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Die Erfindung betrifft ein Bauteil, das während der Nutzung einer dynamischen Beanspruchung, wie einer dreidimensionalen Verformung, ausgesetzt ist. Das Bauteil ist mittels eines generativen Verfahrens hergestellt und weist Abschnitte unterschiedlicher Materialdicke und/oder unterschiedlicher Materialdichte auf, die punktuell oder bereichsweise an einen ermittelten maximalen Stress an dem Bauteil in dem jeweiligen Abschnitt angepasst sind.
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Es besteht daher ein Bedarf an einem Bauteil, das preiswert hergestellt werden kann, ein geringeres Gewicht hat und individuell an den Kraftfluss an seiner Einbauposition angepasst werden kann.
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Die Erfindung betrifft ein Bauteil, das bevorzugt mit einer labilen Wandstruktur verbunden ist oder verbunden werden kann. Das Bauteil oder das mit der labilen Wandstruktur verbundene Bauteil ist während der Nutzung einer dynamischen Beanspruchung, im folgenden Text auch als Stress bezeichnet, ausgesetzt. So kann die labile Wandstruktur beispielweise Teile eines Fahrzeugs sein, das zum Beispiel bei einer Kurvenfahrt dreidimensional verformt wird. Das Maß der Verformung der labilen Wandstruktur aufgrund der auf sie einwirkenden Kräfte kann in bekannter Weise z.B. FE-Methode für jeden Punkt ermittelt werden.
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Das Bauteil, das mittels eines generativen Verfahrens hergestellt ist, weist Abschnitte unterschiedlicher Materialdicke und/oder unterschiedlicher Materialdichte auf, wobei die Materialdicke und/oder Materialdichte entsprechend der punktuellen oder bereichsweisen Belastung des Bauteils oder des Bauteils im verbundenen Zustand mit der labilen Wandstruktur gewählt ist. Das heißt, dass Punkte oder Bereiche des Bauteils oder des mit der labilen Wandstruktur verbundenen Bauteils bei der Nutzung oder im Betrieb einer hohen bekannten Stressbelastung ausgesetzt sein können, eine größere Materialdicke und/oder Materialdichte haben, als Punkte oder Bereiche des Bauteils oder des mit der labilen Wandstruktur verbundenen Bauteils einer geringen berechneten Stressbelastung ausgesetzt sind.
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Die unterschiedlichen Materialdicken und/oder Materialdichten resultieren insbesondere aus einer variablen Auftragsdichte des Materials, wie beispielsweise eines zu verfestigten Pulvers. Ebenfalls einen maßgeblichen Einfluss auf die zu erzielende Materialdicke kann eine Fertigungsgeschwindigkeit eines zum Beispiel Verfestigungslasers haben, wobei die Herstellung von Bereichen mit größeren Materialdicken und/oder größeren Materialdichten zeitaufwendiger ist, als die Herstellung von Bereichen mit kleinerer Materialdicke und/oder Materialdichte. Bereiche insbesondere größerer Materialdicke können dadurch erzeugt werden, dass mehrere dünne Schichten übereinander aufgetragen und nacheinander verfestigt werden, alternativ kann ein Bereich mit größerer Materialdicke in einem Herstellungsschritt hergestellt werden.
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Die unterschiedliche Materialdichteverteilung in dem Bauteil kann zusätzlich oder alternativ dadurch erreicht werden, dass ein und dasselbe Material punktuell oder bereichsweise in unterschiedlichen Korngrößen aufgetragen wird, und/oder dadurch, dass zum generativen Aufbau des Bauteils unterschiedliche Materialien verwendet werden. Diese unterschiedlichen Materialien müssen gut miteinander verbindbar sein, so dass ein Trennen der Materialen bei dem unter Stress stehenden Bauteil ausgeschlossen ist.
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Bei dem generativen Verfahren kann es sich insbesondere um ein 3D-Druck Verfahren handeln, wie zum Beispiel ein Pulverbettverfahren, ein Freiraumverfahren, ein Flüssigmaterialverfahren oder ein anderes Schichtbauverfahren handeln. Bekannte Pulverbettverfahren sind beispielsweise selektives Laserschmelzen, selektives Lasersintern, Selective Heat Sintering, Binder Jetting oder Elektronenstrahlschmelzen. Als Freiraumverfahren kennt der Fachmann unter anderem das Fused Deposition Modeling, das Auftragsschweißen oder Cladding, das Wax Deposition Modeling, das Contour Crafting, das Metall-Pulver Auftragsverfahren oder das Kaltgasspritzen. Bekannte Flüssigmaterialverfahren sind zum Beispiel die Stereolithographie, das Liquid Composite Melting oder Verfahren, die das Digital Light Processing nutzen. Unter die anderen Schichtbauverfahren fallen das Laminated Object Molding, der 3D-Siebdruck oder die lichtgesteuerte elektrophoretische Abscheidung. Diese Aufzählung ist nicht abschließend.
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Bei dem Bauteil kann es sich insbesondere um einen Rahmen oder einen Teilrahmen handeln, der mit einer Öffnung der labilen Wandstruktur verbunden und/oder in die Öffnung der labilen Wandstruktur eingesetzt werden kann, und im eingesetzten und/oder verbundenen Zustand die Öffnung der labile Wandstruktur zumindest teilweise umgreift und dadurch die labile Wandstruktur insbesondere versteift. Dabei wird das Bauteil bevorzugt ohne den Einsatz von Formwerkzeugen mittels des generativen Verfahrens hergestellt.
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Das Bauteil kann in die Öffnung der labilen Wandstruktur eingesetzt werden, oder das Bauteil kann, die Öffnung zumindest teilweise umgebend, mit der labilen Wandstruktur verbunden werden. Wenn das Bauteil die Öffnung zumindest teilweise umgibt, kann es mit der äußeren Oberfläche oder der inneren Oberfläche der labilen Wandstruktur verbunden sein, oder es kann jeweils ein Bauteil mit der inneren Oberfläche der labilen Wandstruktur im Bereich der Öffnung und ein weiteres Bauteil mit der äußeren Oberfläche der labilen Wandstruktur verbunden sein. Das Bauteil und das weitere Bauteil können identisch sein, die beiden Bauteile können aber auch unterschiedlich ausgebildet sein. Das Bauteil und das weitere Bauteil können an der labilen Wandstruktur, respektive an deren inneren Oberfläche und der äußeren Oberfläche, so angeordnet sein, dass sie sich zumindest teilweise überlappen, mit oder ohne zumindest bereichsweise direkt miteinander in Kontakt zu sein. Das Bauteil und das weitere Bauteil können relativ zur Öffnung in unterschiedlichen Positionen an der labilen Wandstruktur angeordnet oder mit der labilen Wandstruktur verbunden sein und/oder das Bauteil kann relativ zu dem weiteren Bauteil unterschiedlich verteilte Materialdicken und/oder unterschiedlich verteilte Materialdichten aufweisen. Wenn im Folgenden von dem Bauteil die Rede ist, so gelten die beschriebenen Merkmale immer auch für das weitere Bauteil, soweit nichts anderes ausgesagt ist oder sich aus dem Zusammenhang ergibt.
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Das Bauteil kann insbesondere eine schalenförmige, offene Profilkonstruktion sein, mit unterschiedlichen Materialdicken und/oder Materialdichten. Das heißt mit anderen Worten, dass das Bauteil eine diskontinuierliche Materialdickenverteilung und/oder Materialdichteverteilung haben kann. Dabei sind die Materialdickenverteilung und/oder die Materialdichteverteilung zum Beispiel an die potentiell punktuell oder bereichsweise auftretenden Kräfte in X, Y und/oder Z-Richtung eines kartesischen Koordinatensystems bei einer Verformung des Bauteils oder der Wandstruktur respektive der Wandstruktur im Bereich, in dem es mit dem Bauteil oder dem Bauteil und dem weiteren Bauteil verbunden ist, in einer Nutzungsphase angepasst.
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Das heißt mit anderen Worten, dass eine Materialdicke und/oder Materialdichte des Bauteils zum Beispiel in einem potentiell hochbelasteten Bereich größer ist als in einem potential weniger belasteten Bereich. Zumindest eine Materialdickenänderung am Bauteil erfolgt im Regelfall kontinuierlich, um Kanten, Stufen oder scharfe Übergänge zwischen Bereichen unterschiedlicher Materialdicke aufgrund unterschiedlicher Belastungen zu vermeiden. Dadurch wird die Gefahr von Brüchen des Bauteils im Betrieb oder der Nutzungsphase reduziert.
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Ein weiterer Vorteil der Herstellung mittels des generativen Verfahrens ist, dass das Bauteil neben der gezielten Materialdickenverteilung und/oder der gezielten Materialdichteverteilung aufgrund der generativen Fertigung über die Materialdickenverteilung und/oder Materialdichteverteilung hinaus speziell den individuellen Anforderungen angepasste vorgegebene innerer Strukturen mit funktionellem Charakter umfasst. Solche inneren Strukturen können beispielsweise eine oder mehrere Verstärkungsrippe/n, ein oder mehrere Verbindungs- oder Gegenverbindungselement/e, ein Kanal oder ein anderes vorteilhaftes Strukturelement sein.
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Handelt es sich bei dem Bauteil um einen Rahmen oder Teilrahmen, wie einen Fensterrahmen oder einen Türrahmen, so kann der Rahmen oder Teilrahmen in eine entsprechende Fenster- oder Türöffnung der labilen Wandstruktur eingesetzt werden, so dass der Rahmen oder Teilrahmen die Ränder der jeweiligen Öffnung an der Innenoberfläche und/oder der Außenoberfläche der labilen Wandstruktur wenigstens bereichsweise umgreift.
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Das Bauteil kann auf eine Grundplatte aufgedruckt werden. Bei der Grundplatte kann es sich beispielsweise um eine Verbindungsstruktur handeln, mit der das Bauteil mit dem weiteren Bauteil und/oder der labilen Wandstruktur verbunden werden kann.
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Alternativ kann das Bauteil separat hergestellt und mit der Platte oder mit der Verbindungsstruktur durch Form- und/oder Kraftschluss verbunden, verschweißt, verklebt oder auf andere Weise lösbar oder unlösbar verbunden werden.
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Bei der labilen Wandstruktur kann es sich insbesondere um Bauteile eines Wagenkastens handeln. Die Öffnungen können beispielsweise Fensteröffnungen, Türöffnungen oder Dachlukenöffnungen sein. Bei den Öffnungen kann es sich aber auch um Öffnungen handeln, durch die beispielweise Versorgungsleitungen wie Kabelbäume oder Luftschläuche durchgeführt werden. Der Wagenkasten kann insbesondere ein ultraleichter Wagenkasten oder ein Hochgeschwindigkeitswagenkasten sein.
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Handelt es sich bei der labilen Wandstruktur beispielsweise um eine Seitenwand eines Wagenkastens mit mehreren identischen Öffnungen, so können die generativ hergestellten Bauteile oder Rahmen oder Teilrahmen für alle Fensteröffnungen identisch sein. Das heißt, die Auslegung des Bauteils bezüglich der punktuellen oder bereichsweisen Materialdicke und/oder Materialdichte orientiert sich an den im Betrieb maximal an der labilen Wandstruktur auftretenden Kräften. Auf Grundlage dieser Daten wird ein Bauteil generiert, das in jeder Fensterposition in die labile Wandstruktur eingesetzt oder mit der labilen Wandstruktur verbunden werden kann und in der jeweiligen Position den maximal auftretenden Kräften standhält.
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Bevorzugt wird für jede Fensteröffnung einer Wagenkastenwand ein individuelles Bauteil generiert und für jede Fensteröffnung eine individuelle Materialdickenverteilung und/oder individuelle Materialdichteverteilung berechnet, um exakt die an der Fensteröffnung auftretenden Kräfte aufnehmen zu können. Da ein Kastenwagen im Regelfall zwei parallele Seitenwände umfasst, können die Bauteile zweier sich bezüglich einer Längsachse des Wagenkastens gegenüberliegender Fensteröffnungen identisch sein.
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Ein Kastenwagen hat in Fahrtrichtung immer ein vorderes Ende und ein hinteres Ende. Da der Kastenwagen in Regelfall auf Schienen in zwei entgegengesetzte Richtungen gezogen werden kann, zum Beispiel bei einer Einfahrt in einen Kopfbahnhof und der Ausfahrt aus dem Kopfbahnhof, können auch die Bauteile von Fensteröffnungen, die jeweils einen im Wesentlichen gleichen Abstand von dem jeweiligen vorderen respektive hinteren Ende haben, identisch sein, da sie je nach Fahrtrichtung den gleichen maximalen Kräften ausgesetzt werden können.
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Durch die Verwendung von generativ hergestellten Bauteilen, wie Rahmen oder Teilrahmen für die Fensteröffnungen eines Kastenwagens mit labilen Wandstrukturen, können diese labilen Wandstrukturen soweit verstärkt und versteift werden, dass sie alle Sicherheitsanforderungen auf diesem Gebiet erfüllen. Gleichzeit kann das Gesamtgewicht des Kastenwagens durch die Verwendung der generativ hergestellten Bauteile um wenigstens 13% reduziert werden, gegenüber einem Kastenwagen mit konventionellen Fensterrahmen. Es können Gewichtsreduzierungen bis zu 35% und darüber hinaus erreicht werden, wenn die Bauteile an die jeweiligen Einbaupositionen individuell angepasst sind.
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Versuche haben gezeigt, dass speziell bei den Fensterrahmen die größten Kräfte im Bereich der Ecken wirken, hier also im Regelfall die Bereiche der größten Materialdicken und/oder Materialdichte liegen. Zwischen den Eckbereichen können Verbindungsbereiche liegen, bei denen die Materialdickenverteilung oder Materialdichteverteilung wenig variiert. Diese Verbindungsbereiche können durch ein nicht generativ erzeugtes Standardprofil gebildet sein. Dies kann vorteilhafterweise zu einer Kostenreduzierung führen, da die Zeit zur Herstellung des Bauteils insgesamt verkürzt und auf preiswerte Zukaufprodukte zurückgegriffen werden kann.
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Das Standardprofil kann gleichzeitig die Platte oder die Verbindungsstruktur bilden, auf der die generativ zu fertigenden Bereiche gebildet werden, zum Beispiel im 3D-Druckverfahren aufgebracht werden. Werden die generativ zu fertigenden Bereiche des Bauteils separat von Zukaufteil hergestellt, können sie anschließend mit dem oder den Zukaufteilen verbunden, beispielsweise mit dem Standardprofil verschweißt, verklebt, mittels Nieten oder auf andere bekannte Weise lösbar oder unlösbar verbunden werden, um das Bauteil respektive den Rahmen oder Teilrahmen zu bilden.
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Das Bauteil kann aus einem Metall, wie Aluminium, Magnesium, Stahl, etc., oder einem Kunststoff oder mehreren Kunststoffen gebildet sein oder wenigstens eines dieser Materialien umfassen.
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Bezogen auf die Ausführung des Bauteils als Rahmen/Teilrahmen ergeben sich aus dem Beschriebenen die folgenden Aspekte, wobei die vorbeschriebenen Merkmale die folgenden Aspekte ergänzen können oder Merkmale der Aspekte das vorbeschriebene Bauteil vorteilhaft weiterbilden können.
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Aspekt 1#: Rahmen oder Teilrahmen der mit einer Öffnung einer labilen Wandstruktur verbindbar ist und im verbundenen Zustand die labile Wandstruktur versteift, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen/Teilrahmen ohne formgebende Werkzeuge mittels eines generativen Verfahrens, wie zum Beispiel 3D-Druck, hergestellt ist.
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Aspekt 2#: Rahmen oder Teilrahmen nach Aspekt 1#, wobei der Rahmen/Teilrahmen in die Öffnung einsetzbar oder mit der Wandstruktur die Öffnung umgebend verbindbar ist.
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Aspekt 3#: Rahmen oder Teilrahmen nach Aspekt 1# oder Aspekt 2#, wobei der Rahmen/Teilrahmen eine schalenförmige, offene Profilkonstruktion ist.
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Aspekt 4#: Rahmen oder Teilrahmen nach einem der Aspekte 1# bis 3#, wobei der Rahmen/Teilrahmen eine diskontinuierliche Dickenverteilung hat.
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Aspekt 5#: Rahmen oder Teilrahmen nach Aspekt 4#, wobei die Dickenverteilung an die potentiell auftretenden Kräfte bei einer Verformung der Wandstruktur in eine X, Y und/oder Z-Richtung in einem kartesischen Koordinatensystem angepasst ist.
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Aspekt 6#: Rahmen und Teilrahmen nach einem der zwei vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Dicke des Rahmens/Teilrahmens in einem potentiell hochbelasteten Bereich größer ist als in einem potential weniger belasteten Bereich.
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Aspekt 7#: Rahmen oder Teilrahmen nach einem der Aspekte 4# bis 6#, wobei sich die Dicke des Rahmens/Teilrahmens zu dem potentiell hochbelasteten Bereich kontinuierlich erhöht.
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Aspekt 8#: Rahmen oder Teilrahmen nach einem der Aspekte 4# bis 7#, wobei der Rahmen/Teilrahmen aufgrund der generativen Fertigung über die Dickenverteilung hinaus spezielle den individuellen Anforderungen angepasste vorgegebene innerer Strukturen mit funktionellem Charakter umfasst.
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Aspekt 9#: Rahmen oder Teilrahmen nach einem der Aspekte 1# bis 8#, wobei der Rahmen oder Teilrahmen mit einer Verbindungsstruktur verbindbar oder verbunden ist, die in die Öffnung der Wandstruktur einsetzbar ist.
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Aspekt 10#: Rahmen oder Teilrahmen nach Aspekt 9#, wobei der Rahmen/Teilrahmen auf die Verbindungsstruktur aufdruckbar ist oder mit der Verbindungsstruktur durch Form- und/oder Kraftschluss verbindbar, mit der Verbindungsstruktur verschweißbar oder verklebbar, oder auf andere Weise lösbar oder unlösbar verbindbar ist.
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Aspekt 11#: Rahmen oder Teilrahmen nach einem der Aspekte 1# bis 10#, wobei es sich bei der labilen Wandstruktur um Bauteile eines Wagenkastens handelt und die Öffnungen Fensteröffnungen sind.
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Aspekt 12#: Rahmen oder Teilrahmen nach Aspekt 11#, wobei der Wagenkasten ein ultraleichter Wagenkasten oder ein Hochgeschwindigkeitswagenkasten ist.
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Aspekt 13#: Rahmen oder Teilrahmen nach Aspekt 11# oder Aspekt 12#, wobei die Rahmen/Teilrahmen für alle Fensteröffnungen gleich oder belastungsoptimiert an die jeweilige Position der individuellen Fensteröffnung im Kastenwagen anpassbar sind.
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Aspekt 14#: Rahmen oder Teilrahmen nach einem Aspekte 10# bis 13#, wobei ein Gewicht des Rahmens/Teilrahmens um wenigstens 13% geringer ist, als ein Gewicht eines konventionell hergestellten Rahmens/Teilrahmens.
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Aspekt 15#: Rahmen oder Teilrahmen nach einem der Aspekte 1# bis 14#, wobei ein Bereich gleichbleibender Wanddicke zwischen zwei Eckbereichen des Rahmens/Teilrahmens durch ein nicht generativ erzeugtes Standardprofil gebildet ist.
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Aspekt 16#: Rahmen oder Teilrahmen nach Aspekt 15#, wobei die generativ gefertigten Rahmenteile und das Standardprofil miteinander verschweißbar, verklebbar, mittels Nieten oder auf andere bekannte Weise lösbar oder unlösbar verbindbar sind, um den Rahmen/Teilrahmen zu bilden.
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Aspekt 17: Rahmen oder Teilrahmen nach einem der Aspekte 1# bis 16#, wobei der Rahmen/Teilrahmen aus Aluminium, Stahl oder Kunststoff besteht oder wenigstens eines dieser Materialien umfasst.
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Weitere nicht beanspruchte Aspekte betreffen ein Verfahren, mit dem die Ausgangsdaten für die generativen Bauteile oder Teilbauteile ermittelt werden können:
Verfahrensaspekt 1#: Verfahren zur Optimierung eines generativ gefertigten Rahmens oder Teilrahmens für eine Öffnung in einer Hülle oder Teilhülle eines definierten Körpers, wobei
in einem ersten Schritt eine maximal zulässige Verformung der Hülle bei einer maximalen Betriebslast ermittelt und daraus ein Ausgangsmodell für den Rahmen oder Teilrahmen erstellt wird, der den dabei auftretenden Lasten standhält und dessen Werte, wie Gewicht, Steifigkeit, etc. bekannt sind,
in einem zweiten Schritt mittels eines ersten Algorithmus ein Volumenmodell des Rahmens/Teilrahmens mit der Solid-Elemente Methode erstellt wird,
in einem dritten Schritt mittels eines zweiten Algorithmus, der unterschiedlich zum ersten Algorithmus ist, ein Schichtmodell des Rahmens/Rahmenteils mit der Shell-Elemente Methode erstellt wird,
in einem vierten Schritt mittels eines dritten Algorithmus, der unterschiedlich zum ersten und/oder zum zweiten Algorithmus ist, das im zweiten Schritt ermittelte Volumenmodel und das im dritten Schritt ermittelte Schichtmodell zusammengeführt werden und
in einem fünften Schritt aus dem Ergebnis des vierten Schritts wenigstens ein Zielmodell für den Rahmen/das Rahmenteil abgeleitet wird und Werte, wie Gewicht, Steifigkeit, etc. des wenigstens einen abgeleiteten Zielmodells mit den Werten des erstellten Ausgangsmodells verglichen werden.
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Verfahrensaspekt 2#: Verfahren nach Aspekt 1#, wobei der definierte Körper respektive dessen Hülle oder Teilhülle mehrere gleichgeformte Öffnungen hat und das Zielmodell für alle Öffnungen gleich ist oder für jede der Öffnungen ein individuelles Zielmodell abgeleitet wird.
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Verfahrensaspekt 3#: Verfahren nach Aspekt 1# oder Aspekt 2#, wobei der definierte Körper ein ultraleichter Wagenkasten ist, die Öffnungen Fensteröffnungen und die Rahmen/Teilrahmen Fensterrahmen oder Teilfensterrahmen sind.
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Verfahrensaspekt 4#: Verfahren nach Aspekt1 # bis 3#, wobei die Daten für die optimierten Rahmen/Teilrahmen als Computer-Daten vorliegen und über eine Schnittstelle zum Beispiel an einen 3D-Drucker übermittel werden können.
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Verfahrensaspekt 5#: Verfahren nach einem der Aspekte 1# bis 4#, wobei zur Herstellung der Rahmen/Teilrahmen keine formgebenden Werkzeuge benötigt werden.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren näher erläutert. Die Figuren stehen für beispielhafte Ausführungen. Der Umfang der Anmeldung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern wird durch die Ansprüche und die Beschreibung vorgegeben. Erfindungswesentliche Merkmale, die nur den Figuren entnommen werden können, gehören zum Umfang der Erfindung und können den Gegenstand der Erfindung einzeln und/oder in gezeigten Kombinationen vorteilhaft weiterbilden.
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Die Figuren zeigen im Einzelnen:
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1: Teilrahmen aus einem Profilkörper
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2: Teilrahmen mit Bereichen mit größerer Materialdicke
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Die 1 zeigt einen Teilrahmen 1 aus einem rechtwinkligen Profil, wobei der Teilrahmen 1 zwei Ecken 2, 3 ausbildet. Der Teilrehamen 1 kann beispielsweise aus einem Aluminiumprofil oder einem Kunststoffprofil gebildet sein. Bei dem Teilrahmen 1 der 1 kann es sich um einen Teil eines herkömmlichen Rahmens handeln, der als Standardteil aus einem beispielweise Aluminiumprofil hergestellt und in jede beliebige Öffnung einer entsprechenden Größe eingesetzt werden kann. Bei der Öffnung kann es sich beispielsweise um eine Festeröffnung in einer Seitenwand eines Kastenwagens handeln.
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Bevorzugt handelt es sich aber bei dem in der 1 gezeigten Teilrahmen 1 um eine Grundplatte oder ein Verbindungselement für einen Teilrahmen 1, auf die/das weiteres Material aufgebracht werden kann, um den Teilrahmen 1 zu bilden und individuell an eine Einbauposition zum Beispiel in einem Fahrzeug respektive an die maximalen Belastungen, denen er in einer vorgegebenen Einbauposition in dem Fahrzeug in einem Betriebszustand ausgesetzt werden kann, anzupassen.
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Das weitere Material kann beispielsweise direkt auf die Grundplatte oder das Verbindungselement mit generativen Verfahren, wie einem bekannten 3D-Druckverfahren, auf den Teilrahmen 1 aufgebracht oder aufgedruckt werden. Dabei muss sichergestellt sein, dass insbesondere die erste aufgedruckte Schicht sich fest mit der Grundplatte verbindet. Das heißt, dass die Grundplatte aus einem Material gebildet sein muss, dass zum Beispiel beim Aussintern einer bereichsweisen Verdickung eine stoffschlüssige Verbindung mit dem durch einen Laserstrahl zum Zwecke der Aushärtung erhitzten Sintermaterial eingeht. Ist das Metallpulver für den Sinterprozess beispielsweise eine Aluminiumlegierung, muss die Grundplatte im Wesentlichen aus dem gleichen oder zumindest einem ähnlichen Material bestehen.
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Die 2 zeigt einen Teilrahmen 1 mit einer bereichsweisen Materialverdickung 4, 5 in den Ecken 2, 3. Der Teilrahmen 1 der 2 kann insgesamt mittels eines generativen Verfahrens hergestellt sein. Das heißt, der Teilrahmen 1 mit den Materialverdickungen 4, 5 wird in einem Stück mittels des generativen Verfahrens, zum Beispiel aus einem Metallpulver durch Lasersintern, hergestellt. Dabei können die Materialverdickungen 4, 5 dadurch erzeugt werden, dass in diesen Bereichen mehr Material aufgetragen und anschließend mittels des Lasers verfestigt wird. Alternativ können in den Bereichen der Materialverdickungen 4, 5 nacheinander mehrere Pulverschichten aufgebracht und nacheiander mittels des Lasers verfestigt werden. Ein dritte Möglichkeit ist, dass die Materialverdickungen 4, 5 separat mit einem generativen Verfahren hergestellt und anschließend mit einer Grundplatte der 1 verbunden werden, um den Teilrahmen 1 zu bilden. Schließlich kann der Teilrahmen 1 auch aus mehreren Teilen aufgebaut sein, nämlich mit den beiden Ecken 2, 3 mit den Materialverdickungen 4, 5, die mittels eines generativen Verfahrens aufgebaut sind, und einem die Ecken 2, 3 verbindenden Mittelteil 6, das aus einem Standardprofil gebildet ist. In diesem Fall müssen die Ecken 2, 3 mit dem Mittelteil 6 sicher verbunden werden, beispielsweise durch Form- und/oder Kraftschluss, durch Stoffschluss, durch Adhäsion oder auf andere bekannte Weise.
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Wie man der 2 entnehmen kann, erfolgt ein Übergang von der Grundplatte in die Bereiche der Materialverdickung 4, 5 kontinuierlich. Anders als in der 2 gezeigt, kann der Bereich der Materialverdickung 4, 5 Abschnitte unterschiedlicher Materialdicke aufweisen, um zum Beispiel punktuell auftretenden Belastungsspitzen aufzufangen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Teilrahmen
- 2
- Ecke
- 3
- Ecke
- 4
- Materialverdickung
- 5
- Materialverdickung
- 6
- Mittelteil
