DE102020002546A1 - Verfahren zur additven Fertigung eines Werkstücks - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur additiven Fertigung eines Werkstücks aus einem Werkstoff, wobei der Werkstoff schichtweise auf einen Grundkörper (101) aufgebracht und aufgeschmolzen wird und/oder wobei der Werkstoff schichtweise aufgeschmolzen und auf den Grundkörper (101) aufgebracht wird, wobei der Grundkörper (101) vor dem Auftragen des Werkstoffs und/oder während des Auftragens des Werkstoffs auf eine Fertigungstemperatur erwärmt wird, wobei die Fertigungstemperatur zwischen einer vorgebbaren Mindesttemperatur und der Schmelztemperatur des Werkstoffs liegt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur additiven Fertigung eines Werkstücks aus einem Werkstoff.
  • Stand der Technik
  • Additive Fertigung, oftmals auch als „3D-Druck“ bezeichnet, ist ein Herstellungsverfahren, bei dem ein dreidimensionales Objekt durch konsekutives Hinzufügen eines Werkstoffs Schicht für Schicht erzeugt wird. Dabei wird nacheinander eine neue Werkstoffschicht auf den bisher entstandenen Gegenstand aufgetragen, verfestigt und fest mit den darunter liegenden Schichten verbunden, z.B. mit Hilfe eines Lasers, Elektronenstrahls oder Lichtbogens.
  • Die einzelnen Schichten können beispielsweise erzeugt werden, indem der jeweilige Werkstoff etwa in Pulverform oder in Form von Drähten oder Bändern aufgebracht und mit einem Laser- und/oder Elektronenstrahl beaufschlagt wird. Der Werkstoff kann auf diese Weise beispielsweise einem Sinter- oder Schmelzprozess unterzogen werden, um verfestigt zu werden. Nach Erzeugen einer Schicht kann die nächste Schicht auf analoge Weise erzeugt werden. Derartige additive Fertigungsverfahren sind beispielsweise selektives Lasersintern (engl.: „selective laser sintering“, SLS), selektives Laserschmelzen (engl.: „selective laser melting“, SLM), Elektronenstrahlschmelzen (engl.: „electron beam melting“, EBM), Stereolithographie (SL) oder Schmelzschichtung (engl.: „fused deposition modeling“, FDM, oder „fused filament fabrication“, FFF).
  • Beispielsweise können die einzelnen Schichten auch mit Hilfe eines abschmelzenden Drahtes und eines Lichtbogens erzeugt werden, was als Lichtbogendrahtauftragschweißen (engl.: „wire and arc additive manufacturing“, WAAM) bezeichnet wird. Zu diesem Zweck können Schweißbrenner, beispielsweise zum Metallschutzgasschweißen, verwendet werden, wobei zwischen dem Schweißbrenner und dem herzustellenden Werkstück ein Lichtbogen brennt. Der Werkstoff wird in z.B. Form eines Drahtes oder Bandes kontinuierlich nachgeführt und durch den Lichtbogen aufgeschmolzen. Dabei bilden sich schmelzflüssige Tropfen, welche auf das herzustellende Werkstück übergehen und fest mit diesem verbunden werden. Der Werkstoff kann dabei beispielsweise als eine abschmelzende Drahtelektrode des Schweißbrenners zugeführt werden, wobei der Lichtbogen zwischen dieser Drahtelektrode und dem Werkstück brennt. Ebenso ist es denkbar, den Werkstoff in Form eines zusätzlichen Drahtes zuzuführen, welcher von dem Lichtbogen des Schweißbrenners aufgeschmolzen wird.
  • Aus der CN 106608048 A ist eine Vorrichtung zur additiven Fertigung bekannt, wobei ein zu fertigender Gegenstand auf einer Grundplatte aufgebracht wird, wobei diese Grundplatte mit Hilfe einer Heizvorrichtung erwärmt werden kann.
  • Auch die CN 206405430 U zeigt eine Vorrichtung zur additiven Fertigung, wobei ein zu fertigender Gegenstand auf einer beheizbaren Grundplatte aufgebracht wird. Ferner kann ein Gas in der Vorrichtung vorgewärmt werden.
  • An dem Auftragungspunkt, an welchem neuer Werkstoff mit dem bisher gefertigten Werkstück verschmolzen wird, kommt es zumeist lokal zu einer starken Erhitzung des Werkstücks bis über die Schmelztemperatur hinaus. Dadurch können sich hohe Temperaturunterschiede in dem Werkstück ergeben, welche zu hohen Spannungen und Verzug führen können. Es ist wünschenswert, derartige hohe Spannungen und Verzug zu reduzieren.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Vor diesem Hintergrund werden ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur additiven Fertigung eines Werkstücks aus einem Werkstoff mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
  • Im Zuge der additiven Fertigung wird der Werkstoff schichtweise auf einen Grundkörper aufgebracht und aufgeschmolzen und/oder schichtweise aufgeschmolzen und auf den Grundkörper aufgebracht. Der Grundkörper stellt insbesondere das zu fertigende Werkstück bzw. das bisher gefertigte Werkstück dar. Die vorliegende Erfindung eignet sich sowohl für additive Fertigungsverfahren, bei welchen neuer Werkstoff zunächst auf den Grundkörper aufgebracht wird, z.B. in Pulverform, und wobei der aufgebrachte Werkstoff aufgeschmolzen wird, z.B. mittels eines Laser- oder Elektrodenstrahls, als auch für additive Fertigungsverfahren, bei welchen neuer Werkstoff, z.B. in Form eines Drahtes oder Bandes, zunächst aufgeschmolzen wird, insbesondere durch einen Lichtbogen, und wobei der aufgeschmolzene Werkstoff auf den Grundkörper aufgebracht wird. Als additives Fertigungsverfahren kann somit beispielsweise selektives Lasersintern (SLS), selektives Laserschmelzen (SLM), Elektronenstrahlschmelzen (EBM), Stereolithographie (SL), Schmelzschichtung (FDM, FFF) oder Lichtbogendrahtauftragschweißen (WAAM) durchgeführt werden.
  • Der Grundkörper wird vor dem Auftragen bzw. Aufschmelzen des Werkstoffs und/oder während des Auftragens bzw. Aufschmelzens des Werkstoffs auf eine Fertigungstemperatur erwärmt. Diese Fertigungstemperatur liegt zwischen einer vorgebbaren Mindesttemperatur und der Schmelztemperatur des Werkstoffs. Die Mindesttemperatur ist zweckmäßigerweise geringer als die Schmelztemperatur des Werkstoffs.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass Spannungen und Verzug in dem Grundkörper vermieden oder zumindest erheblich reduziert werden können, wenn der gesamte Grundkörper während des additiven Fertigungsprozesses gleichmäßig auf eine Fertigungstemperatur insbesondere nahe der Schmelztemperatur des Werkstoffs erwärmt wird. An dem Auftragungspunkt, an welchem sich aufgeschmolzener Werkstoff mit dem Grundkörper verbindet, kommt es zu einer starken Erhitzung des Werkstücks teilweise bis über die Schmelztemperatur hinaus. Dadurch, dass der gesamte Grundkörper während der additiven Fertigung gleichmäßig auf eine Fertigungstemperatur insbesondere nahe der Schmelztemperatur erwärmt und gehalten wird, können Temperaturdifferenzen zwischen dem Auftragspunkt und dem restlichen Grundkörper reduziert und möglichst gering gehalten werden.
  • Auf herkömmliche Weise kann im Zuge additiver Fertigungsprozesse oftmals ein jeweiliger Grundkörper auf eine beheizbare Grundplatte aufgebracht werden. Dabei kann zwar der Grundkörper von unten lokal erwärmt werden, jedoch ist eine gleichmäßige, durchgehende Erwärmung des Grundkörpers auf eine konstante Temperatur auf diese Weise nicht möglich. Je weiter der Fertigungsprozess voranschreitet und je höher das Werkstück wird, desto größer wird die Distanz zwischen Auftragspunkt und Grundplatte, so dass ein deutlicher Temperaturgradient in dem Grundkörper entsteht, welcher Spannungen und Verzug begünstigen kann. Im Gegensatz dazu wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung der gesamte Grundkörper insbesondere bereits vor Beginn des additiven Fertigungsprozess gleichmäßig auf die Fertigungstemperatur erwärmt und zweckmäßigerweise während der additiven Fertigung konstant oder zumindest im Wesentlichen auf dieser Fertigungstemperatur gehalten.
  • Oftmals werden additive Fertigungsprozesse auf herkömmliche Weise mit möglichst geringer Wärmezufuhr in den Werkstoff durchgeführt, um Verzug und Spannungen zu minimieren, wodurch jedoch auch die Fertigungsgeschwindigkeit und die Wirtschaftlichkeit reduziert werden. Im Gegensatz dazu ist eine reduzierte Wärmezufuhr im Rahmen der vorliegenden Erfindung nicht nötig und die additive Fertigung kann mit höherer Fertigungsgeschwindigkeit durchgeführt werden. Das additiv gefertigte Volumen je Zeiteinheit kann vergrößert werden, so dass Werkstücke schnell und wirtschaftlich gefertigt werden können.
  • Die vorliegende Erfindung unterscheidet sich ferner insbesondere erheblich von herkömmlichen additiven Fertigungsprozessen, bei welchen beispielsweise ein Gas um ein jeweiliges zu fertigendes Werkstück erwärmt wird. Bei derartigen herkömmlichen Prozessen wird das jeweilige Gas oftmals nur leicht erwärmt bzw. vorgewärmt, wodurch eine gleichmäßige Erwärmung des jeweiligen Grundkörpers auf Temperaturen nahe dem Schmelzpunkt nicht möglich ist.
  • Mit Hilfe der Mindesttemperatur kann insbesondere ein Temperaturbereich unterhalb der Schmelztemperatur vorgegeben werden, auf welche der Grundkörper für das additive Fertigungsverfahren erwärmt wird. Die Mindesttemperatur liegt zweckmäßigerweise nahe an der Schmelztemperatur des Werkstoffs. Insbesondere liegt die Mindesttemperatur näher an der Schmelztemperatur als an einer Umgebungs- bzw. Raumtemperatur der additiven Fertigungsvorrichtung. Besonders vorteilhaft ist eine Differenz zwischen der Schmelztemperatur und der Mindesttemperatur kleiner als eine Differenz zwischen der Mindesttemperatur und der Raumtemperatur.
  • Die Mindesttemperatur und die Fertigungstemperatur werden zweckmäßigerweise derart gewählt, dass Stabilität und notwendige Materialeigenschaften des Werkstoffs bzw. des Grundkörpers noch erhalten bleiben, aber dennoch nahe bzw. sehr nahe an der Schmelztemperatur liegen, so dass Temperaturdifferenzen in dem Grundkörper möglichst gering gehalten werden.
  • Vorteilhafterweise beträgt die Mindesttemperatur mindestens 50°C. Je nach Schmelztemperatur des speziellen Werkstoffs kann die Mindesttemperatur auch höher gewählt werden. Beispielsweise kann die Mindesttemperatur vorteilhafterweise auch mindestens 75°C oder mindestens 100°C oder mindestens 150°C oder mindestens 200°C betragen.
  • Bevorzugt beträgt die Mindesttemperatur mindestens 10% der Schmelztemperatur des Werkstoffs. Abhängig von der konkreten Schmelztemperatur des Werkstoffs kann die Mindesttemperatur beispielsweise auch höher vorgegeben werden. Bevorzugt kann die Mindesttemperatur auch 25% der Schmelztemperatur des Werkstoffs betragen, weiter bevorzugt mindestens 50% der Schmelztemperatur, weiter bevorzugt mindestens 75% der Schmelztemperatur, weiter bevorzugt mindestens 90% der Schmelztemperatur.
  • Vorzugsweise beträgt die vorgebbare Mindesttemperatur mindestens 25% der Rekristallisationstemperatur des Werkstoffs. Als Rekristallisation wird ein Abbau von Gitterfehlern in Kristalliten des Werkstoffs durch Neubildung des Gefüges auf Grund von Keimbildung und Kornwachstum bezeichnet. Rekristallisation führt zu einer Festigkeitsabnahme durch einen Abbau von Versetzungen. Als Rekristallisationstemperatur wird diejenige Temperatur bezeichnet, bei der in dem Werkstoff innerhalb einer Betrachtungszeit eine vollständige Rekristallisation auftritt. Es ist zweckmäßigerweise auch denkbar, abhängig von der Rekristallisationstemperatur des Werkstoffs eine höhere Mindesttemperatur vorzugeben, vorzugsweise mindestens 30% der Rekristallisationstemperatur, weiter vorzugsweise mindestens 40%, weiter vorzugsweise mindestens 50%, weiter vorzugsweise mindestens 75%.
  • Die vorliegende Vorrichtung zur additiven Fertigung ist dazu eingerichtet ist, eine bevorzugte Ausführungsform des vorliegenden Verfahren durchzuführen. Die Vorrichtung weist zu diesem Zweck eine Kammer, eine Werkstoffeinheit und eine Wärmeeinheit auf. Die Kammer ist zur Aufnahme des Grundkörpers sowie ferner zum Durchführen des additiven Fertigungsprozesses vorgesehen. Zweckmäßigerweise ist die Kammer isoliert sowie hermetisch bzw. luftdicht verschließbar.
  • Die Werkstoffeinheit ist zum Auftragen und/oder Aufschmelzen des Werkstoffs auf den in der Kammer befindlichen Grundkörper eingerichtet und zumindest teilweise innerhalb der Kammer angeordnet. Insbesondere kann die Werkstoffeinheit als eine einzelne Einheit sowohl zum Auftragen als auch zum Aufschmelzen des Werkstoffs ausgebildet sein. Beispielsweise kann eine derartige Werkstoffeinheit zum Lichtbogendrahtauftragschweißen (WAAM) vorgesehen sein und einen Schweißbrenner umfassen, etwa einen Schweißbrenner zum Metallschutzgasschweißen. Ebenso ist es denkbar, dass die Werkstoffeinheit zweckmäßigerweise mehrere einzelne Einheiten umfasst, beispielsweise eine Auftragungseinheit zum Auftragen des Werkstoffs, z.B. in Pulverform, sowie eine Aufschmelzeinheit zum Aufschmelzen des aufgetragenen Werkstoffs, z.B. mittels eines Laser- oder Elektronenstrahls.
  • Die Wärmeeinheit ist dazu eingerichtet, die Kammer auf die Fertigungstemperatur zwischen der vorgebbaren Mindesttemperatur und der Schmelztemperatur des Werkstoffs zu erwärmen. Zweckmäßigerweise wird somit die gesamte Kammer gleichmäßig auf die Fertigungstemperatur erwärmt, so dass auch der darin befindliche Grundkörper auf die Fertigungstemperatur erwärmt werden kann.
  • Die Kammer kann beispielsweise als eine Ofenkammer zur isotropen Erhitzung ausgebildet sein. Zweckmäßigerweise ist die Werkstoffeinheit teilweise innerhalb und teilweise außerhalb der Kammer angeordnet. Derjenige Teil der Werkstoffeinheit, z.B. dessen Kopf, welcher zum Auftragen und Aufschmelzen des Werkstoffs vorgesehen ist, kann zweckmäßigerweise hitzebeständig ausgebildet und innerhalb der Kammer angeordnet sein. Ein hitzeempfindlicher Teil der Werkstoffeinheit kann außerhalb der Kammer angeordnet werden und ist somit nicht den hohen Temperaturen in der Kammer ausgesetzt.
  • Es versteht sich, dass die Vorrichtung zweckmäßigerweise noch weitere Elemente umfassen kann. Beispielsweise kann eine Temperaturmesseinheit vorgesehen sein, um eine Temperatur innerhalb der Kammer und/oder eine Temperatur des Grundkörpers zu messen. Ferner kann beispielsweise eine Temperaturregelungseinheit vorgesehen sein, um die Temperatur innerhalb der Kammer und/oder die Temperatur des Grundkörpers zu regeln. Somit lässt sich die Fertigungstemperatur vor und während der additiven Fertigung präzise auf einen gewünschten Wert einstellen.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung wird der Grundkörper induktiv und/oder durch insbesondere direkte Flammeneinwirkung und/oder durch Wärmestrahlung und/oder mittels eines Wärmeübertragungsmediums auf die Fertigungstemperatur erwärmt wird. Zu diesem Zweck ist die Wärmeeinheit bevorzugt dazu eingerichtet, die Kammer auf entsprechende Weise zu erwärmen. Beispielsweise kann die Wärmeeinheit zum induktiven Erwärmen eine mit Wechselstrom durchflossene Spule zum Erzeugen eines magnetischen Wechselfeldes umfassen bzw. die Kammer kann in diesem Fall insbesondere als Induktionsofen ausgebildet sein. Zur Erwärmung mittels Flammeneinwirkung kann zweckmäßigerweise ein Brenner vorgesehen sein, beispielsweise zum Verbrennen eines Gasgemischs aus Luft und/oder Sauerstoff und einem Brennstoff, z.B. Erdgas.
  • Vorzugsweise wird der Grundkörper vor dem Auftragen des Werkstoffs und/oder während des Auftragens ferner mit Druck und/oder mit Unterdruck und/oder mit einem Schutzgas beaufschlagt. Zu diesem Zweck weist die Vorrichtung vorzugsweise eine Druckeinheit auf, z.B. einen Kompressor, die dazu eingerichtet ist, in der Kammer einen entsprechenden erhöhten Druck zu erzeugen. Alternativ oder zusätzlich weist die Vorrichtung vorzugsweise eine Unterdruckeinheit auf, z.B. eine Vakuumpumpe, die zum Erzeugen eines Unterdrucks in der Kammer eingerichtet ist, insbesondere zum Erzeugen eines Vakuums. Vorzugsweise weist die Vorrichtung alternativ oder zusätzlich eine Schutzgaseinheit auf, die zum Befüllen der Kammer mit einem entsprechenden Schutzgas eingerichtet ist. Als Schutzgas können beispielsweise Helium, Argon, usw. verwendet werden oder Gase bzw. Gasgemische, welche besondere Eigenschaften in das Werkstück bringen. Je nach speziellem Werkstoff bzw. dessen speziellen Eigenschaften können bestmöglich angepasste Fertigungsbedingungen in der Kammer eingestellt werden, um die additive Fertigung mit bestmöglicher Qualität und Effizienz durchzuführen.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung wird die Fertigungstemperatur des Grundkörpers in einer vorgegebenen Weise verringert, nachdem eine letzte Menge des Werkstoffs im Zuge des additiven Fertigungsprozesses auf den Grundkörper aufgebracht und aufgeschmolzen wurde. Nachdem also der additive Fertigungsprozess komplett durchgeführt wurde, wird die Temperatur des Grundkörpers bzw. des hergestellten Werkstücks kontrolliert reduziert, insbesondere langsam und kontinuierlich. Das Werkstück kann somit schonend abgekühlt werden, so dass es nicht zu sprunghaften Temperaturveränderungen und möglichen Beschädigungen kommt. Insbesondere kann zu diesem Zweck die Fertigungstemperatur innerhalb der Kammer mit Hilfe der Wärmeeinheit auf entsprechend vorgegebene Weise verringert werden.
  • Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist eine Lagereinheit vorgesehen, wobei die Werkstoffeinheit oder zumindest ein Element der Werkstoffeinheit über die Lagereinheit schwenkbar gelagert ist. Besonders bevorzugt umfasst die Werkstoffeinheit einen Arm, der über die Lagereinheit schwenkbar gelagert ist und an dessen Ende der Werkstoff aufgetragen bzw. aufgeschmolzen werden kann. Beispielsweise kann bei einem Lichtbogendrahtauftragschweißen (WAAM) in einem derartigen Arm eine Drahtführung vorgesehen sein, um den Werkstoff in Form einer Drahtelektrode kontinuierlich nachzuführen. Am Ende des Arms kann zweckmäßigerweise ein Schweißkopf angeordnet sein, durch welchen die nachgeführte Drahtelektrode abgeschmolzen wird. Dieser Schweißkopf kann mittels eines zusätzlichen Gelenks schwenkbar gelagert sein, um die Lage des Scheißkopfes relativ zum Werkstück in einem gewünschten Winkel zu halten.
  • Vorzugsweise ist die Lagereinheit in einer Wand der Kammer angeordnet. Die Werkstoffeinheit oder zumindest das Element der Werkstoffeinheit ist durch die Lagereinheit vorzugsweise in einen innerhalb der Kammer angeordneten Teil und einen außerhalb der Kammer angeordneten Teil unterteilt. Insbesondere kann innerhalb der Kammer somit ein hitzebeständig ausgebildeter Teil vorgesehen sein und außerhalb der Kammer ein hitzeempfindlicher Teil der Werkstoffeinheit, welcher beispielsweise gekühlt werden kann.
  • Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Vorrichtung zur additiven Fertigung eine zweite Kammer, die insbesondere vollständig innerhalb der ersten Kammer angeordnet ist. Temperaturen in der Kammer und der zweiten Kammer sind vorteilhafterwiese unabhängig voneinander einstellbar. Somit kann in der zweiten Kammer vorteilhafterweise eine unterschiedliche, zweckmäßigerweise geringere Temperatur eingestellt werden als in der Kammer. Insbesondere ist eine zweite Wärmeeinheit vorgesehen, mittels welcher die Temperatur in der zweiten Kammer unabhängig von der Temperatur in der Kammer eingestellt und zweckmäßig geregelt werden kann. Ein erster Teil der Werkstoffeinheit ist vorteilhafterweise innerhalb der zweiten Kammer angeordnet und ein zweiter Teil der Werkstoffeinheit vorteilhafterweise außerhalb der zweiten Kammer. Insbesondere kann innerhalb der zweiten Kammer der hitzeempfindliche Teil der Werkstoffeinheit angeordnet sein und in der zweiten Kammer kann eine geringe Temperatur zur Kühlung dieses hitzeempfindlichen Teils eingestellt werden.
  • Bevorzugt ist die Lagereinheit in einer Wand der zweiten Kammer angeordnet. Die Werkstoffeinheit oder zumindest das Element der Werkstoffeinheit ist durch die Lagereinheit bevorzugt in einen innerhalb der zweiten Kammer angeordneten Teil und einen außerhalb der zweiten Kammer angeordneten Teil unterteilt.
  • Vorzugsweise ist die Lagereinheit als eine Kugelkopfdichtung ausgebildet. Somit kann die Kammer bzw. die zweite Kammer durch die Kugelkopfdichtung abgedichtet werden, wenn diese in der Wand der Kammer bzw. der zweiten Kammer angeordnet ist.
  • Die vorliegende Erfindung eignet sich für eine Vielzahl verschiedener Anwendungsbereiche und zur Herstellung von Werkstücken für verschiedene technische Vorrichtungen der Verfahrens-, Regelungs- und/oder Steuerungstechnik, sowie Bauteile für die Luftfahrt und den Fahrzeugbau. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird das Werkstück im Zuge der additiven Fertigung für eine verfahrenstechnische Vorrichtung, besonders vorteilhaft für einen Wärmetauscher gefertigt, beispielsweise für einen Geradrohrwärmetauscher, einen Plattenwärmetauscher oder einen Lamellen-Plattenwärmetauschern (engl.: „plate fin heat exchanger“, PFHE). Derartige Plattenwärmetauscher weisen eine Vielzahl von stapelförmig angeordneten Trennplatten und Lamellen auf, sowie Deckplatten, Randleisten bzw. Sidebars, Verteiler bzw. Header. Ferner sind Rohrstücke bzw. Rohrleitungen zum Zu- und Abführen einzelner Medien vorgesehen. Vorteilhafterweise sind einzelne oder mehrere dieser Werkstücke bzw. Elemente durch ein vorliegendes additives Fertigungsverfahren gefertigt, beispielsweise einzelne Rohrstücke. Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft daher ein Verfahren zum Herstellen einer verfahrenstechnischen Vorrichtung, insbesondere eines Wärmetauschers. Eine Vielzahl von Werkstücken, insbesondere Trennplatten, Lamellen, Deckplatten, Randleisten, Verteiler, Rohrstücke usw., werden miteinander verbunden, insbesondere stoffschlüssig, zweckmäßigerweise mittels Löten oder Schweißen. Wenigstens eines der Werkstücke wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens gefertigt.
  • Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
  • Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.
  • Figurenliste
    • 1 zeigt schematisch eine bevorzugte Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur additiven Fertigung, die dazu eingerichtet ist, eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen.
    • 2 zeigt schematisch eine bevorzugte Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur additiven Fertigung, die dazu eingerichtet ist, eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen.
    • 3 zeigt schematisch einen Wärmetauscher, wobei einzelne Elemente des Wärmetauschers gemäß einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens gefertigt sind.
  • Detaillierte Beschreibung der Zeichnung
  • In den 1a und 1b ist eine bevorzugte Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur additiven Fertigung schematisch dargestellt und mit 100 bezeichnet, die dazu eingerichtet ist, eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. 1a zeigt die Vorrichtung 100 schematisch in einer perspektivischen Darstellung, 1b in einer schematischen Schnittansicht.
  • Die Vorrichtung weist eine Kammer 110 auf, in welcher der additive Fertigungsprozess durchgeführt wird. Im Zuge dessen wird ein Werkstück durch konsekutives Hinzufügen eines Werkstoffs Schicht für Schicht erzeugt. Dabei wird nacheinander eine neue Werkstoffschicht auf einen Grundkörper 101 bzw. auf das bisher gefertigte Werkstück aufgetragen, verfestigt und fest mit den darunter liegenden Schichten verbunden. Der Grundkörper 101 ist auf einer Grundplatte 102 angeordnet.
  • Eine Werkstoffeinheit 130 ist zum Auftragen und Aufschmelzen des Werkstoffs vorgesehen. Beispielsweise kann als additives Fertigungsverfahren ein selektives Lasersintern (SLS), ein selektives Laserschmelzen (SLM), ein Elektronenstrahlschmelzen (EBM), eine Stereolithographie (SL) oder eine Schmelzschichtung (FDM, FFF) durchgeführt werden, wobei jeweils neuer Werkstoff in Pulverform aufgetragen und durch einen Laser- oder Elektronenstrahl aufgeschmolzen wird. Im vorliegenden Beispiel wird ein Lichtbogendrahtauftragschweißen (WAAM) als additives Fertigungsverfahren durchgeführt, wobei zwischen einer Drahtelektrode und dem Grundkörper 101 ein Lichtbogen brennt, durch welchen die Drahtelektrode aufgeschmolzen wird, so dass schmelzflüssige Tropfen auf das herzustellende Werkstück übergehen und fest mit diesem verbunden werden.
  • Die Werkstoffeinheit 130 ist zu diesem Zweck als ein Schweißbrenner zum Metallschutzgasschweißen ausgebildet und umfasst einen schwenkbaren Arm 131, an dessen einen Ende ein ausfahrbarer Schweißkopf 132 angeordnet ist. An dem anderen Ende des Arms 131 ist eine Drahtspule 133 vorgesehen, um dem Schweißkopf 132 kontinuierlich eine abschmelzende Drahtelektrode nachzuführen. Ein Antrieb 134 ist zum Schwenken des Arms 131 sowie zum Ausfahren des Schweißkopfes 132 vorgesehen. Außerdem kann die Winkellage des Schweißkopfes 132 relativ zum Arm 131 durch einen oder zwei weitere Antriebe um eine oder zwei zusätzliche Achsen verstellt werden. Die Ausfahr- und Schwenkmöglichkeiten können zweckmäßigerweise derart erweitert werden, dass auch bei komplexen Werkstücken der Schweißkopf innerhalb eines gewissen Arbeitsbereichs jeden Punkt des Werkstücks in einer optimalen Winkelposition erreichen kann.
  • Eine Schweißsteuerung 135 ist zur Spannungsversorgung der Drahtelektrode vorgesehen und insbesondere dazu eingerichtet, den Schweißprozess sowie ferner den additiven Fertigungsprozess zu regeln, so dass das Werkstück gemäß einem vorgegebenen computerimplementierten Modell, beispielsweise einem CAD-Modell, hergestellt werden kann. Ferner ist die Schweißsteuerung 135, insbesondere programmtechnisch, dazu eingerichtet, eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen.
  • Um Spannungen und Verzug in dem Grundkörper 101 zu vermeiden, wird der Grundkörper 101 bereits vor Beginn des additiven Fertigungsprozesses und somit vor dem Auftragen des Werkstoffs gleichmäßig auf eine Fertigungstemperatur erwärmt und während des Auftragens des Werkstoffs bzw. während des additiven Fertigungsprozesses konstant auf dieser Fertigungstemperatur gehalten.
  • Zu diesem Zweck weist die Vorrichtung 100 eine Wärmeeinheit 120 auf, die dazu eingerichtet ist, die Kammer 110 auf die Fertigungstemperatur zu erwärmen, so dass auch der darin befindliche Grundkörper 101 gleichmäßig auf die Fertigungstemperatur erwärmt werden kann.
  • Im vorliegenden Beispiel ist die Wärmeeinheit 120 in die Wand der Kammer 110 integriert und beispielsweise zur Erwärmung mittels Wärmestrahlung vorgesehen. Es ist jedoch auch denkbar, dass die Wärmeeinheit 120 die Kammer 110 beispielsweise induktiv, durch Flammeneinwirkung oder mittels eines Wärmeübertragungsmediums erwärmen kann.
  • Die Fertigungstemperatur, auf welche Kammer bzw. Grundkörper erwärmt werden, liegt zwischen einer vorgebbaren Mindesttemperatur und der Schmelztemperatur des Werkstoffs. Beispielsweise kann die Mindesttemperatur mindestens 50°C betragen oder beispielsweise mindestens 10% der Schmelztemperatur des Werkstoffs oder beispielsweise mindestens 25% der Rekristallisationstemperatur des Werkstoffs.
  • Zweckmäßigerweise werden die Mindesttemperatur und die Fertigungstemperatur derart gewählt, dass Stabilität und notwendige Materialeigenschaften des Werkstoffs bzw. des Grundkörpers noch erhalten bleiben, aber dennoch nahe an der Schmelztemperatur liegen, so dass Temperaturdifferenzen in dem Grundkörper 101 möglichst gering gehalten werden. Beispielsweise kann die Mindesttemperatur auch mindestens 100°C betragen oder beispielsweise mindestens 50% der Schmelztemperatur des Werkstoffs oder beispielsweise mindestens 30% der Rekristallisationstemperatur des Werkstoffs.
  • Ebenso ist es denkbar, Mindest- bzw. Fertigungstemperatur noch höher und somit noch näher an der Schmelztemperatur zu wählen. Beispielsweise kann die Mindesttemperatur auch mindestens 200°C betragen oder beispielsweise mindestens 90% der Schmelztemperatur des Werkstoffs oder beispielsweise mindestens 75% der Rekristallisationstemperatur des Werkstoffs.
  • Um hitzeempfindliche Teile der Werkstoffeinheit bzw. des Schweißbrenners 130 vor den hohen Temperaturen innerhalb der Kammer 110 zu schützen, ist die Werkstoffeinheit 130 nur teilweise innerhalb der Kammer 110 angeordnet. Insbesondere ist ein den Schweißkopf 132 aufweisender erster Teil der Werkstoffeinheit 130 innerhalb der Kammer 110 angeordnet. Ein zweiter Teil der Werkstoffeinheit 130, welcher die Drahtspule 133, den Antrieb 134 und die Schweißsteuerung 135 aufweist, ist außerhalb der Kammer 110 angeordnet. In der Wand der Kammer 110 ist eine Lagereinheit 140 in Form einer Kugelkopfdichtung vorgesehen, über welche der Arm 131 schwenkbar gelagert ist und welche ferner die Werkstoffeinheit 130 in den ersten und zweiten Teil unterteilt sowie die Kammer 110 abdichtet.
  • Ferner weist die Vorrichtung 100 eine Unterdruckeinheit 151 auf, z.B. eine Vakuumpumpe, um in der Kammer 110 einen Unterdruck zu erzeugen, sowie eine Druckeinheit 152, z.B. einen Kompressor 152, um in der Kammer 110 einen vorgegebenen, erhöhten Druck zu erzeugen. Ein Schutzgasbehälter 153 ist vorgesehen, so dass der Kompressor 152 die Kammer 110 mit einem in dem Schutzgasbehälter 153 gelagerten Schutzgas, z.B. Helium oder Argon, befüllen kann. Ferner ist eine Spülöffnung 154 vorgesehen, um vor Beginn des Fertigungsprozesses Luft aus der Kammer 110 herauszudrücken. Um je nach speziellem Werkstoff bestmögliche Fertigungsbedingungen zu schaffen und um den Schweißprozess bzw. den additiven Fertigungsprozesses mit bestmöglicher Qualität durchzuführen, kann somit in der Kammer 110 ein Unterdruck oder ein Überdruck erzeugt werden bzw. die Kammer 110 kann mit einem zweckmäßigen Schutzgas befüllt werden.
  • In den 2a und 2b ist die Vorrichtung zur additiven Fertigung schematisch gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung schematisch dargestellt und mit 200 bezeichnet. In 2a ist die Vorrichtung 200 schematisch in einer perspektivischen Darstellung gezeigt und in 2b schematisch in einer Schnittansicht. Identische Bezugszeichen in den Figuren bezeichnen gleiche oder baugleiche Elemente.
  • Die Vorrichtung 200 weist eine zweite Kammer 210 auf, die insbesondere vollständig in der (ersten) Kammer 110 angeordnet ist. Die zweite Kammer 210 ist beispielswies als ein gekühlter Maschinenraum für den hitzeempfindlichen Teil der Werkstoffeinheit 130 vorgesehen.
  • So ist der hitzeempfindliche Teil der Werkstoffeinheit 130 umfassend Drahtspule 133, Antrieb 134 und Schweißsteuerung 135 innerhalb der zweiten Kammer 210 angeordnet und der hitzebeständige Teil umfassend den Schweißkopf 132 außerhalb der zweiten Kammer 210. Die Lagereinheit in Form der Kugelkopfdichtung 140 ist in diesem Beispiel in der Wand der zweiten Kammer 210 angeordnet, um die Werkstoffeinheit 130 in diesen hitzeempfindlichen und hitzebeständigen Teil zu unterteilen.
  • Temperaturen in der (ersten) Kammer 110 und der zweiten Kammer 210 sind unabhängig voneinander einstellbar. So kann in der zweiten Kammer 210 zweckmäßigerweise eine geringere Temperatur eingestellt werden als in der (ersten) Kammer 110. Insbesondere kann die zweite Kammer 210 zu diesem Zweck eine eigene Wärmeeinheit 220 aufweisen.
  • Mit Hilfe der Vorrichtungen 100 bzw. 200 können Werkstücke für verschiedene Anwendungsbereiche hergestellt werden. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung werden mit Hilfe der Vorrichtungen 100 bzw. 200 Werkstücke für eine verfahrenstechnische Vorrichtung hergestellt, insbesondere für einen Wärmetauscher.
  • So können als Werkstücke beispielsweise Trennplatten, Lamellen, Deckplatten, Randleisten bzw. Sidebars, Verteiler bzw. Header, Rohrstücke bzw. Rohrleitungen usw. hergestellt werden, insbesondere aus Aluminium bzw. aus Aluminium Legierungen. Diese Werkstücke können im Zuge eines Herstellungsprozesses miteinander stoffschlüssig verbunden werden, z.B. durch Löten oder Schweißen, um den Wärmetauscher herzustellen.
  • In 3 ist schematisch ein Wärmetauscher 300 gezeigt, im Speziellen ein Lamellen-Plattenwärmetauscher, wobei einzelne Elemente dieses Wärmetauschers 300 mittels einer Vorrichtung 100 bzw. 200 hergestellt sind.
  • Der in 3 dargestellte Plattenwärmetauscher 300 dient dem Wärmeaustausch von fünf verschiedenen Prozessströmen A, B, C, D und E. Der Wärmetauscher 300 ist quaderförmig und mit Mitteln bzw. Stutzen 306 zur Zu- und Abführung der einzelnen Prozessmedien ausgestattet. Der Wärmetauscher weist ebenfalls mehrere Mittel bzw. Header 307 zum Verteilen und Sammeln der einzelnen Prozessströme A, B, C, D und E auf.
  • Der Plattenwärmetauscher 300 umfasst in einem Stapel 301 eine Vielzahl parallel zueinander angeordneter Trennplatten 314, die Wärmeaustauschpassagen 316 für zumindest zwei in indirekten Wärmeaustausch tretenden Fluide bilden. Die Passagen 316 weisen im Allgemeinen mehrere Strömungskanäle auf, die durch Lamellen 316a, auch als Fins bezeichnet, und die Trennplatten 314 gebildet bzw. begrenzt werden. Die Lamellen 316a sind typischerweise als gefaltete Bleche ausgebildet, wobei durch die einzelnen Faltungen die einzelnen Strömungskanäle entstehen. Die Lamellen 316a bieten den Vorteil, dass diese eine verbesserte Wärmeleitung ermöglichen (im Vergleich zu Plattenwärmetauschern ohne Lamellen) und zudem als Zugelemente zur mechanischen Festigkeit des Plattenwärmetauschers 300 beitragen. In den Passagen 316 strömen die verschiedenen Medien/Fluide voneinander getrennt durch die Trennplatten 314. Bei mehreren Modulen von Wärmetauschern 300 kann zusätzlich ein Wärmeaustausch indirekt über die Deckplatte 312, die zwei Module verbindet, erfolgen.
  • Über die Stutzen 306 werden die einzelnen Medien A, B, C, D und E in die Header 307 geführt und so auf die jeweils vorgesehenen, stapelförmig angeordneten Passagen 316 verteilt. Im Eingangsbereich der Passagen 316 können sich sogenannte Verteilerlamellen 302 befinden, die für eine gleichmäßige Verteilung des Mediums innerhalb der einzelnen Passagen 316, insbesondere auf die verschiedenen Strömungskanäle, sorgen. Die Medien strömen somit quer zur Wellenrichtung der Lamellen 316a durch die Passagen 316. Die Lamellen 316a sind mit den Trennplatten 314 verbunden, wodurch ein intensiver Wärmeleitkontakt hergestellt wird. Dadurch kann ein Wärmeaustausch zwischen zwei verschiedenen Medien erfolgen, die in benachbarten Passagen 316 strömen. In Strömungsrichtung gesehen am Ende der Passage 316 können sich ebenfalls Verteilerlamellen 32 befinden, die die Medien aus den Passagen 316 in die Header 307 führen, wo sie gesammelt und über den Stutzen 306 abgezogen werden. Die einzelnen Passagen 316 sind durch sogenannte Sidebars bzw. Randleisten 308 nach außen abgeschlossen. Der gesamte Wärmetauscherblock wird durch Deckplatten 312 nach außen begrenzt.
  • Derartige Plattenwärmetauscher 300 sind zum indirekten Wärmeaustausch von mindestens zwei Medien geeignet. Durch geeignete Konstruktion können jedoch, wie in 3 dargestellt, auch mehr als zwei Medien am Wärmeaustausch teilnehmen. Dies erlaubt eine sehr effektive Prozessführung und effektive Wärme- bzw. Kälteausnutzung.
  • Derartige Plattenwärmetauscher 200 werden beispielsweise aus Aluminium hartgelötet. Die einzelnen Passagen 316 mit den Lamellen 316a, ggf. Verteilerlamellen 302, Deckplatten 312 und Sidebars bzw. Randleisten 308 werden aufeinander gestapelt, mit Lot versehen und in einem Ofen hartgelötet. Auf den in dieser Weise entstanden Block werden dann Header 307 und Stutzen 306 aufgeschweißt.
  • Bezugszeichenliste
    • 100
    Vorrichtung zur additiven Fertigung
    101
    Grundkörper
    102
    Grundplatte
    110
    Kammer
    120
    Wärmeeinheit
    130
    Werkstoffeinheit, Schweißbrenner
    131
    schwenkbarer Arm
    132
    ausfahrbarer und gegebenenfalls schwenkbarer Schweißkopf
    133
    Drahtspule
    134
    Antrieb
    135
    Schweißsteuerung
    140
    Lagereinheit, Kugelkopfdichtung
    151
    Unterdruckeinheit, Vakuumpumpe
    152
    Druckeinheit, Kompressor
    153
    Schutzgasbehälter
    154
    Spülöffnung
    200
    Vorrichtung zur additiven Fertigung
    210
    zweite Kammer
    220
    Wärmeeinheit
    300
    Wärmetauscher, Plattenwärmetauscher
    301
    Stapel
    302
    Verteilerlamelle
    306
    Mitteln zur Zu- und/oder Abführung der einzelnen Prozessmedien
    307
    Mittel zum Verteilen und/oder Sammeln der einzelnen Prozessströme
    308
    Sidebar bzw. Randleiste
    312
    Deckplatte
    314
    Trennplatte
    316
    Passage
    316a
    Lamelle, Fin
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • CN 106608048 A [0005]
    • CN 206405430 U [0006]

Claims (16)

  1. Verfahren zur additiven Fertigung eines Werkstücks aus einem Werkstoff, wobei der Werkstoff schichtweise auf einen Grundkörper (101) aufgebracht und aufgeschmolzen wird und/oder wobei der Werkstoff schichtweise aufgeschmolzen und auf den Grundkörper (101) aufgebracht wird, wobei der Grundkörper (101) vor dem Auftragen des Werkstoffs und/oder während des Auftragens des Werkstoffs auf eine Fertigungstemperatur erwärmt wird, wobei die Fertigungstemperatur zwischen einer vorgebbaren Mindesttemperatur und der Schmelztemperatur des Werkstoffs liegt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei eine Differenz zwischen der Schmelztemperatur und der Mindesttemperatur kleiner ist als eine Differenz zwischen der Mindesttemperatur und der Raumtemperatur.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die vorgebbare Mindesttemperatur mindestens 50°C beträgt, insbesondere mindestens 75°C, insbesondere mindestens 100°C, insbesondere mindestens 150°C, insbesondere mindestens 200°C.
  4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die vorgebbare Mindesttemperatur mindestens 10% der Schmelztemperatur des Werkstoffs beträgt, insbesondere mindestens 25% der Schmelztemperatur des Werkstoffs, insbesondere mindestens 50% der Schmelztemperatur des Werkstoffs, insbesondere mindestens 75% der Schmelztemperatur des Werkstoffs, insbesondere mindestens 90% der Schmelztemperatur des Werkstoffs.
  5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die vorgebbare Mindesttemperatur mindestens 25% der Rekristallisationstemperatur des Werkstoffs beträgt, insbesondere mindestens 30% der Rekristallisationstemperatur des Werkstoffs, insbesondere mindestens 40% der Rekristallisationstemperatur des Werkstoffs, insbesondere mindestens 50% der Rekristallisationstemperatur des Werkstoffs, insbesondere mindestens 75% der Rekristallisationstemperatur des Werkstoffs.
  6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Grundkörper (101) induktiv und/oder durch Flammeneinwirkung und/oder durch Wärmestrahlung und/oder mittels eines Wärmeübertragungsmediums auf die Fertigungstemperatur erwärmt wird.
  7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Grundkörper (101) vor dem Auftragen des Werkstoffs und/oder während des Auftragens ferner mit Druck und/oder mit Unterdruck und/oder mit einem Schutzgas beaufschlagt wird.
  8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei, nachdem eine letzte Menge des Werkstoffs im Zuge des additiven Fertigungsprozesses auf den Grundkörper aufgebracht und aufgeschmolzen wurde, die Fertigungstemperatur des Grundkörpers in einer vorgegebenen Weise verringert wird.
  9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Werkstück im Zuge der additiven Fertigung für eine verfahrenstechnische Vorrichtung (300), insbesondere für einen Wärmetauscher, gefertigt wird.
  10. Verfahren zum Herstellen einer verfahrenstechnischen Vorrichtung (300), insbesondere eines Wärmetauschers, wobei eine Vielzahl von Werkstücken miteinander verbunden wird und wobei wenigstens eines der Werkstücke gemäß einem Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche gefertigt wird.
  11. Vorrichtung (100, 200) zur additiven Fertigung eines Werkstücks aus einem Werkstoff, die dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche durchzuführen, aufweisend eine Kammer (110) zur Aufnahme eines Grundkörpers (101), eine Werkstoffeinheit (130) zum Auftragen und/oder Aufschmelzen des Werkstoffs, wobei die Werkstoffeinheit (130) zumindest teilweise innerhalb der Kammer (110) angeordnet ist, und eine Wärmeeinheit (120), die dazu eingerichtet ist, die Kammer (110) auf eine Fertigungstemperatur zu erwärmen, wobei die Fertigungstemperatur zwischen einer vorgebbaren Mindesttemperatur und der Schmelztemperatur des Werkstoffs liegt.
  12. Vorrichtung (100, 200) nach Anspruch 10, ferner aufweisend eine Lagereinheit (140), wobei die Werkstoffeinheit (130) oder zumindest ein Element (131) der Werkstoffeinheit (130) über die Lagereinheit (140) schwenkbar gelagert ist.
  13. Vorrichtung (100) nach Anspruch 11, wobei die Lagereinheit (140) in einer Wand der Kammer (110) angeordnet ist und wobei die Werkstoffeinheit (130) oder zumindest das Element (131) der Werkstoffeinheit (130) durch die Lagereinheit (140) in einen innerhalb der Kammer angeordneten Teil (132) und einen außerhalb der Kammer angeordneten Teil (133, 134, 135) unterteilt ist.
  14. Vorrichtung (200) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, ferner aufweisend eine zweite Kammer (210), die innerhalb der Kammer (110) angeordnet ist, wobei Temperaturen in der Kammer (110) und der zweiten Kammer (210) unabhängig voneinander einstellbar sind, wobei ein erster Teil der Werkstoffeinheit (133, 134, 135) innerhalb der zweiten Kammer (210) angeordnet ist und wobei ein zweiter Teil (132) der Werkstoffeinheit (130) außerhalb der zweiten Kammer (210) angeordnet ist.
  15. Vorrichtung (200) nach Anspruch 14, soweit dieser auf Anspruch 12 rückbezogen ist, wobei die Lagereinheit (140) in einer Wand der zweiten Kammer (210) angeordnet ist und wobei die Werkstoffeinheit (130) oder zumindest das Element (131) der Werkstoffeinheit (130) durch die Lagereinheit (140) in den ersten innerhalb der zweiten Kammer angeordneten Teil (133, 134, 135) und den zweiten außerhalb der zweiten Kammer angeordneten Teil (132) unterteilt ist.
  16. Vorrichtung (100, 200) nach einem der Ansprüche 13 bis 15, soweit auf Anspruch 12 rückbezogen, wobei die Lagereinheit (140) als eine Kugelkopfdichtung ausgebildet ist.
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