WO2018114139A1

WO2018114139A1 - Bauteil zur rotierbaren lagerung sowie verfahren zur herstellung des bauteils

Info

Publication number: WO2018114139A1
Application number: PCT/EP2017/079024
Authority: WO
Inventors: Andreas Nick
Original assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 2016-12-22
Filing date: 2017-11-13
Publication date: 2018-06-28
Anticipated expiration: 2019-06-22
Also published as: DE102016226035A1

Abstract

Es wird ein Bauteil (1) zur rotierbaren Lagerung um eine Drehachse (D10) mit einem sich flächig erstreckenden Basiskörper (10) beschrieben, in dessen Querschnittsinneren ein Kanal (20) ausgebildet ist, der sich in Form einer sich um eine Spiralachse (D20) windenden geschlossenen Spirale erstreckt, wobei die Spirale die Drehachse (D10) umschließt. Weiterhin werden ein Verfahren zur Herstellung und eine Verwendung des Bauteils (1) angegeben.

Description

Bauteil zur rotierbaren Lagerung sowie Verfahren zur Herstellung des

Bauteils

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bauteil zur rotierbaren Lagerung sowie ein Verfahren zur Herstellung des Bauteils.

Bauteile zur rotierbaren Lagerung bzw. rotierende Bauteile kommen in vielfältiger Weise zur Anwendung, beispielsweise in Form von Bremsscheiben für Fahrzeuge. Rotierende Bauteile in Form von Bremsscheiben sind üblicherweise ortsfest mit einem um eine Drehachse gelagerten Rad des Fahrzeugs verbunden. Zum

Abbremsen eines sich drehenden Rades sind am Fahrgestell, z.B. im Bereich des Radlagers, an dem das Rad gelagert ist, Reibvorrichtungen vorgesehen. Diese Reibvorrichtungen werden um Abbremsen des Rads, also zur Verringerung dessen Drehgeschwindigkeit, mit der Bremsscheibe in Reibkontakt gebracht. Die entstehende Reibungskraft zwischen der Reibvorrichtung und der Bremsscheibe führt neben der Bremswirkung auch zu einer starken Wärmeentwicklung. Derartige Bremskonzepte sind bei Straßen-, Schienen- und Luftfahrzeugen gleichermaßen anwendbar.

Um eine Beschädigung der Reibvorrichtung bzw. der Bremsscheibe infolge der Wärmeentwicklung zu vermeiden, beschreibt die EP 1 180 613 A2 eine

Bremsscheibe mit in deren Oberfläche ausgebildeten Luftführungskanälen. Diese sind an entgegengesetzt zueinander orientierten Oberflächen der Bremsscheibe vorgesehen und in einer Umfangsrichtung zueinander versetzt angeordnet, um eine konvektive Kühlung der Scheibe mittels durch die Luftführungskanäle geführter Umgebungsluft zu verbessern.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Konzept zur Kühlung von

rotierenden Bauteilen bereitzustellen, das eine zuverlässige Kühlung des Bauteils bei einfachem konstruktiven Aufbau des Bauteils ermöglicht. Diese Aufgabe wird jeweils durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den auf die unabhängigen Ansprüche rückbezogenen Unteransprüchen in Verbindung mit der Beschreibung.

Nach einem ersten Aspekt der Erfindung ist ein Bauteil zur rotierbaren Lagerung um eine Drehachse vorgesehen. Das Bauteil weise einen sich flächig erstreckenden Basiskörper auf, in dessen Querschnittsinneren ein Kanal ausgebildet ist, der sich in Form einer sich um eine Spiralachse windenden geschlossenen Spirale erstreckt, wobei die Spirale die Drehachse umschließt.

Das erfindungsgemäße Bauteil liegt demnach in Form eines flächigen Basiskörpers oder Basisteils vor. Ein Kanal, der zur Führung eines Fluids, insbesondere eines Kühlmittels vorgesehen ist, ist in dessen Querschnittsinneres eingeschlossen ausgebildet. Der Kanal verläuft demnach vollständig innerhalb des Bauteils und bildet insbesondere keine Öffnungen an der Oberfläche des Bauteils aus. Der Kanal verläuft in Form einer geschlossenen Spirale, bildet also einen in sich geschlossene Bahn aus. Die Spirale umschließt bzw. umwindet eine Drehachse, um welche das Basisteil lagerbar ist.

Die Ausbildung eines Kanals, der vollständig innerhalb des Querschnitts des Bauteils in Form einer geschlossenen Bahn vorgesehen ist, bietet den Vorteil, dass ein Kühlmittel im Inneren des Bauteils zirkulierbar ist. Auf diese Weise wird eine effiziente Kühlung bewirkt. Insbesondere können inkompressible Fluide, wie z.B. Wasser oder Öl, zur Kühlung verwendet werden, mit denen eine effiziente Kühlung üblicherweise bereits bei geringeren Strömungsgeschwindigkeiten erzielt wird als bei kompressiblen Fluiden, wie Luft oder anderen Gasen. Durch die spiralförmige Gestaltung wird eine große Länge des Kanals bei geringem Platz- bzw.

Flächenbedarf desselben erzielt. Zudem wird aufgrund des sich wegen der spiralförmigen Gestaltung ändernden Abstands des Kanals zur Drehachse die Fluidzirkulation infolge der bereichsweise unterschiedlich wirkenden Fliehkräfte verbessert.

Das Basisteil kann insbesondere einstückig ausgebildet sein. Dadurch wird eine hohe mechanische Stabilität des Basisteils erzielt. Weiterhin wird auf diese Weise die Dichtigkeit des Kanals verbessert.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Bauteils kann insbesondere vorgesehen sein, dass das Basisteil eine scheibenförmige Gestalt aufweist. Das Basisteil kann somit als ein Körper in Form eines Zylinders gestaltet sein, dessen Radius um ein Vielfaches höher ist als dessen Dicke, beispielsweise zumindest doppelt so hoch.

Weiterhin kann vorgesehen sein, dass das Basisteil eine die Drehachse

definierende Lagerstelle in Form einer Ausnehmung aufweist. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass eine Mittlachse der Ausnehmung mit einem Zentrum bzw. einem Mittelpunkt der Scheibe zusammenfällt. Durch eine solche Gestaltung wird ein Basisteil mit im wesentlicher rotationssymmetrischer Massenverteilung erzielt, wodurch bei einer drehbaren Lagerung die Belastung des Lagers verringert werden kann.

Bei dem Bauteil kann insbesondere vorgesehen sein, dass der Kanal einen ersten Kanalabschnitt aufweist, der sich in einer ersten Ebene zwischen einem ersten Ende und einem zweiten Ende erstreckt, wobei ein Abstand zwischen dem Kanal und der Spiralachse entlang des ersten Kanalabschnitts von dem ersten Ende hin zu dem zweiten Ende zunimmt, und wobei der Kanal einen zweiten Kanalabschnitt aufweist, der das erste Ende des ersten Kanalabschnitts mit dem zweiten Ende des ersten Kanalabschnitts in fluidkommunizierender Weise verbindet. Gemäß dieser Ausführungsform ist erstreckt sich der erste Kanalabschnitt in der ersten Ebene. Der spiralförmige Verlauf des ersten Kanalabschnitts ist demnach in der ersten Ebene gelegen. Hierbei kann„in einer Ebene" insbesondere so verstanden werden, dass eine durch die Querschnittsform des Kanals definierte Mittelachse des Kanals entlang der gesamten Längserstreckung des ersten

Kanalabschnitts in einer durch zwei sich schneidende Vektoren definierten Ebene liegt oder um maximal den doppelten mittleren Durchmesser des Kanals 20 von der Ebene abweicht. Ein Normalenvektor auf die Ebene kann insbesondere parallel zu der Drehachse gerichtet sein. Durch den Verlauf des ersten Kanalabschnitts in einer Ebene wird ein platzsparender, einfacher konstruktiver Aufbau des Basisteils erzielt. Das Basisteil kann somit mit relativ geringer Dicke und damit geringem Materialaufwand realisiert werden, wodurch das Basisteil ein geringes Gewicht aufweist. Das erste und das zweite Ende des ersten Kanalabschnitts können insbesondere als solche Stellen des Kanals definiert sein, zwischen denen sich innerhalb der ersten Ebene ein größtmöglicher Abstand entlang des Kanalverlaufs ergibt. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der zweite Kanalabschnitt sich entlang einer zweiten Ebene zwischen dem ersten und dem zweiten Ende des ersten Kanalabschnitts erstreckt. Hierbei kreuzt der zweite Kanalabschnitt den ersten Kanalabschnitt zumindest einmal in einer bevorzugt parallel zu der ersten Ebene verlaufenden zweiten Ebene und verläuft in dieser zweiten Ebene. Dies bewirkt einen einfachen konstruktiven Aufbau des Bauteils, insbesondere mit einem einfachen Bahnverlauf des Kanals.

Weiterhin kann hierbei vorgesehen sein, dass der zweite Kanalabschnitt sich entlang einer senkrecht auf die Spiralachse stehenden radialen Richtung erstreckt. Demnach schneidet eine Längsachse des zweiten Kanalabschnitts, insbesondere eines mittleren Abschnitts desselben, die Spiralachse. Der zweite Kanalabschnitt verbindet damit das erste und das zweite Ende des ersten Kanalabschnitts auf kürzestem Weg. Damit wird eine Länge des außerhalb der ersten Ebene

verlaufenden zweiten Kanalabschnitts verkürzt und damit eine mechanische Schwächung des Basisteils durch den Kanalabschnitt minimiert.

Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass der zweite Kanalabschnitt sich mit kleiner werdendem Abstand um die Spiralachse windend zwischen dem ersten und dem zweiten Ende des ersten Kanalabschnitts verläuft. Demnach kann auch der zweite Kanalabschnitt spiralförmig verlaufen. Dies bietet den Vorteil, dass die Länge des Kanals insgesamt vergrößert und damit die erzielbare Kühlleistung verbessert wird. Weiterhin ergibt sich eine große Kanallänge bei platz- bzw.

flächensparendem Aufbau. _r

Das Basisteil kann insbesondere aus einem Metallmaterial, einem

Kunststoff material, einem Verbundmaterial oder einem Keramikmaterial hergestellt sein. Als Metallmaterial kommen insbesondere Stahllegierungen, Titan oder Titanlegierungen, Aluminium oder Aluminiumlegierungen oder ähnliche

Metallmaterialen in Fragen. Als Kunststoff material kann insbesondere ein Polyamid oder ein Elastomer, wie beispielsweise Thermoplastisches Polyurethan, verwendet werden. Unter Verbundmaterial sind in diesem Zusammenhang insbesondere Materialien zu verstehen, bei denen Fasermaterial in einem Matrixmaterial eingebettet ist. Dies können insbesondere faserverstärkte Kunststoffe, wie beispielsweise mit Kohlefasern verstärkte Kunststoffe, oder mit Kohlenstofffasern verstärktes Siliziumkarbid sein. Als Keramikmaterial kann insbesondere

Siliziumkarbid, AI2O3 oder dergleichen verwendet werden. Weiterhin kann das Basisteil eine sich zwischen dem Kanal und einer Oberfläche des Basisteils erstreckende Öffnung aufweisen, die mittels einer

Verschlusseinrichtung verschließbar oder verschlossen ist. Beispielsweise kann eine in den ersten Kanalabschnitt mündende Bohrung vorgesehen sein. Durch die Öffnung ist der Kanal mit einem Fluid befüllbar. Die Verschlusseinrichtung kann lösbar oder abnehmbar gestaltet sein, beispielsweise als in die Öffnung

einschraubbare Dichtschraube, in die Öffnung einführbare Kappe oder dergleichen. Alternativ hierzu kann die Verschlusseinrichtung auch durch einen die Öffnung verschließenden Materialpfropfen ausgebildet sein, der nach dem Einfüllen des Fluids stoffschlüssig mit dem Basisteil verbunden wird.

Nach einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass der Kanal mit einem Fluid gefüllt ist. Das Fluid kann beispielsweise durch die voranstehend beschriebene Öffnung eingefüllt worden sein. Auch kann das Fluid bereits während des Herstellungsprozesses des Basisteils in den Kanal zugeführt worden sein, solange dieser noch nicht vollständig geschlossen ist.

Als Fluid kann insbesondere ein inkompressibles Fluid verwendet werden. Diese bieten den Vorteil, dass verglichen mit kompressiblen Fluiden bereits bei relativ kleinen Strömungsgeschwindigkeiten relativ große Wärmeübertragungsraten erzielbar sind. Beispielsweise kann Wasser verwendet werden, wodurch eine hervorragende Wärmeabfuhr erzielbar ist. Weiterhin kann insbesondere ein Öl, also eine organische Flüssigkeit, als verwendet werden. Dies bietet den Vorteil, dass Korrosion wirkungsvoll vorgebeugt wird.

Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils gemäß einer der voranstehenden beschriebenen Ausführungsformen vorgesehen. Bei dem Verfahren erfolgt ein Aufbauen des Basisteils unter

Ausbildung des Kanals mittels eines generativen Herstellungsverfahrens. Bei generativen bzw. additiven Fertigungsverfahren, auch allgemein als„SD- Druckverfahren" bezeichnet, werden ausgehend von einem digitalisierten geometrischen Modell eines Objekts ein oder mehrere Ausgangsmaterialien sequentiell in Lagen übereinandergeschichtet und ausgehärtet. Das Basisteil wird somit insbesondere in einer Aufbaurichtung, vorzugsweise entlang der Drehachse, schichtweise aufgebaut. Dadurch kann der Kanal mit einem in sich geschlossenen, spiralförmigen Verlauf bei einer einstückigen Bauweise des Basisteils mit relativ geringem Aufwand erzeugt werden. Das zum Aufbauen verwendete generative Herstellungsverfahren kann

insbesondere ein selektives Lasersinterverfahren, kurz S LS -Verfahren, oder ein Elektronenstrahl-Sinterverfahren, kurz EBM -Verfahren, umfassen. Beim SLS- Verfahren, auch als SLM -Verfahren („Selektive Laser Melting") bezeichnet, wird ein Bauteil schichtweise aus einem Modelliermaterial, beispielsweise eines der oben genannten Materialen, aufgebaut, indem das Modelliermaterial in Pulverform auf eine Unterlage aufgebracht wird und gezielt durch lokale Laserbestrahlung verflüssigt wird, wodurch sich nach Abkühlung ein festes, zusammenhängendes Bauteil ergibt. Beim EBM-Verfahren wird anstelle eines Laserstrahls ein

Elektronenstrahl als Energiequelle zur Bestrahlung des pulverförmigen

Modelliermaterials verwendet.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Verwendung des Bauteils gemäß einer der voranstehenden beschriebenen Ausführungsformen als eine

Bremsscheibe für ein Fahrzeug vorgesehen, wobei das Basisteil um die Drehachse gelagert ist. Bei dem Fahrzeug kann es sich insbesondere um ein Luft- oder Raumfahrzeug handeln. Selbstverständlich kann das Fahrzeug auch ein

Straßenfahrzeug, wie z.B. ein Personenkraftwagen, ein Lastkraftwagen, ein

Baufahrzeug, ein Anhänger oder dergleichen, oder ein Schienenfahrzeug sein.

In Bezug auf Richtungsangaben und Achsen, insbesondere auf Richtungsangaben und Achsen, die den Verlauf von physischen Strukturen betreffen, wird hierin unter einem Verlauf einer Achse, einer Richtung oder einer Struktur„entlang" einer anderen Achse, Richtung oder Struktur verstanden, dass diese, insbesondere die sich in einer jeweiligen Stelle der Strukturen ergebenden Tangenten jeweils in einem Winkel von kleiner gleich 45 Grad, bevorzugt kleiner 30 Grad und

insbesondere bevorzugt parallel zueinander verlaufen. In Bezug auf Richtungsangaben und Achsen, insbesondere auf Richtungsangaben und Achsen, die den Verlauf von physischen Strukturen betreffen, wird hierin unter einem Verlauf einer Achse, einer Richtung oder einer Struktur„quer" zu einer anderen Achse, Richtung oder Struktur verstanden, dass diese, insbesondere die sich in einer jeweiligen Stelle der Strukturen ergebenden Tangenten jeweils in einem Winkel von größer oder gleich 45 Grad, bevorzugt größer oder gleich 60 Grad und insbesondere bevorzugt senkrecht zueinander verlaufen. Hierin wird unter„einstückig",„einteilig",„integral" oder„in einem Stück" ausgebildeten Komponenten allgemein verstanden, dass diese Komponenten als ein einziges, eine Materialeinheit bildendes Teil vorliegen und insbesondere als ein solches hergestellt sind, wobei die eine von der anderen Komponente nicht ohne Aufhebung des Materialzusammenhalts von der anderen lösbar ist.

3D-Druckverfahren im Sinne der vorliegenden Anmeldung umfassen alle generativen bzw. additiven Fertigungsverfahren, bei welchen auf der Basis von geometrischen Modellen Objekte vordefinierter Form aus formlosen Materialien wie Flüssigkeiten und Pulvern oder formneutralen Halbzeugen wie etwa band- oder drahtförmigem Material mittels chemischer und/oder physikalischer Prozesse in einem speziellen generativen Fertigungssystem hergestellt werden. SD- Druckverfahren im Sinne der vorliegenden Anmeldung verwenden dabei additive Prozesse, bei denen das Ausgangsmaterial schichtweise in vorgegebenen Formen sequentiell aufgebaut wird.

Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren der

Zeichnungen erläutert. Von den Figuren zeigen: eine perspektivische Ansicht eines Bauteils gemäß einem

Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei das

Bauteil teilweise transparent dargestellt ist; Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer Kontur eines im

Querschnittsinneren des Bauteils ausgebildeten Kanals;

Fig. 3 eine Schnittansicht des in Fig. 1 gezeigten Bauteils, die sich bei einem Schnitt entlang der in Fig. 1 gezeigten Linie A-A ergibt;

Fig. 4 eine Draufsicht auf eine Kontur eines im Querschnittsinneren des

Bauteils ausgebildeten Kanals gemäß einem weiteren

Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 5 eine Draufsicht auf eine Kontur eines im Querschnittsinneren des

Bauteils ausgebildeten Kanals gemäß einem weiteren

Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und Fig. 6 ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

In den Figuren bezeichnen dieselben Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Komponenten, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.

Fig. 1 zeigt ein Bauteil 1 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Bauteil 1 ist zur rotierbaren Lagerung um eine Drehachse D10 vorgesehen. Das Bauteil 1 kann insbesondere selbst zur direkten drehbaren Lagerung ausgebildet sein. Hierzu kann eine die Drehachse D10 definierende Lagerungsstelle 2 an dem Bauteil 1 vorgesehen sein, z.B. wie in Fig. 3 gezeigt in Form einer Ausnehmung zur Aufnahme eines Lagereinrichtung (nicht gezeigt). Alternativ kann das Bauteil 1 auch zur Anbringung an einem weiteren Bauteil (nicht gezeigt), das drehbar gelagert ist, vorgesehen sein. Das Bauteil 1 kann insbesondere einstückig ausgebildet sein, wie beispielhaft in Fig. 3

dargestellt. Das Bauteil 1 kann insbesondere als eine Bremsscheibe für ein

Fahrzeug (nicht gezeigt) verwendet werden. Das Bauteil 1 weist ein Basisteil 10 auf. Dieses ist als eine sich flächig erstreckende, insbesondere einstückige Komponente realisiert und kann insbesondere eine scheibenförmige Gestalt aufweisen, wie dies beispielhaft in Fig. 1 gezeigt ist.

Insbesondere kann das Basisteil als eine Kreisscheibe realisiert sein. Die Drehachse D10 erstreckt sich dabei bevorzugt durch das Zentrum der Kreisscheibe. Gemäß der in Fig. 3 beispielhaft gezeigten Gestaltung liegt dabei eine Mittelachse der die Drehachse D10 definierenden Ausnehmung 2 im Zentrum, also im

Flächenschwerpunkt der Kreisscheibe. Im Querschnittsinneren des Basiskörpers 10 ein Kanal 20 ausgebildet. Wie insbesondere aus Fig. 3 erkennbar ist, ist der Kanal 20 vollständig im Querschnitt des Basiskörpers 10 eingeschlossen. Der Basiskörper 10 bildet somit Wandungen des Kanals 20 derart aus, dass der Kanal 20 entlang seiner gesamten Länge eine geschlossene Querschnittsform aufweist. In Fig. 3 ist beispielhaft eine kreisförmige Querschnittsform des Kanals 20 dargestellt.

Selbstverständlich kann der Kanal 20 auch eine polygonische, eine elliptische oder eine andere geschlossene Querschnittsform aufweisen. Der Kanal 20 ist zur Führung eines Fluids, insbesondere eines Kühlmittels vorgesehen. Der Kanal 20 kann mit einem Fluid, insbesondere mit einem inkompressiblen Fluid gefüllt sein (nicht gezeigt), beispielsweise mit Wasser, Öl oder dergleichen. Grundsätzlich kann das gesamte Innenvolumen des Kanals 20 vollständig mit einem inkompressiblen oder einem kompressiblen Fluid gefüllt sein. Es können jedoch auch

Fluidmischungen, insbesondere Mischungen aus Fluiden, die in verschiedenen Aggregatszuständen vorliegen, in den Kanal 20 eingefüllt sein. Das Basisteil 10 kann insbesondere durch ein generatives Herstellungsverfahren hergestellt sein, wobei das Basisteil 10 vorzugsweise aus einem Kunststoff material, aus einem Metallmaterial, einem Keramikmaterial oder einem Verbundmaterial ausgebildet ist.

Wie insbesondere in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist, erstreckt sich der Kanal in Form in sich geschlossenen Spirale, die ein Spiralachse D20 umwindet. Unter einer Spirale wird hierin ein Bahnverlauf verstanden, der um einen Punkt oder eine Achse - insbesondere die Spiralachse D20 - verläuft und von dem Punkt oder der Achse aus gesehen sich von diesem / dieser entfernt bzw. dieser annähert. Eine

geschlossene Spirale weist dabei einen Bahnverlauf ohne offene Enden und mit zumindest einem Kreuzungspunkt auf. Die Spiralachse D20 kann insbesondere als eine Achse definiert sein, von der aus der Bahnverlauf der Spirale durch einen Vektor V beschreibbar ist, der ausschließlich in einer Drehrichtung φ um die Achse gedreht wird. Wie beispielsweise in Fig. 1 erkennbar, wird durch den spiralförmigen Verlauf des Kanals 20 in vorteilhafter Weise eine relativ große Kanallänge auf kleiner Fläche erzielt.

Weiterhin umwindet oder umschließt die Spirale die Drehachse D10. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Drehachse D10 und die Spiralachse D20 kongruent sind, wie dies beispielhaft in den Fig. 1 bis 3 gezeigt ist.

In den Fig. 1 bis 3 ist beispielhaft jeweils ein spiralförmiger Verlauf eines Kanals 20 gezeigt, bei dem ein Abstand zwischen einzelnen Kanalbereichen in einer senkrecht auf die Spiralachse D20 stehenden radialen Richtung R in etwa gleich ist. In den in den Fig. 1 bis 3 beispielhaft gezeigten Gestaltungen weist der Kanal 20 weiterhin zumindest in einem ersten Kanalabschnitt 21 einen gekrümmten

Bahnverlauf auf. Fig. 5 zeigt beispielhaft eine alternative Gestaltung eines in Form einer geschlossenen Spirale verlaufenden Kanals 20, bei dem mehrere jeweils gerade verlaufende Kanalteilabschnitte 23 derart aneinander gereiht sind, dass diese einen spiralförmigen Verlauf ausbilden. Zwei aneinander grenzende

Kanalteilabschnitte 23 erstrecken sich dabei jeweils quer zueinander bzw. weisen eine quer zueinander verlaufende Längserstreckung auf. Bei der in Fig. 5

beispielshaft dargestellten Gestaltung des Kanals 20 folgen entlang der

Längserstreckung des Kanals 20 jeweils zwei gleich lange und sich rechtwinklig zueinander erstreckende Kanalteilabschnitte 23. Wie in den Fig. 1 bis 3 weiterhin erkennbar erstreckt sich ein erster Kanalabschnitt 21 in einer ersten Ebene El. Ein zweiter Kanalabschnitt 22 verläuft außerhalb der ersten Ebene El. Unter einem Verlauf des Kanals 20 oder eines Kanalabschnitts des Kanals 20„in einer Ebene" kann hierin insbesondere verstanden werden, dass eine durch die Querschnittsform des Kanals 20 definierte Mittelachse des Kanals 20 entlang der gesamten Längserstreckung des jeweiligen Kanalabschnitts in einer Ebene liegt oder um maximal den doppelten mittleren Durchmesser des Kanals 20 von der Ebene abweicht. Der mittlere Durchmesser des Kanalabschnitts kann insbesondere als der Durchmesser eines Kreises definiert sein, der sich bei gegebener Länge und gegebenem Volumen des jeweiligen Kanalabschnitts ergeben würde, wenn der jeweilige Kanalabschnitt mit einem kreisförmigen Querschnitt ausgebildet würde.

Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der erste Kanalabschnitt 21 sich in der ersten Ebene El zwischen einem ersten Ende 21A und einem zweiten Ende 21B erstreckt. Das erste und das zweite Ende 21A, 21B des ersten Kanalabschnitts 21 können insbesondere solche Stellen des Kanals 20 aufgefasst werden, zwischen denen sich innerhalb der ersten Ebene El ein größtmöglicher Abstand entlang des Kanalverlaufs ergibt. Ein Abstand dl zwischen dem Kanal 20 und der Spiralachse D20 nimmt entlang des ersten Kanalabschnitts 21 von dem ersten Ende 21A hin zu dem zweiten Ende 21B zu. Wie insbesondere in Fig. 2 erkennbar, ist das erste Ende 21A des ersten Kanalabschnitts 21 in Bezug auf die radiale Richtung R innen, also nahe bei der Spiralachse D20 gelegen. Dementsprechend ist das zweite Ende 21B des ersten Kanalabschnitts 21 in Bezug auf die radiale Richtung R außen gelegen.

Der zweite Kanalabschnitt 22 verbindet das erste Ende 21A des ersten

Kanalabschnitts 21 mit dem zweiten Ende 21B des ersten Kanalabschnitts 21 in fluidkommunizierender Weise. Damit wird ein geschlossener, spiralförmig verlaufender Kanal 20 realisiert. Der erste und der zweite Kanalabschnitt 21, 22 weisen bevorzugt die gleiche Querschnittsform auf, beispielsweise jeweils kreisförmig, wie in Fig. 3 beispielhaft gezeigt.

Wie in Fig. 3 beispielhaft gezeigt ist, kann der zweite Kanalabschnitt 22 kann sich insbesondere entlang einer sich beabstandet zu der Ersten Ebene El erstreckenden zweiten Ebene E2 zwischen dem ersten und dem zweiten Ende 21A, 21B des ersten Kanalabschnitts erstrecken. Hierbei kann insbesondere vorgesehen sein, dass der zweite Kanalabschnitt 22 einen an das erste Ende 21A des ersten Kanalabschnitts 21 angeschlossenen ersten Endbereich 22A und einen an das zweite Ende 21B des ersten Kanalabschnitts 21 angeschlossenen zweiten Endbereich 22B aufweist. Der erste und der zweite Endbereich 22A, 22B des zweiten Kanalabschnitts 22 weisen jeweils eine S-förmige Gestalt auf. Weiterhin verläuft ein sich zwischen dem ersten und dem zweiten Endbereich 22A, 22B erstreckender Hauptbereich 22C des zweiten Kanalabschnitts 22 entlang der zweiten Ebene E2. Dies kann insbesondere einen geraden Verlauf des Hauptbereich 22C des zweiten Kanalabschnitts 22 in der zweiten Ebene E2 umfassen, wie dies beispielhaft in Fig. 3 dargestellt ist. Auch kann ein gewellter Verlauf des Hauptbereich 22C des zweiten Kanalabschnitts 22 entlang der zweiten Ebene E2 vorgesehen sein. Der zweite Kanalabschnitt 22 kann sich insbesondere entlang der radialen Richtung R erstrecken, wie dies beispielhaft in den Fig. 1 bis 3 dargestellt ist. Wie

insbesondere in Fig. 2 erkennbar, kann hierbei vorgesehen sein, dass das erste und das zweite Ende 21A, 21B des ersten Kanalabschnitts 21 in radialer Richtung R in etwa fluchten und der zweite Kanalabschnitt 22 entlang einer kürzest möglichen Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Ende 21A, 21B des ersten Kanalabschnitts 21 verläuft. Wie beispielsweise in Fig. 3 erkennbar ist, wird durch diese Gestaltung die Länge des außerhalb der ersten Ebene El verlaufenden zweiten Kanalabschnitts 22, insbesondere dessen Hauptbereichs 22C, minimiert wodurch eine sich zwischen einer Oberfläche 10a des Basisteils 10 und dem Kanal 20 ergebende Wanddicke w20 nur über den kurzen Hauptbereich 22C des zweiten Kanalabschnitts 22 verringert ist. Auch bei der in Fig. 5 gezeigten Gestaltung des Kanals 20 verläuft der zweite Kanalabschnitt 22 mit einem sich gerad

erstreckenden Hauptbereich 22C und erstreckt sich insbesondere entlang der radialen Richtung R.

Fig. 4 zeigt beispielhaft einen weiteren möglichen Verlauf des zweiten

Kanalabschnitts 22. Hierbei windet sich der zweite Kanalabschnitt 22 mit kleiner werdendem Abstand dl um die Spiralachse D20. Wie in Fig. 4 schematisch gezeigt ist, weist der zweite Kanalabschnitt 22 somit ebenfalls einen spiralförmigen Verlauf auf, der insbesondere so gestaltet sein kann, dass dieser den spiralförmigen Verlauf des ersten Kanalabschnitts 21 stetig fortsetzt. Das erste und das zweite Ende 21A, 21B des ersten Kanalabschnitts 21 sind in Fig. 4 lediglich symbolisch durch gestrichelte Linien dargestellt.

Wie in Fig. 3 beispielhaft gezeigt ist, kann das Basisteil 10 eine sich zwischen dem Kanal 20 und einer Oberfläche 10a des Basisteils 10 erstreckende Öffnung 11 aufweisen. Durch diese in dem Basisteil 10 ausgebildete Öffnung 11 ist der Kanal 20 in fluidkommunizierender Weise mit der Umgebung verbindbar. Die Öffnung 11 kann beispielsweise als Bohrung in das Basisteil 10 eingebracht sein. Die Öffnung 11 ist mittels einer Verschlusseinrichtung 12 verschließbar oder verschlossen. In Fig. 3 ist beispielhaft eine Verschlusseinrichtung 12 in Form eines in die Öffnung 11 lösbar einschraubbaren Deckels dargestellt. Es ist jedoch auch denkbar, dass die Verschlusseinrichtung 12 durch einen Materialpfropfen, der beispielsweise aus demselben Material hergestellt sein kann wie das Basisteil 10, verschlossen ist. Ein Fluid kann insbesondere durch die Öffnung 11 in den Kanal 20 eingefüllt und die Öffnung 11 anschließend auf eine der beschriebenen Arten verschlossen werden.

In Fig. 6 ist schematisch ein Ablaufdiagramm eines Verfahren M zur Herstellung des Bauteils 1 dargestellt. Demnach erfolgt in einem Verfahrensschritt Ml der Aufbau des Basisteils 10 mittels eines generativen Herstellungsverfahrens unter Ausbildung des Kanals 20.

Bei generativen bzw. additiven Fertigungsverfahren, auch allgemein als„SD- Druckverfahren" bezeichnet, werden ausgehend von einem digitalisierten geometrischen Modell eines Objekts ein oder mehrere Ausgangsmaterialien sequentiell in Lagen übereinandergeschichtet und ausgehärtet. 3D-Druckverfahren sind insbesondere vorteilhaft, da sie die Herstellung von dreidimensionalen Komponenten in urformenden Verfahren ermöglichen, ohne spezielle, auf die äußere Form der Komponenten abgestimmte Fertigungswerkzeuge zu benötigen. Dadurch werden hocheffiziente, materialsparende und zeitsparende

Herstellungsprozesse für Bauteile und Komponenten ermöglicht. Besonders vorteilhaft sind 3D-Druckverfahren im Luft- und Raumfahrtbereich, da dort sehr viele verschiedene, auf spezielle Einsatzzwecke abgestimmte Bauteile eingesetzt werden, die in solchen 3D-Druckverfahren mit geringen Kosten, geringer Fertigungsvorlaufzeit und mit geringer Komplexität in den für die Herstellung benötigten Fertigungsanlagen herstellbar sind.

Der schichtweise Aufbau Ml des Basisteils 10 kann insbesondere entlang einer sich quer zu der ersten Ebene El erstreckenden Aufbaurichtung BIO. Die

Aufbaurichtung BIO kann sich insbesondere entlang der Spiralachse D20 erstrecken, wie z.B. in Fig. 3 erkennbar ist.

Als generatives Herstellungsverfahren zum Aufbau des Basisteils 10 kann insbesondere ein selektives Lasersinterverfahren, kurz„S LS -Verfahren", oder ein Elektronenstrahl-Sinterverfahren, kurz„EBM-Verfahren" von„Electron Beam

Melting", verwendet werden. Beim SLS-Verfahren, auch als SLM-Verfahren

(„Selective Laser Melting") bezeichnet, wird das herzustellende Bauteil schichtweise aus einem Modelliermaterial, beispielsweise ein Kunststoff oder ein Metall, aufgebaut, indem das Modelliermaterial in Pulverform auf eine Unterlage aufgebracht wird und gezielt durch lokale Laserbestrahlung verflüssigt wird, wodurch sich nach Abkühlung ein festes, zusammenhängendes Bauteil ergibt.

Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend anhand von Ausführungsbeispielen exemplarisch erläutert wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar. Insbesondere sind auch Kombinationen der voranstehenden Ausführungsbeispiele denkbar.

BEZUGSZEICHENLISTE

1 Bauteil

2 Lagerstelle

2A, 2B Ausnehmungen

10 Basiskörper

10a Oberfläche des Basisteils

11 Öffnung

12 Verschlusseinrichtung

20 Kanal

21 erster Kanalabschnitt

21A erstes Ende des ersten Kanalabschnitts

21B zweites Ende des ersten Kanalabschnitts

22 zweiter Kanalabschnitt

22A erster Endbereich des zweiten Kanalabschnitts

22B zweiter Endbereich des zweiten Kanalabschnitts

22C Hauptbereich des zweiten Kanalabschnitts

23 Kanalteilabschnitte

BIO Aufbaurichtung

dl Abstand

D10 Drehachse

D20 Spiralachse

El erste Ebene

E2 zweite Ebene

M Verfahren

Ml Verfahrensschritt

R radiale Richtung

V Vektor w20 Wanddicke φ Drehrichtung

Claims

ANSPRÜCHE

1. Bauteil (1) zur rotierbaren Lagerung um eine Drehachse (D10) mit einem sich flächig erstreckenden Basiskörper (10), in dessen Querschnittsinneren ein Kanal (20) ausgebildet ist, der sich in Form einer sich um eine

Spiralachse (D20) windenden geschlossenen Spirale erstreckt, wobei die Spirale die Drehachse (D10) umschließt.

2. Bauteil (1) nach Anspruch 1, wobei der Basiskörper (10) eine

scheibenförmige Gestalt aufweist.

3. Bauteil (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Basiskörper (10) eine die

Drehachse (D10) definierende Lagerstelle (2) in Form einer Ausnehmung aufweist.

4. Bauteil (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei der Kanal (20) einen ersten Kanalabschnitt (21) aufweist, der sich in einer ersten Ebene (El) zwischen einem ersten Ende (21A) und einem zweiten Ende (21B) erstreckt, wobei ein Abstand (dl) zwischen dem Kanal (20) und der Spiralachse (D20) entlang des ersten Kanalabschnitts (21) von dem ersten Ende (21A) hin zu dem zweiten Ende (21B) zunimmt und wobei der Kanal (20) einen zweiten Kanalabschnitt (22) aufweist, der das erste Ende (21A) des ersten

Kanalabschnitts (21) mit dem zweiten Ende (21B) des ersten Kanalabschnitts (21) in fluidkommunizierender Weise verbindet.

5. Bauteil (1) nach Anspruch 4, wobei der zweite Kanalabschnitt (22) sich entlang einer zweiten Ebene (E2) zwischen dem ersten und dem zweiten Ende (21A; 21B) des ersten Kanalabschnitts (21) verläuft.

6. Bauteil (1) nach Anspruch 5, wobei der zweite Kanalabschnitt (22) sich

entlang einer senkrecht auf die Spiralachse (D20) stehenden radialen Richtung (R) erstreckt.

7. Bauteil (1) nach Anspruch 4 oder 5, wobei der zweite Kanalabschnitt (22) sich mit kleiner werdendem Abstand (dl) um die Spiralachse (D20) windend zwischen dem ersten und dem zweiten Ende (21A; 22A) des ersten

Kanalabschnitts (21) verläuft.

8. Bauteil (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei der

Basiskörper (10) eine sich zwischen dem Kanal (20) und einer Oberfläche (10a) des Basiskörpers (10) erstreckende Öffnung (11) aufweist, die mittels einer Verschlusseinrichtung (12) verschließbar oder verschlossen ist.

9. Bauteil (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei der Kanal (20) mit einem Fluid gefüllt ist.

10. Bauteil (1) nach Anspruch 9, wobei das Fluid ein inkompressibles Fluid, insbesondere Wasser, Öl oder dergleichen, ist.

11. Verfahren (M) zur Herstellung eines Bauteils (1) nach einem der

voranstehenden Ansprüche, mit folgenden Verfahrensschritten:

Aufbauen (Ml) des Basisteils (1) unter Ausbildung des Kanals (20) mittels eines generativen Herstellungsverfahrens.

12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Schritt des Aufbauens (Ml) ein selektives Lasersinterverfahren oder ein Elektronenstrahl-Sinterverfahren umfasst.

13. Verwendung des Bauteils (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 als eine Bremsscheibe für ein Fahrzeug, wobei der Basiskörper (10) um die Drehachse (D10) gelagert ist.