WO2013087353A1 - Verfahren sowie vorrichtung zum herstellen eines turbinenrades - Google Patents

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WO2013087353A1
WO2013087353A1 PCT/EP2012/072820 EP2012072820W WO2013087353A1 WO 2013087353 A1 WO2013087353 A1 WO 2013087353A1 EP 2012072820 W EP2012072820 W EP 2012072820W WO 2013087353 A1 WO2013087353 A1 WO 2013087353A1
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turbine wheel
tool
mass
imbalance
generating
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PCT/EP2012/072820
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Dieter Maier
Johannes Schmid
Markus Baur
Martin ZINKL
Dieter Kawa
Bernd Reinsch
Andreas Burghardt
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Robert Bosch Gmbh
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    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/22—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces for producing castings from a slip
    • B22F3/225—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces for producing castings from a slip by injection molding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
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    • B22F3/10—Sintering only
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    • B22F5/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product
    • B22F5/009—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product of turbine components other than turbine blades
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/003—Apparatus, e.g. furnaces

Definitions

  • the invention relates to a method and an apparatus for producing a turbine wheel.
  • Turbine wheels for exhaust gas turbochargers are predominantly produced by means of tool-bound, original forming processes.
  • DE 10 2009 049 625 A1 describes a method for producing a turbine wheel by means of a powder metallurgical injection molding method.
  • this or a composite of the turbine wheel and a turbine shaft is balanced by machining material.
  • An imbalance of the turbine wheel or the composite turbine / turbine shaft which makes such balancing required, mainly resulting from inaccuracies in the manufacturing process of the turbine itself. Unbalances from inaccuracies in the connection process between the turbine and the turbine shaft are of minor importance.
  • For balancing an accumulation of material is kept at the hub of the turbine wheel, which can be removed for balancing spanend.
  • the present invention further provides an apparatus for manufacturing a turbine wheel, the apparatus comprising a master tool on which a tool portion is provided, the tool portion adapted to create a mass accumulation or mass reduction on the turbine wheel to reduce or eliminate imbalance of the turbine wheel to avoid.
  • the turbine wheel is manufactured directly by means of the original mold, wherein a molded part of the turbine wheel is produced in a powder injection molding process, and wherein the injection molding is sintered to the turbine wheel.
  • a reduction of the force and a higher accuracy due to the powder injection molding process or MIM process (Metal Injection Molding) can be realized.
  • the turbine wheel is indirectly produced by means of the forming tool, wherein by means of the forming tool a molded part is produced as a wax model of the turbine wheel, which serves for generating the turbine wheel in a precision casting process.
  • the force can be further reduced, especially in the early process phase of investment casting (wax modeling).
  • the tool slide for generating the mass accumulation on the turbine wheel is moved out of the tool cavity and / or the tool slide is moved into the tool cavity to generate the mass reduction on the turbine wheel.
  • an imbalance of an already manufactured turbine wheel is determined before making the turbine wheel by means of the master mold.
  • the advantage of this embodiment is that the imbalance can already be detected by the original mold.
  • the tool section is provided according to the determined imbalance such that the imbalance is reduced or avoided.
  • the unbalance detected in the primary mold can be reduced constructively.
  • Figure 1 shows schematically a cross-sectional view of an apparatus for producing a
  • the injection molding 4 that can be produced with the primary mold 3 is designed in particular as a so-called green body of the turbine wheel 2, which is sintered to the turbine wheel 2 after the injection molding and debindering.
  • the turbine wheel 2 can be manufactured by means of the forming tool 3 in an indirectly tool-bound manufacturing process.
  • the injection molding 4, in particular in an injection molding process is formed as a wax model of the turbine wheel 2 by means of the primary mold 3.
  • a plurality of these wax models of the turbine wheel 2 is joined together with a casting system to form a model grape.
  • the mold thus produced can be subjected to a fine casting process with a liquid metal alloy be poured out. After cooling the molten metal, the individual turbine wheels 2 can be separated from the casting system.
  • the forming tool 3 preferably has a first mold half 5, which is for example mounted on a fixed clamping plate of an injection molding machine, and a second mold half 6, which is mounted, for example, on a movable clamping plate of the injection molding machine.
  • the tool halves 5, 6 are preferably formed separable on a parting plane 7.
  • the primary mold 3 further has a tool cavity 8, which forms a negative image of the molded part 4. That is, the Sicilkavtician 8 is a desired three-dimensional outer geometry of the molding 4 again.
  • the tool slide 9 does not change its position in the tool cavity 8 during an injection process of the injection molding machine.
  • the tool slide 9 can be moved out of the tool cavity 8, preferably before an injection process, by means of the drive device 10. As a result, a volume of the tool cavity 8 is increased.
  • the tool slide 9 can be driven into the tool cavity 8 as required by means of the drive device 10. As a result, the volume of the tool cavity 8 is reduced.
  • the tool slide 9 is designed to produce the mass accumulation 18 or the mass reduction 19 in a hub region 12 of the injection molding 4.
  • the mass accumulation 18 or the mass reduction 19 can be provided at any position of the turbine wheel 2.
  • the mass accumulation 18 or the mass reduction 19 can have any desired geometry.
  • the master mold 3 is provided.
  • the turbine wheel 2, in particular the injection molding 4 of the turbine wheel 2 is manufactured by means of the primary mold 3.
  • the turbine 2 as explained above, it can be made either directly or indirectly by means of the primary mold 3.
  • the tool section 9 is provided when the original forming tool 3 is provided.
  • an imbalance of the turbine wheel 2 can be reduced or avoided by the mass accumulation 18 or the mass reduction 19 on the turbine wheel 2, in particular on the injection molding 4, is generated during the tool-bound manufacture of the turbine wheel 2.
  • a static imbalance is first determined on a previously manufactured turbine wheel 2, for example by means of a so-called imbalance weighing system.
  • the center of gravity axis 14 is illustrated for clarity as spaced from the axis of rotation 14.
  • the center of gravity axis 14 is identical to the rotation axis 15.
  • the method for producing the turbine wheel 2 is preferably designed as an iterative process, which can be automated.
  • the device 1 for this purpose comprises the unbalance balance 13, which is stored in a production direction of the turbine wheel 2, in particular the primary mold 3.
  • the imbalance balance 13 the static imbalance of a turbine wheel 2 produced with the primary mold 3 can be determined automatically.
  • the Urformwerkmaschine 3 and the imbalance weighing 13 a debindering and sintering device or a precision casting process interposed.
  • the drive device 10 of the tool slide 9 is automatically controlled via a control device 16 of the device 1 in such a way that it is displaced out of the tool cavity 8 or displaced further into it.
  • a turbine wheel 2 produced with this changed position of the tool slide 9 is likewise examined with the imbalance balance 13, and according to the again determined unbalance of the turbine wheel 2 the drive device 10 is controlled again with the control device 16. If no imbalance can be determined or if a determined imbalance is within a predetermined tolerance range, no further adjustment of the tool slide 9 takes place.
  • FIG. 4 schematically illustrates such a method.
  • a first method step S1 the turbine wheel 2 is created by means of the primary tool 3.
  • a second method step S2 the unbalance of the generated turbine wheel 2 is checked by means of the imbalance balance 13. If there is an imbalance, the drive device 10 is activated in a method step S3 by means of the control device 16 in order to displace the tool slide 9 into the tool cavity 8 or to move it out of it. After this change in the position of the tool slide 9, a further turbine wheel 2 is produced again in method step S1.
  • the loop over S1, S2 and S3 is carried out until no or one within the predetermined tolerance range unbalance is determined in step S2.
  • the turbine wheel 2 which has no or only a small imbalance, can be welded to a turbine shaft 17 and, if necessary, fed to a final fine balancing process.

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Abstract

Die Erfindung schafft ein Verfahren zum Herstellen eines Turbinenrades (2) mittels eines Urformwerkzeuges (3), wobei am Urformwerkzeug (3) ein Werkzeugabschnitt (9) vorgesehen wird, welcher zum Reduzieren oder Vermeiden einer Unwucht des Turbinenrades (2) eine Masseansammlung (18) oder eine Massereduktion (19) an dem Turbinenrad (2) erzeugt. Die Erfindung schafft ferner eine Vorrichtung (1) zum Herstellen eines Turbinenrades (2), wobei die Vorrichtung ein Urformwerkzeuges (3) aufweist, an welchem ein Werkzeugabschnitt (9) vorgesehen ist, wobei der Werkzeugabschnitt (9) zum Erzeugen einer Masseansammlung (18) oder einer Massereduktion (19) an dem Turbinenrad (2) ausgelegt ist, um eine Unwucht des Turbinenrades (2) zu reduzieren oder zu vermeiden.

Description

Beschreibung Titel
Verfahren sowie Vorrichtung zum Herstellen eines Turbinenrades
Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Herstellen eines Turbinenrades.
Stand der Technik
Turbinenräder für Abgasturbolader werden vorwiegend mittels werkzeuggebundener urfor- mender Prozesse gefertigt. Beispielsweise beschreibt die DE 10 2009 049 625 A1 ein Verfahren zum Herstellen eines Turbinenrades mittels eines pulvermetallurgischen Spritzgussverfahrens. In einem der Herstellung des Turbinenrades nachfolgenden Arbeitsschritt wird dieses oder ein Verbund aus dem Turbinenrad und einer Turbinenwelle durch spanabhebendes Abtragen von Material gewuchtet. Eine Unwucht des Turbinenrades bzw. des Verbundes Turbinenrad/Turbinenwelle, welche ein derartiges Wuchten erforderlich macht, resultiert hauptsächlich aus Ungenauigkeiten aus dem Herstellungsprozess des Turbinenrades selbst. Unwuchten aus Ungenauigkeiten des Verbindungsprozesses zwischen Turbinenrad und Turbinenwelle sind von untergeordneter Bedeutung. Zum Auswuchten wird an der Nabe des Turbinenrades eine Materialanhäufung vorgehalten, welche zum Auswuchten spanend abgetragen werden kann.
Offenbarung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zum Herstellen eines Turbinenrades mittels eines Urformwerkzeuges, wobei am Urformwerkzeug ein Werkzeugabschnitt vorgesehen wird, welcher zum Reduzieren oder Vermeiden einer Unwucht des Turbinenrades eine Masseansammlung oder eine Massereduktion an dem Turbinenrad erzeugt.
Die vorliegende Erfindung schafft ferner eine Vorrichtung zum Herstellen eines Turbinenrades, wobei die Vorrichtung ein Urformwerkzeug aufweist, an welchem ein Werkzeugabschnitt vorgesehen ist, wobei der Werkzeugabschnitt zum Erzeugen einer Masseansammlung oder einer Massereduktion an dem Turbinenrad ausgelegt ist, um eine Unwucht des Turbinenrades zu reduzieren oder zu vermeiden. Vorteile der Erfindung
Die Idee der Erfindung liegt darin, bereits während dem Urformprozess des Turbinenrades eine Masseansammlung oder eine Massereduktion an demselben vorzusehen. Hierdurch ist ein Auswuchten des Turbinenrades nach dem Urformprozess nicht oder lediglich in vermindertem Umfang erforderlich. Hierdurch werden die Herstellungskosten zur Herstellung des Turbinenrades reduziert. Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, dass an dem Turbinenrad eine vorgehaltene Masse, welche zum Auswuchten des Turbinenrades zumindest teilweise spanend entfernt werden kann, verzichtbar ist. Hierdurch sinkt die Gesamtmasse des Turbinenrades, wodurch die Dynamik und das Ansprechverhalten eines Abgasturboladers mit einem derartigen Turbinenrad steigt. Durch die Einsparung an Material kann das Turbinenrad ferner kostengüns- tig gefertigt werden.
Weiterbildungen und Variationen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird das Turbinenrad mittels des Urformwerk- zeuges direkt hergestellt, wobei ein Spritzling des Turbinenrades in einem Pulverspritzgussverfahren hergestellt wird, und wobei der Spritzling zu dem Turbinenrad versintert wird. Hierdurch kann eine Reduzierung der Wucht und eine höhere Genauigkeit aufgrund des Pulverspritzgussverfahrens bzw. MIM-Verfahrens (Metal Injection Molding) realisiert werden. Gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung wird das Turbinenrad mittels des Urformwerkzeuges indirekt hergestellt, wobei mittels des Urformwerkzeuges ein Spritzling als Wachsmodell des Turbinenrades hergestellt wird, welcher zum Erzeugen des Turbinenrades in einem Feingussverfahren dient. Hierdurch kann die Wucht weiter reduziert werden, insbesondere in der frühen Prozessphase des Feingießens (Wachsmodellerstellung).
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die Masseansammlung oder die Massereduktion exzentrisch zu einer Rotationsachse des Turbinenrades erzeugt. Hierbei handelt es sich um eine Umsetzungsvariante zum Ausgleich von Unwucht. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird durch das Erzeugen der Masseansammlung oder der Massereduktion eine Schwerpunktachse des Turbinenrades an die Rotationsachse desselben angenähert. Auch hierbei handelt es sich um eine Umsetzungsvariante zum Ausgleich von Unwucht.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird der Werkzeugabschnitt als ein bedarfsgemäß in eine Werkzeugkavität des Urformwerkzeuges verlagerbarer Werkzeugschieber vorgesehen. Hierbei handelt es sich um eine Umsetzungsvariante zum Ausgleich von Unwucht durch einen adaptiven Prozess.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird der Werkzeugschieber zum Er- zeugen der Masseansammlung an dem Turbinenrad aus der Werkzeugkavität herausgefahren und/oder es wird der Werkzeugschieber zum Erzeugen der Massereduktion an dem Turbinenrad in die Werkzeugkavität hineingefahren.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird vor einem Fertigen des Turbi- nenrades mittels des Urformwerkzeuges eine Unwucht eines bereits gefertigten Turbinenrades bestimmt. Vorteil dieser Ausführungsform ist, dass die Unwucht bereits um Urformwerk- zeug erkannt werden kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird der Werkzeugabschnitt entspre- chend der bestimmten Unwucht derart vorgesehen, dass die Unwucht reduziert oder vermieden wird. Hierdurch kann die im Urformwerkzeug erkannte Unwucht konstruktiv reduziert werden.
Weitere Merkmale und Vorteile von Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Es zeigen:
Figur 1 schematisch eine Querschnittsansicht einer Vorrichtung zum Herstellen eines
Turbinenrades gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Figur 2 schematisch eine Aufsicht und eine Seitenansicht eines Turbinenrades gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; Figur 3 schematisch eine Aufsicht und eine Seitenansicht eines Turbinenrades gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
Figur 4 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Herstellen eines Turbinenrades gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Ausführungsformen der Erfindung
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugsziffern gleiche oder funktionsgleiche Bauteile, Elemente und Merkmale, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist. Die Figur 1 illustriert eine bevorzugte Ausführungsform einer Vorrichtung 1 zum Durchführen eines Verfahrens zum Herstellen eines Turbinenrades 2. Die Figuren 2 und 3 illustrieren jeweils in einer Aufsicht und in einer Seitenansicht eine bevorzugte Ausführungsform des Turbinenrades 2. Die Vorrichtung 1 weist vorzugsweise ein Urformwerkzeug 3, insbesondere ein Spritzgusswerkzeug 3, auf. Mittels des Urformwerkzeuges 3 kann bevorzugt in einem Spritz- gussverfahren ein sogenannter Spritzling 4 des Turbinenrades 2 erzeugt werden. Vorzugsweise ist das Urformwerkzeug 3 dazu ausgelegt, in einem diskontinuierlichen Prozess eine Vielzahl Spritzlinge 4 zu fertigen. Im Folgenden wird zur Vereinfachung auf lediglich einen Spritzling 4 bzw. auf ein Turbinenrad 2 Bezug genommen. Das Turbinenrad 2 wird bevorzugt in einem direkt werkzeuggebundenen Herstellungsverfahren, insbesondere in einem Pulver- spritzgussverfahren, beispielsweise in einem sogenannten Metal Injection Molding (MIM)
Verfahren, gefertigt. Bei der Herstellung des Turbinenrades 2 im MIM-Verfahren ist der mit dem Urformwerkzeug 3 erstellbare Spritzling 4 insbesondere als sogenannter Grünkörper des Turbinenrades 2 ausgebildet, welcher nach dem Spritzgießen und einer Entbinderung zu dem Turbinenrad 2 versintert wird. Alternativ, jedoch ebenso bevorzugt kann das Turbinen- rad 2 mittels des Urformwerkzeuges 3 in einem indirekt werkzeuggebundenen Herstellungsverfahren gefertigt werden. Hierbei wird mittels des Urformwerkzeuges 3 der Spritzling 4, insbesondere in einem Spritzgussprozess, als Wachsmodell des Turbinenrades 2 ausgebildet. Bevorzugt wird eine Vielzahl dieser Wachsmodelle des Turbinenrades 2 mit einem Gießsystem zu einer Modelltraube zusammengefügt. Nach dem Aufbringen eines Schlickers auf die Modelltraube, dem Ausschmelzen des Wachses und dem Brennen des Schlickers kann die so gefertigte Form in einem Feingießprozess mit einer flüssigen Metalllegierung ausgegossen werden. Nach dem Abkühlen der Metallschmelze können die einzelnen Turbinenräder 2 von dem Gießsystem abgetrennt werden.
Das Urformwerkzeug 3 weist vorzugsweise eine erste Werkzeughälfte 5, welche beispiels- weise an einer festen Aufspannplatte einer Spritzgussmaschine montiert ist, und eine zweite Werkzeughälfte 6 auf, welche beispielsweise an einer beweglichen Aufspannplatte der Spritzgussmaschine montiert ist. Die Werkzeughälften 5, 6 sind bevorzugt an einer Trennebene 7 trennbar ausgebildet. Das Urformwerkzeug 3 weist ferner eine Werkzeugkavität 8 auf, welche ein negatives Abbild des Spritzlings 4 ausbildet. Das heißt, die Werkzeugkavität 8 gibt eine gewünschte dreidimensionale Außengeometrie des Spritzlings 4 wieder. Die
Werkzeugkavität 8 kann in der ersten Werkzeughälfte 5 und/oder in der zweiten Werkzeughälfte 6 ausgebildet sein.
Das Urformwerkzeug 3 weist vorzugsweise einen Werkzeugabschnitt 9 auf, welcher zum Er- zeugen einer Masseansammlung 18 oder einer Massereduktion 19 an dem Spritzling 4 bzw. dem Turbinenrad 2 ausgebildet ist. Der Werkzeugabschnitt 9 kann integral mit der Werkzeugkavität 8 ausgebildet sein. Beispielsweise kann der Werkzeugabschnitt 9 als in die Werkzeugkavität 8 hineinragende Vorwölbung oder als Ausnehmung ausgebildet sein. Insbesondere ist der Werkzeugabschnitt 9 als ein bedarfsgemäß in die Werkzeugkavität 8 hin- ein und aus dieser heraus verlagerbarer Werkzeugschieber 9 ausgebildet. Der Werkzeugschieber 9 kann bevorzugt mittels einer Antriebseinrichtung 10 in die Werkzeugkavität 8 hinein und wieder aus dieser heraus verfahren werden. Die Antriebsvorrichtung 10 kann mittels einer Kopplungseinrichtung 1 1 mit dem Werkzeugschieber 9 mechanisch wirkverbunden sein. Die Antriebsvorrichtung 10 kann beispielsweise als elektrische, pneumatische und/oder hydraulische Antriebsvorrichtung 10 ausgebildet sein. Vorzugsweise verändert der Werkzeugschieber 9 seine Position in der Werkzeugkavität 8 während eines Einspritzvorganges der Spritzgussmaschine nicht. Zum Erzeugen einer Masseansammlung 18 bzw. einer Materialansammlung an dem Spritzling 4 kann der Werkzeugschieber 9, bevorzugt vor einem Einspritzvorgang, mittels der Antriebseinrichtung 10 aus der Werkzeugkavität 8 herausgefah- ren werden. Hierdurch wird ein Volumen der Werkzeugkavität 8 vergrößert. Zum Erzeugen einer Massereduktion 19 an dem Spritzling 4 kann der Werkzeugschieber 9 mittels der Antriebsvorrichtung 10 bedarfsgemäß in die Werkzeugkavität 8 hineingefahren werden. Hierdurch wird das Volumen der Werkzeugkavität 8 reduziert. Insbesondere ist der Werkzeugschieber 9 dazu ausgebildet, in einem Nabenbereich 12 des Spritzlings 4 die Massean- Sammlung 18 oder die Massereduktion 19 zu erzeugen. Die Masseansammlung 18 bzw. die Massereduktion 19 kann an einer beliebigen Position des Turbinenrades 2 vorgesehen sein. Die Masseansammlung 18 bzw. die Massereduktion 19 kann eine beliebige Geometrie aufweisen.
Ein Verfahren zum Herstellen des Turbinenrades 2 wird im Folgenden erläutert. Zunächst wird das Urformwerkzeug 3 bereitgestellt. In einem folgenden Verfahrensschritt wird das Turbinenrad 2, insbesondere der Spritzling 4 des Turbinenrades 2, mittels des Urformwerk- zeuges 3 gefertigt. Hierbei kann das Turbinenrad 2 wie zuvor erläutert, entweder direkt oder indirekt mittels des Urformwerkzeug es 3 gefertigt werden. Insbesondere wird bei dem Bereitstellen des Urformwerkzeuges 3 der Werkzeugabschnitt 9 vorgesehen. Mittels des Werkzeugabschnittes 9 kann eine Unwucht des Turbinenrades 2 reduziert oder vermieden werden, indem beim werkzeuggebundenen Fertigen des Turbinenrades 2 die Masseansammlung 18 oder die Massereduktion 19 an dem Turbinenrad 2, insbesondere an dem Spritzling 4, erzeugt wird. Hierzu wird zunächst an einem bereits zuvor gefertigten Turbinenrad 2 eine statische Unwucht ermittelt, beispielsweise mittels einer sogenannten Unwuchtwaage 13. Die statische Unwucht kann auch an dem Spritzling 4 bestimmt werden. Entsprechend der ermittelten Unwucht des zuvor gefertigten Turbinenrades 2 wird mittels des Werkzeugabschnittes 9 in der Werkzeugkavität 8 eine Verringerung des Volumens der Werkzeugkavität 8 oder eine Vergrößerung desselben erzeugt. Hierdurch ergibt sich bei folgend gefertigten Turbinenrädern 2 die Masseansammlung 18 oder entsprechend die Massereduktion 19 im Bereich des Werkzeugschiebers 9. Der Werkzeugschieber 9 ist bevorzugt derart an dem Urformwerkzeug 3 vorgesehen, dass die Masseansammlung
18 oder die Massereduktion 19 in dem Nabenbereich 12 des Turbinenrades 2 ausgebildet wird.
Vorzugsweise wird durch das Vorsehen der Masseansammlung 18 bzw. der Massereduktion
19 eine Schwerpunktachse 14 des Turbinenrades 2 einer Rotationsachse 15 desselben angenähert. In Figur 2 ist die Schwerpunktachse 14 zur Verdeutlichung als von der Rotationsachse 14 beabstandet illustriert. Im Idealfall ist die Schwerpunktachse 14 mit der Rotation- sachse 15 identisch. Insbesondere ist die Masseansammlung 18 bzw. die Massereduktion
19 exzentrisch zu der Rotationsachse 15 vorgesehen. Das Verfahren zum Herstellen des Turbinenrades 2 ist bevorzugt als iterativer Prozess ausgebildet, welcher automatisiert werden kann. Beispielsweise weist die Vorrichtung 1 hierzu die Unwuchtwaage 13 auf, welche in einer Produktionsrichtung des Turbinenrades 2 insbesondere dem Urformwerkzeug 3 nach- gelagert ist. Mittels der Unwuchtwaage 13 kann die statische Unwucht eines mit dem Urformwerkzeug 3 produzierten Turbinenrades 2 automatisiert bestimmt werden. Hierzu sind beispielsweise dem Urformwerkzeug 3 und der Unwuchtwaage 13 eine Entbinderungs- und Sintereinrichtung bzw. ein Feingussprozess zwischengeschaltet. Je nachdem ob eine statische Unwucht ermittelt wird und wie groß diese ist, wird über eine Steuereinrichtung 16 der Vorrichtung 1 selbsttätig die Antriebseinrichtung 10 des Werkzeugschiebers 9 derart ange- steuert, dass dieser aus der Werkzeugkavität 8 herausverlagert bzw. weiter in diese hineinverlagert wird. Ein mit dieser geänderten Position des Werkzeugschiebers 9 produziertes Turbinenrad 2 wird ebenfalls mit der Unwuchtwaage 13 untersucht und entsprechend der erneut ermittelten Unwucht des Turbinenrades 2 wird mit der Steuereinrichtung 16 erneut die Antriebseinrichtung 10 angesteuert. Ist keine Unwucht ermittelbar oder liegt eine ermittelte Unwucht innerhalb eines vorbestimmten Toleranzbereiches erfolgt keine erneute Verstellung des Werkzeugschiebers 9.
Die Figur 4 illustriert schematisch ein derartiges Verfahren. In einem ersten Verfahrensschritt S1 wird mittels des Urformwerkzeug es 3 das Turbinenrad 2 erstellt. In einem zweiten Verfah- rensschritt S2 wird mittels der Unwuchtwaage 13 die Unwucht des erzeugten Turbinenrades 2 überprüft. Liegt eine Unwucht vor, so wird in einem Verfahrensschritt S3 mittels der Steuereinrichtung 16 die Antriebseinrichtung 10 angesteuert, um den Werkzeugschieber 9 in die Werkzeugkavität 8 hinein zu verlagern oder aus dieser heraus zu verlagern. Nach dieser Veränderung der Position des Werkzeugschiebers 9 wird erneut in dem Verfahrensschritt S1 ein weiteres Turbinenrad 2 gefertigt. Die Schleife über S1 , S2 und S3 wird solange durchgeführt bis im Verfahrensschritt S2 keine oder eine innerhalb des vorbestimmten Toleranzbereiches liegende Unwucht ermittelt wird. In einem Verfahrensschritt S4 kann das Turbinenrad 2, welches keine oder nur eine kleine Unwucht aufweist, mit einer Turbinenwelle 17 verschweißt werden und erforderlichenfalls einem abschließenden Feinwuchtprozess zugeführt werden.
Hierbei kann auf einen aufwändigen und kostenintensiven Wuchtprozess verzichtet werden, da der gehärtete Verbund Turbinenrad 2 und Turbinenwelle 17 nicht oder nur sehr begrenzt spanend zu bearbeiten ist. Ferner kann dadurch, dass bereits im Urformprozess die Masse- ansammlung 18 bzw. die Massereduktion 19 erzeugt wird, an dem Turbinenrad 2 auf eine vorgehaltene Masse für einen spanendes Wuchtprozess verzichtet werden. Durch die daraus resultierende reduzierte Gesamtmasse des Turbinenrades 2 verbessert sich das Ansprechverhalten und die Dynamik eines Turboladers mit einem derartigen Turbinenrad 2. Die aus der reduzierten Gesamtmasse des Turbinenrades 2 resultierende Materialersparnis er- möglicht auch eine Kostenreduktion bei der Fertigung des Turbinenrades 2. Obwohl vorliegend lediglich die Fertigung eines Turbinenrades 2 erläutert wurde, ist die Vorrichtung 1 und/oder das Verfahren zum Herstellen des Turbinenrades 2 für beliebige Bauteile, welche einem Wuchtprozess zu unterziehen sind, anwendbar.

Claims

Ansprüche
1 . Verfahren zum Herstellen eines Turbinenrades (2) mittels eines Urformwerkzeuges (3), wobei am Urformwerkzeug (3) ein Werkzeugabschnitt (9) vorgesehen wird, welcher zum Reduzieren oder Vermeiden einer Unwucht des Turbinenrades (2) eine Masseansammlung (18) oder eine Massereduktion (19) an dem Turbinenrad (2) erzeugt.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei das Turbinenrad (2) mittels des Urformwerkzeu- ges (3) direkt hergestellt wird, wobei ein Spritzling (4) des Turbinenrades (2) in einem Pulverspritzgussverfahren hergestellt wird, und wobei der Spritzling (4) zu dem Turbinenrad (2) versintert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei das Turbinenrad (2) mittels des Urformwerkzeu- ges (3) indirekt hergestellt wird, wobei mittels des Urformwerkzeuges (3) ein Spritzling (4) als
Wachsmodell des Turbinenrades (2) hergestellt wird, welcher zum Erzeugen des Turbinenrades (2) in einem Feingussverfahren dient.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Masseansammlung (18) oder die Massereduktion (19) exzentrisch zu einer Rotationsachse (15) des Turbinenrades (2) erzeugt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei durch das Erzeugen der Masseansammlung (18) oder der Massereduktion (19) eine Schwerpunktachse (14) des Turbinenrades (2) an die Ro- tationsachse (15) desselben angenähert wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Werkzeugabschnitt (9) als ein bedarfsgemäß in eine Werkzeugkavität (8) des Urformwerkzeuges (3)
verlagerbarer Werkzeugschieber (9) vorgesehen wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Werkzeugschieber (9) zum Erzeugen der Masseansammlung (18) an dem Turbinenrad (2) aus der Werkzeugkavität (8) herausgefahren wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, wobei der Werkzeugschieber (9) zum Erzeugen der Massereduktion (19) an dem Turbinenrad (2) in die Werkzeugkavitat (8) hineingefahren wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei vor einem Fertigen des Turbinenrades (2) mittels des Urformwerkzeuges (3) eine Unwucht eines bereits gefertigten Turbinenrades (2) bestimmt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei der Werkzeugabschnitt (9) entsprechend der be- stimmten Unwucht derart vorgesehen wird, dass die Unwucht reduziert oder vermieden wird.
1 1 . Vorrichtung (1 ) zum Herstellen eines Turbinenrades (2), wobei die Vorrichtung ein Urformwerkzeug (3) aufweist, an welchem ein Werkzeugabschnitt (9) vorgesehen ist, wobei der Werkzeugabschnitt (9) zum Erzeugen einer Masseansammlung (18) oder einer Masse- reduktion (19) an dem Turbinenrad (2) ausgelegt ist, um eine Unwucht des Turbinenrades (2) zu reduzieren oder zu vermeiden.
12. Vorrichtung nach Anspruch 1 1 , wobei der Werkzeugabschnitt (9) als ein bedarfsgemäß in eine Werkzeugkavitat (8) des Urformwerkzeuges (3) verlagerbarer Werkzeugschie- ber (9) ausgebildet ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei der Werkzeugschieber (9) zum Erzeugen der Masseansammlung (18) an dem Turbinenrad (2) aus der Werkzeugkavitat (8) herausgefahren werden kann.
14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, wobei der Werkzeugschieber (9) zum Erzeugen der Massereduktion (19) an dem Turbinenrad (2) in die Werkzeugkavitat (8) hineingefahren werden kann.
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