DE4124961A1 - Verfahren zur herstellung von koerpern beliebiger geometrie nach zeichnungsvorlagen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Körpern beliebiger Geometrie nach Zeichnungsvorlagen, wie es durch den Gattungsbegriff des Anspruchs 1 definiert ist.

Bevor neu konstruierte Maschinenelemente in der Praxis ein­ gesetzt werden, werden häufig zunächst Modelle für Vorver­ suche, Prototypen und Kleinserien angefertigt und meßtech­ nisch erfaßt. Besonders im Zusammenhang mit dem rechnerun­ terstützten Konstruieren (CAD = Computer Aided Design) sind zahlreiche Versuche unternommen worden, mit Hilfe der CAD-Daten der konstruierten Maschinenteile entsprechende Modelle herzustellen.

So ist bekannt, Modelle unter Verwendung der CAD-Daten da­ durch herzustellen, daß mit Hilfe von UV-Strahlung ein schichtweises Aushärten eines flüssigen Kunststoffes er­ folgt. Nachteilig bei diesem Verfahren ist, daß die ent­ sprechenden Modelle aus Kunststoff sind (geringe Tempera­ turbeständigkeit sowie geringe Druck- und Biegefestigkeit).

Es ist ferner ein Verfahren bekannt, bei dem zur Herstel­ lung von Modellen die CAD-Daten zu einem schichtweisen Sintern von Metallpulver durch Laserbestrahlung benutzt werden. Dieses Verfahren besitzt den Nachteil, daß die Modelle aus gesintertem Metallpulver nicht gasdicht sind.

Schließlich ist es auch bekannt, Modelle mit CNC-Fräs­ maschinen herzustellen. Derartige Verfahren besitzen den Nachteil, daß ein sehr hoher individueller Programmierauf­ wand getrieben werden muß. Auch sind nicht alle beliebigen Körper mit dieser Methode herstellbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs erwähnten Art anzugeben, mit dem auf einfache Weise Körper aus beliebigem Material, insbesondere Metall, kostengünstig und schnell hergestellt werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst.

Der Erfindung liegt also im wesentlichen der Gedanke zu­ grunde, softwaremäßig den durch die CAD-Daten charakteri­ sierten Modellkörper in N Schnitte von z. B. 0,1 mm Dicke zu zerlegen. Anschließend erfolgt das Ausschneiden ent­ sprechender Teilkörper (Folien) aus einer Platte des ge­ wünschten Materials mit einer geeigneten Werkzeugmaschine (z. B. einer Laserschneidemaschine). Dann werden die ein­ zelnen Folien durch Laserschweißen zusammengefügt und der fertige Körper vermessen.

Sofern erforderlich, kann nach dem Aufbringen jeder einzel­ nen Folie der entsprechende Körper durch Fräsen auf einen vorgegebenen Sollwert gebracht werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat sich besonders zur Herstellung von Maschinenteilen komplizierter Geometrie (z. B. für Modelle von Strömungsmaschinenlaufrädern) bewährt.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem folgenden anhand von Figuren beschriebenen Ausführungsbeispiel. Es zeigt

Fig. 1 den Bildschirm eines CAD-Rechners mit einem Modellkörper (Pyramide);

Fig. 2 schematisch den Speicher eines CAD-Rechners, wobei CAD-Daten von parallelen Schnitten durch die Pyramide (Fig. 1) gespeichert sind;

Fig. 3 einen ersten aufgrund der Daten gemäß Fig. 2 hergestellten Teilkörper; und

Fig. 4 bzw. 5 zwei bzw. drei miteinander verschweißte Teilkörper.

In Fig. 1 ist mit 1 der Bildschirm eines CAD-Rechners bezeichnet, auf dem ein Modellkörper 2 (im vorliegenden Beispiel eine Pyramide) dargestellt ist. Um eine derartige Darstellung zu gewinnen, muß der jeweilige Konstrukteur vorher mit Hilfe eines CAD-Programmes ein entsprechendes rechnerinternes Modell erstellen und die entsprechenden Informationen (CAD-Daten) in einem Speicher des Rechners ablegen. Aus diesem Rechnermodell lassen sich dann Zeichnungen und Bildschirmdarstellungen etc. durch Ausgabeprogramme erzeugen.

Erfindungsgemäß wird nun vorgeschlagen, eine Zerlegung des in Form von CAD-Daten vorliegenden Modellkörpers 2 vorzunehmen. In Fig. 1 wurden hierzu beispielsweise die ersten vier Schnittlinien eingezeichnet, so daß sich vier scheibenförmige Teilmodellkörper 3 bis 6 ergeben. Entsprechend wird der gesamte Körper 2 in eine Vielzahl von Teilmodellkörpern zerlegt.

Die entsprechenden CAD-Daten der Teilmodellkörper 3-6 werden in einem Speicher 7 des CAD-Rechners abgelegt, wobei die Informationen für jeden Teilmodellkörper in einem eigenen Teilspeicher 70, 71, 72, 73 etc. enthalten sein können. Dieses ist in Fig. 2 angedeutet. Dabei wurde der jeweilige Speicherinhalt der Teilspeicher 70-73 durch die Draufsicht auf die Teilmodellkörper 3 bis 6 (dieses entspricht der zweidimensionalen Kontur der Schnitte durch die Pyramide 2 (Fig. 1)) gekennzeichnet.

Aufgrund der in den Teilspeichern 70-73 enthaltenen CAD-Daten werden nun einzelne Teilkörper (Folien) entsprechender Solldicke hergestellt. Hierzu wird beispielsweise mit einer nicht dargestellten Laserschneidvorrichtung aus einem ca. 500 mm breiten Folienmaterial (Schichtdicke z. B. 0,1 mm) rechnergesteuert die Folien entsprechender Konturen herausgeschnitten. In Fig. 3 ist eine derartige 1. Folie mit 30 bezeichnet. Diese Folie entspricht dem durch die CAD-Daten im Teilspeicher 70 charakterisierten Teilmodellkörper 3.

Häufig wird man die Schichtdicke einer derartigen Folie 30 etwas größer wählen, als die spätere Solldicke d. Nach dem Schneidvorgang muß in einem derartigen Fall noch ein Abfräsen der Folie auf die Solldicke erfolgen. Die entsprechende Fräsebene wurde in Fig. 3 mit 31 bezeichnet.

Auf die 1. Folie wird anschließend eine 2. Folie 41 (Fig. 4), die dem Teilmodellkörper 4 entspricht, z. B. durch Laserschweißen aufgeschweißt. Anschließend kann dann gegebenenfalls wiederum ein Abfräsen auf die Solldicke erfolgen. In Fig. 4 ist mit 40 der gesamte aus den Folien 30′ (auf Solldicke d abgefräste Folie 30) und 41 bestehende Körper bezeichnet. Die Fräsebene ist mit 42 gekennzeichnet.

Anschließend werden dann weitere Folien - entsprechend dem vorstellend beschriebenen Ablauf - aufgeschweißt und gegebenenfalls auf Solldicke abgefräst. So wurde in Fig. 5 die Folie 51 aufgeschweißt und dann auf die Fräsebene 52 abgefräst. Mit 40′ wurde der auf die Solldicke abgefräste Körper 40 (Fig. 4) bezeichnet.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist selbstverständlich nicht auf die Herstellung pyramidenförmiger Körper beschränkt, sondern kann zur Herstellung beliebig geformter Körper benutzt werden.

Bezugszeichenliste

 1 Bildschirm
 2 Modellkörper
 3-6 Teilmodellkörper
30 Teilkörper, 1. Folie
30′ auf Solldicke abgefräste Folie 30
31 Fräsebene
40 Körper
40′ auf Solldicke abgefräster Körper 40
41 Teilkörper, 2. Folie
42 Fräsebene
50 Körper
51 Teilkörper, 3. Folie
52 Fräsebene
 7 Speicher
70-73 Teilspeicher

Claims (5)

1. Verfahren zur Herstellung von Körpern beliebiger Geometrie nach Zeichnungsvorlagen, wobei die Zeichnungsvorlagen als CAD-Daten vorliegen, ge­ kennzeichnet durch die Merkmale:

• a) der durch die CAD-Daten charakterisierte Modellkörper (2) wird softwaremäßig in N einzelne Teilmodellkörper (3-6) zerlegt;
• b) es wird ein dem jeweiligen Teilmodellkörper (3-6) entsprechender Teilkörper (30, 41, 51) aus einem vorgegeben Material herausgeschnitten;
• c) die N einzelnen Teilkörper (30, 41, 51) werden zusammengefügt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Teilkörper (30, 41, 51) einen scheibenformigen Aufbau besitzen.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Wandstärke der einzelnen scheibenförmigen Teilkörper (30, 41, 51) 0,1 mm ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Zusammenfügen der Teilkörper (30, 41, 51) durch Laserschweißen erfolgt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Material für die Teilkörper (30, 41, 51) ein Metall verwendet wird.