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Dokumentenidentifikation DE19726907C2 20.02.2003
Titel Verfahren zur Herstellung eines durchsichtigen Versuchs-Maschinengehäuses
Anmelder Dr.Ing.h.c. F. Porsche AG, 70435 Stuttgart, DE
Erfinder Dimter, Christoph, 71665 Vaihingen, DE;
Petersmann, Josef, Dipl.-Ing. (FH), 71299 Wimsheim, DE
DE-Anmeldedatum 25.06.1997
DE-Aktenzeichen 19726907
Offenlegungstag 07.01.1999
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 20.02.2003
Veröffentlichungstag im Patentblatt 20.02.2003
IPC-Hauptklasse B29C 39/02
IPC-Nebenklasse B29C 39/42   B29C 67/00   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines durchsichtigen Versuchs- Maschinengehäuses nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei der Entwicklung von Maschinen, beispielsweise Brennkraftmaschinen oder Getrieben, mit internen Flüssigkeitskreisläufen (beispielsweise Schmiermittelumlauf oder Kühlmittelumlauf) ist es zur Optimierung dieser Flüssigkeitskreisläufe erforderlich, den Flüssigkeitsumlauf bzw. die Flüssigkeitsverteilung sichtbar zu machen. Dazu werden Versuchs-Maschinengehäuse genutzt, die auf Prüfständen unter Versuchsbedingung bzw. realitätsnah betrieben werden. Um den Flüssigkeitskreislauf innerhalb der Maschine sichtbar zu machen, werden dazu an relevanten Stellen Öffnungen in das Versuchsgehäuse eingearbeitet, die mit durchsichtigen Materialien abgedeckt werden. Derartige Versuchs-Maschinengehäuse haben jedoch den Nachteil, dass durch die Sichtfenster nur ein begrenzter Teil des Flüssigkeitskreislaufes sichtbar ist. Weiterhin besteht der Nachteil, dass die Fensterlage vor der Montage festgelegt werden muss und damit insbesondere bei der Beobachtung von Flüssigkeitskreisläufen oftmals sich erst im Betrieb als kritisch herausstellende Bereiche nicht einsichtig sind.

Es ist weiterhin bekannt, ein durchsichtiges Versuchs-Maschinengehäuse durch Kopierfräsen aus einem blockartigen, durchsichtigen Material herzustellen. Derartige Kopierverfahren sind jedoch sehr aufwendig und teuer.

In der Fachzeitschrift Plastverarbeiter (45. Jahrgang, 1994, Nr. 2, Seite 42 und 43) wurde der Artikel "Schnelle Produktentwicklung durch Rapid Prototyping" veröffentlicht, in dem das Stereolithographie-Verfahren beschrieben ist, mit dem in kurzer Zeit kompliziert geformte Prototypenmodelle herstellbar sind. Diese Stereolithographie- Modelle können geschliffen und lackiert werden und sind beispielsweise zur Erstellung von Silikon-Gussformen für das Vakuumgießen nutzbar. Dabei gibt es PU-Gießharze mit verschiedenen mechanischen Eigenschaften wie elastisch, durchsichtig, schlagzäh oder temperaturbeständig.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines durchsichtigen Versuchs-Maschinengehäuses bereitzustellen, mit dem der interne Flüssigkeitskreislauf innerhalb des Gehäuses sichtbar gemacht werden kann. Das Verfahren soll dabei kostengünstig sein und vor allem in Bereichen der flüssigkeitsführenden Gehäuseteile dem zu untersuchenden Getriebe ohne größere Abweichungen entsprechen. Ein derartiges Versuchs-Maschinengehäuse soll darüber hinaus zur Aufnahme und zum Betrieb aller beweglichen Bauelemente geeignet sein.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 1 erfüllt.

Durch die nachfolgend beschriebene Ausbildung eines gegossenen, durchsichtigen Versuchs-Maschinengehäuses aus Kunststoff wird einerseits ein kostengünstiges Herstellungsverfahren für ein derartiges Maschinengehäuse zur Verfügung gestellt, bei dem Serienwerkzeuge bzw. Vorserienwerkzeuge genutzt werden können. Darüber hinaus bietet ein vollständig aus durchsichtigem Material hergestelltes Versuchs- Maschinengehäuse den Vorteil, dass der gesamte Flüssigkeitskreislauf innerhalb dieses Gehäuses sichtbar wird. Durch das Abtragen bzw. Auffüllen von für den Versuchsbetrieb nicht erforderlichen Versteifungskonturen wird darüber hinaus verhindert, dass infolge von Brechung oder zu großen Materialstärken die Sichtbarkeit des internen Flüssigkeitskreislaufes reduziert wird. Durch das Herstellen eines derartigen Versuchs- Maschinengehäuses als Gussbauteil ist darüber hinaus eine weitgehende Kopie des Vorserien- bzw. Serienmaschinengehäuses möglich. Dabei können auch Konturen ausgebildet werden, die beispielsweise durch Kopierfräsen nicht hergestellt werden können.

Die Visualisierung des Flüssigkeitskreislaufes ist verzerrungsfrei, wenn der Gehäuserohling vor dem Herstellen der Negativform in seiner Wandstärke unter Beibehaltung der für den Flüssigkeitskreislauf relevanten Konturen auf maximal 25 mm begrenzt ist.

Die Verzerrungen oder Trübungen des Versuchs-Maschinengehäuses werden vermieden, wenn der Gehäuserohling vor dem Herstellen der Negativform geschliffen und lackiert wird. Dadurch wird eine besonders glatte Oberfläche erzeugt, die eine entsprechend glatte Ausbildung der Negativform ermöglicht.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung.

Die Herstellung eines derartigen Versuchs-Maschinengehäuses wird besonders einfach und kostengünstig, wenn als Gehäuserohling ein Vorserien- oder Serienbauteil genutzt wird. Dieses kann analog zum Herstellungsprozess des Vorserien- oder Seriengehäuses als Gussbauteil hergestellt sein.

In vorteilhafter Weise kann der für die Herstellung des Versuchs-Maschinengehäuses erforderliche Gehäuserohling im Rapid-Prototyping-Verfahren hergestellt werden.

Die Verfahrensschritte zur Herstellung eines durchsichtigen Versuchs-Maschinengehäuses werden nachfolgend näher erläutert.

Zur Herstellung eines durchsichtigen Versuchs-Maschinengehäuses wird in einem ersten Verfahrensschritt ein Gehäuserohling hergestellt, dessen Abmessungen und Konturen denen des zu untersuchenden "Serien"-Maschinengehäuses entsprechen. Dieser Gehäuserohling kann mit den für den Prototypenbau bekannten Verfahren hergestellt werden. So kann der Gehäuserohling beispielsweise im Rapid-Prototyping-Verfahren hergestellt werden. Es ist auch möglich, diesen Gehäuserohling beispielsweise als Einzel- oder Kleinseriengussbauteil herzustellen.

In einem nächsten Verfahrensschritt werden die Oberflächen des Gehäuserohlings geglättet, dabei werden eventuell vorhandene Gussgrate und Gussrückstände entfernt. Um bei dem zu erstellenden durchsichtigen Versuchs-Maschinengehäuse eine möglichst große Transparenz zu erreichen, werden für die Durchführung der Versuche nicht erforderliche Versteifungsrippen oder Befestigungselemente durch Auffüllen oder gegebenenfalls Abtragen entfernt. Dabei sollen für eine optimale Durchsichtigkeit und entsprechend gute Versuchsbedingungen möglichst glatte Oberflächen erreicht werden. Darüber hinaus sollte die Wandstärke des Gehäuserohlings nicht wesentlich stärker als 25 mm sein, um eine ausreichende Durchsichtigkeit des Versuchs-Maschinengehäuses zu gewährleisten und insbesondere um Lufteinschlüsse beim späteren Gießen des Versuchs-Maschinengehäuses zu vermeiden. Anschließend erfolgt eine Feinbearbeitung der Oberfläche des Gehäuserohlings mit den an sich bekannten Bearbeitungsschritten Schleifen, Spachteln, usw. Der entsprechend feinbearbeitete Gehäuserohling wird anschließend, wie beispielsweise im Automobilbau üblich, lackiert.

Mit diesem entsprechend vorbereiteten Gehäuserohling wird auf an sich bekannte Weise eine ein- oder mehrteilige Negativform hergestellt. In dieser so hergestellten Negativform wird anschließend das durchsichtige Versuchs-Maschinengehäuse unter Verwendung eines aushärtbaren, im festen Zustand durchsichtigen Kunststoffes gegossen. Zur Vermeidung von Einschlüssen können dabei insbesondere Vakuum-Gießverfahren genutzt werden.

Nach dem Aushärten des so hergestellten Gußbauteils wird dieses einer Endbearbeitung unterzogen. Diese Endbearbeitung kann mit denselben Maschinen erfolgen, die für die Bearbeitung des Prototypbauteils oder der Serienbauteile genutzt werden. In dieses Gußbauteil werden insbesondere Lagersitze und ähnliche feste Bauteile eingearbeitet. Das entsprechend endbearbeitete durchsichtige Versuchs-Maschinengehäuse wird abschließend mit allen Maschinenelementen, die für den Versuchsbetrieb erforderlich sind, bestückt.

Dieses entsprechend bearbeitete und bestückte Versuchs-Maschinengehäuse kann für alle Arten von Beölungsuntersuchungen verwendet werden. Weiterhin kann mit einem derartigen Versuchs-Maschinengehäuse das dynamische Verhalten von Wellen, Lagern, Rädern usw. beispielsweise mit Hochgeschwindigkeitskameras festgehalten und untersucht werden.

Weiterhin ist beispielsweise durch die Nutzung des durchsichtigen Versuchs-Maschinengehäuses für die Getriebeentwicklung die Untersuchung von Schaltvorgängen bzw. deren Visualisierung möglich.

Es ist ebenfalls möglich, mit Hilfe der an sich bekannten Spannungsoptik an diesem durchsichtigen Versuchs-Maschinengehäuse Spannungsverläufe deutlich zu machen.

Dieses durchsichtige Versuchs-Maschinengehäuse kann beispielsweise für die Getriebeentwicklung oder die Motorenentwicklung im Kraftfahrzeugwesen verwendet werden. Insbesondere auf dem Gebiet der Motorenentwicklung können dabei Untersuchungen an Zylinderköpfen, Motorblöcken, Ölwannen oder anderen Bauteilen ausgeführt werden. Dabei können beispielsweise Flüssigkeitskreisläufe sichtbar gemacht werden und Schalt- bzw. Bewegungsvorgänge der eingebauten Bauelemente beobachtet werden. Es ist ebenfalls möglich, Maschinengehäuse anderer Einsatzgebiete zu untersuchen.


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zur Herstellung eines durchsichtigen Versuchs-Maschinengehäuses mit folgenden Verfahrensschritten:
    1. - Herstellen eines Gehäuserohlings,
    2. - Schleifen und Lackieren der Oberflächen des Gehäuserohlings,
    3. - Herstellen einer Negativform anhand des Gehäuserohlings,
    4. - Ausgießen der Negativform mit aushärtbarem, im festen Zustand durchsichtigen Kunststoff,
    5. - Ausformen und Endbearbeiten des Versuchs-Maschinengehäuses,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    1. - nach der Herstellung des Gehäuserohlings und vor dem Schleifen und Lackieren der Oberflächen ein Abtragen und/oder Auffüllen von Versteifungsrippen und/oder Befestigungselementen am Gehäuserohling erfolgt,
    2. - die Wandstärke des Gehäuserohlings auf maximal 25 mm begrenzt ist.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäuserohling als Gussteil hergestellt ist.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäuserohling im Rapid-Prototyping-Verfahren hergestellt ist.






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