsleitkammern 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15 von Trennwänden 41, 43, 45, 47, 49 begrenzt. Prallwände 29, 31, 33, 35, 37, 39 sind insbesondere dafür ausgebildet, den Rückstoß der Schusswaffe durch Nutzung der Strömungsenergie der Verbrennungsgase und/oder des Gasdrucks beim Schuss zu dämpfen. Trennwände 41, 43, 45, 47, 49 sind insbesondere dafür ausgebildet, den Schalldämpfer in mehrere Strömungsleitkammern 5, 7, 9, 11, 13, 15, 17 zu unterteilen, um den Schall durch Aufteilung und/oder Umlenken der Strömungsgase zu dämpfen.
Unter Innenorgan ist insbesondere eine Komponente einer Schusswaffe, wie ein Patronenlager, ein Lauf, einer Mündungsbremse, ein Schalldämpfer, ein Schalldämpfermantel und/oder ein Schalldämpferinnenteil, zu verstehen, die wenigstens eine Fläche aufweist, die Verbrennungsgasen und/oder Gasdruck beim Schuss ausgesetzt ist. Darunter sind insbesondere solche Flächen zu verstehen, die den Gasdruck und/oder den Verbrennungsgasen ausgesetzt sind bevor der Gasdruck und/oder die Verbrennungsgase die Schusswaffe, gegebenenfalls inklusive einer an der Schusswaffe montierten Komponente, wie eine Mündungsbremse oder ein Schalldämpfer, in die Umgebung verlassen. Eine Funktionsfläche ist insbesondere eine solche Fläche, die für die Schalldämpfung, für die Rückstoßdämpfung und/oder Wärmeabsorption ausgebildet ist. Darunter können insbesondere sich quer, insbesondere orthogonal, zur Seelenachse A erstreckende Flächen von Stirnwänden, wie Prallwände 19, 29, 31, 33, 35, 37, 39, verstanden werden, die durch Abbremsen von sich in Geschossrichtung ausbreitenden Verbrennungsgasen und/oder ausbreitendem Gasdruck, eine insbesondere den Rückstoß entgegengesetzte Kraft aufnehmen, die den Rückstoß dämpft. Derartige Prallwände können beispielsweise in Schalldämpfern 1 oder in Mündungsbremsen ausgebildet sein. Ferner können unter Funktionsflächen insbesondere Strömungsleitflächen, wie Flächen von Stirnwänden, insbesondere von Trennwänden 23, 41, 43, 45, 47, 49, verstanden werden, die Strömungsleitkammern 5, 7, 9, 11, 13, 15, 17 und/oder Zwischenkammern 51, 53, 55, 57 in Seelenachsenrichtung begrenzen. Ferner können unter Funktionsflächen auch Flächen von Mänteln, wie Schalldämpfermänteln 3 und/oder Innenmantelabschnitte 81, 83 von Stirnwänden verstanden werden, die Strömungsleitkammern 5, 7, 9, 11, 13, 15, 17 und/oder Zwischenkammern 51, 53, 55, 57 quer, insbesondere orthogonal, zur Seelenachsenrichtung begrenzen. Strömungsleitflächen sind insbesondere zur Schalldämpfung und/oder zur möglichst gleichmäßigen Absorption von Wärme durch das Innenorgan ausgebildet.
Wie insbesondere in 2 und in 5 zu sehen ist, kann eine Strömungsleitkammer, wie die Strömungsleitkammern 7, 9, 11,13 und 15, durch jeweils eine Prallwand 29, 31, 33, 35 und 37 sowie eine Trennwand 41, 43, 45, 47 und 49 in Seelenachsenrichtung S begrenzt sein.
Am Beispiel der Strömungsleitkammer 9, welche der Strömungsleitkammer 7 in Geschossflugrichtung G nachgelagert ist, ist zu erkennen, dass die Trennwand 47 ebenfalls in Geschossflugrichtung G der Prallwand 37 der Strömungsleitkammer 7 nachgelagert ist, insbesondere in einem axialen Abstand in Seelenachsenrichtung dazu angeordnet ist. Diese Anordnung trifft ebenfalls auf die Trennwände 41, 43, 45, 49 in Bezug auf die Prallwände 29, 31, 33, 35, 39 der jeweils vorgelagerten Strömungsleitkammer. Dadurch können insbesondere Zwischenkammern 51, 53, 55, 57, 59 ausgebildet werden, um das Schalldämpfungsvermögen und/oder des Rückstoßdämpfungsvermögen des Schalldämpfers weiter zu erhöhen. Alternativ oder zusätzlich kann die Strömungsleitkammer 17 in Seelenachsenrichtung auch durch zwei Prallwände, wie die Stirnaustrittswand 19 und die Prallwand 29, begrenzt sein. Beispielsweise kann eine Prallwand einer in Geschossflugrichtung G vorgelagerten Strömungsleitkammer, wie die Prallwand 29 der Strömungsleitkammer 15, als Trennwand der in Geschossflugrichtung G folgenden Strömungsleitkammer, wie der Strömungsleitkammer 17, dienen. Vorteilhaft in einer derartigen Ausführungsform ist, dass die Anzahl der Prallwände erhöht werden kann, ohne die erforderliche Erstreckung des Schalldämpfers 1 in Seelenachsenrichtung zu erhöhen. Dadurch kann insbesondere das Rückstoßdämpfungsvermögen des Schalldämpfers 1 erhöht werden, insbesondere ohne die Erstschussproblematik negativ zu beeinträchtigen. Die Stirnaustrittswand 19 kann, wie in den 1 bis 7 dargestellt, als Prallwand fungieren. Die Geschosseintrittswand 23 kann, wie in den 1 bis 7 dargestellt, als Trennwand fungieren.
Wie beispielhaft in den 1 bis 3 dargestellt können die Stirnaustrittswand 19, die Stirneintrittswand 23, die Prallwände 29, 31, 33, 35, 37, 39 und/oder die Trennwände 41, 43, 45, 47, 49 aus einem Stück mit dem Schalldämpfermantel 3 ausgebildet sein. Alternativ kann beispielsweise, wie in den 4 bis 7 dargestellt, der Schalldämpfer 1 aus zwei voneinander trennbaren Teilen bestehen, die jeweils insbesondere aus einem Stück hergestellt sind. Dabei kann, wie beispielsweise dargestellt, die Stirnaustrittswand 19 aus einem Stück mit dem Schalldämpfermantel 3 ausgebildet sein. Ferner können, wie insbesondere in 6 zu sehen, mehrere Stirnwände, wie hier die Stirneintrittswand 23, die Prallwände 29, 31, 33, 35, 37, 39 und die Trennwände 41, 43, 45, 47, 49, aus einem Stück ausgebildet sein. Eine derartige einstückige Ausbildung von mehreren Stirnwänden wird folgend als Schalldämpferinnenteil 61 bezeichnet. Es sei klar, dass ein Schalldämpfer auch mehrere jeweils aus einem Stück ausgebildete Schalldämpferinnenteile mit unterschiedlicher Anzahl an Stirnwänden aufweisen kann.
Wie in den 5 und 6 dargestellt, kann das Schalldämpferinnenteil 61 mit wenigstens einer Öffnung 63, 65, 67 versehen, insbesondere mit einer Gruppe von mehreren Öffnungen 63, 65, 67 durchsetzt, sein. Die wenigstens eine Öffnung 63, 65, 67 erstreckt sich dabei im Wesentlichen vollständig durch einen das Schalldämpferinnenteil 61 zur Außenseite hin begrenzenden Schalldämpferinnenmantel 69 hindurch. Die Stirnwände, insbesondere die Prallwände 29, 31, 33, 35, 37, 39 und/oder die Trennwände 41, 43, 45, 47, 49, münden dabei in den Schalldämpferinnenmantel 69 und begrenzen jeweils wenigstens eine Öffnung 63, 65, 67 zu einer Seite bezüglich der Seelenachsenrichtung. Der Schalldämpferinnenmantel 69 umfasst insbesondere sich in Seelenachsenrichtung zwischen den Stirnwänden erstreckende Verbindungsstreben 71, 73, 75, welche insbesondere jeweils zwei in Seelenachsenrichtung zueinander benachbarte Stirnwände miteinander verbinden. Wie insbesondere in 6 zu sehen, sind die Verbindungsstreben 71, 73, 75 in Umfangsrichtung U insbesondere äquidistant zueinander versetzt angeordnet. Vorzugsweise werden zwei einander benachbarte Stirnwände von jeweils zwei bis zehn, vorzugsweise vier bis acht, Verbindungsstreben 71, 73, 75 miteinander verbunden. Zwischen den Streben erstrecken sich insbesondere die Öffnungen 63, 65, 67, die vorzugsweise ebenfalls in Seelenachsenrichtung und/oder quer zu Seelenachsenrichtung gleichmäßig verteilt angeordnet sind.
In 5 und 6 ist zu sehen, dass die Verbindungsstreben in Seelenachsenrichtung zueinander fluchtend ausgebildet sein können. Beispielsweise können die Verbindungsstreben 71, welche jeweils die Stirnwände von Strömungsleitkammern, wie der Strömungsleitkammer 7, 9, 11, 13, 15, miteinander verbinden in Seelenachsenrichtung zueinander fluchtend ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich können die sich zwischen den Verbindungsstreben 71 erstreckenden Öffnungen 63 in Seelenachsenrichtung zueinander fluchtend ausgebildet sein. Ferner können die Verbindungsstreben 73, welche jeweils die Stirnwände von Zwischenkammern, wie den Zwischenkammern 51, 53, 55, 57, 59, miteinander verbinden in Seelenachsenrichtung zueinander fluchtend ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich können die sich zwischen den Verbindungsstreben 73 erstreckenden Öffnungen 65 in Seelenachsenrichtung zueinander fluchtend ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich können Verbindungsstreben in Seelenachsenrichtung auch zueinander versetzt angeordnet sein. Wie in 6 zu sehen, können beispielsweise die Streben 71, welche die Stirnwände von Strömungsleitkammer miteinander verbinden, in Umfangsrichtung versetzt zu den Streben 73 angeordnet sein, welche die Stirnwände von Zwischenkammern miteinander verbinden. Insbesondere können dadurch auch die entsprechenden Öffnungen 63 und 65 in Umfangsrichtung zueinander versetzt angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich können Verbindungsstreben 75, welche weitere Stirnwände miteinander verbinden, wie die Stirneintrittswand 23 und die Prallwand 39, in Umfangsrichtung U versetzt zu den Verbindungsstreben 71 und/oder versetzt zu den Verbindungsstreben 73 angeordnet sein. Dementsprechend können auch die sich zwischen den Verbindungsstreben 75 erstreckenden Öffnungen 67 versetzt zu den Öffnungen 63 und/oder 65 angeordnet sein. Bevorzugt kann der Schalldämpferinnenmantel 69 wabenförmige ausgestaltet sein. Hierzu können mehrere Öffnungen 63, 65 und/oder mehrere Verbindungsstreben 71, 73 zueinander versetzt, insbesondere wie zuvor beschrieben, angeordnet sein.
Besonders vorteilhaft an zweiteiligen Ausführung eines Schalldämpfers 1 ist, wie beispielsweise in den 4 bis 7 dargestellt, dass ein Bauteil, wie hier das Schalldämpferinnenteil 61, im Wesentlichen Bestandteile, wie Stirnwände, aufweist, die sich quer zur Seelenachsenrichtung erstrecken, während das andere Bauteil, wie hier der Schalldämpfermantel 3, sich im Wesentlichen in Seelenachsenrichtung erstreckt. Dadurch kann insbesondere gewährleistet werden, dass sich der Großteil der Funktionsflächen des einen Bauteils, hier des Schalldämpferinnenteil 61, quer zur Seelenachse S erstreckt, insbesondere die Strömungsleitkammern 5, 7, 9, 11, 13, 15, 17 in Seelenachsenrichtung begrenzt, während der Großteil der Funktionsflächen des anderen Bauteils, hier des Schalldämpfermantels 3 sich in Seelenachsenrichtung erstreckt, insbesondere die Strömungsleitkammern quer zur Seelenachsenrichtung begrenzt. Dadurch kann die Fertigung des einen Bauteils, hier des Schalldämpfermantels 3, insbesondere darauf ausgerichtet werden, die Rautiefe der sich in Seelenachsenrichtung erstreckenden Funktionsflächen einen Bauteils einzustellen, während die Fertigung des anderen Bauteils, hier des Schalldämpferinnenteils 61, darauf ausgerichtet werden kann, die Rautiefe der sich quer zur Seelenachsenrichtung erstreckenden Funktionsflächen, insbesondere der Stirnwände, einzustellen. Insbesondere bei der additiven Fertigung kann dies dahingehend ausgenutzt werden, dass die Ausrichtung der einzelnen Bauteile zur Aufbaurichtung, in der die Bauteile schichtweise aufgebaut werden, derart gewählt wird, dass die jeweiligen Funktionsflächen verfahrensbedingt eine erhöhte Rautiefe aufweisen. Auf vorteilhafte Orientierungen der Bauteile zur Aufbaurichtung wird insbesondere im Zusammenhang mit 8 eingegangen.
Die Verbindung von Schalldämpfermantel 3 und Schalldämpferinnenteil 61 kann, wie insbesondere in den 4 bis 7 dargestellt, an der in Seelenachsenrichtung der Schusswaffe zugewandten Seite des Schalldämpfers erfolgen. Dafür kann insbesondere jeweils ein Verbindungsabschnitt 77, 79 an dem Schalldämpfermantel 3 und an dem Schalldämpferinnenteil 61 ausgebildet sein. Die Verbindung kann beispielsweise über verschiedene im Stand der Technik bekannte Verbindungsarten, wie beispielsweise einer Pressverbindung, einer Gewindeverbindung, einer Schnellspannverbindung, einer der Fertigung der zwei Bauteile nachgeschalteten Schweißverbindung oder dergleichen erfolgen. In diesem Zusammenhang sei drauf hingewiesen, dass es bei der vorteilhaften zweiteiligen Ausführungsform insbesondere auf die Fertigung der Bauteile, insbesondere mittels additiver Fertigung, ankommt, um die Rautiefe insbesondere verfahrensbedingt an den jeweiligen Funktionsfläche einzustellen. Sobald die Bauteile mit der gewünschten Rautiefe hergestellt wurden, können diese auch stoffschlüssig, wie durch eine Verschweißung oder eine Verklebung, miteinander verbunden werden.
Wie insbesondere in 2 und 5 zu sehen ist, können die Strömungsleitkammern 7, 9, 11, 13, 15 insbesondere ringförmig um die Seelenachse S ausgebildet sein. Dabei sind die ringförmigen Strömungsleitkammern 7, 9, 11, 13, 15 in Seelenachsenrichtung jeweils durch zwei Stirnwände begrenzt. Vorzugsweise sind die ringförmigen Strömungsleitkammern 7, 9, 11, 13 in Geschossflugrichtung G durch jeweils eine Prallwand 29, 31, 33, 35, 37 und in Rückstoßrichtung R durch jeweils eine Trennwand 41, 43, 45, 47, 49 begrenzt. Quer zur Seelenachse S sind die ringförmigen Strömungsleitkammern 7, 9, 11, 13, 15 an der der Seelenachse abgewandten Seite durch den Schalldämpfermantel 3 begrenzt. Quer zur Seelenachse, an der der Seelenachse zugewandten Seite der ringförmigen Strömungsleitkammern 7, 9, 11, 13, 15 sind diese insbesondere durch Innenmantelabschnitte 81, 83 begrenzt. Die Innenmantelabschnitte 81, 83 begrenzen eine insbesondere ringförmige Durchtrittsöffnung 85, insbesondere zum Ein- und/oder Ausströmen, für Verbrennungsgase und/oder Gasdruck beim Schuss. Die Durchtrittsöffnung 85 einer Strömungsleitkammer 5, 7, 9, 11, 13, 15, 17 wird durch einen sich quer zur Seelenachse S, insbesondere in einem Winkel zwischen 10° und 80°, vorzugsweise zwischen 20° und 70°, 30° und 60° oder 40° und 50°, erstreckenden Innenmantelabschnitt 81 der Prallwand 19, 29, 31, 33, 35, 37, 39 quer zur Seelenachse begrenzt. Wie insbesondere aus 2 ersichtlich ist, ist der Innenmantelabschnitt 81 der Prallwand 19, 29, 31, 33, 35, 37, 39 insbesondere konisch, insbesondere sich in Rückstoßrichtung R verjüngend, ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich ist die Durchtrittsöffnung 85 durch einen Innenmantelabschnitt 83 einer Trennwand 41, 43, 45, 47, 49 quer zur Seelenachse S begrenzt. Der Innenmantelabschnitt 83 der Trennwand 41, 43, 45, 47, 49 erstreckt sich, wie beispielsweise in den 2 und 5 dargestellt, entlang der Seelenachse S, insbesondere in einem Winkel von weniger als 40°, vorzugsweise weniger als 30°, 20°, 10°, 5°, oder parallel zur Seelenachse S. Besonders bevorzugt ist der Innenmantelabschnitt 83 zylinderförmig ausgebildet.
Weiter bezugnehmend auf 5 ist zu sehen, dass der Schalldämpfer 1 eine der Außenseite der Schusswaffe zugewandte Außenwand 151 besitzt. Die Außenwand 151 erstreckt sich im Wesentlichen geradlinig, d. h. insbesondere in Seelenachsenrichtung, entlang ihrer gesamten Abmessung. Der Schalldämpfer 1 umfasst ferner eine der Außenseite der Schusswaffe abgewandte Innenwand 153, die sich im Wesentlichen parallel zur Außenwand 151 erstreckt und damit ebenfalls in Seelenachsenrichtung orientiert ist. Die Innenwand 153 und die Außenwand 151 umlaufen die Seelenachsenrichtung in Umfangsrichtung U vollständig und sind quer, insbesondere senkrecht, zur Seelenachsenrichtung in einem Abstand zueinander angeordnet, wodurch sie einen zylinderartigen Hohlkörper bilden. Zwischen der Innenwand 153 und der Außenwand 151 ist wenigstens eine geschlossene Kammer 155 gebildet. Gemäß der Ausführung nach 5 sind die Innenwand 153 und die Außenwand 151 Teil des Schalldämpfermantels 3. Dies bedeutet, dass die wenigstens eine Kammer 155 in dem Schalldämpfermantel 3 ausgebildet ist. Es ist in 5 außerdem zu sehen, dass eine Gruppe von mehreren Kammern 155 zwischen der Innenwand 153 und der Außenwand 151 gebildet ist. Die Kammern 155 sind in Komponentenlängsrichtung, d. h. in Seelenachsenrichtung, gleichmäßig verteilt. Für den Fall, dass die Kammern 155 vollständig umlaufend in dem Schalldämpfermantel 3 angeordnet sind, ergeben sich zwölf Kammern 155, die äquidistant zueinander in einem Abstand angeordnet und in Seelenachsenrichtung verteilt sind. Es ist jedoch auch möglich, dass die Kammern 155 alternativ oder zusätzlich quer zur Seelenachsenrichtung verteilt sind. Beispielsweise bildet die Gruppe von mehreren Kammern 155 eine Wabenstruktur, sodass sich eine Vielzahl von insbesondere gleich dimensionierten Kammern 155 ergibt, von denen lediglich vierundzwanzig in Schnittdarstellung in 5 zu sehen sind. Die mehreren Kammern 155 können beispielsweise mittels insbesondere dünnwandiger Zwischenwände 157 voneinander getrennt sein, wobei zwei benachbarte Kammern 155 eine gemeinsame Zwischenwand 157 aufweisen, die sich insbesondere von der Innenwand 153 zur Außenwand 151 erstreckt und/oder die Innenwand 153 und die Außenwand 151 miteinander verbindet. Beispielsweise können die Kammern 155 als geschlossene, gasdichte Unterdruckkammern 155 realisiert sein. Insbesondere sind die Unterdruckkammern 150 hermetisch dicht, insbesondere abgedichtet. In den gasdichten Unterdruckkammern 155 herrscht beispielsweise ein absoluter Gasdruck von höchstens 10 * 10^-3 mbar und/oder mindestens 5 * 10^-6 mbar. Die Kammern 155, vor allem die Unterdruckkammern 155, wirken sich vorteilhaft auf die Wärmedämmung und die Schalldämmung aus. Beispielsweise vermindern die Kammern 155 gemäß der vorliegenden Erfindung den negativen Effekt des Hitzeflimmerns, der insbesondere bei Dauerbeschuss auftritt. Mittels des ebenfalls erfindungsgemäßen additiven Herstellungsverfahrens ist es möglich, anwendungsspezifische, bzw. Komponenten individualisierte Geometrie, wie Schalldämpferstrukturen 1, herzustellen unter dem Gesichtspunkt der Minimierung des Hitzeflimmerns. Dabei sind die Kammern 155 in Abhängigkeit der Anwendung bzw. der spezifischen Komponente zu dimensionieren und/oder in der Komponente anzuordnen. Gemäß einer beispielhaften Ausführung, die nicht dargestellt ist, können wenigstens zwei benachbarte Unterdruckkammern 155 der Gruppe von mehreren Unterdruckkammern 150 derart miteinander in Verbindung stehen, dass ein Gas- und/oder Metallpulver-Austausch zwischen den jeweils zwei benachbarten Unterdruckkammern 155 stattfinden kann.
Die Innenwand 153 und die Außenwand 151 sind insbesondere aus einem Stück additiv gefertigt. Als Fertigungsverfahren kommen beispielsweise das selektive Laserstrahlschweißen oder das selektive Elektronenstrahlschweißen infrage. Die Innenwand 153 und die Außenwand 151 werden, inklusive der wenigstens einen Kammer 155 und der Zwischenwände 157, schichtweise aus Metallpulverkörnern gefertigt, die vorzugsweise Titanaluminid- und/oder Nickelbasis-Legierungen umfassen.
Wie in den 3 und 6 dargestellt, ist es bevorzugt, dass eine Prallwand, insbesondere der Innenmantelabschnitt 81 der Prallwand 19, 29, 31, 33, 35, 37, 39, sich quer zur Seelenachse S weiter in Richtung Seelenachse S erstreckt als die Trennwand, insbesondere der Innenmantelabschnitt 83 der Trennwand 41, 43, 45, 47, 49. Dadurch kann insbesondere in Geschossflugrichtung G strömendes Verbrennungsgas und/oder Gasdruck beim Schuss in die Strömungsleitkammern 5, 7, 9, 11, 13, 15, 17 umgelenkt, insbesondere in Richtung der Prallwände 19, 29, 31, 33, 35, 37, 39 gelenkt, werden, wodurch insbesondere die Wirksamkeit der jeweiligen Funktionsflächen und damit der Schusswaffenkomponente, wie des Schalldämpfers 1, erhöht ist.
Ferner ist es bevorzugt, dass durch die Innenmantelabschnitte 81, 83 Hinterschneidungen gebildet werden. Insbesondere werden die Hinterschneidungen in den Strömungsleitkammern 5, 7, 9, 11, 13, 15, 17 ausgebildet. Hinterschneidungen erstrecken sich vorzugsweise quer zur Seelenachse zwischen den Innenmantelabschnitten 81, 83 und dem Schalldämpfermantel 3 und werden insbesondere durch die Stirnwände in Seelenachsenrichtung begrenzt. Vorzugsweise werden die ringförmigen Strömungsleitkammern 5, 7, 9, 11, 13, 15, 17 mittels additiver Fertigung, gefertigt. Dadurch können Hinterschneidungen, wie beispielsweise bei den ringförmigen Strömungsleitkammern 5, 7, 9, 11, 13, 15, 17 ausgeführt, auch bei aus einem Stück gefertigten Bauteilen, wie bei Schalldämpfern 1, Schalldämpferinnenteilen 61 oder Schalldämpfermänteln 3, realisiert werden. Wie in 5 gezeigt, können insbesondere bei der zweiteiligen Schalldämpferausführung die Strömungsleitkammern 5, 7, 9, 11, 13, 15, 17 quer zur Seelenachse S zum Teil durch Verbindungsstreben 71, 73, 75 eines Schalldämpferinnenteils 61 und/oder zum Teil durch einen Schalldämpfermantel 3 begrenzt werden.
In den 1, 2, 5 und 6 ist zu sehen, dass das Anschlussstück 27 einen im Wesentlichen als Bohrung ausgebildeten Verbindungsabschnitt 87 zum Verbinden des Schalldämpfers 1, des Schalldämpferinnenteils 61 oder des Schalldämpfermantels 3 mit einer Schusswaffe oder einer Mündungsbremse aufweist. Ferner weist das Anschlussstück 27 eine Verstärkungsstruktur 89 zur Erhöhung der Stabilität der Verbindung mit der Schusswaffe oder der Mündungsbremse auf (2). Die Verstärkungsstruktur 89 kann, wie beispielsweise in den 1, 2,5 und 6 dargestellt, wenigstens eine Verstärkungsstrebe 89 aufweisen, die sich insbesondere von dem Verbindungsabschnitt 87 quer zur Seelenachse S, insbesondere radial, von der Seelenachse S weg erstreckt. Beispielsweise sind mehrere Verbindungsstreben 89 vorgesehen. Die mehreren Verstärkungsstreben 89 können quer zur Seelenachse S in einen Außenmantel 91 des Verbindungsstücks 27 münden. An den Außenmantel 91 des Verbindungsstücks 27 kann, wie beispielsweise in 2 dargestellt, die Stirneintrittswand 23 des Schalldämpfers anschließen. Insbesondere kann die Stirneintrittswand 23, wie beispielsweise in 2 dargestellt, in einen äußeren Stirnabschnitt 23' und einen inneren Stirnabschnitt 23" aufgeteilt sein, wobei der äußeren Stirnabschnitt 23' und der innere Stirnabschnitt 23" in Seelenachsenrichtung zueinander versetzt sein können. Dabei kann insbesondere der innere Stirnabschnitt 23" der Stirneintrittswand 23 in Geschossflugrichtung G versetzt sein, sodass zwischen dem Außenmantel 91 des Verbindungsstücks 27 und dem Schalldämpfermantel 3 ein insbesondere ringförmiger Spalt ausgebildet ist. Die Stirneintrittswand 23 kann sich aber auch, wie beispielsweise in 5 dargestellt, ausschließlich innerhalb des Außenmantels 91 des Verbindungsstücks 27 erstrecken.
Die mehreren Verstärkungsstreben 89 können insbesondere ringabschnittförmige Kammern 93 begrenzen, die insbesondere in Umfangsrichtung U um die Seelenachse S angeordnet sind. Die Kammern 93 können in Seelenachsenrichtung an einer Seite durch die Stirneintrittswand 23 begrenzt sein. Dabei können die Kammern 93 entweder, wie beispielsweise in 2 dargestellt, in der Rückstoßrichtung R offen sein oder, wie beispielsweise in 5 dargestellt, in Geschossflugrichtung G offen sein, wobei insbesondere die Kammer 93 zur jeweils anderen Richtung R, G geschlossen ist. Vorteilhaft an in Geschossflugrichtung G offenen Kammern 93 ist, dass dadurch die effektive, wirksame Funktionsfläche, an der Schalldämpfung, Schallabsorption, Rückstoßdämpfung und/oder Wärmeabsorption stattfinden kann, insbesondere durch die Verstärkungsstreben erhöht wird, insbesondere ohne die Erstreckung des Schalldämpfers in Seelenachsenrichtung erhöhen zu müssen.
In Figur ₇ ist ein Schalldämpfermantel 3 mit einer Stirnaustrittswand 19 dargestellt. In der Stirnaustrittswand 19 ist die Geschossaustrittsöffnung 21 eingebracht. Die Geschossaustrittsöffnung 21 ist in Rückstoßrichtung R versetzt zu einem sich orthogonal zur Seelenachse S erstreckenden Ringsabschnitt 20 der Stirnaustrittswand 19 ausgebildet. Von dem Ringsabschnitt 20 der Stirnaustrittswand 19 erstreckt sich ein trichterförmiger Abschnitt 22 hin zur Geschossaustrittsöffnung 21, der sich in Rückstoßrichtung R verjüngt. Außenseitig des Ringabschnitts 20 der Stirnaustrittswand 19 erstreckt sich ein trichterförmiger Abschnitt 24 in Rückstoßrichtung R hin zum Schalldämpfermantel 3 und geht in diesen über. Dabei verjüngt sich der außenseitige trichterförmige Abschnitt 24 in Geschossflugrichtung G. An der der Schusswaffe zugewandten Seite des Schalldämpfermantels 3 weist dieser einen Verbindungsabschnitt 77 für die Verbindung mit einem Schalldämpferinnenteil 61 auf.
In 8 ist eine schematische Darstellung eines additiven Fertigungsverfahrens dargestellt. Darin ist eine Bauplattform 95 dargestellt, die bereits um mehrere Schichtdicken in Aufbaurichtung A entlang eines dafür vorgesehenen Schachtes 97 herabgesetzt wurde. Die Aufbaurichtung A ist durch die Richtung definiert, in die die Bauplattform 95 beim schichtweisen Aufbau von Bauteilen herabgesetzt wird und in die das zu fertigende Bauteil schichtweise aufgebaut bzw. hergestellt wird. Das Verfahren wird folgend an dem Beispiel eines selektiven Elektronenstrahlschweißverfahrens erläutert.
In einem ersten Schritt kann eine Schicht von Pulverkörnern, beispielsweise von etwa 4 cm, und eine Trägerplatte in Form einer Substratplatte 99, auf der das Bauteil generiert werden soll, auf der Bauplattform 95 platziert werden. In einem nachgelagerten, zweiten Schritt kann der nicht dargestellte, gegenüber der Umwelt abgedichtete Bauraum, der die Bauplattform 95 und den Schacht 97 umgibt, mit einem Unterdruck von beispielsweise zwischen 10 * 10^-3 mbar und 5 * 10^-6 mbar beaufschlagt werden. In einem nachgelagerten, dritten Schritt kann eine den Elektronenstrahl erzeugende Strahlkanone (nicht dargestellt) in einen Betriebszustand versetzt werden. Sobald die den Elektronenstrahl erzeugende Strahlkanone betriebsbereit ist, kann in einem nachgelagerten, vierten Schritt der Druck im Bauraum durch Einlass von kleinen Mengen an Edelgas auf einen bestimmten, benutzerdefinierten Wert größer als 5 * 10^-6 mbar und insbesondere kleiner als 10 * 10^-3 mbar, eingestellt werden. In einem nachgelagerten, fünften Schritt kann die Substratplatte 99 mithilfe eines fokussierten Elektronenstrahls vorgeheizt werden. Dabei kann ein die Substratplatte 99 umgebendes Pulverbett durch von der Substratplatte 99 abgestrahlte Wärme derart aufgewärmt werden, dass dieses einen gewissen Sintergrad erreicht und dabei die Substratplatte 99 im Pulverbett stabilisiert. Durch das Ansintern der in dem Pulverbett vorliegenden Pulverkörner wird insbesondere die elektrische Leitfähigkeit der Pulverkörner erhöht, wodurch beispielsweise eine statische Aufladung reduziert wird. Sobald die Substratplatte 99 eine vorbestimmte Temperatur erreicht hat, was insbesondere mittels eines Temperaturfühlers unter dem Substrat ermittelt wird, der insbesondere ständig die Temperatur misst, kann in einem nachgelagerten, sechsten Schritt die Bauplattform 95 um eine eingestellte Schichtdicke herabgesetzt werden.
In einem nachgelagerten, siebten Schritt kann eine Schicht von Pulverkörnern, insbesondere über einen senkrecht zur Aufbaurichtung A verfahrenden Schlitten, auf die Substratplatte 99 aufgetragen werden. In einem nachgelagerten, achten Schritt können die Pulverkörner, insbesondere mit einem fokussierten Elektronenstrahl, vorgeheizt, insbesondere vorgesintert werden. In einem nachgelagerten, neunten Schritt können die Metallpulverkörner zum Bilden einer vorbestimmten Geometrie der zu fertigen Komponente/des zu fertigenden Bauteils entsprechend einer Kontur der Komponente/des Bauteils bestrahlt werden, um die Pulverkörner wenigstens teilweise zu schmelzen. In einem nachgelagerten, zehnten Schritt können die wenigstens teilweise geschmolzenen Pulverkörner mit einem insbesondere defokussierten Elektronenstrahl nachgeheizt werden. Dieser Schritt kann insbesondere dann notwendig sein, wenn die beim wenigstens teilweisen Schmelzen des Metallpulvers aufgebrachte Energie nicht ausreicht, um das Pulverbett auf einer vorbestimmten Temperatur zu halten.
In einem nachgelagerten, elften Schritt können insbesondere die Schritte zwei bis neun wiederholt werden, bis insbesondere die letzte Schicht der Komponente/des Bauteils wenigstens teilweise geschmolzen und/oder nachgeheizt ist. Als letzte Schicht ist damit diejenige Schicht gemeint, die notwendig ist, um die Komponente/das Bauteil in Aufbaurichtung fertig zu stellen. In einem nachgelagerten, zwölften Schritt kann die Bauraum- und/oder die Komponententemperatur, insbesondere unter Aufrechterhaltung eines Unterdrucks abgekühlt werden, insbesondere langsam bis auf etwa 300 °C abgekühlt werden. Bei Erreichen einer Temperatur von etwa 300 °C kann dem Bauraum insbesondere ein Schutzgas zugeführt werden, um ein schnelleres Abkühlen des Bauraums und/oder des Bauteils zu erzielen. Insbesondere ab einer Temperatur von 100 °C kann der Druck in dem Bauraum an den Umgebungsdruck, insbesondere 1 bar, angepasst werden, indem beispielsweise eine den Bauraum von der Umgebung trennende Tür geöffnet wird. In einem nachgelagerten, dreizehnten Schritt kann die gesamte Bauplattform 99, gegebenenfalls mit Substrat 95, mit Bauteil und an dem Bauteil und dem Substrat 95 haftende, insbesondere angesinterte Pulverkörner entnommen werden. In einem nachgelagerten, vierzehnten Schritt kann das Bauteil von den Substrat und den an dem Bauteil haftenden Pulverkörnern entfernt werden, beispielsweise mittels eines Luftstrahls, wie Druckluft, oder mittels eines Sandstrahls. In einem nachgelagerten, fünfzehnten Schritt können möglicherweise für den Aufbau erforderliche sogenannte „supports“ entfernt werden, die je nach Form des gewünschten Bauteils notwendig sein können.
In 8 ist ein Zeitpunkt eines additiven Fertigungsverfahrens dargestellt, bei dem schon mehrere Schichten eines Bauteils aufgetragen und verschmolzen sind. Als beispielhaftes Bauteil ist ein Schalldämpferinnenteil 61 mit mehreren aneinander anschließenden Stirnwänden in Form von konischen sich entgegengesetzt zur Aufbaurichtung A verjüngenden Trichterabschnitten 101. In dem dargestellten Fertigungszeitpunkt sind bereits zwei Trichterabschnitte 101 generiert und über eine lochscheibenförmige Trennwand 103 miteinander verbunden. Auf der Substratplatte ist eine weitere lochscheibenförmige Trennwand 103 ausgebildet, die beispielsweise eine Stirneintrittswand 23 darstellen kann. Prozessbedingt weisen Oberflächen, die sich im 90° Winkel zur Aufbaurichtung A des additiven Verfahrens, beispielsweise beim selektiven Laserstrahlschweißen und beim selektiven Elektronenstrahlschweißen, erstrecken, eine kleinere Rautiefe auf als Flächen, die sich parallel zur Aufbaurichtung A erstrecken. Ausgehend von einem 90° Winkel zur Aufbaurichtung A steigt die Rautiefe der Flächen mit kleiner werdendem Winkel zur Aufbaurichtung A bis hin zu Flächen, die sich parallel zur Aufbaurichtung A erstrecken. Die Seelenachse S des Schalldämpferinnenteils 61 erstreckt sich in 8 parallel zur Aufbaurichtung A. Die von Pulverkörnern umgebenden Flächen des Schalldämpferinnenteils 61 können insbesondere in einem Schalldämpfer 1 Verbrennungsgasen und/oder Gasdruck beim Schuss ausgesetzte Funktionsflächen zur Schalldämpfung, Schallabsorption und/oder Wärmeabsorption bilden.
Die Stirnwände in Form von Trichterabschnitten 101 erstrecken sich im Wesentlichen in einem um 45° zur Seelenachse S. Gegenüber der Aufbaurichtung A sind sie in diesem Fall ebenfalls um 45° geneigt, sodass die Rautiefe verglichen mit einer alternativen 90°-Ausrichtung zur Aufbaurichtung A vergrößert ist und verglichen mit einer o°-Ausrichtung zur Aufbaurichtung A verkleinert ist. Die Stirnwand in Form einer lochscheibenförmigen Trennwand 103 erstreckt sich im Wesentlichen im 90° Winkel zur Seelenachse S und zur Aufbaurichtung A. Dadurch wird die Rautiefe der Funktionsflächen der lochscheibenförmigen Trennwand, welche das Schalldämpferinnenteil 61 in Seelenachsenrichtung begrenzen, die verfahrensbedingt kleinstmögliche Rautiefe annehmen. Die Mantelflächen 105 der lochscheibenförmigen Trennwand 103 erstrecken sich hingegen im Wesentlichen parallel zur Aufbaurichtung A und zur Seelenachse S. Demnach werden die Mantelflächen 105 der lochscheibenförmigen Trennwand insbesondere die verfahrensbedingt größtmögliche Rautiefe annehmen. An dieser Stelle sei klar, dass mit der verfahrensbedingt größten bzw. kleinsten Rautiefe nicht die größtmögliche oder kleinstmögliche Rautiefe gemeint ist, die durch Anpassung verschiedenster Prozessparameter erreicht werden kann, sondern der größtmögliche oder kleinstmögliche Einfluss, den die Ausrichtung einer Fläche zur Aufbaurichtung A auf die Rautiefe der Fläche bei gleichbleibenden Prozessparameter aufweist. Je nach Geometrie eines Schalldämpfers 1, eines Schalldämpferinnenteils 61, eines Schalldämpfermantels 3, anderer Komponenten für Schusswaffen oder eines Innenorgans, insbesondere eines Schalldämpferinnenorgans, und Anforderungen an die jeweilige Komponente kann das Schalldämpfungsvermögen und/oder Rückstoßdämpfungsvermögen durch Orientierung der Aufbaurichtung A in Bezug auf die Komponentenlängsrichtung, wie die Seelenachsenrichtung, angepasst werden.
In 9 ist eine schematische Darstellung einer mittels eines additiven Fertigungsverfahrens gefertigten Oberfläche 106 zu sehen, während 10 zum Vergleich eine schematische Darstellung einer mittels eines Gießverfahrens gefertigten Oberfläche 108 zeigt. Darin ist deutlich zu erkennen, dass die effektive Oberfläche 106 in 9 insbesondere aufgrund der mittels des additiven Fertigungsverfahrens realisierbaren Hinterschneidungen 109 eine deutlich größere, wirksame Oberfläche zum Schalldämpfen, Schallabsorbieren und/oder Wärmeabsorbieren aufweist als die effektive Oberfläche der mittels Gießen gefertigten Oberfläche 108 in 10. Nichtsdestotrotz kann, wie durch die gestrichelten Linien angedeutet, beim Messen mit einem Messtaster 107 insbesondere aufgrund der kleinen Hinterschneidungen 109, deren Abmessungen insbesondere im µm-Bereich liegen, der Oberfläche 106 an der Oberfläche 108, welche keine Hinterschneidungen aufweist, eine vergleichbare Rautiefe gemessen werden. Selbst mittels optischen Messmethoden ist die unterschiedliche Oberflächeneffektivität, insbesondere die unterschiedliche Oberflächengröße , nicht zwingend erfassbar, da beispielsweise ein auf die Oberfläche projizierter Lichtkegel ebenfalls nicht zwingend die Hinterschneidungen 109 der additiv gefertigten Oberfläche 106 detektiert.
Wie durch die schematisch angedeuteten Pulverkörner 111 ersichtlich ist, können Hinterschneidungen insbesondere bei der Fertigung von Funktionsflächen aus Pulverkörnern 111 entstehen. Dies geschieht insbesondere dann, wenn eine Oberfläche nicht vollständig aufgeschmolzen wird. Dabei wirkt sich insbesondere die im Zusammenhang mit 8 erläuterte Ausrichtung der Flächen relativ zur Aufbaurichtung A auf die Menge der nicht aufgeschmolzenen Pulverkörner 111 und somit auf die effektive Oberfläche aus. Einen weiteren Einflussfaktor auf die effektive Oberfläche stellt der Durchmesser der nicht aufgeschmolzenen Pulverkörner 111 dar, der insbesondere ein Hinterschneidungsvolumen beeinflusst, welche sich ebenfalls unmittelbar auf die Schalldämpfung, Schallabsorption, Rückstoßdämpfung und/oder Wärmeabsorption auswirken kann.
Gemäß der beispielhaften Ausführung der 11 bis 14 ist die Komponente ein Lauf 159 einer Schusswaffe (nicht dargestellt). Insbesondere sollen die 11 bis 14 zur Veranschaulichung eines weiteren Beispiels einer Komponente mit Kammern 155, insbesondere Unterdruckkammern 155, zur Schalldämmung und Wärmedämmung/- isolierung dienen, wobei ähnliche bzw. gleiche Bauteile mit ähnlichen bzw. gleichen Bezugsziffern versehen sind. Als Lauf wird allgemein das Rohr einer Schusswaffe bezeichnet, das der Führung des Projektils und der Aufnahme der Treibladung oder der Patrone dient. Insbesondere in 13 und 14 ist zu erkennen, dass der Lauf 159 ein langgezogener, im Wesentlichen zylindrischer Hohlkörper mit einer sich entlang der vollständigen Längserstreckung des Laufs 159 erstreckenden Laufbohrung 161 ist. Bezugnehmend auf 11 weist der Lauf 159 innenseitig mehrere Züge 163 auf. Als Züge werden die im Lauf von Schusswaffen ausgeformten vorzugsweise helixförmigen Nuten, die dem Projektil einen Drall verleihen und dadurch die Geschossflugbahn stabilisieren, bezeichnet. Es ist zu erkennen, dass die Züge an der Innenwand 153, die die Laufbohrung 161 quer zur Längserstreckung/Seelenachse S des Laufs 159 begrenzt, des Laufs 159 ausgebildet sind.
Die Anordnung und Dimensionierung der Kammern 155, die insbesondere als Unterdruckkammern 155, wie vorher beschrieben, ausgebildet sind, geht insbesondere aus den 12 und 13 hervor. 12 zeigt eine Schnittansicht in Seelenachsenrichtung S. Zwischen der der Außenseite des Laufs 159 zugewandten Außenwand 151 und der der Außenseite abgewandte Innenwand 153 ist eine Gruppe von mehreren kann man 155 ausgebildet. In 12 sind beispielhaft drei sich teilkreisförmig um die Seelenachse S erstreckende, in einem Abstand zueinander angeordnete Kammern 155 vorgesehen. Die sich zwischen 2 benachbarten kann man 155 ergebenden Zwischenwände 157 verbinden die Außenwand 151 mit der Innenwand 153. Eine radiale Abmessung, in einer zur Seelenachsenrichtung querliegenden Querrichtung, beträgt etwa 1/3 bis 1/4 einer Wandstärke des Laufs 159, wobei als Wandstärke der diesbezügliche Abstand zwischen Außenwand 151 und Innenwand 153 zu verstehen ist. 13 zeigt eine Querschnittsansicht in Querrichtung quer zur Seelenachsenrichtung. Beispielhaft sind zwei, in einem Abstand zueinander angeordnete, lang gezogene Kammern 155 zu sehen. Im Vergleich zu der Ausführung des Schalldämpfers 1 insbesondere gemäß 5 ist zu erkennen, dass der Mantel 159 aus einem Stück, vorzugsweise additiv, hergestellt ist.
Die in der vorstehenden Beschreibung, den Figuren und den Ansprüchen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Realisierung der Erfindung in den verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein.
Bezugszeichenliste

1: Schalldämpfer
3: Schalldämpfermantel
5, 7, 9, 11, 13, 15, 17: Strömungsleitkammer
19: Stirnaustrittswand
20: Ringabschnitt der Stirnaustrittswand
21: Geschossaustrittsöffnung
22: trichterförmiger Abschnitt
23: Stirneintrittswand
23': äußerer Stirnabschnitt
23": innerer Stirnabschnitt
24: trichterförmiger Abschnitt
25: Geschosseintrittsöffnung
27: Anschlussstück
29, 31, 33, 35, 37, 39: Prallwand
41, 43, 45, 47, 49: Trennwand
51, 53, 55, 57, 59: Zwischenkammer
61: Schalldämpferinnenteil
63,65,67: Öffnung
69: Schalldämpferinnenmantel
71,73,75: Verbindungsstrebe
77: Verbindungsabschnitt an Schalldämpfermantel
79: Verbindungsabschnitt an Schalldämpferinnenteil
81: Innenmantelabschnitt einer Prallwand/Stirnaustrittswand
83: Innenmantelabschnitt einer Trennwand
85: Durchtrittsöffnung
87: Verbindungsabschnitt des Anschlussstücks
89: Verstärkungsstreben des Anschlussstücks
91: Außenmantel des Verbindungsstücks
93: ringabschnittförmige Kammern
95: Bauplattform
97: Schacht
99: Substratplatte/Trägerplatte
101: Trichterabschnitt
103: Trennwand
105: Mantelfläche der Trennwand
106, 108: Oberfläche
107: Taster
109: Hinterschneidung
111: Pulverkörner
151: Außenwand
153: Innenwand
155: Kammer
157: Zwischenwand
159: Lauf
161: Laufbohrung
163: Züge
A: Aufbaurichtung
S: Seelenachse
U: Umfangsrichtung
G: Geschossflugrichtung
R: Rückstoßrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2017/0160035 A1 [0007, 0008]

Claims

Komponente (1, 159) für eine Schusswaffe, insbesondere eine Handfeuerwaffe, wie Gehäuse, Patronenlager, Magazin, Griff, Lauf, Schalldämpfer und/oder Schaft, umfassend eine der Außenseite der Schusswaffe zugewandte Außenwand und eine von der Außenseite abgewandte Innenwand, wobei zwischen der Außenwand und der Innenwand wenigstens eine geschlossene, gasdichte Unterdruckkammer gebildet ist.
Komponente (1, 159) nach Anspruch 1, wobei in der wenigstens einen Unterdruckkammer ein absoluter Gasdruck von höchstens 10 * 10^-3 mbar und/oder mindestens 5 * 10^-6 mbar herrscht.
Komponente (1, 159) nach einem der vorstehenden Ansprüche, die eine Gruppe von mehreren Unterdruckkammern aufweist, die in Komponentenlängsrichtung und/oder in einer zur Komponentenlängsrichtung quer, vorzugsweise senkrecht, orientierten Querrichtung insbesondere gleichmäßig verteilt sind, wobei insbesondere die Gruppe von mehreren Unterdruckkammern eine Wabenstruktur bildet.
Komponente (1, 159) nach Anspruch 3, wobei zwei benachbarte Unterdruckkammern der Gruppe von mehreren Unterdruckkammern durch eine die Innenwand und die Außenwand verbindende Zwischenwand voneinander getrennt sind, wobei insbesondere die Zwischenwand in eine benachbarte Zwischenwand zweier benachbarter Unterdruckkammern der Gruppe von mehreren Unterdruckkammern und/oder in eine sich im Wesentlichen in Komponentenlängsrichtung erstreckende Kammerwand, die zwei benachbarte Unterdruckkammern in Querrichtung voneinander trennt, mündet, wobei insbesondere die Zwischenwand und/oder die Kammerwand wenigstens abschnittsweise gekrümmt, insbesondere sphärisch, geformt sind.
Komponente (1, 159) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die wenigstens eine Unterdruckkammer mit Metallpulverkörnern gefüllt ist, wobei vorzugsweise die Metallpulverkörner eine Titanaluminid- und/oder eine Nickelbasis-Legierung umfassen.
Komponente (1, 159) nach Anspruch 5, wobei wenigstens 50 % der Metallpulverkörner einen Durchmesser von wenigstens 15 µm und/oder höchstens 300 µm besitzen, wobei vorzugsweise wenigstens 50 % der Metallpulverkörner einen Durchmesser von wenigstens 25 µm und/oder höchstens 150 µm, insbesondere wenigstens 40 µm und höchstens 80 µm, aufweisen.
Komponente (1, 159) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei in der wenigstens einen Unterdruckkammer ein Edelgas, wie Helium oder Argon, eingebracht ist, um den Gasdruck innerhalb der Unterdruckkammer einzustellen, insbesondere zu erhöhen.
Komponente (1, 159) nach einem der Ansprüche 3 bis 7, wobei wenigstens zwei benachbarte Unterdruckkammern der Gruppe von mehreren Unterdruckkammern derart miteinander in Verbindung stehen, dass ein Gas- und/oder Metallpulver-Austausch zwischen den benachbarten Unterdruckkammern stattfinden kann, wobei insbesondere die Zwischenwand und/oder die Kammerwand derart durchlässig, insbesondere gas- und/oder Metallpulver-durchlässig, gestaltet ist, dass ein Gas- und/oder Metallpulver-Austausch zwischen den benachbarten Unterdruckkammern stattfinden kann.
Komponente, insbesondere nach einem der vorstehenden Ansprüche, für eine Schusswaffe, insbesondere eine Handfeuerwaffe, wie Gehäuse, Patronenlager, Magazin, Griff, Lauf, Schalldämpfer und/oder Schaft, umfassend eine der Außenseite der Schusswaffe zugewandte Außenwand und eine von der Außenseite abgewandte Innenwand, wobei die Außenwand und die Innenwand derart aus einem Stück additiv gefertigt sind, dass wenigstens eine geschlossene Kammer zwischen der Außenwand und der Innenwand gebildet ist.
Komponente (1, 159) nach Anspruch 9, die durch schichtweises Auftragen und Verschmelzen von Metallpulverkörnern gefertigt ist, wobei insbesondere das Metallpulver eine Titanaluminid- und/oder eine Nickelbasis-Legierung umfasst, wobei insbesondere wenigstens 50% der Pulverkörner einen Durchmesser von wenigstens 15 µm und höchstens 300 µm aufweisen.
Komponente (1, 159) nach einem der Ansprüche 9 oder 10, die mittels eines selektiven Laserstrahlschweißverfahrens gefertigt ist, wobei vorzugsweise wenigstens 50 % der Metallpulverkörner einen Durchmesser von wenigstens 15 µm und höchstens 45 µm aufweisen und/oder eine Schichtdicke in Aufbaurichtung, in der die Komponente (1, 159) schichtweise aufgebaut wird, wenigstens 25 µm, insbesondere wenigstens 35 µm oder wenigstens 45 µm, beträgt.
Komponente (1, 159) nach einem der Ansprüche 9 bis 11, die mittels eines selektiven Elektronenstrahlschweißverfahrens gefertigt ist, wobei vorzugsweise wenigstens 50 % der Metallpulverkörner einen Durchmesser von wenigstens 25 µm und höchstens 150 µm, besonders bevorzugt von 40 µm bis 80 µm, aufweisen und/oder die Metallpulverkörner einen durchschnittlichen Durchmesser von 60 µm bis 90 µm, besonders bevorzugt von 70 µm bis 80 µm, aufweisen und/oder eine Schichtdicke in Aufbaurichtung, in der die Komponente (1, 159) schichtweise aufgebaut wird, wenigstens 25 µm, insbesondere wenigstens 35 µm oder wenigstens 45 µm, vorzugsweise zwischen 60 µm und 80 µm, beträgt.
Schusswaffe, insbesondere Handfeuerwaffe, umfassend eine nach einem der vorstehenden Ansprüche ausgebildete Komponente (1, 159), wie ein Gehäuse, ein Patronenlager, ein Magazin, ein Griff, ein Lauf, ein Schalldämpfer und/oder ein Schaft.
Fertigungsverfahren für eine insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 12 ausgebildete Komponente (1, 159), wie ein Gehäuse, ein Patronenlager, ein Magazin, ein Griff, ein Lauf, ein Schalldämpfer und/oder ein Schaft, für eine Schusswaffe, insbesondere eine Handfeuerwaffe, bei dem eine der Außenseite der Schusswaffe zugewandte Außenwand und eine von der Außenseite abgewandte Innenwand derart gefertigt wird, dass zwischen der Außenwand und der Innenwand wenigstens eine geschlossene, gasdichte Unterdruckkammer gebildet wird.
Fertigungsverfahren, insbesondere nach Anspruch 14, für eine insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 12 ausgebildete Komponente (1, 159), wie ein Gehäuse, ein Patronenlager, ein Magazin, ein Griff, ein Lauf, ein Schalldämpfer und/oder ein Schaft, für eine Schusswaffe, insbesondere eine Handfeuerwaffe, bei dem eine der Außenseite der Schusswaffe zugewandte Außenwand und eine von der Außenseite abgewandte Innenwand derart aus einem Stück additiv gefertigt wird, dass zwischen der Außenwand und der Innenwand wenigstens eine geschlossene Kammer gebildet wird.