KR20230028752A - 냉각 채널 시스템을 갖는 구성요소의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 냉각 채널 시스템을 갖는 구성요소(100)의 제조 방법으로서, - 성형 재료의 적층식 일체형 접합 성막에 의해 구성요소(100)의 제1 부분(10)을 성형하는 단계, 및 - 구성요소(100)의 제1 부분(10) 내에 개구를 갖는 제1 공동(11)을 도입하는 단계를 포함하는 방법을 제공한다. 상기 방법은 - 제1 부분(10)에 있는 제1 공동(11)의 개구를 커버부(13)로 커버하는 단계; - 성형 재료의 적층식 일체형 접합 성막에 의해 구성요소(100)의 제2 부분(20)을 성형하는 단계로서, 성형 재료는 제1 부분(10) 및 커버부(13)에 성막되는 것인 단계; - 구성요소(100)의 제2 부분(20) 내에 개구를 갖는 제2 공동(21)을 도입하는 단계; 및 - 냉각 채널 시스템을 형성하기 위해, 재료 제거 가공에 의해 구성요소(100) 내에 연결 채널(90; 90a)을 도입하는 단계로서, 상기 연결 채널(90; 90a)은 제2 부분(20)의 제2 공동(21)을 구성요소(100)의 제1 부분(10)의 제1 공동(11)에 연결하는 것인 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

냉각 채널 시스템을 갖는 구성요소의 제조 방법

본 발명은 냉각 채널 시스템을 갖는 구성요소의 제조 방법에 관한 것이다.

산업 제품에서 빈번히 사용되는 방법은, 예컨대 액화 재료가 압력을 받아 성형 몰드 인서트 또는 사출 성형 툴 내로 사출되어, 냉각되고, 고체 상태의 응집체로 돌아가는 사출 성형 방법이다.

이러한 주요 성형 프로세스는 종종 플라스틱 가공 분야에서 사용되어, 이에 의해 제조되는 제품의 복잡한 성형을 가능하게 한다. 상기한 프로세스에서는 재료를 고화시키는 데 요구되는 냉각이 특히 중요한데, 그 이유는 이것이 프로세스 시간에 특히 영향을 주기 때문이다.

상기한 사출 재료의 냉각은 몰드 인서트 또는 사출 성형 툴을 통해 일어나는 것이 유리한 것으로 알려져 있다. 통상, 열 방산을 위한 냉각 채널이 몰드 인서트 또는 사출 성형 툴 내에 마련되며, 냉각제가 이러한 냉각 채널을 통해 흘러, 몰드 인서트 또는 사출 성형 툴 그리고 이에 따라 내부에 위치하는 재료를 냉각한다.

원칙적으로, 사출 성형 툴, 성형 툴, 압출 툴과 같은, 사용 중에 고온에 노출되는 툴의 제조는 복잡하다. 특히, 툴에서 연장되는 냉각 채널의 도입은, 냉각 채널이 통상적으로 드릴 가공에 의해서만 완성된 툴에 도입될 수 있기 때문에, 툴의 통상적으로 매우 복잡한 기하 형상으로 인해 종종 달성하기가 쉽지 않다.

종래 기술 문헌 DE 10 2004 040 929 A1에는, 예컨대 냉각제 채널 - 이 냉각제 채널은 적층 성형 과정에서 툴 내부에 형성됨 - 을 지닌 툴이 적층식 재료 성막 제조 프로세스에 의해 구성요소로서 제조되는 방법이 설명되어 있다. 문헌 DE 10 2004 040 929 A1에 제시된 방법은 적층 가공 가능성을 이용하며, 적층 가공은 특히 복잡한 형상을 지닌 구성요소 또는 높은 개별화 정도를 지닌 구성요소를 위해 사용되어, 특히 적층 성형 중에 구성요소 내에 리세스를 마련하는 것을 가능하게 한다.

그러나, 이러한 방식으로 제조되는 구성요소를 효율적으로 냉각할 가능성은 제한된다.

따라서, 본 발명의 목적은 열 방산이 향상된 구성요소 제조 방법을 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위해, 청구항 1에 따른 냉각 채널 시스템을 갖는 구성요소의 제조 방법이 제안된다.

더욱이, 상기한 구성요소의 구성을 위해 셋업되는 소프트웨어 지원 컴퓨터가 청구항 20에 따라 제안된다.

각각의 종속 청구항은, 개별적으로 또는 조합되어 제공될 수 있는, 본 발명에 따른 방법 또는 본 발명에 따른 데이터 처리 시스템의 바람직한 실시예에 관한 것이다.

본 발명의 제1 양태에 따르면, 냉각 채널 시스템을 지닌 구성요소의 제조 방법은 성형 재료를 적층식 일체형 접합 성막하는 것에 의해 구성요소의 제1 부분을 성형하는 단계 및 구성요소의 제1 부분에 개구를 갖는 제1 공동을 도입하는 단계를 포함한다. 상기 방법은, 커버부로 제1 부분에 있는 제1 공동의 개구를 커버하고, 성형 재료 - 이 성형 재료는 제1 부분 및 커버부에 성막됨 - 를 적층식 일체형 접합 성막하는 것에 의해 구성요소의 제2 부분을 성형하는 단계; 및 구성요소의 제2 부분에 제2 공동을 도입하고, 냉각 채널 시스템을 형성하기 위해 재료 제거 기계 가공에 의해 구성요소에 연결 채널 - 이 연결 채널은 제2 부분의 제2 공동을 구성요소의 제1 부분의 제1 공동에 연결함 - 을 도입하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

선택적으로, 커버부는, 예컨대 적층식 빌드업 용접 트랙을 적용하는 것에 의해 삽입 후에 견고하게 고정될 수 있다. 이것은, 예컨대 복수 개의 커버부가 중력 방향과 상이한 방향으로 5축 기계 가공되는 피공작물에 삽입될 때에, 커버부들이 떨어지는 것을 방지하기 위해 필요할 수 있다. 대안으로서, 커버판도 또한 스팟 용접에 의해 고정될 수 있다.

본 발명에 따른 방법으로 인해, 복잡한 기하 형상을 갖고 내부에서 특히 유리한 방식으로 냉각 채널이 연장되는 구성요소를 제조하는 것이 가능하며, 상기 냉각 채널 시스템은 냉각제를 안내하도록 구성되고, 역시 복잡한 기하 형상을 갖는다.

구성요소 내부에서 연장되는 냉각 채널 시스템의 형성은, 구성요소의 개별 부분들을 성형 재료의 적층식 일체형 접합 성막(적층 성형)으로 성형하는 동안에 일어나며, 이에 따라 구성요소 내에서의 공동 및 연결 채널의 위치에 의해 결정되는 냉각 채널 시스템의 기하학적 구성은, 유리하게는 냉각 채널 시스템이 적어도 부분적으로 구성요소의 외부 윤곽면에 매칭되게, 즉 적어도 부분적으로 상기 외부 윤곽면을 따르는 방식으로 연장되도록 제조 대상 구성요소의 복잡한 최종 기하 형상에 맞춰질 수 있다. “외부 윤곽면을 부분적으로 따른다”고 함은, 여기에서는, 냉각 채널 시스템을 통해 흐르거나 안내되는 냉각제의 흐름 방향이 구성요소의 외부 윤곽면에 기본적으로 평행한, 냉각 채널 시스템의 구성을 의미하는 것으로 이해해야만 한다.

구성요소의 기하 형상이 복잡한 경우, 상기한 내부 냉각 채널 시스템의 도입은 일반적으로, 단지 주요 성형 프로세스 후에 보어 형태를 도입하는 것으로는 불가능하다.

지금까지, 종래 기술에서는 구성요소의 기하 형상과 드릴 가공 프로세스 가능성으로 인해 보어의 도입이 제한되었으며, 이에 따라 매우 단순한 기하학적 구성을 지닌 냉각 채널 시스템만이 도입될 수 있었다.

본 발명의 따른 방법은 성형 재료의 적층식 일체형 접합 성막(적층 성형)과, 냉각 채널 도입을 포함하여, 내부에서 연장되는 냉각 채널 시스템을 형성하는 재료 제거 가공에 의한 시너지를 이용한다.

본 발명에 따른 방법은 이에 따라, 적층 성형 단계와 재료 제거 가공 단계가 번갈아 실시되는 순서의 혼성 제조 방법이다.

본 발명에 따른 방법으로 인해, 특히 정밀 정형 윤곽의 냉각 채널 시스템을 실현하는 것이 가능하며, 그 결과 내부에서 흐르는 냉각제에 의해 열 방산이 현저히 개선될 수 있다.

추가로, 연결 채널보다 넓은 단면을 지닌 공동을 도입하는 것에 의해 특히 사용 중에 열적 응력을 받는 구성요소의 영역이 유리하게는 공동을 통해 흐르는 냉각제에 의해 효율적으로 냉각될 수 있다.

유리하게는 평면형 및/또는 평탄한 커버부로 제1 부분에 있는 제1 공동의 개구를 커버하는 것은 성형 재료를 성막하는 것에 의한 제2 부분의 적층 가공을 가능하게 하고, 이때 제1 공동은 구성요소 내부에서 완전히 밀폐되고, 제2 부분을 향하는 평면형 인터페이스 또는 인터페이스 기하 형상을 지닌 간단한 기하 형상을 갖는다.

(커버부 없이) 순수하게 성형 재료의 적층식 성막에 의해, 완성된 구성요소 내부에 있는 공동의 개구를 완전히 폐쇄하는 것은, 이러한 목적으로 구성된, 통상 비평면형인 특정 인터페이스 기하 형상이 적용되는 경우에만 가능하다. (커버부 없이) 평면형 인터페이스 형태로 인터페이스 기하 형상을 성형하는 것은 프로세스 관련 이유로 불가능하며, 이 때문에 통상적으로, 예컨대 지붕 형태의 피라미드형 또는 원추형 인터페이스 기하 형상이 적층식 성막에 의해 형성된다.

공동의 상기한 비평면형 인터페이스는 여러 면에서 불리한 것으로 입증되었다.

한편으로, 상기한 인터페이스 기하 형상은 냉각 채널 시스템을 통해 흐르는 냉각제에 대한 바람직하지 않은 정체 포인트를 나타내며, 이에 따라 이에 의해 실시되는 열 방산의 저하도 또한 유발한다.

다른 한편으로, 상기한 대체로 끝이 뾰족한 인터페이스 기하 형상(피라미드형 또는 원추형)은 미리 정해진 파단 지점(노치 요인) 관점에서 잠재적인 취약 지점을 나타내고, 파단 지점에서는 구성요소에 기계적 하중이 인가되는 경우에 구성요소 내에서 과도한 응력 피크가 발생할 수 있고, 그 결과 구성요소가 대응하는 지점에서 파손(균열, 파열, 소성 변형 등)될 수 있다.

구성요소가 부분적으로 본 발명에 따라 성형되기 때문에, 구성요소의 완전한 적층 가공 후에는 불가능했던 방식으로 연결 채널이 도입될 수 있다.

여기에서, 연결 채널은, 제2 부분이 형성된 후에 구성요소 내에 배치된 제1 공동에 대한 연결부를 형성하고, 이에 따라 냉각 채널 시스템을 형성하기 위해, 구성요소의 제2 부분에 있는 제2 공동에서 시작하여 제1 부분에 있는 제1 공동 방향으로 도입되는 것이 유리하다.

이러한 목적으로, 제2 부분에 있는 제2 공동의 개구를 통해 제료 제거 가공을 위해 구성된 툴에 대한 접근이 일어난다. 제2 공동은 바람직하게는 툴이 연결 채널을 도입하는 것을 방해하지 않는 대응하는 기하 형상을 갖기 때문에, 예컨대 칩 제거 가공을 위해 구성된 드릴 헤드가 구성요소를 손상시키는 일 없이 제2 공동의 개구를 통해 구성요소에 진입할 수 있다.

유리하게는, 재료 제거 가공에 적어도 부분적으로 기초하는 연결 채널의 도입은, 적층 성형에 의해 제조된 다른 표면에 비해 연결 채널에 인접한 구성요소의 표면이 보다 매끄러운 표면 조직을 갖는 높은 표면 품질을 형성할 수 있다.

성형 재료의 접합식 일체형 접합 성막에 의한 적층 성형에 의해 형성되는 표면은 재료 제거 가공, 특히 칩 제거 가공에 의해 형성된 표면의 경우보다 거칠기값이 크고 표면 품질이 낮은 표면 조직 또는 표면 품질을 갖는다.

표면 조직이 매끄럽거나 거칠기값이 낮은 연결 채널의 높은 표면 품질은, 흐름 저항이 작기 때문에 연결 채널을 통해 흐르는 냉각제의 안내를 향상시킨다. 흐름용 채널 또는 라인의 표면이 거친 경우, 표면 영역에서 난류가 발생하고, 이에 따라 흐름 저항의 증가가 발생하여, 흐름을 지연시킨다.

재료 제거 가공에 기초하여 연결 채널을 도입함으로써, 이에 따라 통류하는 냉각제의 흐름 저항이 적층 성형에 의해서만 형성되는 연결 채널에 비해 현저히 감소될 수 있고, 이는 종국에 열 방산에 긍정적인 영향을 주는데, 그 이유는 흐름 저항이 보다 낮은 동일한 경계 조건(압력차, 채널 단면)에 있어서, 통류하는 냉각제의 높은 유량 또는 유속이 달성될 수 있기 때문이다.

그러나, 대체로 재료가 성막될 때에 대응하는 영역을 생략하는 것에 의해 적층법을 사용하여 연결 채널을 부분적으로 도입하는 것도 또한 가능하다.

본 발명에 따른 방법은 제1 부분에 있는 제1 공동 및/또는 제2 부분에 있는 제2 공동으로만 제한되지 않는다. 제조할 구성요소의 기하 형상에 따라, 복수 개의 공동 - 이들 공동은 대응하는 개수의 연결 채널을 통해 부분적으로 서로 연결되어 냉각 채널 시스템을 형성할 수 있음 - 은 구성요소의 개별 부분에 도입될 수 있고, 이에 따라 냉각 연결 채널 시스템을 형성하기 위해 복수 개의 연결 채널이 하나의 공동으로 개방되는 것도 또한 가능하다.

이에 따라, 예컨대 제1 부분에 2개의 별개의 공동을 도입하는 것이 가능하며, 제1 부분은 제2 부분이 성형된 후에 2개의 연결 채널을 도입하는 것에 의해 제2 부분에 도입된 공동에 연결된다. 이 경우, 2개의 연결 채널 모두는 제2 부분의 공동으로 개방되어, 해당 공동을 제1 부분에 있는 2개의 공동에 연결시킨다.

대안으로서, 예컨대 제1 부분에 공동을 도입하여, 2개의 연결 채널을 도입하는 것에 의해 해당 공동을 제2 부분에 도입되는 2개의 공동에 연결시키는 것도 또한 가능할 것이다.

구성요소의 열 방산의 향상은, 특히 예컨대 제조 프로세스에서의 툴과 같은 구성요소가 열 응력 하에서 사용되는 경우에 구성요소의 냉각률/냉각 속도의 증가를 의미하며, 이에 따라 보다 단축된 프로세스 시간 또는 클럭 시간이 달성될 수 있다. 열은, 구성요소를 통해 전달되는 열을 흡수하여 밖으로 또는 멀리 보내는 연결 채널 시스템을 통해 흐르는 냉각제에 의해 소산된다.

상기 방법의 바람직한 실시예에서는, 각각의 부분이 적어도 부분적으로 재료 제거 가공에 의해 성형된 후에 제1 및/또는 가능하다면 추가의 공동이 도입된다.

상기 방법의 특히 바람직한 실시예에서는, 제1 및/또는 제2 공동을 도입하기 위한 재료 제거 가공은 칩 제거 가공이다.

칩 제거 가공에 의한 공동의 도입은 특히 유익한데, 그 이유는 공동에 인접한 구성요소의 표면이 특히 성형 재료의 적층식 성막에 의해서만 형성되는 표면에 비해 높은 표면 품질을 갖고, 이에 따라 냉각 채널 시스템 내의 흐름 저항을 감소시키기 때문이다.

상기 방법의 다른 바람직한 실시예에서, 제1 및/또는 제2 공동은 성형 재료의 적층식 일체형 접합 성막 중에 대응하는 영역을 생략하는 것에 의해 각각의 부분의 성형 과정에서 도입된다.

성형 재료 성막을 생략하는 것으로 인해, 공동이 유리하게는 각각의 부분의 성형 과정에서 미리 도입될 수 있고, 이에 따라 제조비 및 제조 시간이 감소되고 성형 재료를 절약할 수 있다.

상기 방법의 특히 바람직한 실시예에서, 부분의 구성 과정에서 도입되는 공동에 인접한 부분의 표면은 칩 제거 가공에 의해 재가공된다.

상기 표면의 칩 제거 재가공은 특히 성형 재료의 적층식 성막에 의해서만 형성된 표면에 비해 표면 품질을 향상시키고, 그 결과 냉각 채널 시스템 내의 흐름 저항이 감소될 수 있다.

적층 성형 동안에 사전 생략 없이 재료 제거 가공에 의해서만 공동들 중 어느 하나를 도입하는 것과 달리, 툴 비용도 또한 감소될 수 있는데, 그 이유는 단지 하나의 표면만이 기계 가공되고, 공동 전체 자체가 재료 제거 가공에 의해 도입되지는 않기 때문이다.

상기 방법의 특히 바람직한 실시예에서, 이것은 커버부로 제2 부분의 제2 공동에 있는 개구를 부분적으로 또는 완전히 커버하는 단계와, 성형 재료의 적층식 일체형 접합 성막에 의해 구성요소의 추가의 부분을 형성하는 단계도 또한 포함하며, 성형 재료는 제2 부분과, 제2 공동에 있는 개구의 커버부 상에 성막된다.

그 결과, 제2 공동의 개구가 성형 재료로 폐쇄되어, 구성요소는 전체적으로 내부에 위치하는 냉각 채널 시스템을 갖는다.

상기 방법의 특히 바람직한 실시예에서, 상기 방법은

ZS1: 구성요소의 이전 성형 부분들 중 어느 하나에 개구를 갖는 적어도 하나의 추가의 공동을 도입하는 단계로서, 추가의 공동은 재료 제거 가공에 의한 이전 성형 부분의 성형 후 또는 이전 성형 부분의 성형 과정에서 성형 재료의 적층식 일체형 접합 성막에 있어서의 생략에 의해 도입되는 것인 단계,

ZS2: 냉각 채널 시스템을 더욱 형성하기 위해 재료 제거 가공에 의해 구성요소 내에 하나 이상의 연결 채널을 도입하는 단계로서, 연결 채널(들)은 단계 ZS1으로부터 얻은 추가의 공동을 구성요소의 이전 성형 부분에 이미 도입된 공동 또는 공동들과 연결하는 것인 단계,

ZS3: 커버부로 단계 ZS1으로부터 얻은 추가의 공동의 개구를 적어도 부분적으로 커버하는 단계, 및

ZS4: 성형 재료의 적층식 일체형 접합 성막에 의해 구성요소의 하나 이상의 추가의 부분을 성형하는 단계로서, 성형 재료는 이전 성형 부분들 중 하나 이상 그리고 이전 단계 ZS3의 커버부에 성막되는 것인 단계를 더 포함한다.

선택적으로, 커버부는 단계 ZS3에서의 삽입 후, 예컨대 적층 빌드업 용접 트랙을 적용하는 것에 의해 견고하게 고정될 수 있다. 이것은, 예컨대 복수 개의 커버부가 중력 방향과 상이한 방향으로 5축 기계 가공되는 피공작물에 삽입될 때에, 커버부들이 떨어지는 것을 방지하기 위해 필요할 수 있다. 대안으로서, 커버판도 또한 스팟 용접에 의해 고정될 수 있다.

상기 방법의 특히 바람직한 실시예에서, 이들 단계는, 방법 단계 순서 ZS1 내지 ZS4의 다수의 반복을 통해, 내부에 형성된 냉각 채널 시스템 - 이 냉각 시스템은 복수 개의 공동과, 이 복수 개의 공동을 연결하는 복수 개의 연결 채널로 구성됨 - 과 복수의 부분을 지닌 구성요소가 제조되도록 다수 회 반복될 수 있다.

그 결과, 복잡한 기하 형상, 특히 외부 기하 형상과, 내부에서 연장되고 유리하게는 복잡한 기하 형상에 맞춰진 냉각 채널 시스템을 지닌 구성요소가 제조될 수 있다.

여기에서, 구성요소의 부분마다의 공동의 개수는 하나로 제한되지 않고, 이에 따라 개별 부분이 도입된 공동을 복수 개 가질 수도 있고, 이는 냉각 채널 시스템의 유리한 형성에 기여한다.

상기 방법의 특히 바람직한 실시예에서, 연결 채널(들)을 도입하기 위한 재료 제거 가공은 칩 제거 가공이다.

칩 제거 가공은, 특히 성형 재료의 적층식 성막에 의해서만 형성되는 표면에 비해, 공동에 인접한 구성요소의 표면의 높은 표면 품질을 달성할 수 있고, 이에 따라 냉각 채널 시스템 내의 흐름 저항을 감소시킬 수 있다.

상기 방법의 특히 바람직한 실시예에서, 성형 재료의 적층식 일체형 접합 성막은 레이저 또는 아크를 사용하는 빌드업 용접에 의해 실시된다.

상기 방법의 특히 바람직한 실시예에서, 성형 재료는 빌드업 용접에 의한 성막 중에 분말 및/또는 와이어 형태로 공급된다.

상기 발명의 특히 바람직한 실시예에서, 각각의 부분에 있는 공동 중 하나 이상의 개구(들) 주위의 영역에는, 각각의 개구를 커버하도록 구성된 커버부의 기하 형상으로 재료 제거 가공하는 것에 의해 구성되는 오목한 견부가, 각각의 개구를 커버하는 각각의 커버부가 형상 끼워맞춤식으로 제위치에 유지되도록 하는 방식으로 형성된다.

이로 인해, 커버부(들)를 삽입함으로써 개구(들)가 커버되고, 각각의 커버부에 대한 후속 적층 성형이 용이해지는데, 그 이유는 각각의 커버부가 구성요소에 대해 제위치에 유지되고, 원치 않는 진동 등으로 인해 변위되지 않기 때문이다.

상기 방법의 특히 바람직한 실시예에서, 커버부들 중 하나 이상은 라운드형 시트 금속 블랭크 또는 시트 금속 커버이다.

상기 방법의 특히 바람직한 실시예에서, 공동의 기하 형상은 공동의 미리 정해진 표준 기하 형상 세트로부터 선택된다.

그 결과, 대량 표준 생산이 가능해질 수 있는데, 그 이유는 공동을 위한 모호한 기하 형상이 선택되는 것이 아니라, 모듈형 원리에 따라 미리 정해진 표준 기하 형상 세트로부터 선택이 이루어지기 때문이다. 이러한 방식으로 달성되는 표준화로 인해, 특히 커버부의 구성에 관하여 방법 단계를 더욱 최적화할 수 있으며, 특히 바람직한 프로세스의 실시예에서, 커버부는 마찬가지로 공동의 표준 기하 형상에 기하학적으로 맞춰진 사전 제작된 커버부 세트로부터 선택된다.

이에 따라, 커버부는 대량으로 사전 제작될 수 있고, 표준 기하 형상을 지닌 공동을 직접 커버하는 데 사용될 수 있다.

이것은 제조비의 감소를 초래하는데, 그 이유는 커버부가 개별적으로 제조될 필요가 없고, 더욱이 구성요소 제조를 위한 제조 시간이 본 발명의 방법에 따라 감소될 수 있기 때문이다.

특히 바람직한 실시예에서, 공동의 표준 기하 형상은 대체로 원통 형상을 갖는다.

이러한 비교적 간단한 기하 형상은 재료 제거 가공, 특히 칩 제거 가공에 의해 신속하고 용이하게 형성될 수 있기 때문에, 제조 시간이 더욱 감소될 수 있다.

본 발명에 따른 방법의 특히 바람직한 실시예에서, 상기 방법은 재료 제거 가공에 의해 냉각 채널 시스템을 위한 적어도 하나의 공급 채널과 적어도 하나의 배출 채널을 구성요소 내에 도입하는 단계를 포함하며, 공급 채널과 배출 채널은, 냉각 채널 시스템이 공급 채널에서 배출 채널로 연속적으로 연장되도록 도입된다.

이것은, 공급 채널을 통해 구성요소 외부로부터 공급되는 냉각제를 구성요소 내부에서 냉각 채널 시스템을 통해 배출 채널로 흐르게 할 수 있는 연속적인 냉각 채널 시스템을 제공하고, 이에 따라 냉각 또는 구성요소로부터의 열 방산을 위한 냉각 회로가 제공될 수 있다.

상기 방법의 특히 바람직한 실시예에서, 상기 방법은 성형 재료로 성형된 구성요소의 외부 윤곽면의 일부에 내마모성 외층을 적층식 일체형 접합 성막하는 단계도 또한 포함한다.

이에 따라, 보다 큰 기계적인 응력도 또한 견딜 수 있는 내마모성 표면(바람직하게는 공구강으로 형성됨)이, 예컨대 기타 제조 및/또는 생산 방법에서의 툴과 같은 구성요소의 차후 사용에 맞게 조정된 방식으로 형성될 수 있다.

상기 방법의 특히 바람직한 실싱케에서, 내마모성 외층의 적층식 일체형 접합 성막는 레이저 또는 아크에 의한 빌드업 용접을 수행하는 것에 의해 실행되고, 내마모성 외층을 성형하는 데 사용되는 재료는 분말 및/또는 와이어 형태로 공급된다.

상기 방법의 특히 바람직한 실시예에서, 성형 재료는 또한, 내마모성 외층의 열전도율보다 높은 열전도율을 갖는다.

이에 따라, 개선된 열 방산 특성과 높은 내마모성을 지닌 구성요소가 효율적인 방식으로 마련될 수 있다. 증가된 열전도율로 인해, 외층을 통해 구성요소에 들어오는 열에너지는 성형 재료에 인접한 외층의 표면으로부터 냉각 채널 시스템으로 빠르게 전달되어, 전체 구성요소 내에서 향상된 열 방산이 달성될 수 있다.

본 발명에 따른 방법에 의해 제조되는 구성요소의 향상된 열 방산은 냉각률을 증가시키는 것을 목표로 할 뿐만 아니라, 본 발명에 따른 방법의 과정에서, 예컨대 특히 심한 열응력을 받는 구성요소의 영역에 배치되는 공동으로 인해 구성요소의 냉각에 있어서 국부적인 균일성을 달성할 수도 있다.

예컨대, 툴과 같은 구성요소가 사용될 때, 국소적으로 상이한 냉각률에 의해 유발되는 원치 않는 변형을 쉽게 피할 수 있다.

예컨대, 국소 마모의 증가를 방지하기 위해 사출 성형 부품을 위한 냉각 시간이 감소될 수 있고, 고온 성형 툴을 위한 냉각이 향상될 수 있다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 소프트웨어 지원 컴퓨터 시스템에 제안되는데, 이 컴퓨터 시스템은, 구성요소를 본 발명에 따른 방법을 사용하여 제조하도록 구성되는 것을 특징으로 하고, 이러한 목적을 위해 컴퓨터 시스템은 냉각 채널 시스템을 갖는 구성요소의 기하 형상을 형성하기 위한 적어도 하나의 수단을 포함한다.

특히 바람직한 실시예에서, 컴퓨터 시스템은 구성요소를 제조하기 위한 수치 제어 공작 기계 및/또는 수치 제어 공작 센터에 의해 실시될 수 있는 연속적인 가공 단계를 결정하는 수단, 가공 단계를 실시하기 위해 수치 제어 공작 기계 및/또는 수치 제어 공작 센터에 의해 사용되는 제어 명령을 획득하는 수단, 및 제어 명령을 구성요소를 제조하기 위한 가공 단계를 실시하도록 구성된 공작 기계 및/또는 공작 센터에 전달하는 수단을 더 포함한다.

특히 바람직한 실시예에서, 컴퓨터 시스템은 CAD 및/또는 CAM 시스템을 더 포함한다.

본 발명의 추가의 양태 및 장점과 전술한 양태 및 피쳐(feature)에 관한 보다 특별한 예시적인 실시예는 첨부 도면에 도시한 도면을 참고하여 아래에서 설명된다.

도 1a 내지 도 1f는 본 발명에 따른 방법을 이용하는, 냉각 채널 시스템을 갖는 구성요소의 단계별 제조의 예시적인 단면을 보여준다.
도 2는 복수 개의 공동과 연결 채널로 구성된 냉각 채널 시스템을 갖는 구성요소의 투명 사시도를 보여준다.
도 3a 및 도 3b는 도 2로부터의 냉각 채널 시스템을 갖는 구성요소의 상이한 부분 영역들의 확대도를 보여준다.
도 4는 도 2에 도시한 구성요소의 중앙 부분 영역을 사시 단면도로 보여준다.
도 5는 냉각 채널 시스템을 갖는 구성요소를 제조하기 위한 본 발명에 따른 방법의 예시적인 실시예를 보여준다.

도 1a는 성형 재료의 적층식 일체형 접합 성막(=적층 성형)에 의해 본 발명에 따른 방법의 과정에서 실행되는 제1 부분(10)의 성형 후의 예시적인 구성요소(100)의 단면도를 보여준다.

주어진 예에서, 적층 성형은 성형 방향(x)을 따라 일어난다.

제1 공동(11)이 제1 부분(10)의 외면(15)을 향하는 개구를 갖는 방식으로 제1 부분(10)에 도입된다.

제1 공동(11)의 도입은 제1 부분의 적층 성형 과정에서 관련 지점에서의 리세스에 의해 실시될 수 있고, 제1 공동(11)에 인접한 제1 부분의 표면은, 표면 품질을 향상시키고, 이에 따라 냉각 채널 시스템에서의 흐름 저항을 감소시키기 위해 재료 제거 가공, 특히 칩 제거 가공에 의해 재가공된다.

대안으로서, 제1 공동(11)은 제1 부분(10)의 적층 성형에 후속하여, 재료 제거 가공, 특히 칩 제거 가공에 의해 중실 재료 내에 직접 도입될 수 있다.

더욱이, 외면(15) 상의 제1 공동(11)의 개구에는, 재료 제거 가공에 의해 제1 부분(10)에 견부(12)가 도입되고, 상기 견부(12)는 커버부(13)의 차후 삽입을 위해 사용된다(도 1b 참조).

도 1b는 커버부(13)로 제1 공동(10)의 개구를 커버하는 단계 후의 구성요소의 단면을 보여준다.

커버부(13)는 유리하게는 평탄하고 평면형이며, 다른 치수에 비해 작은 두께를 갖는다. 커버부는 제1 공동의 개구를 완전히 폐쇄한다.

유리하게는 제1 공동(10)에서 제1 부분(10)에 도입되는 견부(12)와 커버부(13)는, 평탄한 커버부(13)의 표면이 제1 부분의 외면(15)과 동일 높이이고, 바람직하게는 외면과 함께 평탄한 표면을 형성하는 방식으로 형상면에서 서로 맞춰진다. 커버부(13)는 바람직하게는 도입되는 견부(12)에 의해 형상 끼워맞춤식으로 유지된다.

도 1c는 제2 부분(20)의 적층 성형을 위한 후속 방법 단계 후의 구성요소(100)의 단면을 보여준다.

제2 부분(20)의 적층 성형은 제1 부분(10)의 외면(15)과 외면(15)과 동일 높이인 제1 공동(11)의 커버부(13) 표면에서부터 시작하여 제1 부분(10) 상에서 성형 방향(x)을 따라 실시된다.

제1 공동(11)의 개구를 커버하는 것에 의해, 제2 부분(20)의 적층 성형이 커버부(13) 상에서도 또한 실시될 수 있으며, 이는 복잡한 피라미드 또는 원추형 기하 형상을 이용하는 단지 적층식 성막에 의한 제1 공동(11)의 폐쇄가 생략될 수 있고, 이에 따라 제1 공동(11)은 실질적으로 평행한 양측면, 즉 상부면 및 저부면을 지닌 기하 형상을 갖는다는 것을 의미한다.

제2 부분의 적층 성형은 예시적인 구성요소(100)를 위한 도 1c에 도시한 바와 같이, 제1 부분(10)의 전체 외면(15) 및 외면(15)과 동일 높이인 커버부(13)의 표면에서부터 시작하여 실시되고, 이것은 본 발명에 따른 방법의 제한으로서 이해되어서는 안 된다. 일반적으로, 제2 부분은 또한 구성요소(100)에 있는 제1 부분(10)의 외면(15)(전체 외면은 아님)의 일부 상에만 성형될 수도 있다.

공동, 즉 제2 공동(21)이 또한 제1 공동(11)의 도입 과정에서 이미 설명한 방법들 중 하나(적층 성형 시의 리세스 및 재료 제거 후가공 또는 재료 제거 가공에 의한 완벽한 도입)를 이용하는 재료 제거 가공에 의해 구성요소(100)의 제2 부분(20)에 도입된다.

도 1c의 예시는, 제1 공동(11)과 제2 공동(21)이 동일하거나 유사한 치수를 갖는 동일하거나 유사한 기하 형상을 갖는 것을 제안하지만, 이것이 일반적으로 본 발명에 따른 방법에서 필수적인 것은 아니다.

제2 부분에 있는 제2 공동(21)은 제2 부분(20)의 외면(25)을 향해 개방된다.

더욱이, 제1 공동(11)의 경우에 있어서의 절차와 유사한 방식으로, 재료 제거 가공에 의해 외면(25) 상의 제2 공동(21)의 개구에 견부(22)가 도입된다.

도 1d는 연결 채널(90)을 도입하는 후속 방법 단계 후의 구성요소(100)의 단면을 보여준다.

연결 채널(90)은 제1 부분(10)의 제1 공동(11)을 제2 부분(20)의 제2 공동에 연결하는 방식으로 재료 제거 가공에 의해 구성요소(100) 내에 도입된다.

2개의 공동(11, 21)이 연결 채널(90)에 의해 연결되어 연결 채널 시스템을 형성하는 경우, 적층 성형 과정에서 구성요소에서 밀폐되는 커버부(13)로부터도 또한 재료가 반드시 제거되어야만 하는데, 그 이유는 그렇지 않으면 공동(11, 12)들 사이에 연결이 이루어지지 않을 수 있기 때문이다.

연결 채널(90)을 도입하기 위한 재료 제거 가공은, 특히 레이저 가공이나, 예컨대 밀링 툴이나 드릴 헤드를 사용하는 칩 재료 제거 가공에 의해 실시될 수 있으며, 칩 제거 가공은 이 방식에 의해 도입되는 표면의 높은 표면 품질로 인해 바람직하다.

재료 제거 가공, 예컨대 드릴 헤드의 삽입은 제2 공동(21)으로부터 시작하여 실시되며, 이 경우 제2 공동(21)의 단면이 연결 채널(90)의 단면보다 크다는 사실로 인해, 예시적인 드릴 헤드가, 바람직하지 않은 방식으로, 예컨대 제2 공동 주위 영역의 제2 부분(20)과 충돌함으로써 구성요소(100)를 손상시키는 일 없이 구성요소(100)를 통과해 제1 공동(11)으로 용이하게 안내될 수 있다.

더욱이, 비교적 큰 제2 공동(21)으로 인해 예시적인 드릴 헤드가 외면(25)의 수직선에서 시작하여 소정 각도로 구성요소 내로 도입될 수 있다. (바람직하지 않은 방식으로 제2 부분(20)을 손상시키지 않고) 외면(25)의 수직선에 대한 대응하는 경사각으로 연결 채널(90)을 도입할 가능성은, 구성요소(100) 내에 냉각 채널 시스템을 형성할 시에 보다 큰 유연성을 초래한다.

이에 따라, 연결 채널(90)은 유리하게는 외면(25)의 수직선에 대해 깊은 경사각 및 얕은 경사각 모두로 도입될 수 있다.

따라서, 연결 채널(90)은 도 1d의 예시에 따라 구성요소(100)의 부분 영역에서 구성요소(100)의 다른 외면(26)에 평행하게(또는 거의 평행하게) 라우팅될 수 있다. 그 결과로, 상기한 부분 영역에서 다른 외면(26)의 상이한 표면 지점은 연결 채널로부터 동일한(또는 거의 동일한) 거리를 갖는다. 이 거리는 유리하게는, 냉각 채널이 외부 윤곽에 근접하게 라우팅될 수 있고, 이에 따라 다른 외면(26)을 통해 구성요소(100)에 진입하는 열의 방산이, 예컨대 냉각제가 통류하는 냉각 채널 시스템에 의해 증가될 수 있도록, 가능한 한 작게 선택되어야만 한다. 냉각 채널 시스템의 부분으로서 상기한 냉각 채널(90)을 도입하는 것에 의해, 구성요소(100)는 이 부분 영역의 냉각 채널(90)과 다른 외면(26) 사이에서 매우 일정한 재료 두께를 갖고, 이는 또한 관련 부분 영역에서 국소적으로 균일한 열 방산이 달성될 수 있다는 것을 의미한다.

도 1e는 예시적인 구성요소(100)를 완성하기 위해 다른 (제3) 부분(30)을 적층 성형 한 후의 구성요소(100)의 단면도를 보여준다.

본 발명에 따른 방법에 의하면, 제2 부분(20)에 있는 외면(25) 상의 제2 공동(21)의 개구는 견부(22)에 맞춰진 커버부(23)에 의해 폐쇄되고, 여기에서 커버부의 하나의 표면도 또한 외면(25)과 동일 높이로 종결된다.

제3 부분(30)의 적층 성형은 제2 부분(20)의 외면(25)과 외면(25)과 동일 높이로 연장되는 제2 공동(21)의 커버부(23) 표면에서부터 시작하여 제2 부분(20) 상에서 성형 방향(x)을 따라 실시된다.

도 1f는, 냉각 채널 시스템이 공급 채널(91) 및 배출 채널(92)을 도입하는 것에 의해 완성된 후의 구성요소(100)의 단면을 보여준다.

공급 채널(91) 및 배출 채널(92)을 도입하는 것은 재료 제거 가공에 의해 실시되고, 공급 채널(91) 및 배출 채널(92)은, 유입구(Z)에서 시작하여 공동(11, 21), 연결 채널(90) 및 공급 채널(91) 및 배출 채널(91)로 이루어진 냉각 채널 시스템을 통해 유출구(A)에 이르는 냉각제의 통과가 가능해지는 방식으로 구성요소(100)에 도입된다.

냉각제를 위한 유입구(Z)와 유출구(A)의 위치는 일반적으로 고정되는 것이 아니라, 냉각 채널 시스템을 통류하는 냉각제의 흐름 방향이 도 1f에 도시한 흐름 방향과 반대되도록 선택적으로 맞바뀔 수도 있다.

공급 채널(91) 및 배출 채널(92)은 또한, 열 방산을 향상시키기 위해 구성요소(100)의 외면을 적어도 부분적으로 따르는 방식으로 구성요소(100)를 통과하도록 라우팅될 수도 있다.

공급 채널(91)과 배출 채널(92)은 유리하게는, 구성요소(100)의 냉각 채널 시스템의 냉각제를 위한 유입구(Z) 및 유출구(A)가 외면 또는 표면 상에 위치하는 방식으로 도입된다(A와 Z가 반드시 구성요소의 동일한 측면이나 측부에 배치되지는 않는다).

완성된 냉각 채널 시스템을 갖는, 도 1f에 도시한 구성요소(100)로 인해, 그러한 복잡한 기하학적 구조를 갖는 냉각 채널 시스템이, 여기에서는 3개의 부분(10, 20, 30)을 갖는 구성요소(100)의 완전한 성형에 후속하여 재료 제거 가공, 예컨대 드릴링에 의해 형성될 수 있는 것이 아니라, 본 발명에 따른 방법에 의해서만 달성 가능하다는 점이 명백하다.

더욱이, 내부 냉각 채널 시스템에 인접한 구성요소(100)의 표면은 유리하게는 재료 제거 가공, 특히 칩 제거 가공에 의해 도입되거나 적어도 재가공된다. 이러한 방식으로, 특히 적층 성형에 의해서만 형성된 표면에 비해 거칠기가 보다 낮은 상기 표면의 높은 품질 표면이 달성될 수 있다. 이러한 방식으로, 상기한 냉각 채널 시스템을 통류하는 냉각제의 흐름 저항이 현저히 감소될 수 있고, 이에 의해 특히 그 자체로 낮은 표면 품질을 갖고, 이에 따라 냉각제를 위한 높은 흐름 저항을 갖는 적층 성형에 의해서만 제조된(즉, 재료 제거 가공/재가공이 없는) 냉각 채널 시스템에 비해 높은 흐름 속도 또는 높은 유량이 달성될 수 있다.

도 2는, 본 발명에 따른 방법에 의해 완벽히 제조되고 복수 개의 공동 및 다수의 채널을 갖는 냉각 채널 시스템을 지닌 다른 구성요소의 투시 사시도를 보여준다.

도 1a 내지 도 1f의 표현과 달리, 도 2는 보다 복잡한 기하 형상을 갖는 구성요소(100)와 구성요소(100) 내부에서 연장되는 냉각 채널 시스템의 보다 복잡한 기하 형상을 보여준다.

구성요소(100)는 본 발명에 따른 방법을 사용하여 제조되며, 이 경우 적층 성형 단계와 제료 제거 가공 단계를 번갈아 실시하는 것으로 이루어지는 방법의 혼성 특징으로 인해, 구성요소(100) 내의 냉각 채널 시스템이 형성될 수 있으며, 냉각 채널 시스템으로 인해 구성요소(냉각제 흐름을 지님)는 향상된 열 방산 특성을 갖는다.

구성요소는 구성요소(100)의 베이스 본체(101) 상에 성형 재료를 적층식 일체형 접합 성막하는 것에 의해 성형된다.

본 발명에 따른 방법의 과정에서, 제1 공동(11)과 제2 공동(21) 및 2개의 추가의 공동, 즉 제3 공동(31) 및 제4 공동(41)이 유리하게는 구성요소 내에 도입되고, 각각의 공동은 칩 제거 가공에 의해 도입된다. 추가로, 공동(11, 21, 31, 41)에 인접한 표면은, 예컨대 표면 품질을 향상시키도록 추가의 재료 제거 가공에 의해 재가공될 수 있다.

공동의 기하 형상은 유리하게는 표준 기하 형상 세트로부터 선택되며, 상기 기하 형상은 바람직하게는 가장 다양한 치수의 단순한 원통형 및/또는 거의 원통형 기하 형상을 포함한다. 거의 원통형 기하 형상은 압출축을 따라 임의의 형상(예컨대, 원형, 타원형, 다각형 등)의 베이스 표면의 압출에 의해 형성되는 기하 형상으로서 이해된다.

제2, 제3 및 제4 공동(21, 31, 41)은 원형 단면을 지닌 원통 형상을 갖고, 개별 공동의 원통 형상의 치수는 원형 단면의 직경과 원통의 높이의 측면 모두에 있어서 상이하다.

다른 한편으로, 제1 공동(11)은 비원형 단면을 지닌 거의 원통형 형상을 갖는다.

본 발명에 따른 방법을 사용하는 구성요소의 제조 과정에서, 공동(11, 21, 31, 41)은 냉각 채널 시스템을 형성하도록 연결 채널(90a, 90b, 90c)에 의해 서로 연결되며, 연결 채널은 재료 제거 가공, 특히 칩 제거 가공에 의해 구성요소(100) 내에 도입된다.

연결 채널(90a)은 제1 공동(11)을 제2 공동(21)에 연결하고, 연결 채널(90b)은 제1 공동(11)을 제3 공동(31)에 연결하며, 연결 채널(90c)은 제3 공동(31)을 제4 공동(41)에 연결한다.

냉각 채널 시스템을 통류하는 냉각제의 흐름 방향은 이에 따라 다음 순서 중 어느 하나일 것이다:

제2 공동(21) -> 연결 채널(90a) -> 제1 공동(11) -> 연결 채널(90b) -> 제3 공동(31) -> 연결 채널(90c) -> 제4 공동(41)

또는 상응하는 역순.

냉각 채널 시스템을 완성하기 위해, 구성요소(100)의 베이스 본체(101)로부터 시작하여, 냉각제를 위한 공급 채널(91) 및 배출 채널(92)도 또한 재료 제거 가공에 의해 구성요소(100) 내로 도입된다.

공급 채널(91) 및 배출 채널(92) 그리고 이에 따라 공급 채널(91)에서 배출 채널(92)로의 흐름 방향의 결정이 확정된 것으로 이해해서는 안 되는데, 그 이유는 냉각제가 상기 흐름 방향과 반대되는 흐름 방향으로도 또한 냉각 채널 시스템을 통류할 수 있기 때문이다.

도 3a는 도 2의 구성요소의 중심 부분 영역의 사시 단면도를 보여준다.

단면도는, 공동(11, 21, 31)들을 연결하는 연결 채널(90a, 90b)이 구성요소(100)의 외부 윤곽 또는 외부 윤곽 표면을 따르는, 즉 이들에 평행하게 또는 대략 평행하게 연장되어, 정밀 정형 윤곽을 형성하는 방식으로 구성요소(100) 내에 도입되는 것을 보여준다.

도 3b는 도 3a에 도시한 도 2의 구성요소의 중심 부분 영역의 측단면도를 보여준다.

측단면도는, 공동(11, 21, 31)을 연결하는 연결 채널(90a, 90b)뿐만 아니라, 냉각 채널 시스템의 배출 채널(92)도 또한, 구성요소(100)의 외부 윤곽 또는 외부 윤곽면을 적어도 부분적으로 따르는, 즉 외부 윤곽 또는 외부 윤곽면에 평행하거나 거의 평행하게 연장되는 방식으로 구성요소(100) 내에 도입되는 것을 보여준다.

도 3b에 도시한 예시에서, 냉각 채널 시스템의 배출 채널(92)은 베이스 본체(101)로 개방되며, 배출 채널에서 냉각 채널 시스템은 냉각 채널 시스템에 냉각제를 공급하도록 구성된 냉각제 공급 유닛에 연결된다.

도 3c는 구성요소를 제조하기 위한 본 발명에 따른 중간 단계 후에 도 2의 구성요소의 상부 부분 영역의 사시 단면도를 보여준다.

도시한 예시에서는, 제4 공동(41)의 도입에 후속하여, 커버부(43)(여기에는 도시하지 않음, 도 3d 참조)로 외면 상에 있는 제4 공동(41)의 개구를 커버하는 방법 단계와 도 2에 도시한 구성요소(100)의 마지막 부분을 외면(45) 상에 적층 성형하는 방법 단계는 아직 실시되지 않았다.

여기에서, 외면(45)은 단순히 이전 방법 단계 과정에서 형성되는 외면이며, 본 경우에 완성된 구성요소의 외면은 아니다.

여기에서, 구성요소의 적층 성형은 외면(45)까지 실시되었다.

더욱이, 외면(45) 상의 제4 공동(41)의 개구에는 커버부(43)(여기에는 도시하지 않음)를 수용하도록 구성된 견부(42)가 재료 제거 가공, 특히 칩 제거 가공에 의해 도입된다.

견부(42)의 기하 형상은 제4 공동의 원통 형상에 맞춰지고, 후속 방법 단계 과정에서 배치되는 커버부(43)가 형상 끼워맞춤 방식으로 제위치에 유지되도록 구성된다.

도 3d는 구성요소를 제조하기 위한 본 발명에 따른 다른 중간 단계 후에 도 2의 구성요소의 상부 부분 영역의 사시 단면도를 보여준다.

본 발명에 따른 제조 방법의 과정에서 도 3c에 도시한 구성요소의 상태에 후속하여, 외면(45) 상의 제4 공동(41)의 개구는 견부(42)에 맞춰진 커버부(43)에 의해 커버되었다.

커버부(43)는, [견부(42)와 매칭되어] 견부(42) 내로 삽입되어 제4 공동을 커버하고, 거기에서 형상 끼워맞춤 방식으로 위치 설정되도록 구성되고, 커버부(42)의 일표면은 구성요소의 외면(45)에 대해 약간 오목하다.

이에 따라, 도 2에 도시한 구성요소의 마지막 부분의 적층 성형이 후속하는 방법 단계에서 실시될 수 있는 정해진 종결부가 형성된다.

본 발명에 따른 방법의 과정에서 사용되는 커버부, 여기에서 커버부(43)는 바람직하게는 공동의 표준 기하 형상에 기하학적으로 맞춰진 사전 제조된 커버부 세트로부터 선택된다.

제4 공동(41)의 원통형 기하 형상에 상응하여, 커버부(43)는 여기에 맞춰진 원형의 평탄한 기하 형상을 갖고, 바람직하게는 얇고 평탄한 시트 금속 블랭크로서 구성된다.

도 4는 도 2에 도시한 구성요소의 중앙 부분 영역을 사시 단면도로 보여준다.

예시는 냉각 채널 시스템을 갖는 구성요소(100)의 상이한 재료 구조를 보여준다.

본 발명에 따른 방법의 과정에서 제조되는 구성요소는 성형 재료로 이루어지고, 내부에 냉각 채널 시스템이 형성되는 코어 본체(102)를 갖는다.

더욱이, 내마모성 외층(103)이 추가 재료의 적층식 일체형 접합 성막에 의해 코어 본체(102)의 외부 윤곽면 상에 형성된다. 추가의 재료는 코어 본체(102)를 형성하는 성형 재료보다 높은 내마모성을 갖는다.

다른 한편으로, 코어 본체(102)를 형성하는 성형 재료는 바람직하게는 내마모성 외층(103)을 형성하는 추가의 재료보다 높은 열전도율을 갖는다.

최종 조합은 유리하게는 냉각 채널 시스템이 형성되는 코어 본체(102)의 우수한 열전도 특성을 내마모성 외층(103)의 높은 내마모성과 조합한다.

가능한 실시예에서, 열전도성 성형 재료는 구리나 구리 합금이고, 내마모성 외층은 공구강으로 형성된다.

본 발명에 따른 방법의 과정에서 재료 제거 가공에 의해 코어 본체(102)에 냉각 채널 시스템이 도입되기 때문에, 가공 노력과 가공 비용도 또한 감소될 수 있는데, 그 이유는 열전도성이 보다 높은 코어 본체(102), 예컨대 구리 합금이 통상 내마모성 외층(103)의 추가의 재료, 예컨대 공구강보다 낮은 강도를 갖고, 이에 따라 코어 본체에 대한 재료 제거 가공이 간단하기 때문이다.

냉각 채널 시스템을 갖는 구성요소를 제조하기 위한 본 발명에 따른 방법의 예시적인 실시예가 도 5에 개략적으로 도시되어 있다.

단계 S1에서, 구성요소의 제1 부분이 성형 재료의 적층식 일체형 접합 성막에 의해 성형된다.

단계 S2에서, 개구를 갖는 제1 공동이 구성요소의 제1 부분에 도입된다.

단계 S3에서, 제1 부분에 있는 제1 공동의 개구는 커버부로 부분적으로 또는 완전히 커버된다.

단계 S4에서, 구성요소의 제2 부분은 성형 재료의 적층식 일체형 접합 성막에 의해 성형되고, 성형 재료는 적어도 커버부 상에 그리고 적절하다면 제1 부분에 추가로 성막된다.

단계 S5에서, 제2 공동이 구성요소의 제2 부분에 도입된다.

단계 S6에서, 냉각 채널 시스템을 형성하기 위해 재료 제거 가공에 의해 구성요소 내에 적어도 부분적으로 연결 채널이 도입되고, 연결 채널은 제2 부분의 제2 공동을 구성요소의 제1 부분의 제1 공동에 연결한다.

이 예시적인 실시예에서, 2개의 공동이 재료 성막 중에 대응하는 영역을 생략하는 것에 의해 도입된다.

2개의 공동을 연결하는 연결 채널은 칩 재료 가공에 의해 도입된다.

도시한 예시적인 실시예의 특정 실시예에서, 본 발명의 방법은, 대응하는 영역을 생략하는 것에 의해 형성되는 제2 부분의 제2 공동에 있는 개구를 커버부로 부분적으로 또는 완전히 커버하는 단계 S7도 또한 포함한다.

단계 S8에서, 구성요소의 추가의 부분이 성형 재료의 적층식 일체형 접합 성막에 의해 성형되고, 이때 성형 재료는 보다 양호한 일체형 접학식 결합을 달성하고 개구의 종결을 보장하기 위해 적어도 제2 공동의 개구에 있는 커버부 상에 그리고 가능하다면 제2 부분에도 또한 성막된다.

전술한 바와 같이, 이들 단계는, 이러한 방식으로 공동 - 이 공동은 그 후 후속하여 연결 채널을 도입하는 것에 의해 연결됨 - 을 갖는 추가의 부분을 연속적으로 성형하기 위해 더욱 반복될 수 있다. 본 발명에 따르면, 연결 채널은 적어도 부분적으로 재료 제거 가공에 의해 형성되고, 본 발명에 따르면 본 발명의 범위 내에서 공동은 적층식 일체형 접합 성막에 의해 적어도 부분적으로 성형된다.

본 발명의 예시적인 실시예와 그 장점은 첨부도면을 참고하여 전술하였다.

그러나, 본 발명은 전술한 실시예와 그 구현 피쳐로 제한되지 않으며, 본 발명은 또한 설명한 예시적인 실시예의 수정, 특히 독립 청구항의 범위 내에서 기술되는 예시적인 실시예의 수정 및/또는 예시적인 실시예의 하나 이상의 피쳐의 조합으로부터 형성되는 수정을 포함한다.

10 : 제1 부분
11 : 제1 공동
12 : 제1 공동의 개구에 있는 견부
13 : 제1 공동을 커버하는 커버부
15 : 제1 부분의 외면
20 : 제2 부분
21 : 제2 공동
22 : 제2 공동의 개구에 있는 견부
23 : 제2 공동을 커버하는 커버부
25 : 제2 부분의 외면
26 : 제2 부분의 다른 외면
31 : 제3 공동
41 : 제4 공동
42 : 제4 공동의 개구에 있는 견부
43 : 제4 공동을 커버하는 커버부
45 : 외면
90, 90a, 90b, 90c : 연결 채널
91 : 공급 채널
92 : 배출 채널
100 : 구성요소
101 : 구성요소의 본체
102 : 구성요소의 코어 본체
103 : 내마모성 외층
Z : 유입구
A : 유출구
x : 성형 방향

Claims (22)

1. 냉각 채널 시스템을 갖는 구성요소(100)의 제조 방법으로서,
   - 성형 재료의 적층식 일체형 접합 성막에 의해 구성요소(100)의 제1 부분(10)을 성형하는 단계, 및
   - 구성요소(100)의 제1 부분(10) 내에 개구를 갖는 제1 공동(11)을 도입하는 단계
   를 포함하는 구성요소의 제조 방법에 있어서, 상기 방법은
   - 커버부(13)로 제1 부분(10)에 있는 제1 공동(11)의 개구를 부분적으로 또는 완전히 커버하는 단계,
   - 성형 재료의 적층식 일체형 접합 성막에 의해 구성요소(100)의 제2 부분(20)을 성형하는 단계로서, 성형 재료는 적어도 커버부(13) 상에 그리고 적절하다면 추가로 제1 부분 상에 성막되는 것인 단계,
   - 구성요소의 제2 부분(20) 내에 제2 공동(21)을 도입하는 단계, 및
   - 냉각 채널 시스템을 형성하기 위해, 적어도 부분적으로 재료 제거 가공에 의해 구성요소(100) 내에 연결 채널(90; 90a)을 도입하는 단계로서, 상기 연결 채널은 제2 부분(20)의 제2 공동(21)을 구성요소(100)의 제1 부분(10)의 제1 공동(11)에 연결하는 것인 단계
   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 구성요소의 제조 방법.
2. 제1항에 있어서, 제1 공동(11) 및/또는 제2 공동(21)을 도입하는 단계 및/또는 연결 채널을 도입하는 단계는, 각각의 부분(10; 20)을 성형한 후에 적어도 부분적으로 재료 제거 가공에 의해 실시되는 것을 특징으로 하는 구성요소의 제조 방법.
3. 제2항에 있어서,
   제1 공동(11) 및/또는 제2 공동(21) 및/또는 연결 채널을 도입하기 위한 재료 제거 가공은 칩 제거 가공인 것을 특징으로 하는 구성요소의 제조 방법.
4. 제1항에 있어서, 제1 공동(11) 및/또는 제2 공동(21)을 도입하는 단계 및/또는 연결 채널을 도입하는 단계는, 각각의 부분(10, 20)의 성형 과정에서 성형 재료의 적층식 일체형 접합 성막 동안에 적어도 부분적으로 생략에 의해 실시되는 것을 특징으로 하는 구성요소의 제조 방법.
5. 제4항에 있어서, 부분(10; 20)을 성형하는 과정에서 도입되는 공동(11; 21)에 인접한 부분(10; 20)의 표면은 칩 제거 가공에 의해 재가공되는 것을 특징으로 하는 구성요소의 제조 방법.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은
   - 커버부(23)로 제2 부분(20)에 있는 제2 공동(21)의 개구를 부분적으로 또는 완전히 커버하는 단계, 및
   - 성형 재료의 적층식 일체형 접합 성막에 의해 구성요소(100)의 추가의 부분(30; 40)을 성형하는 단계로서, 상기 성형 재료는 적어도 제2 공동(21)에 있는 개구의 커버부 상에 그리고 적절하다면 제2 부분(20) 상에도 또한 성막되는 것인 단계
   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 구성요소의 제조 방법.
7. 제6항에 있어서, 상기 방법은
   ZS1: 구성요소(100)의 이전 성형 부분(10; 20)들 중 어느 하나에 개구를 갖는 적어도 하나의 추가의 공동(31; 41)을 도입하는 단계로서, 추가의 공동(31; 41)을 도입하는 단계는 이전 성형 부분의 성형 후에 재료 제거 가공에 의해 또는 이전 성형 부분의 성형 과정에서 성형 재료의 적층 접합식 성막 동안에 생략에 의해 실시되는 것인 단계,
   ZS2: 냉각 채널 시스템을 더욱 형성하기 위해 재료 제거 가공에 의해 구성요소(100) 내에 하나 이상의 연결 채널(90; 90a; 90b; 90c)을 도입하는 단계로서, 연결 채널(들)(90; 90a; 90b; 90c)은 단계 ZS1으로부터 얻은 추가의 공동(31; 41)을 구성요소(100)의 이전 성형 부분(10; 20)에 있는 이전에 도입된 공동(11; 21)들 중 하나 이상과 연결하는 것인 단계,
   Z3: 커버부(43)로 단계 ZS1으로부터 얻은 추가의 공동 또는 공동(31; 41)들의 개구를 부분적으로 또는 완전히 커버하는 단계, 및
   ZS4: 성형 재료의 적층식 일체형 접합 성막에 의해 구성요소(100)의 하나 이상의 추가의 부분을 성형하는 단계로서, 성형 재료는 이전 성형 부분들 중 하나 이상 그리고 이전 단계 ZS3의 커버부에 성막되는 것인 단계
   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 구성요소의 제조 방법.
8. 제7항에 있어서, 상기 방법은
   복수 개의 부분(10, 20)을 지니고 내부에 냉각 채널 시스템 - 이 냉각 채널 시스템은 복수 개의 공동(11; 21; 31; 41) 및 복수 개의 공동을 연결하는 복수 개의 연결 채널(90; 90a; 90b; 90c; 90d)로 구성됨 - 이 형성된 구성요소(100)를 제조하기 위해 방법 단계 순서 ZS1 내지 ZS4를 복수 회 반복하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 구성요소의 제조 방법.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 연결 채널(들)(90; 90a; 90b; 90c)을 도입하기 위한 재료 제거 가공은 칩 제거 가공인 것을 특징으로 하는 구성요소의 제조 방법.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 성형 재료의 적층식 일체형 접합 성막은 레이저 또는 아크를 사용하는 빌드업 용접에 의해 실시되는 것을 특징으로 하는 구성요소의 제조 방법.
11. 제10항에 있어서, 성형 재료는 분말 및/또는 와이어 형태로 공급되는 것을 특징으로 하는 구성요소의 제조 방법.
12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 부분에 있는 공동(11; 21; 31; 41)들 중 하나 이상의 개구(들) 주위의 영역에는, 각각의 개구를 커버하도록 구성된 커버부(13; 23; 43)의 기하 형상으로 재료 제거 가공하는 것에 의해 구성되는 오목한 견부(12; 22; 42)가, 각각의 개구를 커버하는 각각의 커버부(13; 23; 43)가 형상 끼워맞춤 방식으로 제위치에 유지되도록 하는 방식으로 형성되는 것을 특징으로 하는 구성요소의 제조 방법.
13. 제12항에 있어서, 상기 커버부(13; 23; 43)들 중 하나 이상은 라운드형 시트 금속 블랭크 또는 시트 금속 커버인 것을 특징으로 하는 구성요소의 제조 방법.
14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공동(11; 21; 31; 41)의 기하 형상은 미리 결정된 공동의 표준 기하 형상 세트로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 구성요소의 제조 방법.
15. 제14항에 있어서, 공동의 표준 기하 형상은 거의 원통형 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 구성요소의 제조 방법.
16. 제14항 또는 제15항에 있어서, 상기 커버부(13; 23; 43)는 공동의 표준 기하 형상에 기하학적으로 맞춰진 사전 제작 커버부 세트로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 구성요소의 제조 방법.
17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은
    재료 제거 가공에 의해, 냉각 채널 시스템을 위한 적어도 하나의 공급 채널(91)과 적어도 하나의 배출 채널(92)을 구성요소(100) 내에 도입하는 단계를 더 포함하고, 상기 공급 채널(91)과 상기 배출 채널(92)은, 냉각 채널 시스템이 상기 공급 채널(91)에서 상기 배출 채널(92)로 연속적으로 연장되도록 하는 방식으로 도입되는 것을 특징으로 하는 구성요소의 제조 방법.
18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은
    성형된 구성요소(100)의 성형 재료와 상이한 내마모성을 갖는 상이한 재료를 적층식 일체형 접합 성막하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 구성요소의 제조 방법.
19. 제17항 또는 제18항에 있어서, 냉각 채널 주위의 성형 재료는 내마모성 외층(103)의 열전도율보다 높은 열전도율을 갖는 것을 특징으로 하는 구성요소의 제조 방법.
20. 소프트웨어 지원 컴퓨터 시스템으로서, 상기 컴퓨터 시스템은 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 제조되는 구성요소(100)의 구축 계획을 위해 구성되고, 이를 위해 적어도
    - 특히 미리 정해진, 기하학적으로 미리 결정된 공동의 그룹으로부터 냉각 채널부의 기하 형상을 선택하는 것에 의해, 냉각 채널 시스템을 갖는 구성요소(100)의 구성요소 기하 형상을 형성하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 소프트웨어 지원 컴퓨터 시스템.
21. 제20항에 있어서, 상기 컴퓨터 시스템은
    - 구성요소(100)를 제조하기 위한 수치 제어 공작 기계 및/또는 수치 제어 공작 센터에 의해 실시될 수 있는 연속적인 가공 단계를 결정하는 수단,
    - 가공 단계를 실시하기 위해 수치 제어 공작 기계 및/또는 수치 제어 공작 센터에 의해 사용되는 제어 명령을 획득하는 수단, 및
    - 구성요소(100)를 제조하기 위한 가공 단계를 실시하도록 구성된 공작 기계 및/또는 공작 센터에 제어 명령을 전달하는 수단
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 소프트웨어 지원 컴퓨터 시스템.
22. 제20항 또는 제21항에 있어서,
    상기 컴퓨터 시스템은 CAD 및/또는 CAM 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 소프트웨어 지원 컴퓨터 시스템.

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