EP3469196A1 - Verfahren zur herstellung einer wabenstruktur - Google Patents

Verfahren zur herstellung einer wabenstruktur

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EP3469196A1
EP3469196A1 EP17726272.2A EP17726272A EP3469196A1 EP 3469196 A1 EP3469196 A1 EP 3469196A1 EP 17726272 A EP17726272 A EP 17726272A EP 3469196 A1 EP3469196 A1 EP 3469196A1
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EP
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web structure
mold plate
metal foil
web
winding
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EP17726272.2A
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Alf NIEDMANN
Emmanuel KRAUS
Alexander MÖSELER
Ferdi Kurth
Harald Kraus
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Continental Automotive Technologies GmbH
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Publication date
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    • F01N2330/44—Honeycomb supports characterised by their structural details made of stacks of sheets, plates or foils that are folded in S-form

Definitions

  • a method for manufacturing a honeycomb structure The present invention relates to a method for the manufacture ⁇ development of a honeycomb structure.
  • the honeycomb structure is formed in particular by at least one, at least partially struc tured ⁇ metal foil which is stacked to form the honeycomb structure and / or wound and / or wound.
  • the honeycomb structure has at least partially flow channels, through which a fluid can flow through the honeycomb structure from a first end side to a second end side.
  • Partially structured means that the metal foil partially smooth, partially with z.
  • B. sinusoidal waves, with holes, with deflection structures or the like is executed.
  • the honeycomb structure is preferably used for the treatment of exhaust gas, in particular ⁇ re of exhaust gas of an internal combustion engine in a power ⁇ vehicle, z. As a car, a truck, a ship, an airplane, used.
  • the honeycomb structure has one or more air gaps, which extend along an axial direction, in particular from one end face to the other end face, wherein be ⁇ adjacent arranged metal foils are arranged electrically isolated by the air gap.
  • the air gap he ⁇ stretches additionally in a circumferential direction
  • the air gap is used for.
  • the electrical insulation in an electrically heated honeycomb body Through the air gap, the course of a current path through the honeycomb body is at least partially predetermined.
  • Such electrically heated honeycomb body with air gap are z. B. from WO 2013/150066 AI known.
  • the object of the invention is therefore to solve the problems described with reference to the prior art at least partially, and in particular to provide a method for producing a honeycomb structure with air gap, in which a uniform bias in the honeycomb structure is ensured before and during a connection process, a Destruction of the means for generating the air gap is avoided, the process is automatable and reuse of the means used to create the air gap is made possible.
  • a method for manufacturing a honeycomb structure comprising at least one at least partially structured metal foil, wherein the Me ⁇ tallfolie spaced in subregions of the honeycomb structure of an adjacently arranged metal sheet electrically insulated by an air gap is arranged, at least comprising the steps of:
  • the mold plate and in particular the first web structure are made of a temperature-resistant material, for. As a steel alloy, a ceramic or the like.
  • the ridge structure (including z., By a soldering process associated) preferably forms ⁇ to generate the air gap in the finished manufactured honeycomb structure.
  • the first web structure starting from a bearing surface of the mold plate, has a height in the axial direction, so that the metal foils to be arranged in the first web structure can penetrate far enough into the first web structure a fixed air gap along the axial direction with a constant width can be generated.
  • the first web structure extends in particular in the axial direction with preferably constant height.
  • the ridge structure extending in a plane parallel to the bearing surface, ie transversely to the axi ⁇ alen direction, in particular helically.
  • a ridge in the honeycomb structure can be specified by the web structure.
  • the at least one metal foil is arranged on the bearing surface and within the first web structure, ie between the walls of the first web structure.
  • the mold plate is supplied together with the at least one metal foil a joining step, in which the at least one metal foil is connected to each other for permanent formation of the honeycomb structure, wherein in a subsequent step e. the mold plate with the first web structure is removed from the honeycomb structure.
  • the joining step comprises a soldering process, preferably a soldering process, in which a solder material is melted at temperatures of 800 to 1200 ° C [degrees Celsius] and the adjoining and contacting metal foils are connected to one another at positions intended for this purpose.
  • This soldering process is known for the production of the honeycomb body described here.
  • the mold plate has a plurality of first openings, which extend in the axial direction through the mold plate, wherein a support pin can be performed through at least one of the first openings for arrangement in the honeycomb structure after step c.
  • the support pin is used in particular for the spacing of one, and for fixing the honeycomb structure by a so-called A support honeycomb body that is locatable downstream of or upstream of the honeycomb structure in a fluid (exhaust) conduit.
  • step c the method used in addition ei ⁇ ne winding spiral having a spiral shaped second ridge structure corresponding to the first ridge structure; wherein the second web structure is flush on a side facing the Formtel ⁇ ler first end side in the axial direction, wherein the second ridge structure has a pitch at the two ⁇ th end face, wherein the second end side from a center of the second ridge structure along the spiral windings continuously approaches the first end face; and wherein the winding spiral has at least two pins extending from the
  • the winding spiral enables an automated arrangement of the at least one metal foil in the first web structure.
  • This process is explained in detail in the following figure description.
  • a second web structure extends in a spiral shape, on the one hand along a circumferential direction and in a radial direction from the outside in and on the other with each turn in the axial direction.
  • the pitch of the helical second web structure allows for rotation of the winding spiral a metal foil (or the stack of metal foils) is from ⁇ continuously wound from the center gradually spirally and more and more windings (starting from an innermost angular extension in the center towards a outermost turn) are recorded in the second web structure.
  • the second web structure also forms the Notice ⁇ agreed air gaps in the honeycomb structure.
  • the web structure corresponds at least substantially to the shape of the first web structure (in a plane transverse to the axial direction).
  • the at least one metal foil from the winding spiral along the axial direction in the first
  • the winding spiral has entrainment pins extending from the second web structure on the first end side and extending into second openings in the first web structure and / or in the mold plate and / or into first openings in the mold plate.
  • driver pins ensure an aligned arrangement of the first web structure and the second web structure. Furthermore, the rotational movement of the mold plate and the winding spiral for winding up the at least one metal foil can thus be coupled.
  • step c in addition, to use a winder 1 having a helically extending slot corresponding to the second land structure; wherein during the rotation of the winding spiral the winding spiral with the second web structure and starting with the center dips into the slot and so arranged between the reel disc and the winding spiral at least one metal foil is successively introduced along the axial direction in the winding coil and finally transferred to the first web structure.
  • the reel disc is particularly flat, so that the at least one metal foil is preferably guided in its entire extent along the axial direction.
  • the movement along the axial direction is coupled and / or synchronized with the rotation of the winding plate and the mold plate.
  • the at least one at least partially structured metal foil forms a multilayer stack before being arranged in the first web structure.
  • a metal foil is folded several times to form a stack.
  • metal foils are disposed on ⁇ each other to form a stack.
  • a winding device for carrying out a method according to the invention, at least comprising a mold plate with a first web structure.
  • the winding device further comprises at least one winding spiral with a second web structure and a winding plate.
  • FIGS. show particularly preferred embodiments of the invention, but these are not based on it. is limited.
  • the same components are provided in the figures with the same reference numerals. They show schematically:
  • Fig. 1 a stack of metal foils in a perspective view
  • Fig. 2 a mold plate in a perspective view
  • FIG. 3 shows a honeycomb structure and a mold plate in a perspective view
  • FIG. 4 shows a finished fabricated honeycomb structure with air ⁇ gap in perspective view
  • 5 shows a second mold plate in a perspective view
  • FIG. 6 shows a winding device in an exploded view and in a perspective view.
  • FIG. 1 shows a stack 24 of metal foils 2 in a perspective view and the method step a.
  • Fig. 2 shows a mold plate 5 in a perspective view and the method step b.
  • the mold plate 5 has a ⁇ ers te ridge structure.
  • the first web structure 8 forms the air gap 4 to be produced in the finished manufactured honeycomb structure 1 (ie also connected, for example, by a soldering process) (see FIG. 4).
  • the first web structure 8 starting from the support surface 6 of the mold plate 5, in the axia ⁇ len direction 7 a height, so that in the first
  • Web structure 8 to be arranged metal foils 2 can dive far enough into the first web structure 8, so a fixed air gap 4 along the axial direction 7 with a constant width can be generated (see Fig. 3).
  • the first web structure 8 extends in a plane 9 parallel to the support surface 6, ie transversely to the axial direction 7.
  • the mold plate 5 has a plurality of first openings 10, which extend in the axial direction 7 through the mold plate 5, wherein at least one of the first openings 10, a support pin 11 is feasible for arrangement in the honeycomb structure 1 after step c.
  • FIG. 3 shows a mold plate 5 and a honeycomb structure 1 arranged thereon in a perspective view and method step c.
  • the first web structure 8 extends here in the axial direction 7 with a constant height.
  • the first honeycomb structure 1 here comprises a plurality of at least teilwei ⁇ se structured metal foils 2, wherein individual metal foils spaced 2 in partial regions 3 of the honeycomb structure 1 is electrically insulated from an adjacently disposed metal sheet 2 by an air gap 4 are arranged.
  • the mold plate 5 is supplied together with the at least one metal foil 2 to a connecting step, in which the at least one metal foil 2 is connected to one another for permanent formation of the honeycomb structure 1.
  • step e the mold plate 5 with the first web structure 8 has been removed from the honeycomb structure 1.
  • Fig. 5 shows a second mold plate 5 in a perspective view.
  • the comments on Fig. 2 apply accordingly.
  • a plurality of first openings 10 are vorgese ⁇ hen, extending in the axial direction 7 through the mold plate 5.
  • the first web structure 8 comprises a plurality of turns 18 and further includes second apertures 21, in which follower pins 20 of the winding scroll 12 Kgs extend ⁇ NEN (see Fig. 6).
  • Fig. 6 shows a winding device 25 in Explosionsdarstel ⁇ lung and in a perspective view.
  • the winding device 25 shown here is in step c. of the method is ⁇ sets.
  • the winding device 25 comprises a receptacle 26 which is drivable in at least one circumferential direction 27.
  • the winding device 25 comprises a mold plate 5, a winding coil 12 and a reel disc 22nd
  • the winding spiral 12 has a spiral second
  • Mold plate 5 corresponds; wherein the second web structure 13 is flush in the axial direction 7 on a first end face 14 facing the mold plate 5, wherein the second web structure 13 has a slope 16 on the second end face 15.
  • the stack 24 of metal foils 2 is received between the two pins 19 and continuously received by rotation of the winding coil 12 in the second web structure 13 and then transferred into the first web structure 8.
  • the winding coil 12 thus enables an automated Anord ⁇ voltage of the at least one metal foil 2 in the first
  • a second web structure 13 extends spirally, first along a circumferential direction 27 and in a radial direction 28 of FIG outside to inside and the other with each turn 18 also in the axial direction 7.
  • Web structure 13 terminates flush with the first Stirnsei ⁇ te 14, wherein the second web structure 13 on the two ⁇ th end face 15 with a slope 16 along along the axial direction 7 extends, so that a center 17 is arranged on the second end face 15 of the second web structure at a greatest distance from the first end face 14.
  • the slope 16 of the spiral second web structure 13 enables light that the metal ⁇ foil 2 (or the stack 24 of metal foils 2) starting from the center 17 is successively wound spirally on rotation of the winding coil 12 and more and more windings 18 (starting from an innermost turn 18 in the center 17 to an outermost turn 18) in the second web structure 13.
  • the second ridge structure 13 forms also the terme ⁇ voted air gaps 4 in the honeycomb structure 1, corresponding to the second ridge structure 13 at least substantially the shape of the first web structure 8 (in a plane transverse to the axial direction 9 7).
  • the winding coil 12 along the axial direction 7 in the first web structure 8 of the molding plate 5 at least one metal foil 2 and the Wi ⁇ ckelspirale 12 are further used for the next winding operation.
  • winding spiral 12 is different from the second
  • driving pins 20 ensure an aligned arrangement of first web structure 8 and second web structure 13. Further, the rotational motion of receptacle 26, shape plate 5 and the winding coil can thus be coupled to the winding of at least ei ⁇ NEN metal foil 2 12th
  • a reel disc 22 is further shown, which has a helically extending slot 23 which corresponds to the second web structure 13. The winding spiral 12 dives during rotation of the winding spiral 12 with the second web structure 13 and starting with the center 17 in the
  • the reel disc 22 is embodied here so that the at least one metal foil 2 is guided essentially along its entire extent along the axial direction 7.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Wabenstruktur umfassend zumindest eine wenigstens teilweise strukturierte Metallfolie, wobei die Metallfolie in Teilbereichen der Wabenstruktur von einer benachbart angeordneten Metallfolie durch einen Luftspalt elektrisch isoliert beabstandet angeordnet ist, zumindest umfassend die folgenden Schritte: a. Bereitstellen der zumindest einen Metallfolie; b. Bereitstellen eines Formtellers mit einer Auflagefläche und mindestens einer sich in einer axialen Richtung von dem Auflageteller erstreckenden ersten Stegstruktur, wobei sich die erste Stegstruktur zudem in einer Ebene parallel zu der Auflagefläche erstreckt und den in der Wabenstruktur zu erzeugenden Luftspalt abbildet; c. Anordnen der zumindest einen Metallfolie auf der Auflagefläche zwischen der ersten Stegstruktur.

Description

Beschreibung
Verfahren zur Herstellung einer Wabenstruktur Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstel¬ lung einer Wabenstruktur. Die Wabenstruktur wird insbesondere gebildet durch zumindest eine, wenigstens teilweise struktu¬ rierte Metallfolie, die zur Erzeugung der Wabenstruktur gestapelt und/oder gewickelt und/oder gewunden wird. Die Waben- struktur weist zumindest teilweise Strömungskanäle auf, durch die ein Fluid die Wabenstruktur von einer ersten Stirnseite zu einer zweiten Stirnseite durchströmen kann. Teilweise strukturiert bedeutet, dass die Metallfolie teilweise glatt, teilweise mit z. B. sinusförmigen Wellen, mit Löchern, mit Umlenkstrukturen oder ähnlichem ausgeführt ist. Die Wabenstruktur wird bevorzugt zur Behandlung von Abgas, insbesonde¬ re von Abgas einer Verbrennungskraftmaschine in einem Kraft¬ fahrzeug, z. B. ein PKW, ein LKW, ein Schiff, ein Flugzeug, eingesetzt .
Die Wabenstruktur weist einen oder mehrere Luftspalte auf, die sich entlang einer axialen Richtung insbesondere von einer Stirnseite zur anderen Stirnseite erstrecken, wobei be¬ nachbart zueinander angeordnete Metallfolien durch den Luft- spalt elektrisch isoliert angeordnet sind. Der Luftspalt er¬ streckt sich zusätzlich auch in einer Umfangsrichtung
und/oder einer radialen Richtung durch die Wabenstruktur. Der Luftspalt dient z. B. der elektrischen Isolation in einem elektrisch beheizten Wabenkörper. Durch den Luftspalt wird der Verlauf eines Strompfades durch den Wabenkörper zumindest teilweise vorgegeben. Solche elektrisch beheizten Wabenkörper mit Luftspalt sind z. B. aus der WO 2013/150066 AI bekannt.
Zur Einbringung eines Luftspalts in eine Wabenstruktur werden bisher oxidierte Glatt- und Wellfolien (oxidierte, zumindest teilweise strukturierte Metallfolien) in die Wabenstruktur mit eingewickelt, wobei diese dann nach dem Lötprozess wieder aus der Wabenstruktur entfernt werden.
Dabei kann, aufgrund der elastischen Stapelung der Metallfo- lien, eine ungleichmäßige Spannungsverteilung in der Wabenstruktur vorliegen, die zu einer negativen Lötqualität führen kann (fehlende Verbindung von benachbart zu einander angeord¬ neten Metallfolien) . Weiter kann beim Entfernen dieser den Luftspalt erzeugenden Metallfolien aus der Wabenstruktur nach dem Lötprozess die Wabenstruktur beschädigt werden, so dass
Reparaturmaßnahmen oder Neufertigung der Wabenstruktur erforderlich werden. Darüber hinaus ist das Entfernen dieser Metallfolien sehr zeitaufwendig und nicht reproduzierbar durchführbar. Eine Automatisierung des Herstellungsprozesses ist damit nur schwer möglich. Die entfernten Metallfolien sind nicht wieder einsetzbar und werden als Schrott entsorgt.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, die mit Bezug auf den Stand der Technik geschilderten Probleme zumindest teilweise zu lösen und insbesondere ein Verfahren zur Herstellung einer Wabenstruktur mit Luftspalt bereitzustellen, bei dem eine gleichmäßige Vorspannung in der Wabenstruktur vor und während eines Verbindungsprozesses gewährleistet ist, eine Zerstörung der Mittel zur Erzeugung des Luftspalts vermieden wird, der Prozess automatisierbar wird und eine Wiederverwendung der eingesetzten Mittel zur Erzeugung des Luftspalts ermöglicht wird .
Diese Aufgaben werden gelöst mit einem Verfahren gemäß den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1. Weitere vor¬ teilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängig formulierten Patentansprüchen angegeben. Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den abhängig formulierten Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale in technologisch sinnvol- 1er Weise miteinander kombiniert werden können und weitere
Ausgestaltungen der Erfindung definieren. Darüber hinaus werden die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher präzisiert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt werden.
Vorgeschlagen wird in diesem Zusammenhang ein Verfahren zur Herstellung einer Wabenstruktur umfassend zumindest eine wenigstens teilweise strukturierte Metallfolie, wobei die Me¬ tallfolie in Teilbereichen der Wabenstruktur von einer benachbart angeordneten Metallfolie durch einen Luftspalt elektrisch isoliert beabstandet angeordnet ist, zumindest um- fassend die folgenden Schritte:
a. Bereitstellen der zumindest einen Metallfolie;
b. Bereitstellen eines Formtellers mit einer Auflagefläche und mindestens einer sich in einer axialen Richtung von der Auflagefläche erstreckenden ersten Stegstruktur, wobei sich die erste Stegstruktur zudem in einer Ebene parallel zu der Auflagefläche erstreckt und den in der Wabenstruk¬ tur zu erzeugenden Luftspalt abbildet;
c. Anordnen der zumindest einen Metallfolie auf der Auflage¬ fläche zwischen der ersten Stegstruktur.
Hinsichtlich der Funktion und Anordnung eines Luftspalts zur Isolierung von Metallfolien und zur Führung eines Strompfads durch eine Wabenstruktur wird auf die eingangs angeführte WO 2013/150066 AI verwiesen, die hiermit vollumfänglich in Bezug genommen wird.
Es wird hier also ein Formteller vorgeschlagen, der eine erste Stegstruktur aufweist. Der Formteller und insbesondere die erste Stegstruktur sind aus einem temperaturfesten Werkstoff, z. B. einer Stahllegierung, einer Keramik oder ähnlichem hergestellt. Die Stegstruktur bildet bevorzugt den zu erzeugen¬ den Luftspalt in der fertig hergestellten (also auch z. B. durch einen Lötprozess verbundenen) Wabenstruktur. Dazu weist die erste Stegstruktur, ausgehend von einer Auflagefläche des Formtellers, in der axialen Richtung eine Höhe auf, so dass die in der ersten Stegstruktur anzuordnenden Metallfolien weit genug in die erste Stegstruktur eintauchen können, so ein festgelegter Luftspalt entlang der axialen Richtung mit konstanter Breite erzeugbar ist. Die erste Stegstruktur erstreckt sich insbesondere in der axialen Richtung mit bevorzugt konstanter Höhe. Weiter erstreckt sich die Stegstruktur in einer Ebene parallel zur Auflagefläche, also quer zur axi¬ alen Richtung, insbesondere spiralförmig. So kann durch die Stegstruktur ein Strompfad in der Wabenstruktur vorgegeben werden . In dem Schritt c. wird die zumindest eine Metallfolie auf der Auflagefläche und innerhalb der ersten Stegstruktur, also zwischen den Wänden der ersten Stegstruktur, angeordnet.
Weiter wird vorgeschlagen, dass in einem weiteren Schritt d. der Formteller zusammen mit der zumindest einen Metallfolie einem Verbindungsschritt zugeführt wird, in dem die zumindest eine Metallfolie untereinander zur dauerfesten Ausbildung der Wabenstruktur verbunden wird, wobei in einem darauffolgenden Schritt e. der Formteller mit der ersten Stegstruktur aus der Wabenstruktur entfernt wird.
Der Verbindungsschritt umfasst insbesondere einen Lötprozess, bevorzugt einen Lötprozess, bei dem bei Temperaturen von 800 bis 1200 °C [Grad Celsius] ein Lotmaterial aufgeschmolzen und die benachbart und einander berührenden Metallfolien an dafür vorgesehenen Positionen miteinander verbunden werden. Dieser Lötprozess ist für die Herstellung der hier beschriebenen Wabenkörper bekannt. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung weist der Formteller eine Mehrzahl von ersten Öffnungen auf, die sich in der axialen Richtung durch den Formteller erstrecken, wobei durch zumindest eine der ersten Öffnungen ein Stützstift durchführbar ist zur Anordnung in der Wabenstruktur nach Schritt c.
Der Stützstift dient insbesondere zur Beabstandung von einem, und zur Fixierung der Wabenstruktur durch einen sogenannten Stützwabenkörper, der stromabwärts oder stromaufwärts von der Wabenstruktur in einer Fluid- (Abgas- ) Leitung anordenbar ist.
Der Stützstift wird hier insbesondere nur zur Kontrolle der Lage/der Position der hergestellten Wabenstruktur eingesetzt. So kann für spätere Prozessschritte sichergestellt werden, dass die Wabenstruktur mit anderen Stützwabenstrukturen reproduzierbar verbindbar ist. Insbesondere wird in Schritt c. des Verfahrens zusätzlich ei¬ ne Wickelspirale eingesetzt, die eine spiralförmige zweite Stegstruktur aufweist, die der ersten Stegstruktur entspricht; wobei die zweite Stegstruktur an einer dem Formtel¬ ler zugewandten ersten Stirnseite in der axialen Richtung bündig abschließt, wobei die zweite Stegstruktur an der zwei¬ ten Stirnseite eine Steigung aufweist, wobei sich die zweite Stirnseite ausgehend von einem Zentrum der zweiten Stegstruktur entlang der spiralförmigen Windungen kontinuierlich der ersten Stirnseite annähert; und wobei die Wickelspirale zu- mindest zwei Stifte aufweist, die sich ausgehend von dem
Zentrum weiter entlang der axialen Richtung erstrecken; wobei die zumindest eine Metallfolie zwischen den zwei Stiften auf¬ genommen wird und durch Drehung der Wickelspirale kontinuierlich in die zweite Stegstruktur aufgenommen und dann in die erste Stegstruktur überführt wird.
Die Wickelspirale ermöglicht insbesondere eine automatisierte Anordnung der mindestens einen Metallfolie in der ersten Stegstruktur. Dieser Vorgang wird in der folgenden Figurenbe- Schreibung genau erläutert. Ausgehend von einer ersten Stirnseite der Wickelspirale, die dem Formteller und der darauf angeordneten ersten Stegstruktur zugewandt ist, erstreckt sich eine zweite Stegstruktur spiralförmig, zum einen entlang einer Umfangsrichtung und in einer radialen Richtung von au- ßen nach innen und zum anderen mit jeder Windung auch in der axialen Richtung. Die (komplette) zweite Stegstruktur
schließt dabei bündig an der ersten Stirnseite ab, wobei die zweite Stegstruktur sich an der zweiten Stirnseite mit einer Steigung immer weiter entlang der axialen Richtung erstreckt, so dass ein Zentrum an der zweiten Stirnseite der zweiten Stegstruktur in einem größten Abstand von der ersten Stirn- seite angeordnet ist. Die Steigung der spiraligen zweiten Stegstruktur ermöglicht, dass bei Drehung der Wickelspirale die eine Metallfolie (oder der Stapel von Metallfolien) aus¬ gehend von dem Zentrum sukzessive spiralig aufwickelt wird und immer mehr Windungen (ausgehend von einer innersten Win- dung im Zentrum hin zu einer äußersten Windung) in der zweiten Stegstruktur aufgenommen werden.
Die zweite Stegstruktur bildet dabei ebenfalls die vorbe¬ stimmten Luftspalte in der Wabenstruktur. Die zweite
Stegstruktur entspricht zumindest im Wesentlichen der Form der ersten Stegstruktur (in einer Ebene quer zur axialen Richtung) . Damit kann die mindestens eine Metallfolie von der Wickelspirale entlang der axialen Richtung in die erste
Stegstruktur des Formtellers überführt und die Wickelspirale für den nächsten Wickelvorgang weiterverwendet werden.
Insbesondere weist die Wickelspirale sich von der zweiten Stegstruktur an der ersten Stirnseite erstreckende Mitnehmerstifte auf, die sich in zweite Öffnungen in der ersten Stegstruktur und/oder im Formteller und/oder in erste Öffnungen im Formteller hinein erstrecken.
Diese Mitnehmerstifte stellen insbesondere eine fluchtende Anordnung von erster Stegstruktur und zweiter Stegstruktur sicher. Weiterhin kann so die Drehbewegung von Formteller und Wickelspirale zum Aufwickeln der mindestens einen Metallfolie gekoppelt werden.
Weiter wird vorgeschlagen, in Schritt c. zudem ein Wickeltel- 1er einzusetzen, der einen sich spiralförmig erstreckenden Schlitz aufweist, der der zweiten Stegstruktur entspricht; wobei während der Drehung der Wickelspirale die Wickelspirale mit der zweiten Stegstruktur und beginnend mit dem Zentrum in den Schlitz eintaucht und so die zwischen dem Wickelteller und der Wickelspirale angeordnete zumindest eine Metallfolie sukzessive entlang der axialen Richtung in die Wickelspirale eingeführt und schließlich in die erste Stegstruktur überführt wird.
Der Wickelteller ist insbesondere eben ausgeführt, so dass die mindestens eine Metallfolie bevorzugt in ihrer gesamten Erstreckung entlang der axialen Richtung geführt wird.
Insbesondere ist die Bewegung entlang der axialen Richtung mit der Drehung von Wickelteller und Formteller gekoppelt und/oder synchronisiert.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung bildet die zumindest eine wenigstens teilweise strukturierte Metallfolie vor dem Anordnen in der ersten Stegstruktur einen mehrlagigen Stapel. Insbesondere ist eine Metallfolie zur Bildung eines Stapels mehrfach gefaltet. Es können aber auch mehrere, insbesondere unterschiedlich strukturierte (oder zumindest teilweise nicht strukturierte, also im Wesentlichen glatte) Metallfolien auf¬ einander zu einem Stapel angeordnet werden. Es wird weiter eine Wickelvorrichtung zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens vorgeschlagen, zumindest umfassend einen Formteller mit einer ersten Stegstruktur.
Insbesondere umfasst die Wickelvorrichtung weiter zumindest eine Wickelspirale mit einer zweiten Stegstruktur und einen Wickelteller .
Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuwei- sen, dass die Figuren besonders bevorzugte Ausführungsvarianten der Erfindung zeigen, diese jedoch nicht darauf be- schränkt ist. Dabei sind gleiche Bauteile in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen. Es zeigen schematisch:
Fig. 1: einen Stapel Metallfolien in perspektivischer Ansicht ;
Fig. 2: einen Formteller in perspektivischer Ansicht;
Fig. 3: eine Wabenstruktur und einen Formteller in perspek- tivischer Ansicht;
Fig. 4: eine fertig hergestellte Wabenstruktur mit Luft¬ spalt in perspektivischer Ansicht; Fig. 5: einen zweiten Formteller in perspektivischer Ansicht; und
Fig. 6: eine Wickelvorrichtung in Explosionsdarstellung und in perspektivischer Ansicht.
Fig. 1 zeigt einen Stapel 24 Metallfolien 2 in perspektivischer Ansicht und den Verfahrensschritt a.
Fig. 2 zeigt einen Formteller 5 in perspektivischer Ansicht und den Verfahrensschritt b. Der Formteller 5 weist eine ers¬ te Stegstruktur 8 auf. Die erste Stegstruktur 8 bildet den zu erzeugenden Luftspalt 4 in der fertig hergestellten (also auch z. B. durch einen Lötprozess verbundenen) Wabenstruktur 1 (siehe Fig. 4) . Dazu weist die erste Stegstruktur 8, ausge- hend von der Auflagefläche 6 des Formtellers 5, in der axia¬ len Richtung 7 eine Höhe auf, so dass die in der ersten
Stegstruktur 8 anzuordnenden Metallfolien 2 weit genug in die erste Stegstruktur 8 eintauchen können, so ein festgelegter Luftspalt 4 entlang der axialen Richtung 7 mit konstanter Breite erzeugbar ist (siehe Fig. 3) . Die erste Stegstruktur 8 erstreckt sich in einer Ebene 9 parallel zur Auflagefläche 6, also quer zur axialen Richtung 7. So kann durch die erste Stegstruktur 8 ein Strompfad in der Wabenstruktur 1 vorgegeben werden. Weiter weist der Formteller 5 eine Mehrzahl von ersten Öffnungen 10 auf, die sich in der axialen Richtung 7 durch den Formteller 5 erstrecken, wobei durch zumindest eine der ersten Öffnungen 10 ein Stützstift 11 durchführbar ist zur Anordnung in der Wabenstruktur 1 nach Schritt c.
Fig. 3 zeigt einen Formteller 5 und eine darauf angeordnete Wabenstruktur 1 in perspektivischer Ansicht und Verfahrens- schritt c. Die erste Stegstruktur 8 erstreckt sich hier in der axialen Richtung 7 mit konstanter Höhe. Die erste Wabenstruktur 1 umfasst hier eine Mehrzahl von wenigstens teilwei¬ se strukturierten Metallfolien 2, wobei einzelne Metallfolien 2 in Teilbereichen 3 der Wabenstruktur 1 von einer benachbart angeordneten Metallfolie 2 durch einen Luftspalt 4 elektrisch isoliert beabstandet angeordnet sind.
In diesem Zustand werden in einem weiteren Schritt d. der Formteller 5 zusammen mit der zumindest einen Metallfolie 2 einem Verbindungsschritt zugeführt, in dem die zumindest eine Metallfolie 2 untereinander zur dauerfesten Ausbildung der Wabenstruktur 1 verbunden wird.
Fig. 4 zeigt eine fertig hergestellte Wabenstruktur 1 mit Luftspalt 4 in perspektivischer Ansicht. In Schritt e. ist der Formteller 5 mit der ersten Stegstruktur 8 aus der Wabenstruktur 1 entfernt worden.
Fig. 5 zeigt einen zweiten Formteller 5 in perspektivischer Ansicht. Die Ausführungen zu Fig. 2 gelten entsprechend. Hier ist ebenfalls eine Mehrzahl von ersten Öffnungen 10 vorgese¬ hen, die sich in der axialen Richtung 7 durch den Formteller 5 erstrecken. Die erste Stegstruktur 8 umfasst mehrere Windungen 18 und weist weiter zweite Öffnungen 21 auf, in die sich Mitnehmerstifte 20 der Wickelspirale 12 erstrecken kön¬ nen (siehe Fig. 6) . Fig. 6 zeigt eine Wickelvorrichtung 25 in Explosionsdarstel¬ lung und in perspektivischer Ansicht. Die hier gezeigte Wickelvorrichtung 25 wird in Schritt c. des Verfahrens einge¬ setzt. Die Wickelvorrichtung 25 umfasst eine Aufnahme 26 die in zumindest in einer Umfangsrichtung 27 antreibbar ist. Weiter umfasst die Wickelvorrichtung 25 einen Formteller 5, eine Wickelspirale 12 sowie einen Wickelteller 22.
Die Wickelspirale 12 weist eine spiralförmige zweite
Stegstruktur 13 auf, die der ersten Stegstruktur 8 auf dem
Formteller 5 entspricht; wobei die zweite Stegstruktur 13 an einer dem Formteller 5 zugewandten ersten Stirnseite 14 in der axialen Richtung 7 bündig abschließt, wobei die zweite Stegstruktur 13 an der zweiten Stirnseite 15 eine Steigung 16 aufweist. Die zweite Stirnseite 15 nähert sich, ausgehend von einem Zentrum 17 der zweiten Stegstruktur 13 entlang der spiralförmigen Windungen 18 kontinuierlich der ersten Stirnseite 13 an; und wobei die Wickelspirale 12 zumindest zwei Stifte 19 aufweist, die sich ausgehend von dem Zentrum 17 weiter entlang der axialen Richtung 7 erstrecken. Der Stapel 24 von Metallfolien 2 wird zwischen den zwei Stiften 19 aufgenommen und durch Drehung der Wickelspirale 12 kontinuierlich in die zweite Stegstruktur 13 aufgenommen und dann in die erste Stegstruktur 8 überführt.
Die Wickelspirale 12 ermöglicht so eine automatisierte Anord¬ nung der mindestens einen Metallfolie 2 in der ersten
Stegstruktur 8. Ausgehend von einer ersten Stirnseite 14 der Wickelspirale 12, die dem Formteller 5 und der darauf ange- ordneten ersten Stegstruktur 8 zugewandt ist, erstreckt sich eine zweite Stegstruktur 13 spiralförmig, zum einen entlang einer Umfangsrichtung 27 und in einer radialen Richtung 28 von außen nach innen und zum anderen mit jeder Windung 18 auch in der axialen Richtung 7. Die komplette zweite
Stegstruktur 13 schließt dabei bündig an der ersten Stirnsei¬ te 14 ab, wobei die zweite Stegstruktur 13 sich an der zwei¬ ten Stirnseite 15 mit einer Steigung 16 immer weiter entlang der axialen Richtung 7 erstreckt, so dass ein Zentrum 17 an der zweiten Stirnseite 15 der zweiten Stegstruktur in einem größten Abstand von der ersten Stirnseite 14 angeordnet ist. Die Steigung 16 der spiraligen zweiten Stegstruktur 13 ermög- licht, dass bei Drehung der Wickelspirale 12 die eine Metall¬ folie 2 (bzw. der Stapel 24 von Metallfolien 2) ausgehend von dem Zentrum 17 sukzessive spiralig aufwickelt wird und immer mehr Windungen 18 (ausgehend von einer innersten Windung 18 im Zentrum 17 hin zu einer äußersten Windung 18) in der zwei- ten Stegstruktur 13 aufgenommen werden.
Die zweite Stegstruktur 13 bildet dabei ebenfalls die vorbe¬ stimmten Luftspalte 4 in der Wabenstruktur 1. Die zweite Stegstruktur 13 entspricht zumindest im Wesentlichen der Form der ersten Stegstruktur 8 (in einer Ebene 9 quer zur axialen Richtung 7) . Damit kann die mindestens eine Metallfolie 2 von der Wickelspirale 12 entlang der axialen Richtung 7 in die erste Stegstruktur 8 des Formtellers 5 überführt und die Wi¬ ckelspirale 12 für den nächsten Wickelvorgang weiterverwendet werden.
Hier weist die Wickelspirale 12 sich von der zweiten
Stegstruktur 13 an der ersten Stirnseite 14 in der axialen Richtung 7 erstreckende Mitnehmerstifte 20 auf, die sich in zweite Öffnungen 21 in der ersten Stegstruktur 8 und/oder im Formteller 5 und/oder in erste Öffnungen 10 im Formteller 5 hinein erstrecken.
Diese Mitnehmerstifte 20 stellen eine fluchtende Anordnung von erster Stegstruktur 8 und zweiter Stegstruktur 13 sicher. Weiterhin kann so die Drehbewegung von Aufnahme 26, Formteller 5 und Wickelspirale 12 zum Aufwickeln der mindestens ei¬ nen Metallfolie 2 gekoppelt werden. Hier ist weiter ein Wickelteller 22 gezeigt, der einen sich spiralförmig erstreckenden Schlitz 23 aufweist, der der zweiten Stegstruktur 13 entspricht. Die Wickelspirale 12 taucht während der Drehung der Wickelspirale 12 mit der zweiten Stegstruktur 13 und beginnend mit dem Zentrum 17 in den
Schlitz 23 ein und überführt so die zwischen dem Wickelteller 22 und der Wickelspirale 12 angeordnete zumindest eine Me¬ tallfolie 2 sukzessive entlang der axialen Richtung 7 in die Wickelspirale 12 und schließlich in die erste Stegstruktur 8.
Der Wickelteller 22 ist hier eben ausgeführt, so dass die mindestens eine Metallfolie 2 im Wesentlichen in ihrer gesamten Erstreckung entlang der axialen Richtung 7 geführt wird.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Wabenstruktur (1) umfassend zumindest eine wenigstens teilweise strukturierte Metallfolie (2), wobei die Metallfolie (2) in Teilberei¬ chen (3) der Wabenstruktur (1) von einer benachbart angeordneten Metallfolie (2) durch einen Luftspalt (4) elektrisch isoliert beabstandet angeordnet ist, zumin¬ dest umfassend die folgenden Schritte:
a. Bereitstellen der zumindest einen Metallfolie (2); b. Bereitstellen eines Formtellers (5) mit einer Aufla¬ gefläche (6) und mindestens einer sich in einer axia¬ len Richtung (7) von der Auflagefläche (6) erstre¬ ckenden ersten Stegstruktur (8), wobei sich die erste Stegstruktur (8) zudem in einer Ebene (9) parallel zu der Auflagefläche (6) erstreckt und den in der Waben¬ struktur (1) zu erzeugenden Luftspalt (4) abbildet; c. Anordnen der zumindest einen Metallfolie (2) auf der Auflagefläche (6) in der ersten Stegstruktur (8) .
Verfahren nach Anspruch 1, wobei in einem weiteren
Schritt d. der Formteller (5) zusammen mit der zumindest einen Metallfolie (2) einem Verbindungsschritt zugeführt wird, in dem die zumindest eine Metallfolie (2) unterei¬ nander zur dauerfesten Ausbildung der Wabenstruktur (1) verbunden wird, wobei in einem darauffolgenden Schritt e. der Formteller (5) mit der ersten Stegstruktur (8) aus der Wabenstruktur (1) entfernt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Verbindungsschritt einen Lötprozess umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Formteller (5) eine Mehrzahl von ersten Öffnungen (10) aufweist, die sich in der axialen Richtung (7) durch den Formteller (5) erstrecken, wobei durch zumindest eine der ersten Öffnungen (10) ein Stützstift (11) durchführbar ist zur Anordnung in der Wabenstruktur (1) nach Schritt c.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in Schritt c. des Verfahrens zusätzlich eine Wickelspi¬ rale (12) eingesetzt wird, die eine spiralförmige zweite Stegstruktur (13) aufweist, die der ersten Stegstruktur
(8) entspricht; wobei die zweite Stegstruktur (13) an einer dem Formteller (5) zugewandten ersten Stirnseite
(14) in der axialen Richtung (7) bündig abschließt, wobei die zweite Stegstruktur (13) an der zweiten Stirnseite (15) eine Steigung (16) aufweist, wobei sich die zweite Stirnseite (15) ausgehend von einem Zentrum (17) der zweiten Stegstruktur (13) entlang der spiralförmigen Windungen (18) kontinuierlich der ersten Stirnseite (14) annähert; und wobei die Wickelspirale (12) zumindest zwei Stifte (19) aufweist, die sich ausgehend von dem Zentrum (17) weiter entlang der axialen Richtung (7) erstrecken; wobei die zumindest eine Metallfolie (2) zwi¬ schen den zumindest zwei Stiften (19) aufgenommen wird und durch Drehung der Wickelspirale (12) kontinuierlich in die zweite Stegstruktur (13) aufgenommen und dann in die erste Stegstruktur (8) überführt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Wickelspirale (12) sich von der zweiten Stegstruktur (13) an der ersten Stirnseite (14) erstreckende Mitnehmerstifte (20) auf¬ weist, die sich in zweite Öffnungen (21) in der ersten Stegstruktur (8) und/oder im Formteller (5) und/oder in erste Öffnungen (10) im Formteller (5) hinein erstrecken .
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, wobei in Schritt c. zudem ein Wickelteller (22) eingesetzt wird, der einen sich spiralförmig erstreckenden Schlitz (23) aufweist, der der zweiten Stegstruktur (13) entspricht; wobei während der Drehung der Wickelspirale (12) die Wickelspira- le (12) mit der zweiten Stegstruktur (13) und beginnend mit dem Zentrum (17) in den Schlitz (23) eintaucht und so die zwischen dem Wickelteller (22) und der Wickelspirale (12) angeordnete zumindest eine Metallfolie (2) sukzessive entlang der axialen Richtung (7) in die Wickelspirale (12) eingeführt und schließlich in die erste Stegstruktur (8) überführt wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zumindest eine wenigstens teilweise strukturierte Metallfolie (2) vor dem Anordnen in der ersten
Stegstruktur (8) einen mehrlagigen Stapel (24) bildet.
9. Wickelvorrichtung (25) zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, zumindest umfassend einen Formteller (5) mit einer ersten Stegstruktur (8) .
10. Wickelvorrichtung (25) nach Anspruch 9, wobei die Wickelvorrichtung (25) weiter zumindest eine Wickelspirale (12) mit einer zweiten Stegstruktur (13) und einen Wickelteller (22) umfasst.
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