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DE102010063725B4 - Component with a filled cavity, use of this component and method for its preparation - Google Patents

Component with a filled cavity, use of this component and method for its preparation Download PDF

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DE102010063725B4
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Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein vorzugsweise schwingend beanspruchtes Bauteil (11), welches zu einer Schwingungsdämpfung dadurch beitragt, dass Hohlräume (12) mit einem fließfahigen Gemisch aus Materialien wie Pulver und Gas oder Flüssigkeit und Gas gefüllt sind. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, in diesen Hohlräumen (12) eine Raumstruktur (16) als dreidimensionales Strömungshindernis vorzusehen, damit der Dämpfungseffekt verbessert wird. Diese Raumstruktur kann vorzugsweise mit einem additiven Fertigungsverfahren wie Laserschmelzen hergestellt werden, wobei dieses Verfahren ebenfalls Gegenstand dieser Erfindung ist. Das Raumgitter verbessert dabei die Dampfungswirkung, die durch den Hohlraum hervorgerufen wird, da dem fließfähigem Material zusätzliche Strömungshindernisse entgegengesetzt werden. Außerdem ermoglicht die Struktur eine bessere Ableitung von Wärme aus dem Hohlraum.The subject matter of the invention is a component (11) which is preferably stressed in terms of vibration and which contributes to vibration damping in that cavities (12) are filled with a flowable mixture of materials such as powder and gas or liquid and gas. According to the invention, it is provided to provide a spatial structure (16) as a three-dimensional flow obstacle in these cavities (12) so that the damping effect is improved. This spatial structure can preferably be produced by an additive manufacturing method such as laser melting, which method is also part of this invention. The space grid thereby improves the Dampfungswirkung, which is caused by the cavity, since the flowable material additional flow obstacles are opposed. In addition, the structure allows for better dissipation of heat from the cavity.

Description

Die Erfindung betrifft ein Bauteil mit einem zur Umgebung abgeschlossenen Hohlraum, der mit zwei fließfähigen Materialien, die in zwei unterschiedlichen Phasen vorliegen, gefüllt ist. Außerdem betrifft die Erfindung eine Verwendung eines solchen Bauteils. Zuletzt betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils mit einem additiven Fertigungsverfahren, bei dem das Bauteil mit einem zur Umgebung abgeschlossenen Hohlraum hergestellt wird. Dieser Hohlraum wird mit zwei fließfähigen Materialien befüllt, die in zwei unterschiedlichen Phasen vorliegen.The invention relates to a component with a cavity sealed to the environment, which is filled with two flowable materials which are present in two different phases. Moreover, the invention relates to a use of such a component. Finally, the invention also relates to a method for producing a component with an additive manufacturing method, in which the component is produced with a cavity sealed to the environment. This cavity is filled with two flowable materials that exist in two different phases.

Ein Bauteil der eingangs genannten Art ist beispielsweise gemäß der DE 10 2006 026 967 A1 beschrieben. Dieses Bauteil kann beispielsweise als Werkzeughalter Verwendung finden, wobei der Hohlraum zur Schwingungsdämpfung ausgebildet ist. Als Herstellungsverfahren für dieses Bauteil wird ein additives Fertigungsverfahren angegeben, beispielsweise das selektive Laserschmelzen. Mittels dieses Verfahrens wird das Bauteil mit einer Hohlraumstruktur hergestellt, derart, dass die Hohlraumstruktur mit einem nicht-verfestigten Material gefüllt werden kann. Das Material in dem Hohlraum wird bei einer schwingenden Beanspruchung des Bauteils bewegt, wobei hierdurch ein Dämpfungseffekt erzielt wird. Bei einer Verwendung des Bauteils als Werkzeughalter kann beispielsweise bei spanenden Fertigungsverfahren das sogenannte Rattern unterbunden werden. Als Rattern bezeichnet man Schwingungen des Werkzeugs, welche bei der Bearbeitung der Oberfläche sichtbare Spuren eines ungleichmäßigen Werkstoffabtrags hinterlassen.A component of the type mentioned is, for example, according to the DE 10 2006 026 967 A1 described. This component can be used for example as a tool holder, wherein the cavity is designed for vibration damping. As a manufacturing method for this component, an additive manufacturing method is given, for example, the selective laser melting. By means of this method, the component is produced with a cavity structure, such that the cavity structure can be filled with a non-solidified material. The material in the cavity is moved at a vibratory stress of the component, whereby a damping effect is achieved. When using the component as a tool holder, so-called rattling can be prevented, for example, in cutting manufacturing process. Rattling is the term used to describe vibrations of the tool which leave visible traces of uneven material removal during the machining of the surface.

Weiterhin sind aus dem Stand der Technik verschiedene Dämpfungseinrichtungen bekannt, in denen Füllungen aus mindestens zwei Phasen vorliegen und die Raumstrukturen mit dämpfungserhöhenden Eigenschaften aufweisen. Gemäß der DE 200 18 051 U1 ist ein sogenannter schlingerfreier Tank beschrieben, in dem Strömungshindernisse als Raumstruktur vorgesehen sind. Diese sollen verhindern, dass der flüssige Treibstoff sich übermäßig schnell im Tank bewegen kann. Gemäß der DE 33 24 214 A1 ist eine Gasfeder beschrieben, in der Gas-Flüssigkeitsgemisch vorhanden ist. Diese weist zur Verbesserung ihrer Dämpfungseigenschaften Strömungshindernisse im Zylinderinneren auf. Gemäß der DE 199 38 609 A1 kann ein Flächenlager aus einem Kugelgel gebildet werden. Das Kugelgel ist aus festen Kugeln in einem Gleitmittel ausgebildet, wobei das Gleitmittel eine andere Phase aufweist, als die Kugeln. Gemäß der DE 25 33 088 A1 kann ein Stoßfänger mit beispielsweise keramischen Kugeln gefüllt sein, die von einem Prallhindernis zurückgehalten werden. Stöße können durch diese Kugelfüllung absorbiert werden. Die DE 602 06 539 T2 schließlich betrifft einen Reibungsdämpfer. Dieser weist einen Hohlraum mit einer gitterartigen Struktur auf, die diesen Hohlraum ausfüllt. Außerdem ist eine Kugelfüllung vorgesehen, wobei die Kugeln die Gitterzwischenräume passieren können. Damit bildet das Gitter ein Prallhindernis mit einem dämpfenden Effekt, sobald Kugeln sich in dem Volumen bewegen. Gemäß der US 2003/0051953 A1 kann ein solcher Reibungsdämpfer auch zylindrisch aufgebaut sein, wobei die Strömungshindernisse aus tellerförmigen Gittern gebildet werden.Furthermore, various damping devices are known from the prior art in which fillings are present from at least two phases and have the spatial structures with damping-increasing properties. According to the DE 200 18 051 U1 is a so-called schlingerfreier tank described in the flow obstacles are provided as a spatial structure. These are intended to prevent the liquid fuel from moving excessively fast in the tank. According to the DE 33 24 214 A1 a gas spring is described in the gas-liquid mixture is present. This has to improve their damping properties flow obstacles in the cylinder interior. According to the DE 199 38 609 A1 a surface bearing can be formed from a ball gel. The ball gel is formed of solid balls in a lubricant, wherein the lubricant has a different phase than the balls. According to the DE 25 33 088 A1 For example, a bumper may be filled with, for example, ceramic balls which are retained by an impact obstacle. Impacts can be absorbed by this ball filling. The DE 602 06 539 T2 Finally, concerns a friction damper. This has a cavity with a grid-like structure which fills this cavity. In addition, a ball filling is provided, wherein the balls can pass through the interstices. Thus, the grid forms an impact barrier with a damping effect as soon as balls move in the volume. According to the US 2003/0051953 A1 If such a friction damper can also be of cylindrical construction, the flow obstacles are formed from plate-shaped gratings.

Die Aufgabe der Erfindung liegt darin, ein Bauteil mit einem gefüllten Hohlraum anzugeben, welches eine vergleichsweise gute Schwingungsdämpfung bei einer schwingenden Beanspruchung des Bauteils ermöglicht. Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, eine Verwendung dieses Bauteils anzugeben, welche von der verbesserten Schwingungsdämpfung profitiert. Außerdem ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Bauteils anzugeben, mit dem das Bauteil vergleichsweise einfach hergestellt werden kann.The object of the invention is to provide a component with a filled cavity, which allows a comparatively good vibration damping at a vibratory stress of the component. It is another object of the invention to provide a use of this component, which benefits from the improved vibration damping. Moreover, it is an object of the invention to provide a method for producing such a component, with which the component can be produced comparatively easily.

Diese Aufgabe wird mit dem eingangs angegebenen Bauteil erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass in dem Hohlraum eine Raumstruktur als dreidimensionales Strömungshindernis angeordnet ist, die an den Wänden des Hohlraums verankert ist und die von den fließfähigen Materialien umflossen werden kann. Damit ein Fließen der fließfähigen Materialien in der Raumstruktur möglich wird, muss diese offen ausgebildet sein. Als dreidimensionales Strömungshindernis soll dabei eine Raumstruktur verstanden sein, die zumindest einen Teil des Hohlraums einnimmt und Strömungsverluste erzeugt, wenn die fließfähigen Materialien an ihr vorbeifließen oder diese umfließen.This object is achieved with the component specified above according to the invention in that in the cavity, a spatial structure is arranged as a three-dimensional flow obstacle, which is anchored to the walls of the cavity and which can be flowed around by the flowable materials. So that a flow of the flowable materials in the spatial structure is possible, it must be designed to be open. A three-dimensional flow obstacle should be understood to mean a spatial structure which occupies at least part of the cavity and generates flow losses when the flowable materials flow past it or flow around it.

Eine vorteilhafte Möglichkeit besteht darin, dass die Raumstruktur durch ein Raumgitter mit einer definierten Geometrie ausgebildet ist. Eine solche Geometrie lässt sich insbesondere mit dem erfindungsgemäßen Verfahren einer additiven Fertigung einfach herstellen (hierzu im Folgenden mehr). Dabei können Raumgitter erzeugt werden, die regelmäßig oder unregelmäßig ausgebildet sind. Regelmäßige Raumgitter haben eine Struktur, die sich in Elementarzellen unterteilen lässt, wobei sich die Elementarzellen unter Ausbildung der Raumstruktur aneinander reihen. Regelmäßige Raumstrukturen haben den Vorteil, dass sie bei Anwendung eines additiven Fertigungsverfahrens einen geringen Programmieraufwand für die Fertigungseinrichtung bewirken. Unregelmäßige Raumstrukturen dagegen können Anwendung finden, wenn innerhalb des Hohlraums unterschiedlich starke Dämpfungseigenschaften gefordert werden. Hierbei kann die Dichte der die Raumstruktur bildenden Elemente an den geforderten Dämpfungsgrad im betreffenden Bereich angepasst werden.An advantageous possibility is that the spatial structure is formed by a space grid with a defined geometry. Such a geometry can be produced in a simple manner, in particular using the method according to the invention for additive manufacturing (more on this in the following). This space grid can be generated, which are formed regularly or irregularly. Regular space lattices have a structure that can be subdivided into elementary cells, with the unit cells lining up to form the spatial structure. Regular spatial structures have the advantage that they cause a low programming effort for the manufacturing facility when using an additive manufacturing process. In contrast, irregular spatial structures can be used if different degrees of damping properties are required within the cavity. In this case, the density of the elements forming the spatial structure can be adapted to the required degree of attenuation in the relevant area.

Die Raumstruktur besteht bevorzugt aus Streben und Knoten, so dass diese durch ein Fachwerk gebildet wird. Hierdurch ist einerseits eine Versteifung des die Hohlraumstruktur bildenden Bauteils bei vorteilhaft minimalem Materialaufwand möglich. Außerdem entstehen im Verhältnis zum Materialaufwand beim Umfließen des Raumgitters durch die fließfähigen Materialien vergleichsweise große Verluste, was einen vorteilhaft starken Dämpfungseffekt bewirkt. Eine andere Möglichkeit ist es, statt Streben und Knoten miteinander verbundene Wandstrukturen zu verwenden. Beispielsweise könnte diese durch Wabenstrukturen gebildet werden, die versetzt hintereinander angeordnet sind. The spatial structure preferably consists of struts and nodes, so that it is formed by a framework. As a result, on the one hand a stiffening of the component forming the cavity structure is possible with advantageously minimal material expenditure. In addition, arise in relation to the cost of material when flowing around the space grid by the flowable materials comparatively large losses, which causes an advantageous strong damping effect. Another possibility is to use interconnected wall structures instead of struts and nodes. For example, this could be formed by honeycomb structures which are arranged offset one behind the other.

Als fließfähige Materialien werden feste Materialien in Form von Pulvern (d. h. aus Partikeln bestehend) mit Flüssigkeiten oder Gasen verwendet. Wichtig ist, dass der Hohlraum mit wenigstens zwei fließfähigen Materialien unterschiedlicher Phase gefüllt ist, so dass sich die fließfähigen Materialien innerhalb der Hohlraumstruktur unter Ausbildung des gewünschten Dämpfungseffektes bewegen können. Besonders bevorzugt ist es, dass sich ein festes fließfähiges Material in einem Gas als zweitem fließfähigen Material bewegt. Das erste fließfähige Material kann ein Pulver sein, welches in dem Hohlraum locker genug vorliegt, damit es sich in dem gasförmigen Medium bewegen kann. Hierbei entsteht sowohl eine Reibung benachbarter Pulverteilchen als auch eine Reibung mit der im Hohlraum befindlichen Hohlraumstruktur. Selbstverständlich sind auch andere Kombinationen von fließfähigen Materialien denkbar. Beispielsweise könnte ein Pulver sich auch in einer Flüssigkeit bewegen. Zuletzt ist es auch denkbar, dass fließfähige Materialien aller drei Phasen vorliegen.As flowable materials, solid materials in the form of powders (i.e., particulates) with liquids or gases are used. It is important that the cavity is filled with at least two flowable materials of different phase, so that the flowable materials can move within the cavity structure to form the desired damping effect. It is particularly preferred that a solid flowable material moves in a gas as a second flowable material. The first flowable material may be a powder which is loose enough in the cavity to allow it to move in the gaseous medium. This results in both a friction of adjacent powder particles as well as a friction with the cavity structure located in the cavity. Of course, other combinations of flowable materials are conceivable. For example, a powder could also move in a liquid. Finally, it is also conceivable that flowable materials of all three phases are present.

Der Dämpfungseffekt, den die Füllung mit dem fließfähigen Material bewirkt, kommt durch die kinetische Energie zustande, welche das Material in dem Hohlraum speichern kann. Ein zweiter Effekt ist die Umwandlung dieser kinetischen Energie in Wärme aufgrund von Reibungsverlusten. Die Raumstruktur kann hierbei entstehende Wärme aus dem Hohlraum in das den Hohlraum bildende Bauteil ableiten, da diese Raumstruktur an den Wänden des Hohlraumes verankert ist.The damping effect that the filling with the flowable material causes is due to the kinetic energy that can store the material in the cavity. A second effect is the conversion of this kinetic energy into heat due to friction losses. In this case, the spatial structure can dissipate heat arising from the hollow space into the component forming the hollow space, since this spatial structure is anchored to the walls of the hollow space.

Besonders vorteilhaft ist es, das erfindungsgemäße Bauteil als Werkzeughalter zu verwenden. Die Dämpfung in dem Werkzeughalter verbessert in der bereits beschriebenen Weise die Qualität der mittels des zugehörigen Fertigungsverfahrens erzeugten Werkstücke.It is particularly advantageous to use the component according to the invention as a tool holder. The damping in the tool holder improves in the manner already described, the quality of the workpieces produced by the associated manufacturing process.

Allgemein ist eine Verwendung des oben genannten Bauteils immer dann besonders vorteilhaft, wenn das Bauteil einer schwingenden Beanspruchung unterworfen werden soll. Sobald eine schwingende Beanspruchung des Bauteils erfolgt, kann der Dämpfungseffekt der Füllung des Hohlraums aufgrund der Trägheit der fließfähigen Materialien in dem Hohlraum vorteilhaft besonders wirkungsvoll genutzt werden.In general, a use of the above-mentioned component is always particularly advantageous when the component is to be subjected to a vibrating load. As soon as an oscillating stress of the component takes place, the damping effect of filling the cavity due to the inertia of the flowable materials in the cavity can advantageously be used particularly effectively.

Die Aufgabe wird auch durch ein Verfahren zum Erzeugen des Bauteils gelöst, bei dem mit dem eingesetzten additiven Fertigungsverfahren in dem Hohlraum eine Raumstruktur hergestellt wird, die an den Wänden des Hohlraumes verankert ist und die von dem fließfähigen Material durchflossen werden kann. Additive Fertigungsverfahren eignen sich vorteilhaft zur Erzeugung der Raumstruktur in besonderem Maße, da die Raumstruktur während der Herstellung des Bauteils gleichzeitig mit ausgebildet werden kann. Hierbei können auch komplizierte Raumstrukturen mit unwesentlich höherem Fertigungsaufwand hergestellt werden, da bei dem additiven Fertigungsverfahren das Bauteil zonenweise hergestellt wird und die Hohlraumstruktur zusammen mit der aktuell hergestellten Zone (beispielsweise Lage) des Bauteils entsteht. Hierbei ist auch eine Verankerung der Raumstruktur an den Wänden des Hohlraums besonders einfach und zuverlässig möglich, da das entstehende Bauteil sozusagen aus einem Stück hergestellt ist.The object is also achieved by a method for producing the component in which a space structure is produced in the cavity with the additive manufacturing method used, which is anchored to the walls of the cavity and can be traversed by the flowable material. Additive manufacturing processes are particularly suitable for generating the spatial structure to a particular extent, since the spatial structure during the manufacture of the component can be formed simultaneously with. In this case, complicated spatial structures can also be produced with an insignificantly higher manufacturing outlay, since in the case of the additive manufacturing method the component is manufactured in zones and the cavity structure is formed together with the currently produced zone (for example layer) of the component. Here, an anchoring of the space structure on the walls of the cavity is particularly simple and reliable possible because the resulting component is made, so to speak, one piece.

Erfindungsgemäß ist außerdem vorgesehen, dass als additives Fertigungsverfahren ein Pulverbett-basiertes Verfahren, insbesondere Laserschmelzen, zum Einsatz kommt, und als eines der fließfähigen Materialien das Pulver des Pulverbettes verwendet wird. Dies hat den Vorteil, dass der Hohlraum nach Herstellung des Bauteils nicht mehr mit dem Pulver gefüllt werden muss, sondern dass Pulver des additiven Fertigungsverfahrens verwendet werden kann, welches nicht durch die verwendete Energiequelle (Laserstrahl) zum Bauteil umgeschmolzen wurde. Hierdurch lassen sich vergleichsweise gute Füllgrade erzielen und es besteht nicht die Gefahr, dass bei komplizierten Raumstrukturen schwer zugängliche Teile des Hohlraums ungefüllt bleiben. Außerdem handelt es sich bei dem Pulver des additiven Fertigungsverfahrens und der hergestellten Raumstruktur um denselben Werkstoff, wodurch beispielsweise eine Korrosionsanfälligkeit der gesamten Dämpfungsstruktur verringert werden kann.According to the invention, it is additionally provided that a powder bed-based process, in particular laser melting, is used as the additive manufacturing process, and the powder of the powder bed is used as one of the flowable materials. This has the advantage that the cavity after preparation of the component no longer has to be filled with the powder, but that powder of the additive manufacturing process can be used, which was not remelted by the energy source used (laser beam) to the component. As a result, comparatively good filling levels can be achieved, and there is no danger of complicated parts of the cavity remaining unfilled in complicated spatial structures. In addition, the powder of the additive manufacturing method and the fabricated space structure are the same material, whereby, for example, a susceptibility to corrosion of the entire damping structure can be reduced.

Gemäß einer besonderen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen werden, dass das Bauteil ausgehend von einem massiven Grundkörper hergestellt wird, der als Basis für das additive Fertigungsverfahren dient, und mit dem additiven Fertigungsverfahren zumindest Teile der den Hohlraum bildenden Wände und die Raumstruktur selbst hergestellt werden. Hierdurch können vorteilhaft kürzere Herstellungszeiten erreicht werden, da massive Bereiche des Bauteils durch geeignete Halbzeuge ausgebildet werden können (beispielsweise durch eine spanende Bearbeitung derselben), wobei die vorbearbeiteten Teile dabei vorteilhaft eine vergleichsweise einfache Geometrie haben können. Der Bereich des Bauteils mit einer komplizierteren Geometrie, insbesondere der den Hohlraum durchdringenden Raumstruktur, kann dann durch das additive Fertigungsverfahren hergestellt werden. Hierbei kann als Grundfläche, von der ausgehend das additive Fertigungsverfahren beginnt, der massive Bereich des Bauteils dienen, so dass vorteilhaft nach Abschluss des additiven Fertigungsverfahrens auch eine Trennung des hergestellten Bauteils von der normalerweise zur Anwendung kommenden Unterlage nicht erforderlich ist. Hierdurch lässt sich vorteilhaft eine weitere Effizienzsteigerung bei dem Fertigungsverfahren erzielen.According to a particular embodiment of the method according to the invention can be provided that the component is made starting from a solid body, which serves as the basis for the additive manufacturing process, and at least parts of the cavity-forming walls and the space structure itself are produced by the additive manufacturing process. As a result, shorter production times can advantageously be achieved because massive areas of the component can be formed by suitable semi-finished products ( for example, by a machining of the same), wherein the pre-machined parts can advantageously have a comparatively simple geometry. The region of the component with a more complicated geometry, in particular the cavity structure penetrating the cavity, can then be produced by the additive manufacturing process. In this case, the solid area of the component can serve as the base area from which the additive manufacturing process begins, so that, advantageously, after completion of the additive manufacturing process, separation of the manufactured component from the substrate normally used is not necessary. This can be advantageous to achieve a further increase in efficiency in the manufacturing process.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben. Gleiche oder sich entsprechende Zeichnungselemente sind in den einzelnen Figuren jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden nur insoweit mehrfach erläutert, wie sich Unterschiede zwischen den einzelnen Figuren ergeben. Es zeigen:Further details of the invention are described below with reference to the drawing. Identical or corresponding drawing elements are each provided with the same reference numerals in the individual figures and will only be explained several times to the extent that differences arise between the individual figures. Show it:

1 ein Bauteil in Form eines Werkzeughalters nach dem Stand der Technik, teilweise aufgeschnitten, als Aufsicht, 1 a component in the form of a tool holder according to the prior art, partially cut open, as a supervision,

2 einen Werkzeughalter gemäß eines Ausführungsbeispiels für das erfindungsgemäße Bauteil in dreidimensionaler Darstellung mit aufgebrochenem Querschnitt, 2 a tool holder according to an embodiment of the component according to the invention in three-dimensional representation with broken cross section,

3 und 4 Ausführungsbeispiele für unterschiedliche Raumstrukturen in den Hohlräumen von Ausführungsbeispielen der erfindungsgemäßen Bauteile als Ausschnitte und 3 and 4 Embodiments for different spatial structures in the cavities of embodiments of the components according to the invention as cutouts and

5 ein Ausführungsbeispiel für das erfindungsgemäße Verfahren im Schnitt. 5 an embodiment of the inventive method in section.

Gemäß 1 ist als hergestelltes Bauteil ein Werkzeughalter 11 dargestellt. Dieser weist einen Hohlraum 12 auf, welcher mit einem offene Poren 13 aufweisenden Metallschaum 14 gefüllt ist. Diese Poren sind in nicht näher dargestellter Weise mit einer Flüssigkeit und einem Gas gefüllt, wodurch das Dämpfungsverhalten des Hohlraums verbessert wird. Der Werkzeughalter 11 kann beispielsweise eine Schneidplatte 15 aufnehmen und für eine Drehbearbeitung in einem Drehautomaten Verwendung finden.According to 1 is a manufactured part as a tool holder 11 shown. This has a cavity 12 on, which with an open pore 13 having metal foam 14 is filled. These pores are filled in a manner not shown with a liquid and a gas, whereby the damping behavior of the cavity is improved. The tool holder 11 For example, an insert 15 take and use for a turning in a lathes use.

Der Werkzeughalter 11 gemäß 2 weist vier Hohlräume 12 auf, die mit einem angedeuteten Raumgitter 16 ausgefüllt sind. Zu erkennen sind angedeutet die Stäbe 17 und die Knoten 18 des Raumgitters. Nicht dargestellt sind die fließfähigen Materialien, die den Hohlraum füllen.The tool holder 11 according to 2 has four cavities 12 on, with an implied space grid 16 are filled. To recognize are indicated the bars 17 and the knots 18 of the space grid. Not shown are the flowable materials that fill the cavity.

Die Hohlräume 12 des Werkzeughalters gemäß 2 könnten wie in 3 angedeutet aufgebaut sein. Der Werkzeughalter 11 bildet die Wände 19 des Hohlraums 12. An diesen Wänden ist das Raumgitter 16 verankert, wobei dieses aus einem regelmäßigen Gitter von quaderförmigen Zellen besteht. Zur Optimierung des Dämpfungsverhaltens in der Mitte des Hohlraums 12 sind dort Zellen mit einer Breite b angeordnet, die hierdurch ein geringeres Volumen aufweisen als die randnahen Zellen mit einer Zellbreite a.The cavities 12 of the tool holder according to 2 could like in 3 be constructed indicated. The tool holder 11 forms the walls 19 of the cavity 12 , On these walls is the space grid 16 anchored, which consists of a regular grid of cuboidal cells. To optimize the damping behavior in the middle of the cavity 12 there cells with a width b are arranged, which thereby have a smaller volume than the near-edge cells with a cell width a.

Der Hohlraum kann mit einem additiven Fertigungsverfahren hergestellt werden, wie es beispielsweise gemäß 5 beschrieben wird. Hierbei kommt ein Pulverbett-basiertes additives Fertigungsverfahren zum Einsatz. Die Pulverteilchen, die in dem Hohlraum nicht zu dem Raumgitter 16 aufgeschmolzen werden, verbleiben in dem Hohlraum 12 und bilden als Pulver 20 ein festes fließfähiges Material. Als zweites fließfähiges Material verbleibt in dem Hohlraum ein Gas. Dieses kann die Umgebungsluft sein, die während der Herstellung beim additiven Fertigungsverfahren in dem sich ausbildenden Hohlraum verbleibt. Es kann sich allerdings auch um ein beim additiven Fertigungsverfahren verwendetes Prozessgas handeln, welches die Korrosionsneigung des Raumgitters 16 und des Pulvers 20 verringert.The cavity can be manufactured by an additive manufacturing process, as described for example in US Pat 5 is described. Here, a powder bed-based additive manufacturing process is used. The powder particles that are not in the cavity to the space grid 16 are melted, remain in the cavity 12 and form as a powder 20 a solid flowable material. As the second flowable material, a gas remains in the cavity. This may be the ambient air that remains in the forming cavity during manufacturing in the additive manufacturing process. However, it may also be a process gas used in the additive manufacturing process, which is the corrosion tendency of the space lattice 16 and the powder 20 reduced.

Gemäß 4 besteht eine Raumstruktur 21 aus Wänden 22, die insgesamt eine Wabenstruktur bilden. Diese Wabenstruktur hat aber anders als Honigwaben der Bienen keine Böden, so dass mehrere solcher Wabenstrukturen unter Ausbildung eines offenen Kanalsystems versetzt hintereinander angeordnet werden können. In 4 liegt die oberste Wabenstruktur 22 innerhalb der dargestellten Zeichenebene. Die dahinter liegende Wabenstruktur ist ebenfalls zu erkennen. Durch die Überschneidung hintereinander liegender Wabenstrukturen entsteht daher ein einheitlicher Hohlraum, der durch rautenförmige Verbindungen 23 zu einem zusammenhängenden Raum zusammengefasst sind.According to 4 there is a spatial structure 21 from walls 22 , which together form a honeycomb structure. However, unlike honeycombs of the bees, this honeycomb structure has no bottoms, so that a plurality of such honeycomb structures can be arranged behind one another with the formation of an open channel system. In 4 is the topmost honeycomb structure 22 within the displayed drawing plane. The underlying honeycomb structure can also be seen. The intersection of successive honeycomb structures therefore creates a uniform cavity, which is formed by diamond-shaped connections 23 are grouped together into a coherent space.

In 5 ist dargestellt, wie das Bauteil 27 mittels selektiven Laserschmelzen hergestellt werden kann. Verwendet wird ein Grundkörper 28 aus massivem Metall, welcher gleichzeitig die Bauplattform 29 für die Anwendung des selektiven Laserschmelzens zur Verfügung stellt. Daher wird in dem sich ausbildenden Hohlraum 12 ein Teil der Bauplattform gleichzeitig Wand des Hohlraums 12.In 5 is shown as the component 27 can be produced by selective laser melting. A basic body is used 28 made of solid metal, which at the same time the building platform 29 for the application of selective laser melting provides. Therefore, in the forming cavity 12 a part of the building platform at the same time wall of the cavity 12 ,

Da es sich beim selektiven Laserschmelzen um ein Pulverbettbasiertes additives Fertigungsverfahren handelt, verbleibt in dem sich ausbildenden Hohlraum 12 während der Herstellung außerhalb des sich ausbildenden Raumgitters 16 das nicht umgewandelte Pulver 20. Dieses bildet das fließfähige Material in dem Hohlraum 12 nach dessen Fertigstellung (die aktuelle Pulveroberfläche bei dem Verfahren ist durch eine strichpunktierte Linie 30 angedeutet). Besonders vorteilhaft ist es, den Hohlraum 12 nach Erreichen des geforderten Volumens mit einer nicht näher dargestellten Abschlussplatte zu verschließen, die die gleiche Geometrie aufweisen kann, wie der Grundkörper 28. Damit wird der Hohlraum 12 abgeschlossen, so dass man diese Abschlussplatte, welche ebenfalls eine einfache Geometrie aufweisen kann, nicht mit dem additiven Fertigungsverfahren herstellen müsste.Since selective laser melting is a powder bed based additive manufacturing process, it remains in the forming cavity 12 during manufacture outside the forming space grid 16 the unconverted powder 20 , This forms the flowable material in the cavity 12 after its completion (the actual powder surface in the process is indicated by a dot-dash line 30 indicated). It is particularly advantageous to the cavity 12 to close after reaching the required volume with a cover plate, not shown, which may have the same geometry as the body 28 , This will be the cavity 12 completed, so that one would not have to produce this end plate, which may also have a simple geometry, with the additive manufacturing process.

Claims (7)

Bauteil mit einem zur Umgebung abgeschlossenen Hohlraum (12), der mit zwei fließfähigen Materialien (20, 24, 25), die in zwei unterschiedlichen Phasen vorliegen, gefüllt ist, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Hohlraum als dreidimensionales Strömungshindernis eine Raumstruktur (13, 16, 21) angeordnet ist, die an den Wänden des Hohlraumes (12) verankert und mit dem Bauteil einstückig hergestellt ist und die von den fließfähigen Materialien (20, 24, 25) umflossen werden kann, wobei als fließfähiges Material ein Pulver vorhanden ist, welches aus demselben Werkstoff wie die Raumstruktur besteht und in dem Hohlraum locker genug vorliegt, damit es sich in dem Hohlraum bewegen kann.Component with a cavity sealed to the environment ( 12 ) with two flowable materials ( 20 . 24 . 25 ), which are present in two different phases, is filled, characterized in that in the cavity as a three-dimensional flow obstacle a spatial structure ( 13 . 16 . 21 ) arranged on the walls of the cavity ( 12 ) and is integrally formed with the component and that of the flowable materials ( 20 . 24 . 25 ), wherein the flowable material is a powder which consists of the same material as the spatial structure and is sufficiently loose in the cavity for it to move in the cavity. Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dassdas zweite fließfähige Material ein Gas (25) ist.Component according to claim 1, characterized in that the second flowable material is a gas ( 25 ). Bauteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Raumstruktur durch ein Raumgitter (16) mit einer definierten Geometrie ausgebildet ist.Component according to claim 1 or 2, characterized in that the spatial structure through a space grid ( 16 ) is formed with a defined geometry. Bauteil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil ein Werkzeughalter (11) ist.Component according to one of the preceding claims, characterized in that the component is a tool holder ( 11 ). Verwendung eines Bauteils nach einem der voranstehenden Ansprüche mit einem zur Umgebung abgeschlossenen Hohlraum (12), der mit zwei fließfähigen Materialien (20, 24, 25), die in zwei unterschiedlichen Phasen vorliegen, gefüllt ist, wobei in dem Hohlraum eine Raumstruktur (13, 16, 21) angeordnet ist, die an den Wänden des Hohlraumes (12) verankert ist und die von dem fließfähigen Material (20, 24, 25) durchflossen werden kann, als Bauteil, welches schwingend beansprucht wird.Use of a component according to one of the preceding claims with a cavity sealed off from the environment ( 12 ) with two flowable materials ( 20 . 24 . 25 ), which are present in two different phases, is filled, wherein in the cavity a spatial structure ( 13 . 16 . 21 ) arranged on the walls of the cavity ( 12 ) and that of the flowable material ( 20 . 24 . 25 ) can be flowed through, as a component which is subjected to oscillating. Verfahren zum Erzeugen eines Bauteils (27) mit einem additiven Fertigungsverfahren, bei dem • das Bauteil mit einem zur Umgebung abgeschlossenen Hohlraum (12) hergestellt wird und • der Hohlraum mit zwei fließfähigen Materialien (20, 24, 25), die in zwei unterschiedlichen Phasen vorliegen, befüllt wird, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem additiven Fertigungsverfahren in dem Hohlraum (12) eine Raumstruktur (13, 16, 21) hergestellt wird, die an den Wänden des Hohlraumes (12) verankert ist und die von dem fließfähigen Material (20, 24, 25) durchflossen werden kann, wobei als additives Fertigungsverfahren ein pulverbettbasiertes Verfahren zum Einsatz kommt, und als eines der fließfähigen Materialien das Pulver (20) des Pulverbettes verwendet wird, welches in dem Hohlraum locker genug vorliegt, damit es sich in dem Hohlraum bewegen kann.Method for producing a component ( 27 ) with an additive manufacturing method, in which • the component with a cavity sealed to the environment ( 12 ) and • the cavity with two flowable materials ( 20 . 24 . 25 ), which are present in two different phases, characterized in that with the additive manufacturing process in the cavity ( 12 ) a spatial structure ( 13 . 16 . 21 ) which is attached to the walls of the cavity ( 12 ) and that of the flowable material ( 20 . 24 . 25 ) can be flowed through, wherein as additive manufacturing process a powder bed-based process is used, and as one of the flowable materials, the powder ( 20 ) of the powder bed which is loose enough in the cavity to allow it to move in the cavity. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil ausgehend von einem massiven Grundkörper (28) hergestellt wird, der als Basis für das additive Fertigungsverfahren dient, und mit dem additiven Fertigungsverfahren zumindest Teile der den Hohlraum (12) bildenden Wände und die Raumstruktur (13, 16, 21) hergestellt werden.A method according to claim 6, characterized in that the component starting from a solid body ( 28 ), which serves as the basis for the additive manufacturing process, and with the additive manufacturing process at least parts of the cavity ( 12 ) forming walls and the spatial structure ( 13 . 16 . 21 ) getting produced.
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