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Die Erfindung betrifft eine Induktionsheizvorrichtung zur Verwendung in einem Verfahren zur induktiven Erwärmung von Bauelementen oder eines Bauteilwerkstoffs, insbesondere zur Herstellung eines Bauteils einer Strömungsmaschine, insbesondere eines Flugzeugtriebwerks, umfassend mindestens zwei Induktionsspulen mit jeweils mindestens einer Windung. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur additiven Herstellung zumindest eines Bauteilbereichs eines Bauteils und ein Verfahren zur induktiven Erwärmung von Bauelementen oder eines Bauteilwerkstoffs.
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Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung von einzelnen Bauteilbereichen oder vollständigen Bauteilen sind in einer großen Vielzahl bekannt. Insbesondere sind additive bzw. generative Fertigungsverfahren (sog. Rapid Manufacturing- bzw. Rapid Prototyping-Verfahren) bekannt, bei denen das Bauteil, bei dem es sich beispielsweise um ein Bauteil einer Strömungsmaschine bzw. eines Flugtriebwerks handeln kann, schichtweise aufgebaut wird. Vorwiegend metallische Bauteile können beispielsweise durch Laser- bzw. Elektronenstrahlschmelzverfahren hergestellt werden. Dabei wird zunächst schichtweise mindestens ein pulverförmiger Bauteilwerkstoff im Bereich einer Aufbau- und Fügezone aufgetragen, um eine Pulverschicht zu bilden. Anschließend wird der Bauteilwerkstoff lokal verfestigt, indem dem Bauteilwerkstoff im Bereich der Aufbau- und Fügezone Energie mittels wenigstens eines Hochenergiestrahls zugeführt wird, wodurch der Bauteilwerkstoff schmilzt und eine Bauteilschicht bildet. Der Hochenergiestrahl wird dabei in Abhängigkeit einer Schichtinformation der jeweils herzustellenden Bauteilschicht gesteuert. Die Schichtinformationen werden üblicherweise aus einem 3D-CAD-Körper des Bauteils erzeugt und in einzelne Bauteilschichten unterteilt. Nach dem Verfestigen des geschmolzenen Bauteilwerkstoffs wird die Bauplattform schichtweise um eine vordefinierte Schichtdicke abgesenkt. Danach werden die genannten Schritte bis zur endgültigen Fertigstellung des gewünschten Bauteilbereichs oder des gesamten Bauteils wiederholt. Der Bauteilbereich bzw. das Bauteil kann dabei grundsätzlich auf einer Bauplattform oder auf einem bereits erzeugten Teil des Bauteils oder Bauteilbereichs hergestellt werden. Die Vorteile dieser additiven Fertigung liegen insbesondere in der Möglichkeit, sehr komplexe Bauteilgeometrien mit Hohlräumen, Hinterschnitten und dergleichen im Rahmen eines einzelnen Verfahrens herstellen zu können.
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Des Weiteren sind Verfahren und Vorrichtungen zum Fügen von Bauelementen mittels Nieder- oder Hochfrequenzpressschweißens bekannt. So offenbart die
DE 198 58 702 A1 ein Pressschweißverfahren zum Verbinden von Schaufelteilen einer Gasturbine, wobei ein Schaufelblattabschnitt und wenigstens ein weiteres Schaufelteil bereitgestellt werden. Dabei werden entsprechende Verbindungsflächen dieser Elemente im Wesentlichen fluchtend beabstandet zueinander positioniert und anschließend durch Erregen eines Induktors mit hochfrequentem Strom und durch Zusammenfahren unter Berührung ihrer Verbindungsflächen miteinander verschweißt. Bei diesem induktiven Hochfrequenzpressschweißen ist die genügend große und homogene Erwärmung der beiden Schweißpartner für die Qualität der Fügestelle von entscheidender Bedeutung. Weitere induktive Hochfrequenzpressschweißverfahren sind aus der
EP 1 112 141 B1 und der
EP 1 140 417 B1 bekannt. Dabei werden diese Verfahren zur Reparatur und Herstellung eines integral beschaufelten Rotors für eine Strömungsmaschine beziehungsweise allgemein zum Verbinden von Schaufelteilen einer Gasturbine verwendet. Hierbei wird ein Induktor verwendet, der im Bereich einer Schaufelvorder- und Schaufelhinterkante mit größerem Abstand zur Fügefläche als im Mittenbereich der Schaufel angeordnet ist. Damit soll der induzierte, hochfrequente elektrische Strom die Stirnfläche der zu verbindenden Schaufelteile möglichst gleichmäßig erwärmen und lediglich die stirnflächen- beziehungsweise oberflächennahen Bereiche schmelzflüssig werden lassen.
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Grundsätzlich stellt sich bei Verfahren zur induktiven Erwärmung von metallischen Bauelementen oder eines Bauteilwerkstoffs das Problem, dass eine gleichmäßige Erwärmung der zu bearbeitenden und verbindenden Bauelemente oder des Bauteilwerkstoffs und der daraus herzustellenden Bauteile unabhängig von deren Querschnitt und/oder Geometrie nur sehr schwer erreichbar ist. Eine gleichmäßige Erwärmung ist aber von entscheidender Bedeutung für die Qualität des fertiggestellten Bauteils. Bisherige Verfahren und Vorrichtung passen die Geometrie der Induktionsspule an die jeweilige Heizsituation an. Ein Wechsel oder eine Anpassung der Induktionsspulen bei jeder Veränderung der Geometrie und/oder des Querschnitts des herzustellenden Bauteils ist jedoch aufwändig und unwirtschaftlich.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine gattungsgemäße Induktionsheizvorrichtung, eine gattungsgemäße Vorrichtung zur additiven Herstellung zumindest eines Bauteilbereichs eines Bauteils und ein gattungsgemäßes Verfahren zur induktiven Erwärmung von Bauelementen oder eines Bauteilwerkstoffs bereitzustellen, bei denen eine gleichmäßige Erwärmung von miteinander zu fügenden metallischen Bauelementen oder eines Bauteilwerkstoffs und der daraus herzustellenden Bauteile unabhängig von deren Querschnitt und/oder Geometrie in einer wirtschaftlichen Art und Weise gewährleistet ist. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein entsprechend gefertigtes Bauteil mit einer verbesserten Qualität bereitzustellen.
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Die Aufgaben werden erfindungsgemäß durch eine Induktionsheizvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9, ein verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 11 sowie durch ein Bauteil gemäß Patentanspruch 15 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben, wobei vorteilhafte Ausgestaltungen jedes Erfindungsaspekts als vorteilhafte Ausgestaltungen der jeweils anderen Erfindungsaspekte anzusehen sind.
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Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Induktionsheizvorrichtung zur Verwendung in einem Verfahren zur induktiven Erwärmung von Bauelementen oder eines Bauteilwerkstoffs, insbesondere zur Herstellung eines Bauteils einer Strömungsmaschine, umfassend mindestens zwei Induktionsspulen mit jeweils mindestens einer Windung. Dabei sind die Windungen der Induktionsspulen nebeneinander und beweglich zueinander angeordnet, derart, dass sie mindestens eine induktiv zu erwärmende Arbeitszone zumindest teilweise begrenzen. Durch die Ausbildung der Windungen der zumindest zwei Induktionsspulen nebeneinander und deren bewegliche Anordnung zueinander kann die induktiv zu erwärmende Arbeitszone in ihrer Flächenausdehnung und Geometrie ohne weiteres variiert werden. Dies betrifft sowohl die zweidimensionale wie auch eine dreidimensionale Ausgestaltung des induktiv zu erwärmenden Heizfelds beziehungsweise der induktiv zu erwärmenden Arbeitszone. Durch die Variation der Arbeitszone und deren Anpassung an den Querschnitt und/oder die Geometrie der herzustellenden Bauteile kann eine homogene Wärmeverteilung in der durch die Windungen der Induktionsspule zumindest teilweise umschlossenen Arbeitszone hergestellt werden. Dadurch kann eine hohe Qualität des fertiggestellten Bauteils gewährleistet werden. Zudem ist kein Wechsel oder eine Anpassung der Induktionsspulen bei einer Veränderung der Geometrie und/oder des Querschnitts des herzustellenden Bauteils notwendig. Das Bauteil kann einfach und wirtschaftlich hergestellt werden. Unter dem Begriff „begrenzen“ wird auch verstanden, dass die Windungen der Induktionsspulen die Arbeitszone definieren oder zumindest teilweise umfassen.
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In weiteren vorteilhaften Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Induktionsheizvorrichtung ist die Arbeitszone eine Aufbau- und Fügezone einer Vorrichtung zur additiven Herstellung zumindest eines Bauteilbereichs eines Bauteils. Bei der additiven Herstellung von metallischen Bauteilen ist mit der erfindungsgemäßen Induktionsheizvorrichtung ein insbesondere homogenes Vorheizen einer variablen Arbeitszone beziehungsweise Aufbau- und Fügezone über einer entsprechenden Bauplattform möglich. Insbesondere bei additiven Herstellungsverfahren, wie zum Beispiel das selektive Laserschmelzen (SLM) ist die zu schweißende Fläche beziehungsweise Bauteilschicht von Schicht zu Schicht verschieden. Hierbei wäre ein jeweiliger Wechsel beziehungsweise ein jeweiliges Anpassen der Induktionsspulen an die einzelne Bauteilschicht umständlich und unwirtschaftlich. Dies wird durch die erfindungsgemäße Induktionsheizvorrichtung vorteilhafterweise vermieden, da die Aufbau- und Fügezone durch die Beweglichkeit beziehungsweise Verfahrbarkeit der Windungen der Induktionsspulen zueinander dem entsprechenden Querschnitt und/oder der entsprechenden Geometrie des herzustellenden Bauteils in den einzelnen Bauteilschichten ohne Weiteres angepasst werden kann. Bei bekannten Induktionsheizvorrichtungen, bei denen zum Beispiel zwei Induktionsspulen übereinander und kreuzweise angeordnet sind, kann die Arbeitszone beziehungsweise die induktiv zu erwärmende Aufbau- und Fügezone nicht variiert werden. Dies ist insbesondere nachteilig, da ein Laserstrahl immer auf den fixierten Bereich der gekreuzten Induktionsspulen gerichtet sein muss, um die entsprechenden Werkstoffschichten zu Bauteilschichten verschweißen zu können. Durch die erfindungsgemäße Möglichkeit der Variation der Arbeitszone kann unabhängig von der Position der Induktionsheizvorrichtung innerhalb eines Bauraums über der Bauplattform geschweißt werden. Es ergibt sich eine deutlich verbesserte Kollisionsvermeidung mit dem Laserstrahl.
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Des Weiteren besteht die Möglichkeit, dass wenigstens eine Windung der Induktionsspule in einer Ebene ungefähr parallel zu einer Bauplattform einer Vorrichtung zur generativen Herstellung von Bauteilen und/oder ungefähr senkrecht dazu verfahrbar ausgebildet ist. Auch weitere Bewegungsrichtungen, die zwischen einem horizontalen und vertikalen Verfahren liegen, sind denkbar. Eine derartige Anordnung gewährleistet eine konstruktiv relativ einfache Anordnung der Induktionsheizvorrichtung innerhalb eines Bautraums der Vorrichtung zur additiven Herstellung von Bauteilen.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Induktionsheizvorrichtung sind die nebeneinander angeordneten Windungen der Induktionsspulen in einer Ebene und/oder in unterschiedlichen Ebenen zueinander angeordnet. Je nach Anzahl der Windungen ergeben sich entweder eine zweidimensionale Ausgestaltung der induktiv zu erwärmenden Arbeitszone oder aber auch die Ausbildung einer dreidimensional ausgebildeten Arbeitszone beziehungsweise Heizzone. Durch eine derartige Ausgestaltung der Induktionsspulen kann die Arbeitszone nicht nur an den Querschnitt und/oder die Geometrie des herzustellenden Bauteils angepasst werden. Vielmehr besteht zudem zu Möglichkeit, die Eindringtiefe der Erwärmung individuell für jeden Arbeitsschritt zu definieren. Insbesondere ergibt sich dadurch auch eine besonders homogene Wärmeverteilung innerhalb der zwei- oder dreidimensional ausgebildeten Arbeitszone.
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Entsprechendes gilt für die Ausbildung zumindest einer Induktionsspule als verfahrbar. Mit zumindest einer verfahrbar ausgebildeten Induktionsspule kann die induktiv zu erwärmende Arbeitszone sowohl in ihrer zwei- wie auch ihrer dreidimensionalen Ausgestaltung variiert werden. Es besteht aber auch die Möglichkeit, dass beide oder alle vorhandenen Induktionsspulen unabhängig voneinander bewegt werden können.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Induktionsheizvorrichtung umfasst die Induktionsheizvorrichtung mindestens eine Steuereinheit zur Steuerung der Position der Induktionsspulen zueinander. Insbesondere ist dabei die Steuereinheit dazu ausgelegt, die Position der wenigstens zwei Induktionsspulen zueinander und damit die Ausgestaltung der Arbeitszone einem Querschnitt und/oder einer Geometrie der zu erwärmenden Bauelemente oder dem Querschnitt und/oder der Geometrie eines aus dem Bauteilwerkstoff herzustellenden Bauteils, anzupassen. Die Steuereinheit ist zudem programmierbar ausgebildet, sodass bereits vor dem induktiven Erwärmen der Bauelemente oder des Bauteilwerkstoffs die entsprechenden Bewegungsabläufe der Induktionsspulen zueinander entsprechend dem Querschnitt und/oder der Geometrie des herzustellenden Bauteils vorbestimmt werden können. Vorteilhafterweise ist damit ein automatisierter Verfahrensablauf möglich.
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Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur additiven Herstellung zumindest eines Bauteilbereichs eines Bauteils, insbesondere eines Bauteils einer Strömungsmaschine, wobei die Vorrichtung mindestens eine Induktionsheizvorrichtung mit mindestens zwei Induktionsspulen mit jeweils mindestens einer Windung umfasst. Dabei sind die Windungen der Induktionsspulen nebeneinander und beweglich zueinander angeordnet, derart, dass sie mindestens eine induktiv zu erwärmende Arbeitszone zumindest teilweise begrenzen. Dadurch besteht die Möglichkeit, dass die Arbeitszone, nämlich eine Aufbau- und Fügezone überhalb einer Bauplattform an den Querschnitt und/oder die Geometrie des herzustellenden Bauteils innerhalb jeder Bauteilschicht ohne weiteres angepasst werden kann. Dadurch kann die Aufbau- und Fügezone homogen erwärmt werden, wodurch sich insbesondere eine verbesserte Qualität des herzustellenden Bauteils ergibt.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfasst diese mindestens eine Temperaturmesseinrichtung für eine kontinuierliche oder nicht kontinuierliche Temperaturmessung des Bauteilwerkstoffs und/oder der Bauteilschicht zumindest im Bereich der Aufbau- und Fügezone der Vorrichtung. Durch die Temperaturmesseinrichtung kann vorteilhafterweise die Temperatur innerhalb der Aufbau- und Fügezone kontrolliert werden. Bei Abweichungen kann zum Beispiel durch eine Bewegung der Induktionsspulen relativ zueinander die Intensität des induktiven Erwärmungsfeldes in der Arbeitszone variiert und angepasst werden. Dies resultiert vorteilhafterweise in einer homogeneren Ausprägung des induktiven Temperaturfeldes während der gesamten additiven Herstellung des Bauteils.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Vorrichtung gemäß dem zweiten Erfindungsaspekt gehen aus der Beschreibung des ersten Erfindungsaspekts hervor, wobei vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Erfindungsaspekts als vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Erfindungsaspekts und umgekehrt anzusehen sind.
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Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur induktiven Erwärmung von Bauelementen oder eines Bauteilwerkstoffs, insbesondere zur Herstellung eines Bauteils einer Strömungsmaschine, umfassend zumindest folgende Schritte: Bereitstellung wenigstens einer Induktionsheizvorrichtung umfassend mindestens zwei Induktionsspulen mit jeweils mindestens einer Windung, wobei die Windungen der Induktionsspulen nebeneinander und beweglich zueinander angeordnet sind, und Verfahren wenigstens einer Induktionsspule zur zumindest teilweisen Begrenzung und Definition von mindestens einer induktiv zu erwärmenden Arbeitszone. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, die induktiv zu erwärmende Arbeitszone zu variieren, insbesondere dem Querschnitt und/oder der Geometrie des herzustellenden Bauteils anzupassen. Damit entfällt die bisherige Notwendigkeit des Wechselns oder des Anpassens der Induktionsspulen an den Querschnitt und/oder die Geometrie der herzustellenden Bauteile. Das Verfahren kann somit einfach und wirtschaftlich betrieben werden. Zudem ist gewährleistet, dass eine homogene Wärmeverteilung auf variablen Flächen durchgeführt werden kann. Die Induktionsspulen können dabei unabhängig voneinander bewegt werden. Es besteht zudem die Möglichkeit, dass nur eine der Induktionsspulen gegenüber der anderen Induktionsspule verfahrbar ist. Das Verfahren der wenigstens einen Induktionsspule kann dabei derart gestaltet werden, dass sich eine annähernd homogene Wärmeverteilung in zumindest einem Teilbereich der Arbeitszone ergibt. Dabei kann die Wärmeverteilung in zumindest dem Teilbereich der Arbeitszone mittels mindestens einer Temperaturmesseinrichtung gemessen werden. Aufgrund der gemessenen Temperaturdaten kann die Stellung der Induktionsspulen zueinander jederzeit geändert werden, um auch bei unterschiedlichen Querschnitten und/oder Geometrien der herzustellenden Bauteile eine annähernd homogene Wärmeverteilung in zumindest dem genannten Teilbereich der Arbeitszone, insbesondere in nahzu der kompletten Arbeitszone, zu erzielen.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Position der wenigstens zwei Windungen der wenigstens zwei Induktionsspulen zueinander sowie deren Verfahren und damit die Ausgestaltung der Arbeitszone einer Geometrie und/oder einem Querschnitt der zu erwärmenden Bauelemente oder der Geometrie und/oder dem Querschnitt eines aus dem Bauteilwerkstoff herzustellenden Bauteils, mittels mindestens einer Steuervorrichtung gesteuert. Die Steuervorrichtung ist dabei derart einstellbar beziehungsweise programmierbar, dass bereits vor der Erwärmung beziehungsweise Herstellung der Bauteile ein notwendiges Verfahren der Induktionsspulen zueinander vorbestimmt und definiert werden kann. Damit ist jederzeit eine homogenere Ausprägung des Temperaturfeldes innerhalb der Arbeitszone in Abhängigkeit des Querschnitts und/oder der Geometrie des herzustellenden Bauteils und ein automatisierter Verfahrensablauf möglich.
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Weitere Merkmale und deren Vorteile des Verfahrens gemäß dem dritten Erfindungsaspekts gehen aus der Beschreibung des ersten und des zweiten Erfindungsaspekts hervor, wobei vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten und zweiten Erfindungsaspekts als vorteilhafte Ausgestaltungen des dritten Erfindungsaspekts und umgekehrt anzusehen sind.
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Ein vierter Aspekt der Erfindung betrifft ein Bauteil für eine Strömungsmaschine, insbesondere ein Verdichter- oder Turbinenbauteil, wobei eine hohe Oberflächenqualität des Bauteils erfindungsgemäß dadurch sichergestellt wird, dass dieses zumindest bereichsweise oder vollständig mittels einer Induktionsvorrichtung gemäß dem ersten Erfindungsaspekt und/oder mittels einer Vorrichtung gemäß dem zweiten Erfindungsaspekt und/oder einem Verfahren gemäß dem dritten Erfindungsaspekt erhalten ist. Das Verdichter- oder Turbinenbauteil gehört hier insbesondere zu einem Flugzeugtriebwerk oder einer stationären Gasturbiene. Die sich hieraus ergebenden Merkmale und deren Vorteile gehen aus der Beschreibung des ersten, zweiten und dritten Erfindungsaspekts hervor, wobei vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten, zweiten und dritten Erfindungsaspekts als vorteilhafte Ausgestaltungen des vierten Erfindungsaspekts und umgekehrt anzusehen sind.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen, sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen von der Erfindung als umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt und erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind. Es sind auch Ausführungen und Merkmalskombinationen als offenbart anzusehen, die somit nicht alle Merkmale eines ursprünglich formulierten unabhängigen Anspruchs aufweisen. Dabei zeigt:
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1 eine schematische Aufsicht auf eine erfindungsgemäße Induktionsheizvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
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2 eine schematische Aufsicht auf eine erfindungsgemäße Induktionsheizvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
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3a eine schematische Aufsicht auf eine erfindungsgemäße Induktionsheizvorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel in einer ersten Arbeitsposition; und
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3b eine schematische Aufsicht auf die erfindungsgemäße Induktionsheizvorrichtung gemäß 3a in einer zweiten Arbeitsposition.
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1 zeigt eine schematische Aufsicht auf eine Induktionsheizvorrichtung 10 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Die Induktionsheizvorrichtung 10 dient dabei insbesondere zur Verwendung in einem Verfahren zur induktiven Erwärmung von Bauelementen oder eines Bauteilwerkstoffs, insbesondere zur Herstellung eines Bauteils einer Strömungsmaschine. Die Induktionsheizvorrichtung 10 umfasst dabei zwei Induktionsspulen 12, 14 mit jeweils einer Windung 24, 26. Man erkennt, dass die Windungen 24, 26 nebeneinander angeordnet sind, derart, dass sie eine induktiv zu erwärmende Arbeitszone 16 in dem Raum beziehungsweise Abstand zwischen sich zumindest teilweise begrenzen. Unter dem Begriff „begrenzen“ wird auch verstanden, dass die Windungen 24, 26 die Arbeitszone 16 definieren oder teilweise umfassen. Die Arbeitszone 16 dient in dem dargestellten Ausführungsbeispiel als Aufbau- und Fügezone einer Vorrichtung zur additiven Herstellung zumindest eines Bauteilbereichs eines Bauteils (nicht dargestellt).
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Die Bewegungspfeile 28, 30 deuten an, dass die Windungen 24, 26 der Induktionsspulen 12, 14 beweglich zueinander angeordnet sind. Neben den beiden dargestellten Bewegungsrichtungen 28, 30 sind jedoch auch weitere Bewegungsrichtungen, zum Beispiel in Z-Richtung, das heißt eine Bewegungsrichtung senkrecht zur Bildebene, möglich. Auch alle denkbaren Zwischenrichtungen sind möglich.
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In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Windungen 24, 26 in einer gemeinsamen Ebene angeordnet. Es besteht aber auch die Möglichkeit, dass die Windungen 24, 26 in unterschiedlichen Ebenen zueinander angeordnet sind. Durch die Beweglichkeit beziehungsweise Verfahrbarkeit der Induktionsspulen 12, 14 zueinander kann die Arbeitszone 16 an den Querschnitt und/oder die Geometrie des herzustellenden Bauteils (nicht dargestellt) angepasst werden. Durch diese Anpassung ergibt sich für die unterschiedlichen Bauteilgeometrien jeweils ein besonders homogen ausgebildetes Temperaturfeld innerhalb der Arbeitszone.
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Des Weiteren erkennt man, dass die Induktionsspulen 12, 14 jeweilige Anschlussvorrichtungen 20, 22 zum Anschluss an einen oder mehrere Induktionsgeneratoren aufweisen.
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2 zeigt eine schematische Aufsicht auf eine Induktionsvorrichtung 10 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Man erkennt, dass die Windungen 24, 26 der Induktionsspulen 12, 14 im Vergleich zu der Induktionsheizvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel unterschiedlich geformt sind. Allerdings begrenzen die nebeneinander beweglich zueinander angeordneten Windungen 24, 26 wiederum eine Arbeitszone 18, die zur induktiven Erwärmung des herzustellenden Bauteils dient. Die Arbeitszone 18 kann dabei als Aufbau- und Fügezone einer Vorrichtung zur additiven Herstellung zumindest eines Bauteilbereichs eines Bauteils oder als Fügezone einer Vorrichtung zum Verbinden von metallischen Bauelementen mittels eines induktiven Nieder- oder Hochfrequenzpressschweißens dienen.
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Die 3a und 3b zeigen eine schematische Aufsicht auf eine Induktionsheizvorrichtung 10 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel in unterschiedlichen Arbeitspositionen. Man erkennt, dass in einer ersten Arbeitsposition gemäß 3a die Windungen 24, 26 der Induktionsspulen 12, 14 relativ nah zueinander angeordnet sind. Daraus ergibt sich eine Arbeitszone 16a. Durch ein Verfahren der Windungen 24, 26 (vergleiche Bewegungspfeil 32) und ein entsprechendes räumliches Entfernen der Induktionsspulen 12, 14 voneinander ergibt sich eine flächenmäßig größere und anders geformte Arbeitszone 16b. Die beiden Arbeitszonen 16a, 16b können beispielsweise unterschiedliche Aufbau- und Fügezonen in unterschiedlichen Bauteilschichten eines herzustellenden Bauteils wiedergeben. Auch können die Arbeitszonen 16a, 16b unterschiedliche Querschnitte beziehungsweise Geometrien eines mittels eines induktiven Nieder- oder Hochfrequenzpressschweißverfahrens zu verbindenden metallischen Bauelementes darstellen.
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Die in den Unterlagen angegebenen Parameterwerte zur Definition von Prozess- und Messbedingungen für die Charakterisierung von spezifischen Eigenschaften des Erfindungsgegenstands sind auch im Rahmen von Abweichungen – beispielsweise aufgrund von Messfehlern, System- fehlern, DIN-Toleranzen und dergleichen – als vom Rahmen der Erfindung mitumfasst anzusehen.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Vorrichtung
- 12
- Erste Induktionsspule
- 14
- Zweite Induktionsspule
- 16
- Arbeitszone
- 16a
- Arbeitszone
- 16b
- Arbeitszone
- 18
- Arbeitszone
- 20
- Anschlußvorrichtung
- 22
- Anschlußvorrichtung
- 24
- Windung
- 26
- Windung
- 28
- Bewegungspfeil
- 30
- Bewegungspfeil
- 32
- Bewegungspfeil
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19858702 A1 [0003]
- EP 1112141 B1 [0003]
- EP 1140417 B1 [0003]