DE10235767C1 - Blechlage mit Bereichen unterschiedlicher Materialdicke, Verfahren zur Herstellung einer solchen Blechlage und aus solchen Blechlagen hergestellter Wabenkörper - Google Patents

Abstract

Blechlage (8) mit einer wellenartigen Struktur mit Wellenbergen (10) und Wellentälern (11), insbesondere zum Aufbau eines Wabenkörpers (6), wobei die Blechlage (8) mindestens einen ersten Bereich (2) mit einer ersten Materialdicke (D1) und einen zweiten Bereich (3) mit einer von der ersten Materialdicke (D1) verschiedenen zweiten Materialdicke (D2) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Struktur sich beim Übergang vom ersten Bereich (2) zum zweiten Bereich (3) so ändert, dass unabhängig von der jeweiligen Materialdicke (D1, D2) die Wellenberge (10) beider Bereiche (2, 3) im Wesentlichen die gleiche äußere Höhe (16) und/oder die Wellentäler (11) beider Bereiche im Wesentlichen die gleiche äußere Tiefe haben.

Description

Die Erfindung betrifft eine strukturierte Blechlage, die Bereiche unterschiedlicher Materialdicken aufweist, ein Verfahren zur Herstellung solcher Blechlagen, sowie einen Wabenkörper aus solchen Blechlagen.

Wabenkörper werden verbreitet eingesetzt, beispielsweise als Katalysatorträger­ körper zur Umsetzung von Abgasen von Verbrennungsmotoren, als Abgasfilter zur Herausfilterung von Partikeln im Abgasstrom von Verbrennungskraftmaschi­ nen oder ähnlichem. Solche Wabenkörper sind beispielsweise aus der EP 0 245 737 B1 oder der EP 0 430 945 B1 bekannt. Die Erfindung lässt sich aber auch in anderen Bauformen, z. B. spiralig gewickelten Bauformen, verwirklichen. Auch sind in einer Richtung konische Bauformen zum Beispiel aus der WO 99/56010 bekannt. Die für Wabenkörper bekannten Herstellungsverfahren lassen sich auch für die vorliegende Erfindung anwenden. Neuere Entwicklungen betreffend die Zellgeometrie haben den Einsatz von Mikrostrukturen in den Ka­ nalwänden hervorgebracht, wie sie beispielsweise aus der WO 90/08249 und WO 99/31362 bekannt sind, sie werden im Regelfall zumindest aus einem struk­ turierten Blech oder einer Mehrzahl von strukturierten und glatten Blechlagen hergestellt. Solche Wabenkörper weisen oft für ein Fluid durchströmbare Hohl­ räume auf, die auch als Kanalsystem ausgebildet sein können.

Zur Herstellung eines Wabenkörpers werden mindestens eine strukturierte Blech­ lage oder eine Mehrzahl von glatten und strukturierten Blechlagen gegebenenfalls gestapelt und zu einer Wabenstruktur gewickelt. Die Blechlagen weisen Dicken von weniger als 0,08 mm, insbesondere weniger als 0,04 mm oder sogar weniger als 0,02 mm auf. Die Wabenstruktur wird in ein Mantelrohr eingebracht. Mit ei­ nem thermischen Fügeverfahren werden die Blechlagen der Wabenstruktur mit­ einander und die Wabenstruktur mit dem Mantelrohr verbunden. Hierbei finden oft Lötverfahren Anwendung. Es gibt verschiedene Möglichkeiten, Lot auf die zu verbindenden Bereiche der Blechlagen aufzutragen, unter anderem kann dies durch Auftragen eines Haftmittels auf die entsprechenden Bereiche der Blechla­ gen erfolgen, die daraufhin mit pulverförmigem Lot versehen werden, das an dem Haftmittel anhaftet. Beim Erhitzen der Strukturen verflüchtigt sich das Haftmittel, eine Lötverbindung entsteht in den gewünschten Bereichen. Bei der Auftragung des Haftmittels und/oder des Lots kann die durch das Aufeinanderliegen von Blechlagen entstehende Kapillarwirkung verwendet werden. Auch andere thermi­ sche Fügeverfahren, wie zum Beispiel das Ausbilden von Diffusionsanbindungen, sind möglich.

In Wabenkörpern ergibt sich oftmals das Problem, dass die Blechlagen aus denen die Wabenkörper hergestellt werden, unterschiedliche Bereiche mit unterschiedli­ chen Materialdicken aufweisen. So ist beispielsweise aus der EP 0 855 936 B1 ein Wabenkörper bekannt, der Verstärkungsstrukturen aufweist, die beispielsweise aus Umfalzungen der Ränder im Stirnbereich des Wabenkörpers bestehen können. Durch das Umfalzen der Blechlagen im Stirnbereich entstehen dort Bereiche, die eine deutlich vergrößerte Materialdicke im Vergleich zum Rest der Blechlagen aufweisen.

Diese Umfalzungen führen an ihren Grenzen zur Bildung von Hohlräumen, in denen bei einer Beschichtung der Blechlagen beispielsweise mit einem Washcoat sich dieser absetzt. Im Falle der Verwendung des Wabenkörpers als Katalysator­ trägerkörper enthält der Washcoat unter anderem den Edelmetallkatalysator. Das heißt, durch das Füllen der Hohlräume mit Washcoat entsteht keine für das Abgas anströmbare katalytisch aktive Oberfläche, jedoch steigt, der Verbrauch von Washcoat und Edelmetallkatalysatoren. Dies vergrößert die Herstellungskosten des Katalysatorträgerkörpers.

Oftmals werden die vorgenannten Wabenkörper vor Einbringen in ein Mantelrohr vorgespannt. Werden Blechlagen mit umgefalzten Enden verwendet, so können diese nicht gleichmäßig vorgespannt werden, denn es bildet sich am axialen Rand eine Vorspannung aus, jedoch nicht im Mittelbereich der Blechlagen. Dies wirkt sich beispielsweise beim Diffusionslöten und anderen Verbindungstechniken ne­ gativ auf die Verbindung der Blechlagen aus.

Weiterhin werden entsprechend ausgebildete Wabenkörper auch als Partikelfilter eingesetzt. Bei diesen Partikelfiltern ist zumindest ein Teil der Blechlagen zumin­ dest teilweise aus einem porösem Material, beispielsweise einem Fasermaterial hergestellt. Bei der Verbindung dieser Fasermaterialien mit z. B. Blechlagen zur Verstärkung vor allem im Randbereich der Fasermatten entsteht auch hier eine Art Blechlage, die Bereiche unterschiedlicher Materialdicke aufweist. Auch diese Filtermatten mit verbundenen Metallfolien weisen die oben beschriebenen Prob­ leme auf und werden im folgenden auch als Blechlagen bezeichnet.

Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, eine strukturierte Blechlage vorzuschlagen, die die oben dargelegten Probleme vermeiden hilft, sowie ein Ver­ fahren zur Herstellung einer solchen Blechlage und einen Wabenkörper aus einer solchen Blechlage anzugeben.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Blechlage mit den Merkmalen des An­ spruchs 1, ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 8 und einen Waben­ körper mit den Merkmalen des Anspruchs 17. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweils abhängigen Ansprüche.

Eine erfindungsgemäße Blechlage mit einer wellenartigen Struktur mit Wellen­ bergen und Wellentälern, insbesondere zum Aufbau eines Wabenkörpers, weist mindestens einen ersten Bereich mit einer ersten Materialdicke und einen zweiten Bereich mit einer von der ersten Materialdicke verschiedenen zweiten Materialdi­ cke auf. Die Blechlage zeichnet sich dadurch aus, dass sich die Struktur beim Ü­ bergang vom ersten zum zweiten Bereich so ändert, dass unabhängig von der je­ weiligen Materialdicke die Wellenberge beider Bereiche im wesentlichen die glei­ che äußere Höhe und/oder die Wellentäler beider Bereiche im wesentlichen die gleiche äußere Tiefe haben.

Eine erfindungsgemäße Blechlage weist in den Bereichen, in denen sie beim Wi­ ckeln eines Wabenkörpers mit benachbarten Blechlagen aneinander liegt, eine durchgängige Anlagefläche auf. Beim Aufbau eines Wabenkörpers durch eine abwechselnde Stapelung von glatten und gewellten Blechlagen berühren sich be­ nachbarte Blechlagen im wesentlichen im Bereich der Wellenberge und Wellentä­ ler, wobei die glatten Blechlagen an den jeweils äußeren Flächen der Wellentäler und Wellenberge anliegen. Eine durchgehende Anlagefläche ohne Stufen wird dadurch erreicht, dass die Wellenberge in beiden Bereichen mit unterschiedlichen Materialdicken jeweils im wesentlichen die gleiche äußere Höhe aufweisen und/oder die Wellentäler beider Bereiche mit unterschiedlichen Materialdicken jeweils im wesentlichen die gleiche äußere Tiefe aufweisen.

Dies gestattet unabhängig von der Materialdicke in den beiden Bereichen eine gleichmäßige Auflagefläche zur benachbarten Blechlage, so dass zum Beispiel bei einem Beloten nach bekannten Verfahren eine gleichmäßige Lot- oder Haftmittel­ verteilung erreicht wird, die nicht durch Unterbrechung der Kapillarwirkung oder auch durch ungleichmäßig ausgebildete Diffusionsanbindungen beeinträchtig wird.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Blechlage ist die Blechlage in zu­ mindest einem stirnseitigen Endbereich umgefalzt. Eine solche Umfalzung kann vorteilhafterweise zur Verstärkung der Blechlage dienen, die Ausbildung einer Verstärkungsstruktur besonders in einem stirnseitigen Endbereich dient als me­ chanischer Schutz zum Beispiel auf der Gaseintrittseite eines Wabenkörpers im Abgasstrang einer Verbrennungskraftmaschine. Abgasströme sind oft pulsierend und bewirken zudem eine hohe thermische Belastung des Wabenkörpers, vor al­ lem der Gaseintrittsseite. Bei einem Wabenkörper aus erfindungsgemäßen Ble­ chen ist das Ausbilden durchgehender Anlageflächen mit benachbarten Blechla­ gen besonders vorteilhaft, da es sonst zu einer ungleichmäßigen Vorspannung über die axiale Länge des Wabenkörpers kommen würde.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Blechlage besteht diese zumindest in einem der beiden Bereiche aus einem Fasermaterial. Hierbei ist es möglich, sowohl Metallfasern, speziell auch gesinterte Metallfasern, als auch andere Fasermaterialien zu verwenden. Solche Fasermaterialien werden bei Parti­ kelfiltern zur Filterung der Abgase von Verbrennungsmotoren eingesetzt, bei­ spielsweise bei der Filterung von Rußpartikeln im Abgas von Dieselmotoren. Die­ se Fasermaterialien können vorteilhafterweise z. B. mit Blechfolien verstärkt wer­ den. Dadurch lassen sich auf einfache Art und Weise Partikelfilter aus Fasermate­ rialien und anderen Blechen herstellen.

Gemäß einer noch weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Blechlage überlappen sich der erste Bereich und der zweite Bereich zumindest teilweise. Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise die Verbindung der beiden Be­ reiche, wenn diese nicht nur unterschiedliche Materialdicken aufweisen, sondern auch zusätzlich aus unterschiedlichen Materialien bestehen. Beispielsweise ist es so auf einfache Art und Weise möglich, ein Fasermaterial als ersten Bereich mit einer Blechfolie als zweitem Bereich zu verbinden.

Gemäß einer noch weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Blechlage sind der erste Bereich und der zweite Bereich durch ein thermisches Fügeverfahren miteinander verbunden. Beispielsweise ist es erfindungsgemäß möglich, eine Fasermatte mit einer Blechfolie durch ein thermisches Fügeverfah­ ren zu verbinden. Dies kann beispielsweise durch Ausbildung einer Lotverbin­ dung oder auch einer Schweißverbindung erfolgen.

Gemäß einer noch weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Blechlage sind der erste und der zweite Bereich durch ein mechanisches Fügever­ fahren, bevorzugt Nieten, miteinander verbunden. Ein solches mechanisches Fü­ geverfahren kann auch in vorteilhafter Weise mit einem thermischen Fügeverfah­ ren kombiniert werden, so dass die beiden Bereich sowohl durch ein thermisches, als auch durch ein mechanisches Fügeverfahren miteinander verbunden sind.

Gemäß einer noch weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Blechlage sind die Wellen Rechteckwellen. Die Ausbildung von Rechteckwellen gestattet es in einfacher Weise, in beiden Bereichen mit unterschiedlicher Materi­ aldicke Wellen zu verwenden, die die gleiche Wellenlänge aufweisen. Auch die Wellenamplitude bleibt gleich. Lediglich am Übergang vom ersten Bereich zum zweiten Bereich erfolgt sprunghaft eine Veränderung der Nulllage der Welle um die Hälfte des Dickenunterschiedes zwischen dem ersten und dem zweiten Be­ reich. Dadurch erhält man eine Blechlage mit Rechteckwellen, die jeweils an der Außenseite eine durchgängige Anlagefläche zur nächsten Blechlage bilden. So weisen die Wellenberge in beiden Bereichen im wesentlichen die gleiche äußere Höhe auf, während die Wellentäler in beiden Bereichen im wesentlichen die glei­ che äußere Tiefe aufweisen.

Gemäß einem weiteren Aspekt des erfindungsgemäßen Gedankens wird ein Ver­ fahren zum Herstellen einer wellenartige Strukturen mit Wellentälern und Wel­ lenbergen aufweisenden Blechlage vorgeschlagen, wobei die Blechlage zumindest einen ersten Bereich mit einer ersten Materialdicke und einen zweiten Bereich mit einer von der ersten Materialdicke verschiedenen zweiten Materialdicke aufweist, wobei das Ausbilden der Strukturen in Längsrichtung gestuft erfolgt, so dass un­ abhängig von der jeweiligen Materialdicke die Wellenberge beider Bereiche im wesentlichen die gleiche äußere Höhe und/oder die Wellentäler beider Bereiche im wesentlichen die gleiche äußere Tiefe haben. Dieses Verfahren gestattet es in vorteilhafter Weise, Blechlagen herzustellen, deren äußere Anlageflächen, mit denen sie auf einem Untergrund oder einer benachbarten Blechlage beim Aufbau eines Wabenkörpers aufliegen, gleichmässig auszugestalten und so eine durchge­ hende Auflagefläche zu erhalten.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden Rechteckwellen ausgebildet. Die Ausbildung von Rechteckwellen ist in diesem Verfahren besonders vorteilhaft, da die gleiche Wellform mit identischer Wellamplitude und Wellenlänge beibehalten werden kann, es kommt lediglich zur sprunghaften Änderung der Nulllage der Wellen am Übergang vom ersten Bereich zum zweiten Bereich. Dies lässt sich auf einfache Weise bei der Gestaltung der Strukturierwerkzeuge realisieren.

Gemäß einer noch weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Blechlage in einem Bereich umgefalzt. Die Umfalzung einer Blechlage führt zu einer vergrößerten Materialdicke in diesem Bereich. Solche Umfalzungen dienen beispielsweise zur Verstärkung der Blechlagen im Gasein­ trittsbereich eines Wabenkörpers. Es ist auch möglich, durch diese Umfalzungen die Wärmekapazität in einem Wabenkörper zu variieren, so dass ein sogenannter Hybridkatalysator mit Bereichen unterschiedlicher Wärmekapazität gebildet wird.

Gemäß einer noch weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Blechlage in einem Bereich aus einem für ein Fluid durch­ strömbaren Material, bevorzugt einem metallischem Fasermaterial, besonders bevorzugt einem gesinterten metallischem Fasermaterial ausgebildet. Das erfin­ dungsgemäße Verfahren gestattet auf vorteilhafte Art und Weise die Herstellung von Blechlagen, die teilweise aus einem metallischen Fasermaterial bestehen, wie es beispielsweise in Partikelfiltern zum Einsatz kommt, die im wesentlichen eine gleichmäßige äußere Strukturhöhe aufweisen.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens werden der erste und der zweite Bereich so ausgebildet, dass sie einander zumindest teilweise überlappen. Der Überlappungsbereich kann zur Verbindung des ersten und des zweiten Bereichs genutzt werden, wenn diese aus unterschied­ lichen Materialien ausgebildet werden.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens wird zumindest in einem Bereich eine thermische Fügeverbindung ausge­ bildet. Diese thermische Fügeverbindung kann zum Fixieren eines Bereichs mit sich selbst dienen, beispielsweise bei einer Umfalzung in einem Bereich, bei der die mehreren durch die Umfalzung entstehenden Abschnitte aneinander fixiert werden. Die Fügeverbindung kann aber auch so ausgebildet werden, dass zwei sich zumindest teilweise überlappende Bereiche aneinander fixiert werden.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird als Fügeverbindung eine Lötverbindung ausgebildet. Die Ausbildung von Lötver­ bindungen kann gerade bei der Herstellung von Wabenkörpern sehr leicht in den Produktionsprozess des Wabenkörpers integriert werden, da hier im Regelfall sowieso Lötverbindungen ausgebildet werden müssen, sodass das Bauteil in je­ dem Fall über den Schmelzpunkt eines einzusetzenden Lots erhitzt werden muss und so eine entsprechende Lötverbindung ausgebildet werden kann.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens wird als Fügeverbindung eine Schweißverbindung ausgebildet, bevorzugt ist hierbei die Ausbildung der Schweißverbindung mit einem Widerstands- oder Laserschweißverfahren, besonders bevorzugt ein Rollnahtschweißverfahren. Ge­ rade das Rollnahtschweißverfahren ist hier bevorzugt, da es beispielsweise bei der Verbindung zweier Bereiche unterschiedlicher Materialdicke wie z. B. der Ver­ bindung eines faserhaltigen Materials mit einer Blechfolie vorteilhaft eingesetzt werden kann. Es erfolgt hier nicht nur die Ausbildung einer Schweißverbindung, sondern auch noch eine zusätzliche Komprimierung des Fasermaterials, die zu einer Verstärkung des Materials führen.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird zumindest in einem Bereich eine mechanische Fügeverbindung, bevorzugt eine Nietverbin­ dung, ausgebildet. Bei Ausbildung einer Fügeverbindung in zumindest einem der Bereiche können in vorteilhafter Weise thermische und/oder mechanische Füge­ verbindungen ausgebildet werden. Besonders vorteilhaft ist die Verbindung eines Nietverfahrens mit einem thermischen Fügeverfahren, z. B. Löten oder Schwei­ ßen, da so eine besonders haltbare Fügeverbindung erzielt werden kann.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Wabenkörper vorgeschla­ gen, der zumindest teilweise aus erfindungsgemäßen strukturierten Blechlagen oder aus strukturierten Blechlagen, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurden, besteht.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung eines solchen Wabenkörpers sind die Blechlagen zumindest teilweise in zumindest einem Stirnbereich des Wabenkör­ pers umgefalzt. Diese Umfalzung hat verschiedene Effekte. Zum einen ist es mög­ lich, auf diese Art und Weise einen Wabenkörper herzustellen, der in axialer Richtung zwei Bereiche mit unterschiedlich großer Wärmekapazität aufweist. So kann es beispielsweise vorteilhaft sein, in einem ersten Bereich, der der Gasein­ trittseite zugewandt ist keine Umfalzung vorzunehmen, so dass sich dieser Be­ reich schnell aufheizt, was zu einer schnellen Zündung der katalytischen Reaktion katalytische Abwärme der exothermen katalytischen Reaktion kann dazu verwendet werden, den Bereich mit einer höheren Wärmekapazität, der durch eine Umfal­ zung ausgebildet ist, aufzuheizen. Zum anderen kann durch die Umfalzung eine Schutzzone ausgebildet werden, die vor allem die Gaseintrittsseite eines Waben­ körpers schützt.

Weitere Ausgestaltungen und bevorzugte Ausführungsbeispiele sind in der Zeich­ nung beschrieben. Jedoch ist die Erfindung nicht auf diese dort gezeigten Ausfüh­ rungsbeispiele beschränkt.

Es zeigen:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße strukturierte Blechlage;

Fig. 2 eine zumindest teilweise aus erfindungsgemäßen strukturierten Blechlagen aufgebaute Wabenstruktur;

Fig. 3 einen axialen Schnitt durch eine erfindungsgemäße strukturierte Blechlage; und

Fig. 4 einen axialen Schnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfin­ dungsgemäßen strukturierten Blechlage.

Beim Aufbau eines Wabenkörpers mit aus dem Stand der Technik bekannten Blechlagen mit Umfalzungen an den Stirnseiten der Blechlagen ergeben sich meh­ rere Effekte.

Erstens bildet sich, falls der Wabenkörper unter Vorspannung hergestellt wird, diese in axialer Richtung ungleichmäßig aus. Dies führt zu einer ungleichmäßigen Verteilung des Lots durch die axial ungleichmäßige Kapillarwirkung bei einer Belotung nach herkömmlichen Verfahren. Auch zum Beispiel beim Ausbilden von Diffusionsanbindungen ergibt sich ebenfalls eine ungleichmäßige Anbindung der Blechlagen.

Zweitens kommt es regelmäßig bei der Beschichtung dieser Blechlagen mit Washcoat dazu, dass sich in den Umfalzspalten Washcoat mit Edelmetallkatalysa­ toren einlagert. Dieser trägt jedoch nicht zur Vergrößerung der Oberfläche, die von einem Abgas angeströmt werden kann, bei. Insofern tragen die Edelmetallka­ talysatoren in den Umfalzspalten auch nicht zur Steigerung der Effektivität der katalytischen Umsetzung bei. Folglich ist dieser Washcoat mit eingelagerten E­ delmetallkatalysatoren im Bereich der Umfalzspalten als Verlust anzusehen.

Diese Effekte werden durch die Verwendung erfindungsgemäßer strukturierter Blechlagen überwunden. Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße strukturierte Blech­ lage 1, die einen ersten Bereich 2 mit einer Dicke D1 und zwei zweite Bereiche 3 mit einer jeweiligen Dicke D2 aufweist. Die zweiten Bereiche 3 werden durch Ausbilden von Umfalzungen 4 einer Länge L2 an der Stirnseite der Blechlage 1 gebildet. Die strukturierte Blechlage 1 weist eine wellenartige Struktur mit Wel­ lentälern 11 und Wellenbergen 10 auf. Im Bereich der Wellentäler 11 und der Wellenberge 10 ist die Strukturierung so ausgebildet, dass sich beim Übergang von ersten Bereich 2 zum zweiten Bereich 3 die Struktur so ändert, dass der erste Bereich 2 und der zweite Bereich 3 in einem Wellental 11 jeweils eine identische äußere Tiefe und in einem Wellenberg 10 jeweils eine identische äußere Höhe haben. Dies führt zu einer durchgängigen Kontaktfläche 17. Diese Kontaktfläche 17 liegt beim Aufbau eines Wabenkörpers zumindest teilweise aus solchen Blech­ lagen 1 an benachbarten Blechlagen an. Eine durchgängige Kontaktfläche 17 führt zu einer in axialer Richtung 21 gleichmäßigen Vorspannung, die bei einer Belo­ tung mit herkömmlichen Verfahren zu einer gleichmäßigen Lotverteilung führen.

Fig. 2 zeigt eine Wabenstruktur 6, die aus glatten Blechlagen 7 und erfindungs­ gemäßen strukturierten Blechlagen 8 aufgebaut ist. Die glatten Blechlagen 7 und die strukturierten Blechlagen 8 sind abwechselnd aufeinander gestapelt, so dass sich für ein Fluid durchströmbare Kanäle 9 bilden. Jede der erfindungsgemäßen strukturierten Blechlagen 8 weist Wellenberge 10 und Wellentäler 11 auf. In axia­ ler Richtung 21 weist die strukturierte Blechlage 8 einen ersten Bereich 2 und einen zweiten Bereich 3 auf, die unterschiedliche Materialdicken aufweisen. Im Aufbau der Wabenstruktur 6 ist zu erkennen, dass die Kontaktfläche zwischen einer glatten Blechlage und einer strukturierten Blechlage immer aus einem Wel­ lenberg oder einem Wellental besteht. Die glatte Blechlage 7 liegt jeweils auf der äußeren Fläche auf, also der äußeren Fläche des Wellenbergs 10 oder des Wellen­ tals 11.

Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch eine erfindungsgemäß strukturierte Blechlage 8 in einem Wellenberg 10. Der Schnitt verläuft in axialer Richtung 21. Zu erkennen ist die strukturierte Blechlage 8, die einen ersten Bereich 2 einer Dicke D1 und einen zweiten Bereich 3 einer Dicke D2 aufweist. Der zweite Bereich 3 ist durch eine Umfalzung 4 gebildet, so dass die Dicke D2 des zweiten Bereichs 3 größer ist als die Dicke D1 des ersten Bereichs 2.

Beim Strukturieren der strukturierten Blechlage 8 wurde eine Stufe 12 ausgebil­ det, also ein gestuftes Wellverfahren angewendet. Diese Stufe 12 führt zu einer Höhenvergleichmäßigung der Struktur. Die Strukturierung ist so erfolgt, dass im ersten Bereich 2 die Struktur relativ zum Nulldurchgang 13 der Welle eine erste innere Höhe 14 aufweist, während die zweite innere Höhe 15 im Bereich des zweiten Bereichs 3 kleiner ist als die erste innere Höhe 14. Jedoch ist sowohl im ersten Bereich 2, als auch im zweiten Bereich 3 die äußere Höhe 16 identisch. Die durch den Wellenberg 10 der äußeren Höhe 16 gebildete Kontaktfläche 17 zu ei­ nem gegebenenfalls benachbarten glatten Blech 7 ist deshalb stufenlos ausgebil­ det. Demzufolge kommt es zu einer flächigen Verbindung des strukturierten Blechs 8 mit einem benachbarten glatten Blech 7, beispielsweise durch Ausbil­ dung einer Lötverbindung. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Blechlage ist die Tatsache, dass die Umfalzspalte 5 weitestgehend geschlossen ist, so dass es beim Beschichten der strukturierten Blechlage 8 mit Washcoat zu einer deutlich verringerten Einlagerung von Washcoat in der Umfalzspalte 5 kommt.

Weiterhin ist es erfindungsgemäß möglich, die Umfalzung 4, also den zweiten Bereich 3, mittels einer thermischen Fügeverbindung zu stabilisieren. Hier bietet es sich vor allem an, den zweiten Bereich 3 in der Umfalzspalte 5 zu verlöten, oder aber eine Schweißnaht anzubringen, die beispielsweise durch ein Rollnaht­ schweißverfahren oder auch ein Laserschweißverfahren ausgebildet werden kann. Erfindungsgemäß ist es gleichfalls möglich, eine mechanische Fügeverbindung oder auch die Kombination einer mechanischen Fügeverbindung, z. B. Nieten, mit einer thermischen Fügeverbindung im Bereich der Umfalzung auszubilden. Vorteilhafterweise kann so zum Beispiel durch Nieten eine erste Fixierung durch­ geführt werden, woran anschließend ein thermisches Fügeverfahren durchgeführt wird. So kann die Nietverbindung als eine Art Vorfixierung genutzt werden, die durch Ausbildung der thermischen Fügeverbindung weiter verstärkt wird.

Fig. 4 zeigt einen entsprechenden Schnitt durch ein weiteres Ausführungsbei­ spiel einer erfindungsgemäß strukturierten Blechlage 8. Die strukturierte Blechla­ ge 8 setzt sich aus einer Filterlage 18 und einer Blechfolie 19 zusammen. Hierbei bildet die Filterlage 18 den ersten Bereich 2 und die Blechfolie 19 den zweiten Bereich 3. Der erste Bereich 2 weist die Dicke D1 auf, während der zweite Be­ reich 3 die Dicke D2 aufweist. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Dicke D1 größer als die Dicke D2. Auch diese Blechlage 8 wurde strukturiert und in einem Wellenberg in axialer Richtung geschnitten. Die Filterlage ist porös und kann bei­ spielsweise in radialer Richtung von Gas durchströmt werden. In Bezug auf die Nulllinie 13 der aufgeprägten Wellung weisen die beiden Bereiche 2 und 3 unter­ schiedliche innere Höhen 14, 15 in Bezug auf den Nulldurchgang der Wellung 13, jedoch eine gemeinsame äußere Höhe 16 auf. Der erste Bereich 2 und der zweite Bereich 3 überlappen sich in einem Überlappungsbereich 20. In diesem Überlap­ pungsbereich 20 ist eine fügetechnische Verbindung zwischen der Filterlage 18 und der Blechfolie 19 ausgebildet. Diese fügetechnische Verbindung kann bei­ spielsweise durch ein Schweißverfahren, bevorzugt ein Widerstandsschweiß- oder Laserschweißverfahren hergestellt werden. Besonders vorteilhaft ist in diesem Zusammenhang die Verwendung eines Rollnahtschweißverfahrens, da der An­ pressdruck beim Rollnahtschweißen dazu benutzt werden kann, die Filterlage 18 zu komprimieren, um den Dickenunterschied zwischen der Filterlage 18 und der Blechfolie 19 auszugleichen. Das Resultat eines solchen Rollnahtschweißverfah­ rens ist eine feste Verbindung zwischen der Filterlage 18 und der Blechfolie 19. Auch bei der Verbindung einer Blechfolie 19 mit einer Filterlage 18 kann im Ü­ berlappungsbereich 20 in vorteilhafter Weise alternativ oder zusätzlich zu einer thermischen Fügeverbindung eine mechanische Fügeverbindung ausgebildet wer­ den.

Bezugszeichenliste

1

Blechlage

2

erster Bereich

3

zweiter Bereich

4

Umfalzung

5

Umfalzspalte

6

Wabenstruktur

7

glatte Blechlage

8

strukturierte Blechlage

9

Kanal

10

Wellenberg

11

Wellental

12

Stufe

13

Nulldurchgang

14

erste innere Höhe

15

zweite innere Höhe

16

äußere Höhe

17

Kontaktfläche

18

Filterlage

19

Blechfolie

20

Überlappungsbereich

21

axiale Richtung
D1 Dicke des ersten Bereichs
D2 Dicke des zweiten Bereichs
L2 Länge des zweiten Bereichs

Claims (18)

1. Blechlage (8) mit einer wellenartigen Struktur mit Wellenbergen (10) und Wellentälern (11), insbesondere zum Aufbau eines Wabenkörpers (6), wobei die Blechlage (8) mindestens einen ersten Bereich (2) mit einer ersten Materi­ aldicke (D1) und einen zweiten Bereich (3) mit einer von der ersten Material­ dicke (D1) verschiedenen zweiten Materialdicke (D2) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Struktur sich beim Übergang vom ersten Bereich (2) zum zweiten Bereich (3) so ändert, dass unabhängig von der jeweiligen Mate­ rialdicke (D1, D2) die Wellenberge (10) beider Bereiche (2, 3) im wesentli­ chen die gleiche äußere Höhe (16) und/oder die Wellentäler (11) beider Berei­ che im wesentlichen die gleiche äußere Tiefe haben.

2. Blechlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Blechlage (8) in zumindest einem stirnseitigen Endbereich umgefalzt ist.

3. Blechlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, dass die Blechlage (8) zumindest in einem der beiden Bereiche aus einem Fasermaterial besteht.

4. Blechlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, dass sich der erste Bereich (2) und der zweite Bereich (3) zumindest teil­ weise überlappen.

5. Blechlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste (2) und der zweite Bereich (3) durch ein thermisches Fügeverfahren miteinander verbunden sind.

6. Blechlage nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste (2) und der zweite Bereich (3) durch ein mechanisches Fügeverfahren, bevorzugt Nieten, miteinander verbunden sind.

7. Blechlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, dass die Wellen Rechteckwellen sind.

8. Verfahren zum Herstellen einer wellenartige Strukturen mit Wellentälern (11) und Wellenbergen (10) aufweisenden Blechlage (8), die zumindest einen ers­ ten Bereich (2) mit einer ersten Materialdicke (D1) und einen zweiten Bereich (3) mit einer von der ersten Materialdicke (D1) verschiedenen zweiten Materi­ aldicke (D2) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausbilden der Struk­ turen in Längsrichtung gestuft erfolgt, so dass unabhängig von der jeweiligen Materialdicke (D1, D2) die Wellenberge (10) beider Bereiche im wesentlichen die gleiche äußere Höhe (16) und/oder die Wellentäler (11) beider Bereiche im wesentlichen die gleiche äußere Tiefe haben.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass Rechteckwellen ausgebildet werden.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Blechlage (8) in einem Bereich (2, 3) umgefalzt wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Blechlage in einem Bereich (2, 3) aus einem für ein Fluid durchströmbaren Material, bevorzugt einem metallischen Fasermaterial, besonders bevorzugt einem gesinterten metallischen Fasermaterial, ausgebildet wird.

12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der erste (2) und der zweite Bereich (3) so ausgebildet werden, dass sie einander zu­ mindest teilweise überlappen.

13. Verfahren nach Anspruch einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekenn­ zeichnet, dass zumindest in einem Bereich (2, 3) eine thermische Fügeverbin­ dung ausgebildet wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass als Fügeverbin­ dung eine Lötverbindung ausgebildet wird.

15. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass als Fügeverbin­ dung eine Schweißverbindung ausgebildet wird, bevorzugt mit einem Wider­ stands- oder Laserverschweißverfahren, besonders bevorzugt ein Rollnaht­ schweißverfahren.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest in einem Bereich (2, 3) eine mechanische Fügeverbindung, bevor­ zugt eine Nietverbindung, ausgebildet wird.

17. Wabenkörper, zumindest teilweise hergestellt aus strukturierten Blechlagen (8) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 oder aus strukturierten Blechlagen (8), die nach dem Verfahren gemäß den Ansprüchen 8 bis 16 hergestellt wurden.

18. Wabenkörper nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Blechla­ gen (7, 8) zumindest teilweise in zumindest einem Stirnbereich des Waben­ körpers umgefalzt sind.