DE112018006978T5

DE112018006978T5 - Wabenstruktur und Düse

Info

Publication number: DE112018006978T5
Application number: DE112018006978.8T
Authority: DE
Inventors: Kenichi Ito; Naohiro Hayashi
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2018-01-30
Filing date: 2018-12-21
Publication date: 2020-10-08
Also published as: JP7035567B2; CN111670098A; US11426896B2; JP2019130725A; WO2019150834A1; CN111670098B; US20200353643A1

Abstract

Eine Wabenstruktur (1) umfasst einen mittigen Bereich (11) und einen verstärkten Außenperipheriebereich (12). Eine Referenzgrenzzelle (21) mit einer Innenwand (3a), die orthogonal zu einer imaginären Geraden (L) liegt, benachbart zu der Wabenmitte liegt und dünner ist als eine Außenwand (3d) benachbart zu der Wabenperipherie, besitzt eine Referenzwand (3c), welche sich hinsichtlich der Wanddicke von den anderen drei Zellwänden unter den verbleibenden vier Zellwänden (3) mit Ausnahme der Innenwand (3a) und der Außenwand (3d) unterscheidet. Die Wabenstruktur (1) umfasst eine Y-förmige Referenzeinheit (31) mit der Referenzwand (3c), der Außenwand (3d) und einer Zellwand (3g). Die Wabenstruktur (1) umfasst eine Mehrzahl von Y-förmigen Einheiten (310), die sich in den gleichen Richtungen wie die Y-förmige Referenzeinheit (31) erstrecken. Für jede Y-förmige Einheit (310) in dem mittigen Bereich (11) und dem verstärkten Außenperipheriebereich (12) der Wabenstruktur (1) besitzen die Zellwände (3) jeder Y-förmigen Einheit (310) eine gleiche Wanddicke.

Description

[Querverweis auf verwandte Anmeldung]
Diese Anmeldung basiert auf der am 30. Januar 2018 eingereichten früheren japanischen Patentanmeldung mit der Nr. 2018-13778, deren Beschreibung hierin durch Inbezugnahme mit aufgenommen wurde, und beansprucht deren Priorität.
[Technisches Gebiet]
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Wabenstruktur und eine Düse bzw. Matrize, und insbesondere eine Wabenstruktur mit Zellen mit hexagonalem Querschnitt und eine Düse.
[Allgemeiner Stand der Technik]
Im Bereich von Fahrzeugen, wie Automobilen, wurden bislang Abgasreinigungssysteme zur Reinigung von Abgas, das von Verbrennungskraftmaschinen ausgestoßen wird, verwendet. Ein Abgasreinigungssystem umfasst eine keramische Wabenstruktur, welche in einem Abgasrohr enthalten ist, und eine Katalysatorkomponente, die bei der Wabenstruktur gehalten ist. Die Wabenstruktur umfasst typischerweise eine Mehrzahl von zueinander benachbarten Zellen, eine Mehrzahl von Zellwänden, welche die Mehrzahl von Zellen bilden, und eine Außenumfangswand, welche außerhalb der Mehrzahl von Zellwänden vorgesehen ist und die Zellwände hält. Die Katalysatorkomponente ist auf den Zellwandoberflächen gehalten. Eine typische keramische Wabenstruktur wird extrudiert, indem ein Grünling bzw. Grünkörper als ein Rohmaterial für die Wabenstruktur in eine Düse geführt wird. Die Düse umfasst eine Mehrzahl von Grünkörpereinlässen, durch die ein Grünkörper zugeführt wird, und eine Mehrzahl von Schlitzen zur Aufnahme des Grünkörpers, der durch die Grünkörpereinlässe zugeführt wird, um einen Abschnitt als die Zellwände zu bilden.
Patentliteratur 1 offenbart eine Wabenstruktur mit einer Mehrzahl von Zellen mit viereckigem Querschnitt. Bei der Wabenstruktur besitzen die Zellen von der Startzelle, die einer äußersten peripheren Zelle von der Mitte der Struktur entspricht, bis zu einer Endzelle, die irgendeiner Zelle im Bereich der 5. bis 20. Zelle entspricht, eine Zellentrennungsdicke, die größer ist als eine Basiszellentrennungsdicke.
[Zitierungsliste]
[Patentliteratur]
[PTL 1] JP 4473505 B
[Kurzfassung der Erfindung]
Die Vorschriften zur Emissionssteuerung und zur Kraftstoffeffizienz, die vor kurzem verschärft wurden, verlangen, dass Abgasreinigungssysteme eine kürzere Aufwärmzeit und einen geringeren Druckverlust aufweisen. Entsprechend sind die Zellwände von Wabenstrukturen von Jahr zu Jahr dünner und dünner geworden. Das dünner Gestalten von Wänden verringert jedoch die strukturelle Festigkeit der Wabenstruktur. Infolgedessen ist die Wabenstruktur während eines Ummantelungsprozesses [EN: Canning], bei dem die Wabenstruktur, die deren Katalysatorkomponente hält, in einem Abgasrohr gehäust wird, durch eine radial aufgebrachte Druckspannung bruchgefährdet. Obwohl Wabenstrukturen mit Zellen mit hexagonalem bzw. sechseckigem Querschnitt eine höhere Effizienz bei der Abgasreinigung und einen geringeren Druckverlust als Wabenstrukturen mit Zellen mit viereckigem Querschnitt aufweisen, besitzt eine solche Wabenstruktur mit Zellen mit sechseckigem Querschnitt eine geringe strukturelle Festigkeit und ist daher anfällig für einen Bruch bzw. ein Reißen aufgrund einer Spannungskonzentration während des Ummantelungsprozesses.
Wie vorstehend beschrieben ist, umfassen Technologien zum Verhindern eines Bruches während der Ummantelung ein Verfahren zur Verbesserung der strukturellen Festigkeit durch Verdickung der Zellwände über den Bereich mehrerer Zellen von der Außenperipherie der Wabenstruktur in Richtung hin zur Wabenmittelachse. Eine übermäßige Verdickung von Zellwänden würde jedoch während des Extrusionsprozesses der Wabenstruktur zu einem lokalen Verzug bzw. einer lokalen Verformung führen, wie z.B. einer Dünnwandstelle oder einem Grünkörpermangel bei der Außenperipherie des Artikels. Ein solcher Formfehler wird induziert, da die Zellwandanordnung erfordert, dass ein Grünkörper von einem Grünkörpereinlass in einer Düse in eine Mehrzahl von Schlitzen mit unterschiedlichen Breiten gefüllt wird. Insbesondere wenn ein Grünkörper von einem Grünkörpereinlass in einer Düse in eine Mehrzahl von Schlitzen mit unterschiedlichen Breiten gefüllt wird, strömt der Grünkörper nicht gleichmäßig in schmale Schlitze mit einem hohen Widerstand gegen die Strömung des Grünkörpers. Infolgedessen wird tendenziell ein Verzug hervorgerufen, wie vorstehend beschrieben.
Daher besitzt eine herkömmliche Wabenstruktur, deren Außenperipherie verstärkt ist, eine Zellwandanordnung, die während des Extrudierens einen lokalen Formfehler hervorrufen kann, und der Formfehler kann einem Ausgangspunkt für ein Reißen bzw. einen Bruch entsprechen, so dass die strukturelle Festigkeit verringert wird, wodurch es schwierig wird, ein Reißen bzw. einen Bruch zu verhindern, welches/welcher durch eine Spannungskonzentration während des Ummantelns hervorgerufen wird.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine Wabenstruktur, welche selbst bei verdickten Außenumfangs-Zellwänden davon eine Verminderung der strukturellen Festigkeit aufgrund eines Verzugs vermeidet und damit einen Bruch durch eine Spannungskonzentration während des Ummantelns verhindert, sowie eine Düse zum Ausbilden der Wabenstruktur bereitzustellen.
Ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung entspricht einer Wabenstruktur mit einer Mehrzahl von zueinander benachbarten und im Querschnitt sechseckigen Zellen, einer Mehrzahl von Zellwänden, welche die Mehrzahl von Zellen bilden, und einer Außenumfangswand, welche außerhalb der Mehrzahl von Zellwänden vorgesehen ist und die Zellwände hält, und wobei die Wabenstruktur in einem Querschnitt senkrecht zu einer Wabenmittelachse betrachtet Anforderungen 1 bis 5 erfüllt:

Anforderung 1: die Wabenstruktur umfasst einen mittigen Bereich mit Zellwänden mit einer Wanddicke, die gleich der Wanddicke einer Zellwand einer mittigen Zelle ist, die einen Zellenmittelpunkt besitzt, durch den die Wabenmittelachse verläuft, und einen verstärkten Außenperipheriebereich mit Zellwänden um den mittigen Bereich herum, wobei die Zellwände eine Wanddicke besitzen, die größer ist als die Wanddicke der Zellwand der mittigen Zelle;
Anforderung 2: eine Mehrzahl von Zellen, die entlang einer imaginären Geraden angeordnet sind, welche durch die Wabenmittelachse verläuft und orthogonal zu Zellwänden ist, umfassen eine Referenzgrenzzelle mit einer Innenwand, die benachbart zu der Wabenmitte und orthogonal zu der imaginären Geraden liegt, und einer Außenwand, die benachbart zu der Wabenperipherie und orthogonal zu der imaginären Geraden liegt, wobei die Innenwand eine Wanddicke aufweist, die kleiner ist als die Wanddicke der Außenwand, und
die Referenzgrenzzelle besitzt eine Referenzwand, die sich hinsichtlich der Wanddicke von den anderen drei Zellwänden unter den verbleibenden vier Zellwänden mit Ausnahme der Innenwand und der Außenwand unterscheidet;
Anforderung 3: die Wabenstruktur umfasst eine Y-förmige Referenzeinheit mit drei Zellwänden: der Referenzwand, der Außenwand oder der Innenwand, die mit der Referenzwand verbunden ist, und einer weiteren Zellwand, die sich von einem Referenzzellenknotenpunkt entsprechend der Verbindung zwischen der Referenzwand und der Außenwand oder der Innenwand aus erstreckt;
Anforderung 4: die Wabenstruktur umfasst eine Mehrzahl von Y-förmigen Einheiten, die jeweils drei Zellwände besitzen, die aus Zellwandsätzen ausgewählt sind, welche drei Zellwände umfassen, die sich von jedem Zellknotenpunkt der Mehrzahl von Zellen radial erstrecken, wobei sich die drei ausgewählten Zellwände in den radialen Richtungen erstrecken, die mit den Richtungen der drei Zellwände identisch sind, die sich von dem Referenzzellenknotenpunkt der Y-förmigen Referenzeinheit radial erstrecken; und
Anforderung 5: für jede Y-förmige Einheit in dem mittigen Bereich und dem verstärkten Außenperipheriebereich besitzen die Zellwände jeder der Y-förmigen Einheiten eine gleiche Wanddicke.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung entspricht einer Düse zum Extrudieren einer Wabenstruktur mit einer Mehrzahl von Zellen, die benachbart zueinander liegen und einen sechseckigen Querschnitt aufweisen, einer Mehrzahl von Zellwänden, welche die Mehrzahl von Zellen bilden, und einer Außenumfangswand, welche außerhalb der Mehrzahl von Zellwänden vorgesehen ist und die Zellwände hält, und die Düse umfasst:

einen ersten Düsenabschnitt mit einer Mehrzahl von Grünkörpereinlässen, durch die ein Grünkörper als ein Rohmaterial für die Wabenstruktur zugeführt wird; und
einen zweiten Düsenabschnitt mit einer Mehrzahl von Schlitzen zur Aufnahme des durch die Grünkörpereinlässe zugeführten Grünkörpers, um einen Abschnitt als die Mehrzahl von Zellwänden in der Wabenstruktur auszubilden.

Der zweite Düsenabschnitt umfasst einen mittigen Schlitzbereich mit Schlitzen zum Ausbilden eines Abschnitts als Zellwände mit einer Wanddicke, die gleich der Wanddicke einer Zellwand einer mittigen Zelle ist, die einen Zellenmittelpunkt besitzt, durch den die Wabenmittelachse verläuft, und einen peripheren Schlitzbereich mit Schlitzen um den mittigen Schlitzbereich herum, wobei die Schlitze breiter sind als die Schlitze des mittigen Schlitzbereichs,
wobei die Mehrzahl von Grünkörpereinlässen an nicht allen Schlitzknotenpunkten positioniert sind, die jeweils der Schlitzverbindung zwischen drei Schlitzen entsprechen, und an abwechselnden Schlitzknotenpunkten entlang der Schlitze positioniert sind, und
wobei die drei Schlitze, die sich von dem Schlitzknotenpunkt benachbart zu jedem Grünkörpereinlass radial erstrecken, eine gleiche Breite besitzen.
Die Wabenstruktur besitzt die vorstehend beschriebene Konfiguration, und für jede Y-förmige Einheit in dem mittigen Bereich und dem verstärkten Außenperipheriebereich besitzen die Zellwände jeder der Y-förmigen Einheiten eine gleiche Wanddicke. Wenn die Wabenstruktur durch eine Düse bzw. Matrize mit einer Mehrzahl von Grünkörpereinlässen und einer Mehrzahl von Schlitzen extrudiert wird, können daher die Y-förmigen Einheiten ausgebildet werden, ohne dass zu allen Schlitzknotenpunkten entsprechend den Schlitzverbindungen jeweils zwischen drei Schlitzen ein Grünkörper geführt wird. Die Y-förmigen Einheiten können durch Zuführen eines Grünkörpers zu jedem der abwechselnden Schlitzknotenpunkte entlang der Schlitze von dem einen entsprechenden Grünkörpereinlass und durch gleichmäßiges Verteilen des Grünkörpers von dem Schlitzknotenpunkt aus in die drei Schlitze mit einer gleichen Breite ausgebildet werden. Insbesondere umfasst die Wabenstruktur die Y-förmigen Einheiten, die jeweils Zellwände mit einer gleichen Wanddicke besitzen, und ermöglicht so während der Ausbildung jeder Y-förmigen Einheit eine Verringerung der Varianz des Widerstands gegen den Grünkörperstrom zwischen den drei Schlitzen, die sich von dem Schlitzknotenpunkt aus erstrecken. Entsprechend ist es weniger wahrscheinlich, dass die Wabenstruktur während der Extrusion einen lokalen Verzug erleidet, während diese den verstärkten Außenperipheriebereich besitzt. Daher vermeidet die Wabenstruktur eine Reduktion der strukturellen Festigkeit aufgrund von Verzug und verhindert einen Bruch bzw. ein Reißen, welcher/welches durch eine Spannungskonzentration während der Ummantelung hervorgerufen wird.
Die Düse besitzt die vorstehend beschriebene Konfiguration. Wenn die Wabenstruktur durch die Düse extrudiert wird, kann der Grünkörper daher nicht zu allen Schlitzknotenpunkten entsprechend den Schlitzverbindungen jeweils zwischen drei Schlitzen geführt werden. Der Grünkörper kann von dem einen entsprechenden Grünkörpereinlass zu jedem der abwechselnden Schlitzknotenpunkte entlang der Schlitze geführt werden und kann von dem Schlitzknotenpunkt gleichmäßig in die drei Schlitze mit einer gleichen Breite verteilt werden. Insbesondere ermöglicht die Düse, in der die drei Schlitze, die sich radial von dem Schlitzknotenpunkt benachbart zu jedem Grünkörpereinlass erstrecken, eine gleiche Breite besitzen, eine Reduktion der Varianz des Widerstands gegen die Grünkörperströmung zwischen den drei Schlitzen. Entsprechend verringert die Düse die Wahrscheinlichkeit des Auftretens eines lokalen Verzugs während der Extrusion des verstärkten Außenperipheriebereichs der Wabenstruktur. Daher kann die Düse die Wabenstruktur bilden, welche in der Lage ist, eine Reduktion der strukturellen Festigkeit aufgrund von Verzug zu vermeiden.
Es ist anzumerken, dass Bezugszeichen in Klammern in den Ansprüchen auf Entsprechungen mit spezifischen Teilen hinweisen, die in später beschriebenen Ausführungsformen erwähnt werden, und den technischen Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung nicht beschränken.
Figurenliste
Die Vorstehenden und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der detaillierten Beschreibung, die nachstehend mit Bezug auf die begleitenden Abbildungen bereitgestellt ist, klar ersichtlich, wobei:

1 eine schematische Abbildung ist, welche die Zellwandanordnung einer Wabenstruktur gemäß einer ersten Ausführungsform darstellt;
2 eine Abbildung ist, welche das Konzept einer Referenzgrenzzelle, einer Y-förmigen Referenzeinheit und einer Y-förmigen Einheit darstellt;
3 eine weitere Abbildung ist, welche das Konzept einer Referenzgrenzzelle, einer Y-förmigen Referenzeinheit und einer Y-förmigen Einheit darstellt;
4 eine Abbildung ist, welche ein Verfahren zur Zählung der Anzahl von verstärkten Zellen in einem verstärkten Außenperipheriebereich darstellt;
5 eine schematische Abbildung ist, welche die Zellwandanordnung einer Wabenstruktur gemäß einer zweiten Ausführungsform darstellt;
6 eine schematische Abbildung ist, welche die Zellwandanordnung einer Wabenstruktur gemäß einer dritten Ausführungsform darstellt;
7 eine schematische Abbildung ist, welche die Zellwandanordnung einer Wabenstruktur gemäß einer vierten Ausführungsform darstellt;
8 eine schematische Abbildung ist, welche die Zellwandanordnung einer Wabenstruktur gemäß einer fünften Ausführungsform darstellt;
9 eine schematische Abbildung ist, welche einen Teil einer Düse gemäß einer sechsten Ausführungsform darstellt;
10 eine Abbildung ist, welche die Positionsbeziehung zwischen Grünkörpereinlässen und Schlitzknotenpunkten bei der Düse gemäß der sechsten Ausführungsform darstellt;
11 eine schematische Abbildung ist, welche das Strömungsmuster eines Grünkörpers darstellt, der von Grünkörpereinlässen zu Schlitzknotenpunkten bei der Düse gemäß der sechsten Ausführungsform geführt wird;
12 eine Abbildung ist, welche ein Förderverhältnis in der Düse gemäß der sechsten Ausführungsform darstellt;
13 eine Abbildung ist, welche ein Verfahren zur Bewertung eines Druckverlusts bei einem Versuchsbeispiel 3 darstellt;
14 ein Diagramm ist, welches die Beziehung zwischen der isostatischen Festigkeit und der Anzahl von verstärkten Zellen in dem verstärkten Außenperipheriebereich bei Versuchsbeispiel 3 zeigt;
15 ein Diagramm ist, welches die Beziehung zwischen dem Druckverlust und der Anzahl von verstärkten Zellen in dem verstärkten Außenperipheriebereich bei Versuchsbeispiel 3 zeigt;
16 ein Diagramm ist, welches die Beziehung zwischen dem Spannungsverhältnis und der Anzahl von Zellen ausgehend von der Außenumfangswand einer Wabenstruktur gemäß einer CAE-Analyse bei Versuchsbeispiel 3 zeigt;
17 ein Diagramm ist, welches die Beziehung zwischen der isostatischen Festigkeit und der Wanddicke der Zellwand der ersten Zelle in dem verstärkten Außenperipheriebereich bei einem Versuchsbeispiel 5 zeigt; und
18 eine schematische Abbildung ist, welche die Zellwandanordnung einer herkömmlichen Wabenstruktur darstellt, die Probe 1 bei Versuchsbeispiel 1 entspricht.

[Beschreibung von Ausführungsformen]
(Erste Ausführungsform)
Eine Wabenstruktur gemäß einer ersten Ausführungsform wird nun mit Bezug auf die 1 bis 4 beschrieben. Wie in 1 dargestellt, ist die Wabenstruktur 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform aus Keramik (z.B. Cordierit) ausgebildet und umfasst eine Mehrzahl von Zellen 2, die nebeneinander liegen und im Querschnitt sechseckig sind bzw. einen hexagonalen bzw. sechseckigen Querschnitt besitzen, eine Mehrzahl von Zellwänden 3, welche die Mehrzahl von Zellen 2 bilden, und eine Außenumfangswand 4, welche außerhalb der Mehrzahl von Zellwänden 3 vorgesehen ist und die Zellwände 3 hält. Der Einfachheit halber wird die Dicke jeder Zellwand 3 in jeder Abbildung durch die Dicke der Linie dargestellt, dies ist jedoch nicht maßstabsgetreu.
In der vorliegenden Ausführungsform sind die Zellen 2 Durchgangslöcher, die sich entlang einer Wabenmittelachse 10 erstrecken, die einer durch die Mitte bzw. das Zentrum der Wabenstruktur 1 verlaufenden Achse entspricht. Die Zellen 2 sind Teile, die als Strömungskanäle dienen, durch die zu reinigendes Abgas strömt. Es ist anzumerken, dass der Querschnitt im vorstehenden Ausdruck „im Querschnitt sechseckig“ für einen Querschnitt senkrecht zur Wabenmittelachse 10 steht. „Sechseckig“ in dem vorstehenden Ausdruck „im Querschnitt sechseckig“ ist nicht notwendigerweise auf ein regelmäßiges Sechseck beschränkt und kann auch für andere Sechsecke als ein regelmäßiges Sechseck stehen, einschließlich eines Sechsecks mit abgerundeten Ecken und eines Sechsecks, das während der Herstellung versehentlich verzogen wird. Jede der Zellwände 3 ist mit den angrenzenden Zellwänden 3 verbunden und integriert. Jede Zellwand 3 besitzt eine Katalysatorkomponente, die auf den Wandoberflächen getragen ist, die den Zellen 2 zugewandt sind, wenn die Wabenstruktur 1 verwendet wird. Die Außenumfangswand 4 ist im Querschnitt senkrecht zur Wabenmittelachse 10 betrachtet kreisförmig. Die Außenumfangswand 4 besitzt eine Innenfläche, die mit einer Mehrzahl von Zellwänden 3 benachbart zu der Innenfläche der Außenumfangswand 4 verbunden ist. Somit sind die Zellwände 3 von der Außenumfangswand 4 integral gehalten.
Die Wabenstruktur 1 erfüllt in einem Querschnitt senkrecht zur Wabenmittelachse 10 betrachtet die nachstehend beschriebenen Anforderungen 1 bis 5. Jede Anforderung wird nun beschrieben.
Anforderung 1
Die Wabenstruktur umfasst einen zentralen bzw. mittigen Bereich mit Zellwänden mit einer Wanddicke, die gleich dieser der Zellwände der mittigen Zelle ist, durch deren Zellenmittelpunkt die Wabenmittelachse verläuft, und einen verstärkten Außenperipheriebereich mit Zellwänden um den mittigen Bereich herum, die eine größere Wanddicke besitzen als diese der Zellwände der mittigen Zelle. Anforderung 1 wird nun beschrieben.
Wie in 1 dargestellt ist, umfasst die Wabenstruktur 1 einen mittigen Bereich 11 und einen verstärkten Außenperipheriebereich 12. Wenn die Zelle 2 mit dem Zellenmittelpunkt, durch den die Wabenmittelachse 10 verläuft, als eine mittige Zelle 20 definiert ist, weist der mittigen Bereich 11 Zellwände 3 mit einer Wanddicke auf, die gleich dieser der Zellwände 3 der mittigen Zelle 20 ist. Die mittige Zelle 20 besitzt sechs Zellwände 3, welche diese von den Zellen 2 um diese herum trennen. Die Wanddicke der Zellwände 3 der mittigen Zelle 20 wird spezifisch als der Mittelwert der Wanddicken der sechs Zellwände 3 dargestellt, welche die mittige Zelle 20 umgeben. Der mittige Bereich 11 umfasst im Wesentlichen mehrere Zellwände 3, die im Vergleich zu dem verstärkten Außenperipheriebereich 12 nicht verdickt sind. Zu beachten ist, dass bei der Berechnung der Wanddicke der Zellwände 3, welche die mittige Zelle 20 im mittigen Bereich 11 umgeben, die Wanddicke einiger verdickter Zellwände 3, die von dem verstärkten Außenperipheriebereich 12 in den mittigen Bereich 11 eingeführt sind, mit Bezug auf die später beschriebene Anforderung 5 ausgeschlossen ist.
Der verstärkte Außenperipheriebereich 12 besitzt Zellwände 3 um den mittigen Bereich 11, die eine größere Wanddicke besitzen als diese der Zellwände 3 der mittigen Zelle 20. Insbesondere umfasst der verstärkte Außenperipheriebereich 12 mehrere Zellwände 3, die im Vergleich zum mittigen Bereich 11 verdickt sind. In der vorliegenden Ausführungsform besitzt, wie in 1 dargestellt, jede Zellwand 3 im verstärkten Au-ßenperipheriebereich 12 die gleiche Wanddicke. Wie später in einer anderen Ausführungsform beschrieben ist, kann der verstärkte Außenperipheriebereich 12 verdickte Zellwände 3 mit unterschiedlichen Wanddicken umfassen, solange die später beschriebene Anforderung 5 erfüllt ist.
Anforderung 2
Die Mehrzahl von Zellen, die entlang einer imaginären Geraden angeordnet sind, welche durch die Wabenmittelachse läuft und orthogonal zu den Zellwänden liegt, umfasst eine Referenzgrenzzelle mit einer Innenwand benachbart zu der Wabenmitte und orthogonal zu der imaginären Geraden, und einer Außenwand benachbart zu der Wabenperipherie und orthogonal zu der imaginären Geraden, wobei die Innenwand eine Wanddicke aufweist, die kleiner ist als die Wanddicke der Außenwand, und die Referenzgrenzzelle mit Ausnahme der Innenwand und der Außenwand vier Zellwände aufweist, einschließlich einer Referenzwand mit einer Wanddicke, die sich von der Wanddicke der drei übrigen Zellwände unterscheidet. Anforderung 2 wird nun beschrieben.
1 zeigt sechs gestrichelte Linien L₀ , L₆₀ , L₁₂₀ , L₁₈₀ , L₂₄₀ und L₃₀₀ , die durch den Zellenmittelpunkt der mittigen Zelle 20 und jeden Zellenknotenpunkt 320 der mittigen Zelle 20 verlaufen. 1 zeigt auch sechs gestrichelte Linien L₃₀ , L₉₀ , L₁₅₀ , L₂₁₀ , L₂₇₀ und L₃₃₀ , die durch den Zellenmittelpunkt der mittigen Zelle 20 und den Mittelpunkt jeder Zellwand 3 der mittigen Zelle 20 verlaufen. Wenn in 1 angenommen wird, dass sich eine gestrichelte Linie, welche durch den Zellenmittelpunkt der mittigen Zelle 20 und einen bestimmten Zellenknotenpunkt 320 verläuft (in 1, die gestrichelte Linie L₀ in der Richtung 12 Uhr), in der 0-Grad-Richtung erstreckt, entsprechen die Richtungen der gestrichelten Linien L₃₀ , L₆₀ , L₉₀ , L₁₂₀ , L₁₅₀ , L₁₈₀ , L₂₁₀ , L₂₄₀ , L₂₇₀ , L₃₀₀ und L₃₃₀ entsprechend bei 30 Grad, 60 Grad, 90 Grad, 120 Grad, 150 Grad, 180 Grad, 210 Grad, 240 Grad, 270 Grad, 300 Grad und 330 Grad im Uhrzeigersinn von der gestrichelten Linie L₀ der 30-Grad-Richtung, der 60-Grad-Richtung, der 90-Grad-Richtung, der 120-Grad-Richtung, der 150-Grad-Richtung, der 180-Grad-Richtung, der 210-Grad-Richtung, der 240-Grad-Richtung, der 270-Grad-Richtung, der 300-Grad-Richtung und der 330-Grad-Richtung. 2 ist eine vergrößerte Ansicht von Zellen 2 und Zellwänden 3 in und nahe der 30-Grad-Richtung, der 150-Grad-Richtung oder der 270-Grad-Richtung in 1.
Wie in 1 dargestellt ist, verlaufen die gestrichelten Linien L₃₀ , L₉₀ , L₁₅₀ , L₂₁₀ , L₂₇₀ und L₃₃₀ in den sechs Richtungen von 30 Grad × n (zu beachten ist, dass n = 1, 3, 5, 7, 9 und 11 gilt) durch die Wabenmittelachse 10 und sind orthogonal zu den Zellwänden 3, und somit entspricht jede von diesen der imaginären Geraden L in Anforderung 2. Die imaginäre Gerade L entspricht einer Geraden, die sich in einer Wabenradialrichtung durch die Wabenmittelachse 10 erstreckt. In jeder der Richtungen von 30 Grad × n (zu beachten ist, dass n = 1, 3, 5, 7, 9 und 11 gilt) erscheint, wenn die Mehrzahl von Zellen 2, die entlang der imaginären Geraden L angeordnet sind, von der Außenumfangswand 4 zur Wabenmittelachse 10 hin betrachtet wird, an einer bestimmten Stelle eine Zelle 2 mit Zellwänden 3, die sich hinsichtlich der Dicke von den benachbarten Zellen 2 unterscheiden, wie in 2 dargestellt ist. Die Zelle 2 besitzt eine Innenwand 3a benachbart zu der Wabenmitte und orthogonal zu der imaginären Geraden L, und eine Außenwand 3d benachbart zu der Wabenperipherie und orthogonal zu der imaginären Geraden L, wobei die Innenwand 3a eine geringere Wanddicke aufweist als die Wanddicke der Außenwand 3d. Diese Zelle 2 entspricht einer Referenzgrenzzelle 21.
Die Aufmerksamkeit wird nun auf die Referenzgrenzzelle 21 gelenkt. Die Referenzgrenzzelle 21 besitzt vier Zellwände 3, mit Ausnahme der Innenwand 3a und der Außenwand 3d, und die vier Zellwände 3 umfassen eine Referenzwand mit einer Wanddicke, die sich von dieser der drei übrigen Zellwände 3 unterscheidet. 2 zeigt ein Beispiel, bei dem die Zellwand 3c eine andere Wanddicke besitzt als diese der drei übrigen Zellwände 3b, 3e und 3f. Insbesondere besitzt die Zellwand 3c eine Wanddicke, die größer ist als die Wanddicke der drei verbleibenden Zellwände 3b, 3e und 3f. Daher ist in 2 die Zellwand 3c eine Referenzwand. Obwohl nicht gezeigt, besitzt die Zellwand 3e für die imaginären Geraden L (L₉₀ , L₂₁₀ , L₃₃₀ ) in der 90-Grad-Richtung, der 210-Grad-Richtung und der 330-Grad-Richtung in 1 eine Wanddicke, die größer ist als die Wanddicke der drei verbleibenden Zellwände 3b, 3c und 3f, und somit entspricht die Zellwand 3e einer Referenzwand. In einigen Beispielen, wie in 3 dargestellt, entspricht von den vier Zellwänden 3b, 3c, 3e und 3f der Referenzgrenzzelle 21 die Zellwand 3b mit einer anderen Wanddicke als diese der drei übrigen Zellwände 3c, 3e und 3f einer Referenzwand. In 3 besitzt insbesondere die Zellwand 3b eine Wanddicke, die kleiner ist als die Wanddicke der drei verbleibenden Zellwände 3c, 3e und 3f.
Die vorstehend erwähnten Wanddicken der Innenwand 3a, der Außenwand 3d, der Zellwand 3b, der Zellwand 3c, der Zellwand 3e und der Zellwand 3f der Referenzgrenzzelle 21 entsprechen entsprechend der mittleren Wanddickenmessung der Innenwände 3a, der mittleren Wanddickenmessung der Außenwände 3d, der mittleren Wanddickenmessung der Zellwände 3b, der mittleren Wanddickenmessung der Zellwände 3c, der mittleren Wanddickenmessung der Zellwände 3e und der mittleren Wanddickenmessung der Zellwände 3f der Referenzgrenzzellen 21, die in den Richtungen 30 Grad × n ähnlich erscheinen (zu beachten ist, dass n = 1, 3, 5, 7, 9 und 11 gilt).
Anforderung 3
Die Wabenstruktur umfasst eine Y-förmige Referenzeinheit mit drei Zellwänden: einer Referenzwand, einer Außenwand oder einer Innenwand, die mit der Referenzwand verbunden ist, und einer weiteren Zellwand, die sich von einem Referenzzellenknotenpunkt entsprechend der Verbindung zwischen der Referenzwand und der Außenwand oder der Innenwand aus erstreckt. Anforderung 3 wird nun beschrieben.
Wie vorstehend beschrieben, entspricht in dem in 2 gezeigten Beispiel die Zellwand 3c einer Referenzwand. In dem in 2 gezeigten Beispiel wird daher eine Y-förmige Referenzeinheit 31 durch drei Zellwände 3 definiert: die Referenzwand 3c, die Außenwand 3d, die mit der Referenzwand 3c verbunden ist, und eine weitere Zellwand 3g, die sich ausgehend von einem Referenzzellenknotenpunkt 32 entsprechend der Verbindung zwischen der Referenzwand 3c und der Außenwand 3d erstreckt. Für die imaginären Geraden L (L₉₀ , L₂₁₀ , L₃₃₀ ) in der 90-Grad-Richtung, der 210-Grad-Richtung und der 330-Grad-Richtung in 1 entspricht die Zellwand 3e einer Referenzwand. Somit ist eine Y-förmige Referenzeinheit 31 durch drei Zellwände 3 definiert: die Referenzwand 3e, die Außenwand 3d, die mit der Referenzwand 3e verbunden ist, und eine weitere Zellwand 3g', die sich ausgehend von einem Referenzzellenknotenpunkt 32 entsprechend der Verbindung zwischen der Referenzwand 3e und der Außenwand 3d erstreckt. In dem in 3 gezeigten Beispiel entspricht die Zellwand 3b einer Referenzwand. In 3 wird daher eine Y-förmige Referenzeinheit 31 durch drei Zellwände 3 definiert: die Referenzwand 3b, die Innenwand 3a, die mit der Referenzwand 3b verbunden ist, und eine weitere Zellwand 3h, die sich ausgehend von einem Referenzzellenknotenpunkt 32 entsprechend der Verbindung zwischen der Referenzwand 3b und der Innenwand 3a erstreckt.
Die Wanddicken der Zellwand 3g, der Zellwand 3g' und der Zellwand 3h entsprechen entsprechend der mittleren Wanddickenmessung der Zellwände 3g, der mittleren Wanddickenmessung der Zellwände 3g' und der mittleren Wanddickenmessung der Zellwände 3h der Referenzgrenzzellen 21, die in den Richtungen 30 Grad × n ähnlich erscheinen (zu beachten ist, dass n = 1, 3, 5, 7, 9 und 11 gilt).
Anforderung 4
Die Wabenstruktur umfasst eine Mehrzahl von Y-förmigen Einheiten, die jeweils drei Zellwände besitzen, die aus Zellwandsätzen ausgewählt sind, welche drei Zellwände umfassen, die sich von jedem Zellenknotenpunkt der Mehrzahl von Zellen radial erstrecken, wobei sich die drei ausgewählten Zellwände in den radialen Richtungen erstrecken, die zu denen der drei Zellwände identisch sind, die sich von dem Referenzzellenknotenpunkt der Y-förmigen Referenzeinheit radial erstrecken. Anforderung 4 wird nun beschrieben.
Die Wabenstruktur 1 umfasst Zellwandsätze mit jeweils drei Zellwänden 3, die sich von dem entsprechenden Zellenknotenpunkt 320 einer Mehrzahl von Zellen 2 radial erstrecken. Wie in 1 gezeigt ist, besitzen sowohl der mittige Bereich 11 als auch der verstärkte Außenperipheriebereich 12 zwei Möglichkeiten, wie die Zellwandsätze auszuwählen sind. In einem Fall kann die Wabenstruktur 1 eine Mehrzahl von Zellwandsätzen mit drei Zellwänden 3 umfassen, die sich ausgehend von eingekreisten Zellenknotenpunkten 320, wie in 1 gezeigt, radial erstrecken. Im anderen Fall kann die Wabenstruktur 1 eine Mehrzahl von Zellwandsätzen mit drei Zellwänden 3 umfassen, die sich von nicht eingekreisten Zellenknotenpunkten 320, wie in 1 gezeigt, radial erstrecken.
Mit Anforderung 4 soll eine der beiden vorstehend genannten Möglichkeiten zur Auswahl von Zellwandsätzen gewählt werden. Insbesondere handelt es sich bei den Y-förmigen Einheiten 310 um Zellwandsätze mit jeweils drei ausgewählten Zellwänden 3, die sich in den radialen Richtungen erstrecken, die identisch sind mit denen der drei Zellwände 3c, 3d und 3g (in 2; in 3 die Zellwände 3b, 3a und 3h), die sich von dem Referenzzellenknotenpunkt 32 der Y-förmigen Referenzeinheit 31, wie in Anforderung 3 definiert, radial erstrecken. Somit entsprechen die Y-förmigen Einheiten 310 in der vorliegenden Ausführungsform den Zellwandsätzen mit den drei Zellwänden 3, die sich von den in 1 gezeigten eingekreisten Zellenknotenpunkten 320 radial erstrecken. Entsprechend dienen die Zellwandsätze mit den drei Zellwänden 3, die sich von den in 1 gezeigten nicht eingekreisten Zellenknotenpunkten 320 radial erstrecken, nicht als Y-förmige Einheiten 310.
Die Wabenstruktur 1 umfasst eine Mehrzahl von Y-förmigen Einheiten 310. Die Wabenstruktur 1 besitzt insbesondere eine Zellenanordnung, bei welcher benachbarte Y-förmige Einheiten 310 miteinander verbunden sind.
Anforderung 5
Bei jeder Y-förmigen Einheit in dem mittigen Bereich und dem verstärkten Außenperipheriebereich besitzen die Zellwände jeder der Y-förmigen Einheiten eine gleiche Wanddicke. Anforderung 5 wird nun beschrieben.
Die in der vorstehend genannten Anforderung 4 bestimmten Y-förmigen Einheiten 310 sind Mindesteinheiten für die Bildung von Zellen 2 mit sechseckigem Querschnitt. In der vorliegenden Ausführungsform, wie in 1 spezifisch dargestellt, besitzt für die Y-förmigen Einheiten 310 mit deren Zellenknotenpunkten 320 innerhalb des mittigen Bereichs 11 jede Y-förmige Einheit 310 Zellwände 3 mit einer gleichen Wanddicke, und die Zellwände 3 einer Y-förmigen Einheit 310 sind auch so dick wie diese einer anderen Y-förmigen Einheit 310. Für die Y-förmigen Einheiten 310 mit deren Zellenknotenpunkten 320 innerhalb des verstärkten Außenperipheriebereichs 12 besitzt jede Y-förmige Einheit 310 Zellwände 3 mit einer gleichen Wanddicke, und alle Zellwände 3 jeder Y-förmigen Einheit 310 sind dicker als die Zellwände 3 jeder Y-förmigen Einheit 310 mit deren Zellenknotenpunkt 320 innerhalb des mittigen Bereichs 11.
Die Wabenstruktur 1 besitzt die vorstehend beschriebene Konfiguration, und für alle Y-förmigen Einheiten 310 innerhalb des mittigen Bereichs 11 und des verstärkten Außenperipheriebereichs 12 besitzt jede Y-förmige Einheit 310 Zellwände 3 mit einer gleichen Wanddicke. Daher kann beispielsweise, wie später in einer sechsten Ausführungsform beschrieben ist, wenn die Wabenstruktur 1 durch eine Düse 5 mit einer Mehrzahl von Grünkörpereinlässen 510 und einer Mehrzahl von Schlitzen 520 extrudiert wird, die Y-förmige Einheit 310 ausgebildet werden, ohne dass ein Grünkörper zu allen Schlitzknotenpunkten 521 entsprechend den Schlitzverbindungen zwischen drei Schlitzen 520 geführt wird. Die Y-förmige Einheit 310 kann durch Zuführen eines Grünkörpers zu jedem der abwechselnden Schlitzknotenpunkte 521 entlang der Schlitze 520 von dem einen entsprechenden Grünkörpereinlass 510 und durch gleichmäßiges Verteilen des Grünkörpers von dem Schlitzknotenpunkt 521 in die drei Schlitze 520 mit einer gleichen Breite ausgebildet werden. Die Wabenstruktur 1 umfasst insbesondere die Y-förmigen Einheiten 310, die jeweils Zellwände 3 mit gleicher Wanddicke aufweisen, und ermöglicht so während der Bildung jeder Y-förmigen Einheit 310 eine Reduktion der Varianz des Widerstandes gegen die Grünkörperströmung zwischen den drei Schlitzen 520, die sich von dem Schlitzknotenpunkt 521 aus erstrecken. Entsprechend ist es weniger wahrscheinlich, dass die Wabenstruktur 1 während der Extrusion einen lokalen Verzug erleidet, während diese den verstärkten Außenperipheriebereich 12 besitzt. Daher ist die Wabenstruktur 1 in der Lage, eine Reduktion der strukturellen Festigkeit aufgrund eines Verzugs zu vermeiden und einen Bruch bzw. ein Reißen zu verhindern, welcher bzw. welches durch eine Spannungskonzentration während des Ummantelns hervorgerufen wird.
Die Wabenstruktur 1 kann ein Wanddickendifferenzverhältnis von 10 % oder weniger aufweisen, welches gemäß der Formel: 100 × (tmax - tmin) / tmax berechnet wird, wobei tmax die maximale Wanddicke der drei Zellwände 3 zur Bildung jeder Y-förmigen Einheit 310 bezeichnet und tmin die minimale Wanddicke bezeichnet.
Wenn jede Y-förmige Einheit 310 der Wabenstruktur 1 ausgebildet ist, erleichtert die vorstehende Konfiguration die Verringerung der Varianz des Widerstandes gegen die Grünkörperströmung zwischen den drei Schlitzen 520, die sich von dem Schlitzknotenpunkt 521 aus erstrecken, und verringert die Möglichkeit des Auftretens von Verzug, wie nicht verbundene Zellwände 3 zwischen benachbarten Y-förmigen Einheiten 310. Daher ermöglicht die vorstehende Konfiguration die Herstellung der Wabenstruktur 1 mit ausreichender mittlerer isostatischer Festigkeit und minimaler isostatischer Festigkeit, obwohl die Materialien variieren können. Die vorstehende Konfiguration ermöglicht außerdem die Herstellung der Wabenstruktur 1 mit einer effektiven Reduzierung der Fehlerrate mit Bezug auf Formfehler.
Um die strukturelle Festigkeit der Wabenstruktur 1 zu gewährleisten, kann das Wanddickendifferenzverhältnis vorzugsweise kleiner als 10 %, weiter bevorzugt 9 % oder weniger, noch weiter bevorzugt 8 % oder weniger, noch weiter bevorzugt 7 % oder weniger und noch weiter bevorzugt 6 % oder weniger betragen. Das Wanddickendifferenzverhältnis kann sogar noch bevorzugter 5 % oder weniger betragen. Selbst bei unterschiedlichen Wanddicken kann ein solches Wanddickendifferenzverhältnis die Möglichkeit der Bildung einer Y-förmigen Einheit 310 mit einem Verzug verringern, der die strukturelle Festigkeit der Wabenstruktur 1 reduzieren kann.
Bei der Wabenstruktur 1 kann die Wanddickenverteilung der in dem verstärkten Außenperipheriebereich 12 umfassten Zellwände 3 eine 120-Grad-Rotationssymmetrie um die Wabenmittelachse 10 aufweisen.
Diese Konfiguration vermeidet auch bei verdickten Außenumfangs-Zellwänden 3 eine Reduktion der strukturellen Festigkeit aufgrund von Verzug auf einfache Art und Weise und ermöglicht die Herstellung der Wabenstruktur 1, die einen Bruch bzw. ein Reißen, hervorgerufen durch eine Spannungskonzentration während des Ummantelns, wirkungsvoll verhindert, im Vergleich zu einer Wabenstruktur mit einer Punktsymmetrie, deren strukturelle Festigkeit aufgrund von Verzug auf einfache Art und Weise abnimmt.
Bei der vorliegenden Ausführungsform besitzen, wie in 1 spezifisch dargestellt, die Wanddickenverteilung der Zellwände 3 innerhalb des 0 bis 120 Grad verstärkten Außenperipheriebereichs 12, die Wanddickenverteilung der Zellwände 3 innerhalb des 120 bis 240 Grad verstärkten Außenperipheriebereichs 12 und die Wanddickenverteilung der Zellwände 3 innerhalb des 240 bis 0 Grad (360 Grad) verstärkten Außenperipheriebereichs 12 eine 120-Grad-Rotationssymmetrie um die Wabenmittelachse 10.
Bei der Wabenstruktur 1 kann die Wanddickenverteilung der Zellwände 3 innerhalb des verstärkten Außenperipheriebereichs 12 um die Gerade, welche durch den Zellenmittelpunkt der mittigen Zelle 20 und ein Paar von Zellenknotenpunkten 320 der drei Paare von Zellenknotenpunkten 320, die einander über den Zellenmittelpunkt zugewandt sind, verläuft, und die Wanddickenverteilung der Zellwände 3 innerhalb des verstärkten Außenperipheriebereichs 12 kann um die Gerade, die orthogonal zur Symmetrieachse verläuft und durch den Zellenmittelpunkt läuft, asymmetrisch sein.
Selbst mit verdickten Außenumfangs-Zellwänden 3 vermeidet diese Konfiguration eine Reduktion der strukturellen Festigkeit aufgrund von Verzug auf einfache Art und Weise und ermöglicht die Herstellung der Wabenstruktur 1, welche einen Bruch durch eine Spannungskonzentration während des Ummantelns wirkungsvoll verhindert, im Vergleich zu einer Wabenstruktur mit Punktsymmetrie, deren strukturelle Festigkeit aufgrund von Verzug auf einfache Art und Weise abnimmt.
In der vorliegenden Ausführungsform, wie in 1 spezifisch dargestellt, ist die Wanddickenverteilung der Zellwände 3 innerhalb des verstärkten Außenperipheriebereichs 12 symmetrisch um die Geraden L₀ und L₁₈₀ , die sich in der 0-Grad-Richtung und der 180-Grad-Richtung erstrecken, die einer Geraden entsprechen, welche durch den Zellenmittelpunkt und ein Paar von Zellenknotenpunkten 320 verläuft. Darüber hinaus ist die Wanddickenverteilung der Zellwände 3 innerhalb des verstärkten Außenperipheriebereichs 12 asymmetrisch um die Geraden L₉₀ und L₂₇₀ , die sich in der 90-Grad-Richtung und der 270-Grad-Richtung erstrecken, die durch den Zellenmittelpunkt verlaufen und orthogonal zu den Geraden L₀ und L₁₈₀ sind, welche sich in der 0-Grad-Richtung und der 180-Grad-Richtung erstrecken und als die Symmetrieachse dienen.
Bei der Wabenstruktur 1 wird die Anzahl von Zellen, die in dem verstärkten Au-ßenperipheriebereich 12 von der Außenumfangswand 4 in Richtung hin zu der Wabenmittelachse 10 umfasst sind, auf die nachstehend beschriebene Art und Weise bestimmt.
In jeder der Richtungen von 30 Grad × n (zu beachten ist, dass n = 1, 3, 5, 7, 9 und 11 gilt) wird als erste Zelle die Zelle 2 an der Außenumfangswand 4 angenommen. Obwohl die Zelle 2 an der Außenumfangswand 4 normalerweise nicht sechseckig im Querschnitt ist, zählt eine solche unvollständige Zelle auch als eine Zelle 2. In jeder der Richtungen von 30 Grad × n (zu beachten ist, dass n = 1, 3, 5, 7, 9 und 11 gilt) wird die Anzahl von Zellen 2, die auf der imaginären Geraden L angeordnet sind, von der ersten Zelle in Richtung hin zu der Wabenmittelachse 10 gezählt. Dann erscheint, wie in 4 dargestellt, an der (m+1)-ten Zelle von der Zelle 2 an der Außenumfangswand 4 eine Zelle 2, die eine Y-förmige Einheit 310 aufweist, welche aus Zellwänden 3 mit der Wanddicke gleich dieser der Zellwände 3 der mittigen Zelle 20 ausgebildet ist. Zu beachten ist, dass m eine natürliche Zahl ist. Zwischen der (m+1)-ten Zelle 2 und der vorherigen m-ten Zelle 2 befindet sich eine Grenzzellenwand 3, die als eine Innen-Außen-Grenzwand 30 bezeichnet wird. Die Innen-Außen-Grenzwand 30 ist in der Wanddickenrichtung durch einen Bisektor T in zwei gleiche Teile aufgeteilt, und es wird ein imaginärer Kreis C eingezeichnet, der den Bisektor T berührt. Der imaginäre Kreis C ist ein konzentrischer Kreis, dessen Mittelpunkt mit dem Zellenmittelpunkt der mittigen Zelle 20 (der Wabenmittelachse 10) zusammenfällt. Wenn die Zellwände 3 der Y-förmigen Einheiten 310 mit deren Zellenknotenpunkten 320 außerhalb des imaginären Kreises C so verstärkt werden, dass diese dicker sind als die Zellwände 3 der mittigen Zelle 20, erstreckt sich der verstärkte Außenperipheriebereich 12 bis zur m-ten Zelle 2 in der Richtung von der Außenumfangswand 4 zur Wabenmittelachse 10. Mit anderen Worten, der verstärkte Außenperipheriebereich 12 umfasst m verstärkte Zellen. Der imaginäre Kreis C entspricht dem Grenzkreis zwischen dem mittigen Bereich 11 und dem verstärkten Außenperipheriebereich 12. Mit Bezug auf die vorstehend beschriebene Anforderung 5 kann der mittige Bereich 11 jedoch in dessen Peripherie einige Zellwände 3 umfassen, die dicker sind als die Zellwände 3 der mittigen Zelle 20. Beispielsweise kann mit Bezug auf die vorstehend beschriebene Anforderung 5 die Peripherie des mittigen Bereichs 11 einige der Zellwände 3 der Y-förmigen Einheiten 310 mit deren Zellenknotenpunkten 320 innerhalb des verstärkten Außenperipheriebereichs 12 besitzen.
Für die Wabenstruktur 1 in 1 entspricht die vorliegende Ausführungsform einem Beispiel, bei dem sich der verstärkte Außenperipheriebereich 12 bis zur vierten Zelle 2 in der Richtung von der Außenumfangswand 4 zur Wabenmittelachse 10 erstreckt, und es ergibt sich, dass der verstärkte Außenperipheriebereich 12 vier verstärkte Zellen umfasst. Die vorliegende Ausführungsform zeigt auch ein Beispiel, bei dem die Zellwände 3, welche die Zellen 2 in dem verstärkten Außenperipheriebereich 12 bilden, eine gleiche Wanddicke zwischen den ersten bis vierten Zellen 2 von der Außenumfangswand 4 in Richtung hin zu der Wabenmittelachse 10 besitzen.
Bei der Wabenstruktur 1 entspricht der verstärkte Außenperipheriebereich 12 vorzugsweise einem Bereich, der sich von der Außenumfangswand 4 bis zur vierten oder irgendeiner nachfolgenden Zelle 2 in der Richtung hin zu der Wabenmittelachse 10 erstreckt. Dies liegt daran, dass die Wabenstruktur 1 mit deren verstärkten Außenperipheriebereich 12 mit vier oder mehr verstärkten Zellen vorteilhaft eine isostatische Festigkeit aufweist, die leichter verbessert werden kann als eine Wabenstruktur 1 mit deren verstärkten Außenperipheriebereich 12 mit weniger als vier verstärkten Zellen. Darüber hinaus wurde durch eine CAE-Analyse festgestellt, dass die in der Wabenstruktur 1 mit Zellen 2 mit sechseckigem Querschnitt erzeugte Spannung zur Außenperipherie bzw. zum Außenumfang hin zunimmt. Insbesondere der Bereich, welcher sich von der Außenumfangswand 4 in der Richtung hin zu der Wabenmittelachse 10 zur vierten Zelle 2 erstreckt, weist während des Ummantelns eine hohe Spannungskonzentration auf. Daher ermöglicht die vorstehende Konfiguration eine wirkungsvolle Verhinderung von Brüchen bzw. Rissen, die durch eine Spannungskonzentration während des Ummantelns hervorgerufen werden, und besitzt den Vorteil, dass die strukturelle Festigkeit der Wabenstruktur 1 auf einfache Art und Weise verbessert werden kann.
Um die vorstehenden Effekte zu gewährleisten, kann der verstärkte Außenperipheriebereich 12 vorzugsweise einem Bereich entsprechen, der sich von der Außenumfangswand 4 hin zur fünften oder irgendeiner nachfolgenden Zelle 2 in der Richtung hin zu der Wabenmittelachse 10 erstreckt.
Bei der Wabenstruktur 1 entspricht der verstärkte Außenperipheriebereich 12 vorzugsweise einem Bereich, der sich von der Außenumfangswand 4 hin zur 20. oder irgendeiner vorherigen Zelle 2 in der Richtung hin zu der Wabenmittelachse 10 erstreckt. Selbst wenn sich der verstärkte Außenperipheriebereich 12 bis zu irgendeiner Zelle 2 nach der 20. Zelle in der Richtung von der Außenumfangswand 4 zur Wabenmittelachse 10 erstreckt, wird die strukturelle Festigkeit der Wabenstruktur 1 nicht wesentlich verbessert. Die Anzahl der Zellen der Wabenstruktur 1 nimmt zur Außenperipherie bzw. zum Außenumfang hin zu. Entsprechend erhöht eine Verdickung der Zellwände 3 benachbart zu der Außenperipherie einen Druckverlust in der Wabenstruktur 1. Insbesondere wenn der verstärkte Außenperipheriebereich 12 mehr als 20 verstärkte Zellen umfasst, nimmt der Druckverlust in der Wabenstruktur 1 tendenziell stark zu. Daher ermöglicht die vorstehende Konfiguration die Vermeidung eines Anstiegs im Druckverlust und einer Reduktion der strukturellen Festigkeit aufgrund von Verzug sowie die Verhinderung eines Bruches, welcher durch eine Spannungskonzentration während des Ummantelns hervorgerufen wird.
Um die vorstehenden Effekte zu gewährleisten, kann der verstärkte Außenperipheriebereich 12 vorzugsweise einem Bereich entsprechen, der sich von der Außenumfangswand 4 bis zur 18. oder irgendeiner vorherigen Zelle 2 in der Richtung hin zur Wabenmittelachse 10 erstreckt. Die Wabenstruktur 1 kann eine Zelldichte von beispielsweise 46,5 Zellen/cm² bis 155 Zellen/cm² (300 cpsi bis 1000 cpsi) aufweisen.
(Zweite Ausführungsform)
Eine Wabenstruktur 1 gemäß einer zweiten Ausführungsform wird nun unter Bezugnahme auf 5 beschrieben. Unter den in der zweiten und den nachfolgenden Ausführungsformen verwendeten Bezugszeichen bezeichnen die gleichen Bezugszeichen wie in einer früheren Ausführungsform die gleichen oder entsprechende Komponenten wie in der früheren Ausführungsform, sofern nicht anders angegeben.
Wie in 5 dargestellt, entspricht die Wabenstruktur 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform einem Beispiel, bei dem sich der verstärkte Außenperipheriebereich 12 in der Richtung von der Außenumfangswand 4 zur Wabenmittelachse 10 bis zur zweiten Zelle 2 erstreckt. Mit anderen Worten, der verstärkte Außenperipheriebereich 12 umfasst zwei verstärkte Zellen. Bei der Wabenstruktur 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform besitzen die Zellwände 3, die sich von dem Zellenknotenpunkt 320 jeder Y-förmigen Einheit 310 mit deren Zellenknotenpunkt 320 innerhalb des verstärkten Außenperipheriebereichs 12 erstrecken, sowohl in der ersten als auch in der zweiten Zelle die gleiche Wanddicke. Die übrige Konfiguration und Funktionseffekte sind die gleichen wie in der ersten Ausführungsform.
(Dritte Ausführungsform)
Eine Wabenstruktur gemäß einer dritten Ausführungsform wird nun mit Bezug auf 6 beschrieben.
Wie in 6 dargestellt ist, entspricht die Wabenstruktur 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform einem Beispiel, bei dem sich der verstärkte Außenperipheriebereich 12 in der Richtung von der Außenumfangswand 4 zur Wabenmittelachse 10 bis zur vierten Zelle 2 erstreckt. Die Wabenstruktur 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ähnelt im verstärkten Außenperipheriebereich 12 mit vier verstärkten Zellen der Wabenstruktur 1 gemäß der ersten Ausführungsform.
Die Wabenstruktur 1 in der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich jedoch von der Wabenstruktur 1 gemäß der ersten Ausführungsform dadurch, dass die Wanddicke der Zellwände 3, welche die Zellen 2 in dem verstärkten Außenperipheriebereich 12 bilden, von der Außenumfangswand 4 in Richtung hin zu der Wabenmittelachse 10 abnimmt.
Insbesondere ist in der vorliegenden Ausführungsform die Wanddicke der Zellwände 3, welche die Zellen 2 im verstärkten Außenperipheriebereich 12 bilden, bei der ersten Zelle 2 in der Richtung von der Außenumfangswand 4 zur Wabenmittelachse 10 am größten und nimmt von der Außenumfangswand 4 zur Wabenmittelachse 10 hin allmählich ab.
Diese Konfiguration ermöglicht es, einen Anstieg des Druckverlustes zu vermeiden, und stellt die strukturelle Festigkeit der Wabenstruktur 1 im Vergleich zu einer Wabenstruktur 1, bei welcher die Zellen 2 im verstärkten Außenperipheriebereich 12 gleichmäßig verdickte Zellwände 3 besitzen, sicher. Dies liegt daran, dass die Konfiguration eine allmähliche Abnahme der Spannung zur Wabenmitte hin und die Minimierung des Einflusses auf den Druckverlust im Vergleich zu Fällen ermöglicht, in denen die Zellen 2 im verstärkten Außenperipheriebereich 12 gleichmäßig verdickte Zellwände 3 aufweisen.
In dem verstärkten Außenperipheriebereich 12 entspricht die Wanddicke der Zellwände 3, welche die X-te Zelle 2 in der Richtung von der Außenumfangswand 4 zur Wabenmittelachse 10 bilden (zu beachten ist, dass X einer natürlichen Zahl entspricht, die nicht kleiner als zwei und nicht größer als die Anzahl der verstärkten Zellen im verstärkten Außenperipheriebereich ist), der mittleren Wanddickenmessung der Zellwände 3, welche die X-ten Zellen 2 in den Richtungen 30 Grad × n bilden (zu beachten ist, dass n = 1, 3, 5, 7, 9 und 11 gilt).
Bei der vorliegenden Ausführungsform umfasst der verstärkte Außenperipheriebereich 12 insbesondere eine Mehrzahl von konzentrischen Bereichen um den Zellenmittelpunkt der mittigen Zelle 20, und die Zellwände 3 in verschiedenen konzentrischen Bereichen besitzen unterschiedliche Wanddicken. Das Folgende beschreibt ein Beispiel des verstärkten Außenperipheriebereichs 12, bei dem der Bereich einschließlich der X-ten Zelle 2 von der Außenumfangswand 4 Zellwände 3 mit anderen Wanddicken als diese des Bereichs einschließlich der vorherigen (X-1)-ten Zelle 2 besitzt.
Grundsätzlich kann die in der ersten Ausführungsform beschriebene Art der Zählung der Anzahl von verstärkten Zellen im verstärkten Außenperipheriebereich 12 für die Mehrzahl von Zellen 2 verwendet werden, die auf der imaginären Geraden L in jeder der Richtungen von 30 Grad × n angeordnet sind (zu beachten ist, dass n = 1, 3, 5, 7, 9 und 11 gilt). In dem vorstehenden Beispiel besitzen insbesondere die X-te Zelle 2 und die (X-1)-te Zelle 2 eine Grenzzellenwand 3 zwischen diesen, die als eine Innengrenzwand 300 bezeichnet wird. Die Innengrenzwand 300 ist in der Wanddickenrichtung durch einen Bisektor (nicht gezeigt) in zwei gleiche Teile aufgeteilt, und es wird ein imaginärer Kreis Ci eingezeichnet, der den Bisektor berührt. Der imaginäre Kreis Ci ist ein konzentrischer Kreis, dessen Mittelpunkt mit dem Zellenmittelpunkt der mittigen Zelle 20 (der Wabenmittelachse 10) zusammenfällt. Die Zellwände 3 der Y-förmigen Einheiten 310 mit deren Zellenknotenpunkten 320 auf dem imaginären Kreis Ci und außerhalb des imaginären Kreises Ci sind verdickt, so dass diese dicker sind als die Zellwände 3 der Y-förmigen Einheiten 310 mit deren Zellenknotenpunkten 320 innerhalb des imaginären Kreises Ci. Im verstärkten Außenperipheriebereich 12 kann daher der Bereich einschließlich der (X-1)-ten Zelle von der Außenumfangswand 4 Zellwände besitzen, die 3 dicker sind als die Zellwände 3 des Bereichs einschließlich der X-ten Zelle 2 von der Außenumfangswand 4.
In dem verstärkten Außenperipheriebereich 12 der in 6 beispielhaft dargestellten Wabenstruktur 1 ist die Wanddicke der Zellwände 3 in dem Bereich einschließlich der vierten Zelle 2 ausgehend von der Außenumfangswand 4 geringer als die Wanddicke der Zellwände 3 in dem Bereich einschließlich der dritten Zelle 2 ausgehend von der Außenumfangswand 4, diese ist geringer als die Wanddicke der Zellwände 3 in dem Bereich einschließlich der zweiten Zelle 2 ausgehend von der Außenumfangswand 4, diese ist geringer als die Wanddicke der Zellwände 3 in dem Bereich einschließlich der ersten Zelle 2 ausgehend von der Außenumfangswand 4.
Bei der in 6 dargestellten Wabenstruktur 1 entspricht ein imaginärer Kreis Ci₁, der bei dem verstärkten Außenperipheriebereich 12 eingezeichnet ist, einem Grenzkreis, der die Grenze zwischen dem Bereich der ersten Zelle und dem Bereich der zweiten Zelle bildet. Gleichermaßen entspricht ein imaginärer Kreis Ci₂, der bei dem verstärkten Au-ßenperipheriebereich 12 eingezeichnet ist, einem Grenzkreis, der die Grenze zwischen dem Bereich der zweiten Zelle und dem Bereich der dritten Zelle bildet. Ein imaginärer Kreis Ci₃, der bei dem verstärkten Außenperipheriebereich 12 eingezeichnet ist, entspricht einem Grenzkreis, der die Grenze zwischen dem Bereich der dritten Zelle und dem Bereich der vierten Zelle bildet. Alle Y-förmigen Einheiten 310 mit deren Zellenknotenpunkten 320 zwischen der Außenumfangswand 4 und dem imaginären Kreis Ci₁ besitzen Zellwände 3 mit einer gleichen Wanddicke. Gleichermaßen besitzen alle Y-förmigen Einheiten 310 mit deren Zellenknotenpunkten 320 zwischen dem imaginären Kreis Ci₁ und dem imaginären Kreis Ci₂ Zellwände 3 mit gleicher Wanddicke. Alle Y-förmigen Einheiten 310 mit deren Zellenknotenpunkten 320 zwischen dem imaginären Kreis Ci₂ und dem imaginären Kreis Ci₃ besitzen Zellwände 3 mit einer gleichen Wanddicke. Alle Y-förmigen Einheiten 310 mit deren Zellenknotenpunkten zwischen dem imaginären Kreis Ci₃ und dem imaginären Kreis C besitzen Zellwände 3 mit gleicher Wanddicke.
In der vorliegenden Ausführungsform können die Zellwände 3, die in dem verstärkten Außenperipheriebereich 12 umfasst sind und die erste Zelle 2 in der Richtung von der Außenumfangswand 4 zur Wabenmittelachse 10 bilden, 1,4-mal oder mehr und vorzugsweise 1,5-mal oder mehr so dick sein wie die Zellwände 3, welche die mittige Zelle 20 in dem mittigen Bereich 11 bilden.
Diese Konfiguration erleichtert das Reduzieren einer Spannung in dem Bereich der ersten Zelle, der während des Ummantelns die höchste Spannungskonzentration erfährt. Daher besitzt diese Konfiguration einen Vorteil, dass die strukturelle Festigkeit der Wabenstruktur 1 leicht verbessert werden kann.
Die Wanddicke der Zellwände 3, welche die mittige Zelle 20 in dem mittigen Bereich 11 bilden, entspricht der mittleren Wanddickenmessung der Zellwände 3, welche die mittige Zelle 20 bilden. Die übrige Konfiguration und Funktionseffekte sind die gleichen wie in der ersten Ausführungsform.
(Vierte Ausführungsform)
Eine Wabenstruktur gemäß einer vierten Ausführungsform wird nun anhand von 7 beschrieben.
Wie in 7 dargestellt ist, entspricht die Wabenstruktur 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform einem Beispiel, bei dem sich der verstärkte Außenperipheriebereich 12 in der Richtung von der Außenumfangswand 4 zur Wabenmittelachse 10 bis zur zweiten Zelle 2 erstreckt. Der verstärkte Außenperipheriebereich 12 umfasst zwei verstärkte Zellen. In dem verstärkten Außenperipheriebereich 12 der Wabenstruktur 1 ist die Wanddicke der Zellwände 3 in dem Bereich einschließlich der zweiten Zelle 2 ausgehend von der Außenumfangswand 4 geringer als die Wanddicke der Zellwände 3 in dem Bereich einschließlich der ersten Zelle 2 ausgehend von der Außenumfangswand 4. Die übrige Konfiguration und Funktionseffekte sind die gleichen wie bei der dritten Ausführungsform.
(Fünfte Ausführungsform)
Eine Wabenstruktur gemäß einer fünften Ausführungsform wird nun anhand von 8 beschrieben.
Wie in 8 dargestellt ist, entspricht die Wabenstruktur 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform einem Beispiel, bei dem sich der verstärkte Außenperipheriebereich 12 in der Richtung von der Außenumfangswand 4 zur Wabenmittelachse 10 bis zur dritten Zelle 2 erstreckt. Der verstärkte Außenperipheriebereich 12 umfasst drei verstärkte Zellen. In dem verstärkten Außenperipheriebereich 12 der Wabenstruktur 1 ist die Wanddicke der Zellwände 3 in dem Bereich einschließlich der dritten Zelle 2 ausgehend von der Außenumfangswand 4 geringer als die Wanddicke der Zellwände 3 in dem Bereich einschließlich der zweiten Zelle 2 ausgehend von der Außenumfangswand 4, geringer als die Wanddicke der Zellwände 3 in dem Bereich einschließlich der ersten Zelle 2 ausgehend von der Außenumfangswand 4. Die übrige Konfiguration und Funktionseffekte sind die gleichen wie bei der dritten Ausführungsform.
(Sechste Ausführungsform)
Eine Düse 5 gemäß einer sechsten Ausführungsform wird nun unter Bezugnahme auf die 9 bis 12 beschrieben. Die Düse 5 gemäß der vorliegenden Ausführungsform entspricht einer Düse zum Extrudieren einer Wabenstruktur 1 mit einer Mehrzahl von Zellen 2, die nebeneinander liegen und im Querschnitt sechseckig sind, einer Mehrzahl von Zellwänden 3, welche die Mehrzahl von Zellen 2 bilden, und einer Außenumfangswand 4, die außerhalb der Mehrzahl von Zellwänden 3 vorgesehen ist und die Zellwände 3 hält. Für die Teile der Wabenstruktur 1 kann je nach Bedarf auf die vorstehend beschriebenen ersten bis fünften Ausführungsformen Bezug genommen werden.
Wie in den 9 bis 11 dargestellt ist, umfasst die Düse 5 gemäß der vorliegenden Ausführungsform einen ersten Düsenabschnitt 51 und einen zweiten Düsenabschnitt 52. Der erste Düsenabschnitt 51 umfasst eine Mehrzahl von Grünkörpereinlässen 510, durch die ein Grünkörper als ein Rohmaterial für die Wabenstruktur 1 zugeführt wird. In der vorliegenden Ausführungsform sind die Grünkörpereinlässe 510 zylindrische Durchgangslöcher. Der Grünkörper ist typischerweise eine tonartige Substanz, die aus dem Rohmaterial für die Zellwände 3 der Wabenstruktur 1 vorbereitet wird.
Der zweite Düsenabschnitt 52 umfasst eine Mehrzahl von Schlitzen 520 zur Aufnahme des Grünkörpers, der durch die Grünkörpereinlässe 510 zugeführt wird, um einen Abschnitt als die Mehrzahl von Zellwänden 3 in der Wabenstruktur 1 zu bilden. Der zweite Düsenabschnitt 52 umfasst auch einen mittigen Schlitzbereich (nicht gezeigt) und einen peripheren Schlitzbereich (nicht gezeigt). Der mittige Schlitzbereich entspricht einem Teil zum Ausbilden eines Abschnitts als Zellwände 3 mit einer Wanddicke, die gleich dieser der Zellwände 3 der mittigen Zelle 20 ist, welche den Zellenmittelpunkt besitzt, durch den die Wabenmittelachse 10 verläuft. Das heißt, der mittige Schlitzbereich entspricht einem Teil zum Ausbilden des mittigen Bereichs 11 der Wabenstruktur 1. Der periphere Schlitzbereich entspricht einem Teil mit Schlitzen 520 um den mittigen Schlitzbereich herum, die breiter sind als die Schlitze 520 des mittigen Schlitzbereichs. Das heißt, der periphere Schlitzbereich entspricht einem Teil zum Ausbilden des verstärkten Außenperipheriebereichs 12 der Wabenstruktur 1.
10 veranschaulicht die Positionsbeziehung zwischen den Grünkörpereinlässen 510 und den Schlitzknotenpunkten 521. In 10 sind die Schlitze 520 der Einfachheit halber als Linien dargestellt. In 10 sind Breitenunterschiede zwischen den Schlitzen 520 sowie der mittige Schlitzbereich und der periphere Schlitzbereich weggelassen. Wie in 10 dargestellt ist, sind die Grünkörpereinlässe 510 des ersten Düsenabschnitts 51 in der Düse 5 an nicht allen Schlitzknotenpunkten 521 positioniert, die jeweils der Schlitzverbindung zwischen drei Schlitzen 520 des zweiten Düsenabschnitts 52 entsprechen. Die Grünkörpereinlässe 510 des ersten Düsenabschnitts 51 sind an abwechselnden Schlitzknotenpunkten 521 entlang der Schlitze 520 des zweiten Düsenabschnitts 52 positioniert.
Die Düse 5 besitzt die vorstehend beschriebene Konfiguration. Wenn die Wabenstruktur 1 durch die Düse 5 extrudiert wird, kann daher der Grünkörper nicht zu allen Schlitzknotenpunkten 521 geführt werden, die den Schlitzverbindungen zwischen jeweils drei Schlitzen 520 entsprechen. Wie in 10 gezeigt ist, kann der Grünkörper von dem einen entsprechenden Grünkörpereinlass 510 entlang der Schlitze 520 zu jedem der abwechselnden Schlitzknotenpunkte 521 geführt werden, und wie in 11 gezeigt ist, kann der Grünkörper von dem Schlitzknotenpunkt 521 gleichmäßig in die drei Schlitze 520 mit einer gleichen Breite verteilt werden. Insbesondere ermöglicht die Düse 5, bei welcher die drei Schlitze 520 eine gleiche Breite besitzen, welche sich von dem Schlitzknotenpunkt 521 benachbart zu jedem Grünkörpereinlass 510 radial erstrecken, eine Reduktion der Varianz des Widerstands gegen die Grünkörperströmung zwischen den drei Schlitzen 520. Entsprechend verringert die Düse 5 die Möglichkeit des Auftretens eines lokalen Verzugs während der Extrusion des verstärkten Außenperipheriebereichs 12 der Wabenstruktur 1.
Daher kann die Düse 5 die Wabenstruktur 1 bilden, die in der Lage ist, eine Reduktion der strukturellen Festigkeit aufgrund von Verzug zu vermeiden. Die Wabenstruktur 1, die in den ersten bis fünften Ausführungsformen dargestellt ist, kann beispielsweise auf die nachstehend beschriebene Art und Weise spezifisch ausgebildet werden.
Es wird eine Düse 5 vorbereitet, die einen zweiten Düsenabschnitt 52 mit den Schlitzbreiten und der Schlitzanordnung entsprechend den Wanddicken und der Zellwandanordnung der mehreren Zellwände 3 jeder Wabenstruktur 1, und einen ersten Düsenabschnitt 51 mit Grünkörpereinlässen 510, die so angeordnet sind, dass deren Lochmitten mit abwechselnden Schlitzknotenpunkten 521 im zweiten Düsenabschnitt 52 zusammenfallen, umfasst. Die Anordnung der Grünkörpereinlässe 510 im ersten Düsenabschnitt 51 der Düse 5 entspricht der Anordnung der Zellknotenpunkte 320 (in den 1 und 5 bis 8 angegebene Kreise) der Y-förmigen Einheiten 310 in der auszubildenden Wabenstruktur 1. Dann werden in dem Extrusionsschritt die Grünkörpereinlässe 510 mit einem Grünkörper beschickt, und der Grünkörper wird den Schlitzknotenpunkten 521 zugeführt. Folglich wird der Grünkörper, der jedem Schlitzknotenpunkt 521 zugeführt wird, in die drei Schlitze 520 verteilt, die sich von dem Schlitzknotenpunkt 521 aus radial erstrecken. Darüber hinaus verbindet sich der in den Schlitzen 520 verteilte Grünkörper mit einem Grünkörper, der gleichermaßen von den benachbarten Grünkörpereinlässen 510 zu deren Schlitzknotenpunkten 521 geführt und in den Schlitzen 520 verteilt wird, und der resultierende Artikel wird aus der Düse 5 extrudiert. Nach der Extrusion können bekannte Schritte verwendet werden. Auf diese Art und Weise können die in der ersten bis fünften Ausführungsform abgebildeten Wabenstrukturen 1 hergestellt werden.
Die Düse 5 kann ein Breitendifferenzverhältnis von 10 % oder weniger besitzen, das gemäß der Formel: 100 × (wmax - wmin) / wmax berechnet wird, wobei wmax die maximale Breite bezeichnet und wmin die minimale Breite der drei Schlitze 520 bezeichnet, die sich von jedem der Schlitzknotenpunkte 521 an den Grünkörpereinlässen 510 radial erstrecken.
Wenn jede Y-förmige Einheit 310 der Wabenstruktur 1 ausgebildet wird, erleichtert die vorstehende Konfiguration die Reduktion der Varianz des Widerstandes gegen die Grünkörperströmung zwischen den drei Schlitzen 520, die sich vom Schlitzknotenpunkt 521 aus erstrecken, und verringert die Möglichkeit des Auftretens von Verzug, wie z.B. nicht verbundene Zellwände 3 zwischen benachbarten Y-förmigen Einheiten 310. Somit ermöglicht die vorstehende Konfiguration die Herstellung der Wabenstruktur 1 mit ausreichender mittlerer isostatischer Festigkeit und minimaler isostatischer Festigkeit, auch wenn die Materialien variieren können. Die vorstehende Konfiguration ermöglicht auch die Herstellung der Wabenstruktur 1, welche die Fehlerrate in Zusammenhang mit Verzug wirkungsvoll reduziert.
Um die strukturelle Festigkeit der extrudierten Wabenstruktur 1 zu gewährleisten, kann das Breitendifferenzverhältnis vorzugsweise weniger als 10 %, bevorzugter 9 % oder weniger, noch bevorzugter 8 % oder weniger, noch bevorzugter 7 % oder weniger und noch bevorzugter 6 % oder weniger betragen. Das Breitendifferenzverhältnis kann im Hinblick auf eine leichte Herstellung der Wabenstruktur 1 sogar noch bevorzugter 5 % oder weniger betragen, die das vorstehende Wanddickendifferenzverhältnis von 5 % oder weniger aufweist.
Bei der Düse 5 können die Grünkörpereinlässe 510 einen definierten Lochdurchmesser besitzen, um ein konstantes Zuführverhältnis zu erreichen. Diese Konfiguration erleichtert die gleichmäßige Zuführung des Grünkörpers von jedem Grünkörpereinlass 510 zu den Schlitzen 520. Die Konfiguration stellt somit die Düse 5 bereit, welche auf einfache Art und Weise eine Wabenstruktur 1 erzeugt, wobei jede Y-förmige Einheit 310 Zellwände 3 mit gleicher Wanddicke aufweist. Das Zuführverhältnis, wie in 12 gezeigt, wird berechnet, indem die Querschnittsfläche der drei Schlitze 520, die sich von einem Schlitzknotenpunkt 521 aus radial erstrecken, durch die Querschnittsfläche des Grünkörpereinlasses 510 dividiert wird. Der Querschnitt ist senkrecht zur Lochachse des Grünkörpereinlasses 510.
Die Düse 5 erfüllt vorzugsweise die Beziehung: der Lochdurchmesser der Grünkörpereinlässe 510, die mit dem mittigen Schlitzbereich verbunden sind, ist kleiner als der Lochdurchmesser der Grünkörpereinlässe 510, die mit dem peripheren Schlitzbereich verbunden sind. Bei dieser Konfiguration nimmt die Menge eines zuzuführenden Grünkörpers mit der Breite der verdickten Schlitze 520 zu, und somit ermöglicht die entsprechende Vergrößerung des Durchmessers der Zuführlöcher die effektive Erlangung eines extrudierten Artikels mit einer Zellwanddickendifferenz, die der Schlitzbreitendifferenz entspricht.
<Experimentelles Beispiel 1>
Wie in Tabelle 1 gezeigt ist, wurden Proben von Wabenstrukturen vorbereitet, deren verstärkte Außenperipheriebereiche eine unterschiedliche Anzahl von verstärkten Zellen und Zellwänden mit unterschiedlichen Wanddicken aufweisen, und deren isostatische Festigkeiten gemessen wurden (der Mittelwert von n = 20; Gleiches gilt im Folgenden).
Insbesondere besitzen die Muster 3 und 4 jeweils einen mittigen Bereich und einen verstärkten Außenperipheriebereich, wobei die Zellwände aller Y-förmigen Einheiten eine gleiche Wanddicke aufweisen und die Anforderung 5 erfüllen. Wie in 6 dargestellt ist, weist bei Probe 3 die Wanddickenverteilung der im mittigen Bereich und im verstärkten Außenperipheriebereich umfassten Zellwände eine 120-Grad-Rotationssymmetrie um die Wabenmittelachse auf. Bei Probe 4 weist die Wanddickenverteilung der Zellwände in der gleichen Art und Weise wie bei Probe 3 eine 120-Grad-Rotationssymmetrie auf, obwohl Probe 4 eine andere Anzahl an verstärkten Zellen als Probe 3 aufweist. Im Gegensatz dazu besitzen die Proben 1 und 2 jeweils einen mittigen Bereich und einen verstärkten Außenperipheriebereich, in denen die Wanddickenverteilung der Zellwände eine Punktsymmetrie um die Wabenmittelachse aufweist, und erfüllen die Anforderung 5 nicht. Insbesondere entspricht Probe 1 einer herkömmlichen Wabenstruktur und umfasst, wie in 18 gezeigt ist, einen Teil, in dem zumindest eine der drei Zellwände, die sich von jedem Zellknotenpunkt aus radial erstrecken, eine andere Wanddicke als die übrigen Zellwände aufweist. Obwohl nicht gezeigt, ist Probe 2 ähnlich zu Probe 1.
Die Details werden anhand von Probe 1 und Probe 3 als Repräsentanten beschrieben. In diesem experimentellen Beispiel besaß die Wabenstruktur jeder Probe eine Außenumfangswand mit einer Dicke von 0,35 mm und eine Außengestalt mit einem Durchmesser von 117 mm und einer Höhe von 100 mm. Die Schlitze der Düse waren wie folgt:

· Schlitzbreite im mittigen Schlitzbereich: 70 µm, Schlitzteilung (EN: Pitch): 1,19 mm, Radiusdimension des Schlitzknotenpunkts: 0,1 mm
· Schlitzbreite für die erste Zelle im peripheren Schlitzbereich: 117 µm, Schlitzteilung: 1,19 mm, Radiusdimension des Schlitzknotenpunkts: 0,1 mm
· Schlitzbreite für die zweite Zelle im peripheren Schlitzbereich: 103 µm, Schlitzteilung: 1,19 mm, Radiusdimension des Schlitzknotenpunkts: 0,1 mm
· Schlitzbreite für die dritte Zelle im peripheren Schlitzbereich: 90 µm, Schlitzteilung: 1,19 mm, Radiusdimension des Schlitzknotenpunkts: 0,1 mm
· Schlitzbreite für die vierte Zelle im peripheren Schlitzbereich: 77 µm, Schlitzteilung: 1,19 mm, Radiusdimension des Schlitzknotenpunkts: 0,1 mm

Durch die vorstehend beschriebene Düse wurde eine Wabenstruktur mit den nachstehend beschriebenen Zellwänden extrudiert.

· Wanddicke der Zellwände im mittigen Bereich: 65 µm, Zellwandteilung: 1,1 mm, Radiusdimension des Schlitzknotenpunkts: 0,15 mm
· Wanddicke der Zellwand der ersten Zelle im verstärkten Außenperipheriebereich: 112 µm, Zellwandteilung: 1,1 mm, Radiusdimension des Schlitzknotenpunkts: 0,15 mm
· Wanddicke der Zellwand der zweiten Zelle im verstärkten Außenperipheriebereich: 98 µm, Zellwandteilung: 1,1 mm, Radiusdimension des Schlitzknotenpunkts: 0,15 mm
· Wanddicke der Zellwand der dritten Zelle im verstärkten Außenperipheriebereich: 85 µm, Zellwandteilung: 1,1 mm, Radiusdimension des Schlitzknotenpunkts: 0,15 mm
· Wanddicke der Zellwand der vierten Zelle im verstärkten Außenperipheriebereich: 72 µm, Zellwandteilung: 1,1 mm, Radiusdimension des Schlitzknotenpunkts: 0,15 mm

Proben-Nr.	Erfüllung von Anforderung 5	Wanddickenverteilung der Zellwände	Wanddicke von Zellwänden des verstärkten Außenperipheriebereichs (µm)						Isostatische Festigkeit (MPa)	Maximale iso statische Festigkeit (MPa)	Minimale iso statische Festigkeit (MPa)
Proben-Nr.	Erfüllung von Anforderung 5	Wanddickenverteilung der Zellwände	1. Zelle	2. Zelle	3. Zelle	4. Zelle	5. Zelle	6. Zelle	Isostatische Festigkeit (MPa)	Maximale iso statische Festigkeit (MPa)	Minimale iso statische Festigkeit (MPa)
1	Nicht erfüllt	Punktsymmetrie	11	98	85	72	-	-	0,43	0,72	0,24
1	Nicht erfüllt	Punktsymmetrie	2
2	Nicht erfüllt	Punktsymmetrie	11	10	90	79	74	72	0,49	0,68	0,37
2	Nicht erfüllt	Punktsymmetrie	2	0
3	Erfüllt	120° Rotationssymmetrie	11	98	85	72	-	-	2,8	3,2	2,2
3	Erfüllt	120° Rotationssymmetrie	2
4	Erfüllt	120° Rotationssymmetrie	11	10	90	79	74	72	3,4	4,5	2,8
4	Erfüllt	120° Rotationssymmetrie	2	0

Tabelle 1 zeigt Folgendes. Die Proben 1 und 2 besaßen geringe isostatische Festigkeiten. Bei einer Untersuchung der Ursache wurde bei den Proben 1 und 2 ein Verzug, wie beispielsweise eine dünne Zellwandstelle oder ein Grünkörpermangel an deren Au-ßenperipherien festgestellt. Insbesondere wurde beispielsweise ein Verzug, der einer lokale Zellwanddünnheit entsprach, in einem Zellwandteil festgestellt, der durch Schlitze gebildet wurde, die sich von einem Schlitzknotenpunkt aus erstreckten, von denen einer eine Schlitzbreite von 103 µm besaß und die beiden anderen eine Schlitzbreite von 117 µm besaßen. Dann wurde ein Zellwandriss an der Stelle des Formfehlers beobachtet. Dies liegt daran, dass die Zellwandanordnungen der Proben 1 und 2, bei denen die Wanddickenverteilung der Zellwände eine Punktsymmetrie aufwies, an einigen Stellen unweigerlich dazu führten, dass ein Grünkörper von einem Grünkörpereinlass in der Düse in eine Mehrzahl von Schlitzen mit unterschiedlichen Breiten geführt wurde, was zu einer ungleichmäßigen Strömung des Grünkörpers in engen Schlitzen mit einem hohen Widerstand gegen die Strömung des Grünkörpers führte.
Im Gegensatz dazu wiesen die Proben 3 und 4 höhere isostatische Festigkeiten auf als die Proben 1 und 2. Dies liegt daran, dass die Proben 3 und 4 Y-förmige Einheiten umfassten, welche jeweils Zellwände mit einer gleichen Wanddicke besaßen, und bei der Bildung jeder Y-förmigen Einheit reduzierte die gleiche Wanddicke die Varianz des Widerstandes gegen die Grünkörperströmung zwischen den drei Schlitzen, die sich vom Schlitzknotenpunkt aus erstreckten, was zu einer geringeren Möglichkeit des Auftretens eines lokalen Verzugs führte.
<Experimentelles Beispiel 2>
Wie in Tabelle 2 gezeigt ist, wurden Proben auf die gleiche Art und Weise vorbereitet wie Probe 3 im experimentellen Beispiel 1, mit unterschiedlichen Wanddickendifferenzverhältnissen in deren Y-förmigen Einheiten, und deren isostatische Festigkeiten wurden gemessen.

Die Wanddickendifferenz wurde unter Verwendung einer CNC-Bildverarbeitungsvorrichtung, QV-H4A, hergestellt von der Mitutoyo Corporation, gemessen. Licht wurde durch die Proben geleitet, die dann mit einer Kamera beobachtet wurden, und die Wanddicken aller Zellwände wurden automatisch gemessen. Diese Vorrichtung kann einen anormalen Messwert, der aus einem Verzug resultiert, bestimmen und einen Verzug durch ein Bild identifizieren. Für den Ort des Verzugs bestimmt die Vorrichtung die Wanddicke der Zellwand als Messfehler auf 0. [Tabelle 2]

Proben-Nr.	Erfüllung von Anforderung 5	Wanddickendifferenzverhältnis (%)	Wanddicke von Zellwänden des verstärkten Außenperipheriebereichs (µm)				Isostatische Festigkeit (MPa)	Maximale isostatische Festigkeit (MPa)	Minimale iso statische Festigkeit (MPa)
Proben-Nr.	Erfüllung von Anforderung 5	Wanddickendifferenzverhältnis (%)	1. Zelle	2. Zelle	3. Zelle	4. Zelle	Isostatische Festigkeit (MPa)	Maximale isostatische Festigkeit (MPa)	Minimale iso statische Festigkeit (MPa)
5	Erfüllt	≤ 2%	112	98	85	72	2,8	3,2	2,2
6	Erfüllt	> 2%, ≤	112	98	85	72	3,2	3,8	2,0
6	Erfüllt	5%
7	Erfüllt	> 5%, ≤	112	98	85	72	2,5	3,0	0,31
7	Erfüllt	7%
8	Erfüllt	> 7%, ≤	112	98	85	72	0,72	3,1	0,34
8	Erfüllt	10%
9	Erfüllt	> 10%, ≤	112	98	85	72	0,53	0,64	0,28
9	Erfüllt	12%

Tabelle 2 zeigt Folgendes. Die Proben 5 und 6 besaßen keine Reduktion der isostatischen Festigkeit (Mittelwert) und zeigten vergleichbare Niveaus maximaler isostatischer Festigkeiten und minimaler isostatischer Festigkeiten. Die Ergebnisse zeigen, dass selbst bei unterschiedlichen Wanddicken ein Wanddickendifferenzverhältnis von 5 % oder weniger die Möglichkeit der Bildung einer Y-förmigen Einheit mit einem Verzug verringern kann, welcher die strukturelle Festigkeit der Wabenstruktur reduzieren kann.
Die Proben 7 und 8 wiesen Reduktionen der minimalen isostatischen Festigkeit auf, obwohl sich deren maximale isostatische Festigkeiten nur wenig änderten. Bei Betrachtung eines Bildes der noch nicht gebrochenen bzw. gerissenen Probe 8 wurden Zellwandabplatzungen in einigen Y-förmigen Einheiten mit einem Wanddickendifferenzverhältnis von 10 % gefunden. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Wahrscheinlichkeit von Zellwandabplatzungen zunehmen wird, wenn sich das Wanddickendifferenzverhältnis 10 % annähert. Wenn das Wanddickendifferenzverhältnis abnimmt, wird außerdem die Sicherstellung der isostatischen Festigkeit einfacher. Dies liegt daran, dass eine Abnahme von Formfehlern Proben mit einer geringen isostatischen Festigkeit reduziert.
Im Gegensatz dazu wurden bei einem Wanddickendifferenzverhältnis von mehr als 10 %, wie bei Probe 9, in allen Werkstücken (n = 20) Formfehler gefunden, und jedes Werkstück wies eine geringe isostatische Festigkeit auf.
<Experimentelles Beispiel 3>
Wie in Tabelle 3 gezeigt ist, wurden Proben auf die gleiche Art und Weise vorbereitet wie Probe 3 im experimentellen Beispiel 1, mit einer unterschiedlichen Anzahl von verstärkten Zellen in deren verstärkten Außenperipheriebereichen, und deren isostatische Festigkeiten und Druckverlust wurden gemessen.

Der Druckverlust wurde auf die nachstehend beschriebene Art und Weise gemessen. Wie in 13 schematisch gezeigt ist, wurde ein Evaluationswandler 9 mit Leitungs- bzw. Rohrabschnitten 91, einem Aufnahmeabschnitt 92, in dem eine Wabenstruktur 1 aufgenommen ist, und kegelförmigen Abschnitten 93, welche die Rohrabschnitte 91 und den Aufnahmeabschnitt 92 verbinden, vorbereitet. Die Rohrabschnitte 91 besaßen einen Durchmesser φ1 von 50,5 mm. Der Aufnahmeabschnitt 92 hatte einen Durchmesser φ2 von 123 mm. Die kegelförmigen Abschnitte 93 hatten eine Länge 11 von 55 mm. Eine Endfläche der Wabenstruktur 1 und der kegelförmige Abschnitt 93 benachbart zu dieser Endfläche wiesen einen Abstand 12 von 5 mm zwischen diesen auf. Die andere Endfläche der Wabenstruktur 1 und der kegelförmige Abschnitt 93 benachbart zu dieser Endfläche wiesen einen Abstand 13 von 10 mm zwischen diesen auf. Die Wabenstruktur 1 nahm Abgas auf, das mit einer Strömungsrate von 7 m³/min strömte und eine Gastemperatur von 600 °C hatte. Das Abgas wurde unter Verwendung eines 4,6L V8-Motors erzeugt. [Tabelle 3]

Proben-Nr.	Erfüllung von Anforderung 5	Verstärkter Außenperipheriebereich		Isostatische Festigkeit (MPa)	Druckverlust (kPa)
Proben-Nr.	Erfüllung von Anforderung 5	Anzahl an verstärkten Zellen (Zellen)	Wanddicke der Zellwand (µm)	Isostatische Festigkeit (MPa)	Druckverlust (kPa)
10	Erfüllt	0	75	0,6	4,52
11	Erfüllt	2	75	0,6	4,60
12	Erfüllt	4	75	1,5	4,65
13	Erfüllt	6	75	1,8	4,70
14	Erfüllt	8	75	1,9	4,72
15	Erfüllt	10	75	2,3	4,73
16	Erfüllt	18	75	2,5	4,74
17	Erfüllt	20	75	2,4	4,75
18	Erfüllt	22	75	2,5	4,84
19	Erfüllt	25	75	2,6	5,11
20	Erfüllt	30	75	2,3	5,60

Tabelle 3 und die 14 bis 16 zeigen Folgendes. Tabelle 3 und die 14 und 15 geben an, dass, wenn der verstärkte Außenperipheriebereich einem Bereich entspricht, der sich von der Außenumfangswand in der Richtung hin zur Wabenmittelachse bis zur vierten oder irgendeiner folgenden Zelle erstreckt, oder der verstärkte Au-ßenperipheriebereich vier oder mehr verstärkte Zellen aufweist, die isostatische Festigkeit leichter verbessert werden kann als bei einer Wabenstruktur, deren verstärkter Außenperipheriebereich weniger als vier verstärkte Zellen aufweist. 16 zeigt die Beziehung zwischen dem Spannungsverhältnis und der Anzahl von Zellen von der Außenumfangswand einer Wabenstruktur gemäß einer CAE-Analyse. 16 gibt an, dass die in einer Wabenstruktur mit im Querschnitt sechseckigen Zellen erzeugte Spannung zur Außenperipherie hin zunimmt. Insbesondere wird festgestellt, dass die erzeugte Spannung innerhalb des Bereichs, der sich von der Außenumfangswand in der Richtung hin zur Wabenmittelachse bis zur vierten Zelle erstreckt, stark zunimmt. Die Ergebnisse deuten auch daraufhin, dass der verstärkte Außenperipheriebereich mit vier oder mehr verstärkten Zellen eine wirkungsvolle Verhinderung von Brüchen ermöglicht, die durch eine Spannungskonzentration während des Ummantelns hervorgerufen werden, und einen Vorteil in der einfachen Verbesserung der strukturellen Festigkeit der Wabenstruktur besitzt.
Im Gegensatz dazu geben Tabelle 3 und 15 an, dass verstärkte Außenperipheriebereiche mit mehr als 20 verstärkten Zellen eine Tendenz zu einem starken Anstieg des Druckverlustes in der Wabenstruktur aufweisen. Dies kann auf einen signifikanten Einfluss der Verdickung von Zellwänden selbst in der Nähe der Wabenmitte zurückzuführen sein, auf welcher sich das Abgas tendenziell konzentrieren. Die Ergebnisse deuten daraufhin, dass die Anzahl an verstärkten Zellen in dem verstärkten Außenperipheriebereich vorzugsweise 20 oder weniger beträgt, um einen Anstieg des Druckverlustes, eine Reduktion der strukturellen Festigkeit aufgrund von Verzug und einen Bruch bzw. Riss, welcher durch eine Spannungskonzentration während des Ummantelns hervorgerufen wird, zu verhindern.
<Experimentelles Beispiel 4>

Wie in Tabelle 4 gezeigt ist, wurden Proben auf die gleiche Art und Weise vorbereitet wie Probe 3 im experimentellen Beispiel 1, wobei deren verstärkte Außenperipheriebereiche eine unterschiedliche Anzahl von verstärkten Zellen und Zellwände mit unterschiedlichen Wanddicken aufweisen, und deren isostatische Festigkeiten und der Druckverlust, wie im experimentellen Beispiel 3 beschrieben, wurden gemessen. In diesem experimentellen Beispiel wurden die vorbereiteten Proben spezifisch in Proben, die jeweils einen verstärkten Außenperipheriebereich aufweisen, wobei jede Zellwand von den Zellen davon eine gleiche Wanddicke von der ersten Zelle bis zur letzten Zelle des verstärkten Außenperipheriebereichs in der Richtung von der Außenumfangswand zur Wabenmittelachse hin aufweist, und Proben, die jeweils einen verstärkten Außenperipheriebereich aufweisen, wobei die Wanddicken von deren Zellwänden bei der ersten Zelle in der Richtung von der Außenumfangswand zur Wabenmittelachse hin am größten sind und von der Außenumfangswand zur Wabenmittelachse hin allmählich abnehmen, klassifiziert. [Tabelle 4]

Proben-Nr.	Erfüllung von Anforderung 5	Wanddicke von Zellwänden des verstärkten Außenperipheriebereichs (µm)											Isostatische Festigkeit (MPa)	Druckverlust (kPa)
		Obere Reihe	1. Zelle	2. Zelle	3. Zelle	4. Zelle	5. Zelle	6. Zelle	7. Zelle	8. Zelle	9. Zelle	10. Zelle
		Untere Reihe	11. Zelle	12. Zelle	13. Zelle	14. Zelle	15. Zelle	16. Zelle	17. Zelle	18. Zelle	19. Zelle	20. Zelle
21	Erfüllt	Obere Reihe	112	112	112	112	112	112	-	-	-	-	3,6	4,97
21	Erfüllt	Untere Reihe	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	3,6	4,97
22	Erfüllt	Obere Reihe	112	100	90	79	74	72	-	-	-	-	3,4	4,79
22	Erfüllt	Untere Reihe	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	3,4	4,79
23	Erfüllt	Obere Reihe	120	120	120	120	120	120	120	120	120	120	3,8	5,02
23	Erfüllt	Untere Reihe	120	120	120	120	-	-	-	-	-	-	3,8	5,02
24	Erfüllt	Obere Reihe	120	116	112	108	104	100	96	92	88	84	3,7	4,88
24	Erfüllt	Untere Reihe	80	76	72	68	-	-	-	-	-	-	3,7	4,88
25	Erfüllt	Obere Reihe	140	140	140	140	140	140	140	140	140	140	3,6	5,11
25	Erfüllt	Untere Reihe	140	140	140	140	140	140	140	140	140	140	3,6	5,11
26	Erfüllt	Obere Reihe	140	136	132	128	124	120	116	112	108	104	3,9	4,93
26	Erfüllt	Untere Reihe	100	96	92	88	84	80	76	72	68	65	3,9	4,93

Tabelle 4 zeigt Folgendes. Die Vergleiche zwischen den Mustern 21 und 22, den Mustern 23 und 24 und den Mustern 25 und 26 in Tabelle 4 zeigen, dass die strukturelle Festigkeit einer Wabenstruktur ohne eine Zunahme des Druckverlustes für einen verstärkten Außenperipheriebereich gewährleistet werden kann, indem die Wanddicken der Zellwände davon bei der ersten Zelle in der Richtung von der Außenumfangswand zur Wabenmittelachse hin am größten sind und von der Außenumfangswand zur Wabenmittelachse hin allmählich abnehmen. Das liegt daran, dass diese Konfiguration eine allmähliche Abnahme der Spannung zur Wabenmitte hin und die Minimierung des Einflusses auf den Druckverlust Im Vergleich zu einem verstärkten Außenperipheriebereich, dessen Zellen gleichmäßig verdickte Zellwände aufweisen, ermöglicht.
<Experimentelles Beispiel 5>

Wie in Tabelle 5 gezeigt ist, wurden Proben auf die gleiche Art und Weise vorbereitet wie Probe 3 im experimentellen Beispiel 1, wobei deren verstärkte Außenperipheriebereiche Zellwände mit unterschiedlichen Wanddicken aufweisen, und deren isostatische Festigkeiten wurden gemessen. In diesem experimentellen Beispiel besaßen insbesondere die Zellwände, welche die mittigen Zellen innerhalb des mittigen Bereichs bilden, eine Wanddicke (Mittelwert) von 65 µm. Die Zellen innerhalb der verstärkten Au-ßenperipheriebereiche besaßen gleichmäßig verdickte Zellwände. Für die verstärkten Au-ßenperipheriebereiche sind die Wanddicken (Mittelwerte) der Zellwände, welche die ersten Zellen in der Richtung von der Außenumfangswand zur Wabenmittelachse hin bilden, in Tabelle 5 aufgeführt. [Tabelle 5]

Proben-Nr.	Erfüllung von Anforderung 5	Verstärkter Außenperipheriebereich			Isostatische Festigkeit (MPa)
Proben-Nr.	Erfüllung von Anforderung 5	Anzahl an verstärkten Zellen (Zellen)	Wanddicke der Zellwand (µm)	Wanddicke der Zellwand der 1. Zelle / Wanddicke der mittigen Zelle	Isostatische Festigkeit (MPa)
13	Erfüllt	6	75	1,15	1,8
27	Erfüllt	6	90	1,38	2,0
28	Erfüllt	6	105	1,62	3,4
29	Erfüllt	6	112	1,72	3,6
30	Erfüllt	6	120	1,85	3,6

Tabelle 5 und 17 zeigen Folgendes. Gemäß Tabelle 5 und 17 kann die isostatische Festigkeit der Wabenstruktur auf einfache Art und Weise verbessert werden, wenn die erste Zelle Zellwände mit einer Wanddicke besitzt, die das 1,4-fache oder mehr der Wanddicke der Zellwände der mittigen Zelle beträgt. Die Ergebnisse geben an, dass diese Konfiguration die Reduktion von Spannungen im Bereich der ersten Zelle erleichtert, welche die höchste Spannungskonzentration während des Ummantelns erfährt, und einen Vorteil in der Leichtigkeit der Verbesserung der strukturellen Festigkeit der Wabenstruktur besitzt.
Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen und experimentellen Beispiele beschränkt und kann auf verschiedene Weise modifiziert werden, ohne von dem Grundgedanken und dem Schutzumfang davon abzuweichen. Darüber hinaus können die in den Ausführungsformen und experimentellen Beispielen angegebenen Konfigurationen gegebenenfalls kombiniert werden. Das heißt, obwohl die vorliegende Offenbarung auf der Grundlage der Ausführungsformen beschrieben wurde, wird ersichtlich, dass die vorliegende Offenbarung nicht auf die Ausführungsformen oder die Konfigurationen beschränkt ist. Diese Offenbarung umfasst verschiedene Modifikationen und Änderungen, die in den Äquivalenzbereich fallen. Zusätzlich fallen verschiedene Kombinationen und Formen sowie weitere Kombinationen und Formen mit einem, mehr als einem oder weniger als einem hinzugefügten Element ebenfalls in den Schutzumfang und Grundgedanken der vorliegenden Offenbarung.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 4473505 B [0005]

Claims

Wabenstruktur (1), aufweisend: eine Mehrzahl von Zellen (2), welche benachbart zueinander liegen und einen sechseckigen Querschnitt aufweisen; eine Mehrzahl von Zellwänden (3), welche die Mehrzahl von Zellen bilden; und eine Außenumfangswand (4), welche außerhalb der Mehrzahl von Zellwänden vorgesehen ist und die Zellwände hält, wobei, in einem Querschnitt senkrecht zu einer Wabenmittelachse (10) betrachtet, die Wabenstruktur (1) Anforderungen 1 bis 5 erfüllt: Anforderung 1: die Wabenstruktur umfasst einen mittigen Bereich (11) mit Zellwänden mit einer Wanddicke, die gleich einer Wanddicke einer Zellwand einer mittigen Zelle (20) ist, die einen Zellenmittelpunkt besitzt, durch den die Wabenmittelachse verläuft, und einen verstärkten Außenperipheriebereich (12) mit Zellwänden um den mittigen Bereich herum, wobei die Zellwände eine Wanddicke besitzen, die größer ist als die Wanddicke der Zellwand der mittigen Zelle; Anforderung 2: eine Mehrzahl von Zellen, die entlang einer imaginären Geraden (L) angeordnet sind, welche durch die Wabenmittelachse verläuft und orthogonal zu den Zellwänden ist, umfassen eine Referenzgrenzzelle (21) mit einer Innenwand (3a), die benachbart zu einer Wabenmitte und orthogonal zu der imaginären Geraden liegt, und einer Außenwand (3d), die benachbart zu einer Wabenperipherie und orthogonal zu der imaginären Geraden liegt, wobei die Innenwand (3a) eine Wanddicke aufweist, die kleiner ist als eine Wanddicke der Außenwand (3d), und die Referenzgrenzzelle besitzt eine Referenzwand, die sich hinsichtlich der Wanddicke von den anderen drei Zellwänden unter den verbleibenden vier Zellwänden mit Ausnahme der Innenwand und der Außenwand unterscheidet; Anforderung 3: die Wabenstruktur umfasst eine Y-förmige Referenzeinheit (31) mit drei Zellwänden: der Referenzwand, der Außenwand oder der Innenwand, die mit der Referenzwand verbunden ist, und einer weiteren Zellwand, die sich von einem Referenzzellenknotenpunkt (32) entsprechend der Verbindung zwischen der Referenzwand und der Außenwand oder der Innenwand aus erstreckt; Anforderung 4: die Wabenstruktur umfasst eine Mehrzahl von Y-förmigen Einheiten (310), die jeweils drei Zellwände besitzen, die aus Zellwandsätzen ausgewählt sind, welche drei Zellwände umfassen, die sich von jedem Zellenknotenpunkt (320) der Mehrzahl von Zellen radial erstrecken, wobei sich die drei ausgewählten Zellwände in radialen Richtungen erstrecken, die mit den Richtungen der drei Zellwände identisch sind, die sich von dem Referenzzellenknotenpunkt der Y-förmigen Referenzeinheit radial erstrecken; und Anforderung 5: für jede Y-förmige Einheit in dem mittigen Bereich und dem verstärkten Außenperipheriebereich besitzen die Zellwände jeder der Y-förmigen Einheiten eine gleiche Wanddicke.
Wabenstruktur nach Anspruch 1, wobei die Zellwände des verstärkten Außenperipheriebereichs eine Wanddickenverteilung mit einer 120-Grad-Rotationssymmetrie um die Wabenmittelachse aufweisen.
Wabenstruktur nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Wanddickenverteilung der Zellwände innerhalb des verstärkten Außenperipheriebereichs um eine Gerade symmetrisch ist, welche durch den Zellenmittelpunkt der mittigen Zelle und ein Paar von Zellenknotenpunkten von drei Paaren von Zellenknotenpunkten verläuft, die einander über den Zellenmittelpunkt zugewandt sind, und die Wanddickenverteilung der Zellwände innerhalb des verstärkten Außenperipheriebereichs um eine Gerade, die orthogonal zur Symmetrieachse liegt und durch den Zellenmittelpunkt verläuft, asymmetrisch ist.
Wabenstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Wabenstruktur ein Wanddickendifferenzverhältnis von 10 % oder weniger besitzt, wobei das Verhältnis gemäß einer Formel berechnet wird: $100 \times (tmax - tmin) / tmax,$
wobei tmax eine maximale Wanddicke bezeichnet und tmin eine minimale Wanddicke der drei Zellwände bezeichnet, die jede Y-förmige Einheit bilden.
Wabenstruktur nach Anspruch 4, wobei das Wanddickendifferenzverhältnis 5 % oder weniger beträgt.
Wabenstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der verstärkte Außenperipheriebereich aus einem Bereich von der Außenumfangswand bis zu irgendeiner der Zellen, die in der Richtung zur Wabenmittelachse zumindest bei der vierten Zelle oder mehr liegen, aufgebaut ist.
Wabenstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei sich der verstärkte Au-ßenperipheriebereich in einer Richtung von der Außenumfangswand zur Wabenmittelachse bis zu einer 20. oder irgendeiner vorherigen Zelle erstreckt.
Wabenstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Wanddicke der die Zellen in dem verstärkten Außenperipheriebereich bildenden Zellwände bei der ersten Zelle in einer Richtung von der Außenumfangswand zur Wabenmittelachse am größten ist und von der Außenumfangswand zur Wabenmittelachse hin allmählich abnimmt.
Wabenstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Zellwände, die in dem verstärkten Außenperipheriebereich umfasst sind und die erste Zelle in einer Richtung von der Außenumfangswand zur Wabenmittelachse bilden, 1,4 oder mehr Mal so dick sind wie die Zellwände, welche die mittige Zelle in dem mittigen Bereich bilden.
Düse (5) zum Extrudieren einer Wabenstruktur (1) mit einer Mehrzahl von Zellen (2), die benachbart zueinander liegen und einen sechseckigen Querschnitt aufweisen, einer Mehrzahl von Zellwänden (3), welche die Mehrzahl von Zellen bilden, und einer Außenumfangswand (4), welche außerhalb der Mehrzahl von Zellwänden vorgesehen ist und die Zellwände hält, wobei die Düse (5) aufweist: einen ersten Düsenabschnitt (51) mit einer Mehrzahl von Grünkörpereinlässen (510), durch die ein Grünkörper als ein Rohmaterial für die Wabenstruktur zugeführt wird; und einen zweiten Düsenabschnitt (52) mit einer Mehrzahl von Schlitzen (520) zur Aufnahme des durch die Grünkörpereinlässe zugeführten Grünkörpers, um einen Abschnitt als die Mehrzahl von Zellwänden in der Wabenstruktur auszubilden, wobei der zweite Düsenabschnitt einen mittigen Schlitzbereich mit Schlitzen zum Ausbilden eines Abschnitts als Zellwände mit einer Wanddicke, die gleich einer Wanddicke einer Zellwand einer mittige Zelle (20), die einen Zellenmittelpunkt besitzt, durch den die Wabenmittelachse verläuft, ist, und einen peripheren Schlitzbereich mit Schlitzen um den mittigen Schlitzbereich herum, wobei die Schlitze breiter als die Schlitze des mittigen Schlitzbereichs sind, umfasst, die Mehrzahl der Grünkörpereinlässe an nicht allen Schlitzknotenpunkten (521) positioniert sind, die jeweils einer Schlitzverbindung zwischen drei Schlitzen entsprechen, und an abwechselnden Schlitzknotenpunkten entlang der Schlitze positioniert sind, und die drei Schlitze, die sich von dem Schlitzknotenpunkt benachbart zu jedem Grünkörpereinlass radial erstrecken, eine gleiche Breite besitzen.
Düse nach Anspruch 10, wobei die Düse ein Breitendifferenzverhältnis von 10 % oder weniger besitzt, wobei das Verhältnis gemäß einer Formel berechnet wird: $100 \times (wmax - wmin) / wmax,$
wobei wmax eine maximale Breite und wmin eine minimale Breite der drei Schlitze bezeichnet, die sich von jedem der Schlitzknotenpunkte an den Grünkörpereinlässen radial erstrecken.
Düse nach Anspruch 11, wobei das Breitendifferenzverhältnis 5 % oder weniger beträgt.
Düse nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei die Grünkörpereinlässe einen Lochdurchmesser besitzen, welcher derart definiert ist, dass ein konstantes Förderverhältnis bereitgestellt ist.