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TECHNISCHES GEBIET
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Die Erfindung betrifft einen Träger für eine doppelwandige Fluidleitung, ein Verfahren zum Herstellen eines Trägers für eine doppelwandige Fluidleitung und die Verwendung eines solchen Trägers zum Haltern einer doppelwandigen Kraftstoffleitung in einem Flugzeug.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Fluidleitungen und insbesondere Kraftstoffleitungen in Fahrzeugen sind derart zu haltern, dass betriebsbedingte Vibrationen und Trägheitskräfte nicht zur Beschädigung der Fluidleitungen führen können. Beispielsweise ist es bekannt, in Flugzeugen doppelwandige Kraftstoffleitungen einzusetzen, die strukturseitig an mehreren Positionen innerhalb des Flugzeugs befestigt sind. Hierfür können Träger eingesetzt werden, die zwei koaxiale Leitungsstücke aufweisen, die mechanisch miteinander und mit einem strukturseitig befestigbaren Flansch verbunden sind. Der Träger weist zwei Enden auf, die mit doppelwandigen Leitungen zu verbinden sind. Der Träger kann damit zwei Fluidströme zwischen zwei mit dem Träger verbundenen doppelwandigen Fluidleitungen durchleiten und dabei die Leitungen in einer vorbestimmten geometrischen Position innerhalb des Flugzeugs halten.
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Ein solcher Träger besteht üblicherweise aus mehreren, getrennt voneinander hergestellten Komponenten, die durch gängige Verbindungsverfahren miteinander verbunden werden. Sind die Komponenten beispielsweise aus Stahl oder Aluminium hergestellt, werden geeignete Schweißverfahren zur Verbindung der Komponenten eingesetzt.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Das Herstellen eines Trägers zum Haltern einer doppelwandigen Fluidleitung aus mehreren einzelnen Komponenten mittels Schweißverfahren ist zeitaufwändig, kann deren Materialeigenschaften stellenweise beeinflussen und zu thermisch bedingten Verspannungen führen, welche insbesondere durch thermische Nachbehandlungsverfahren auszugleichen sind. Zudem wird einer gewichtsoptimierten Gestaltung durch das Fertigungsverfahren Grenzen gesetzt.
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Eine Aufgabe der Erfindung liegt demnach darin, einen Träger für eine doppelwandige Fluidleitung vorzuschlagen, der ein möglichst geringes Gewicht und eine kompakte Form aufweist, wobei möglichst nur wenig Nachbehandlung des Trägers erforderlich ist.
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Die Aufgabe wird gelöst durch einen Träger mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen und bevorzugte Ausführungsformen sind den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen.
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Es wird ein Träger für eine doppelwandige Fluidleitung vorgeschlagen, aufweisend ein erstes Leitungsstück mit einer ersten Länge und einem ersten Querschnitt, ein zweites Leitungsstück mit einer zweiten Länge und einem zweiten Querschnitt, eine Verbindungsstruktur zum koaxialen und beabstandeten Haltern des ersten Leitungsstücks in dem zweiten Leitungsstück und ein Lagermittel zum Haltern des Trägers. Die erste Länge übersteigt die zweite Länge und die Fläche des zweiten Querschnitts übersteigt die des ersten Querschnitts. Das erste Leitungsstück ragt somit aus zwei offenen Enden des zweiten Leitungsstücks und es ist ein Spalt zwischen dem ersten Leitungsstück und dem zweiten Leitungsstück gebildet. Das Lagermittel ist an dem zweiten Leitungsstück angeordnet und besitzt mindestens ein Befestigungsmittel zum Befestigen des Lagermittels. Das erste Leitungsstück, das zweite Leitungsstück, die Verbindungsstruktur und das Lagermittel bilden ein einstückiges, nicht gefügtes, integrales Bauteil.
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Eine doppelwandige Fluidleitung besteht üblicherweise aus einer inneren Leitung und einer die innere Leitung umschließenden äußeren Leitung, wobei zwischen der inneren und der äußeren Leitung ein Spalt gebildet ist. Durch den besonders bevorzugt ringförmig ausgestalteten Spalt kann ein äußerer Fluidstrom fließen, während durch die innere Leitung ein innerer Fluidstrom fließt.
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Das erste Leitungsstück des erfindungsgemäßen Trägers stellt einen durchströmbaren ersten Querschnitt bereit, der einen solchen inneren Fluidstrom ungestört durchleiten kann. Es ist selbstverständlich, dass das erste Leitungsstück derart auszugestalten ist, dass eine innere Leitung einer doppelwandigen Fluidleitung hiermit verbindbar ist. Dies kann durch eine Ausgestaltung einer endseitigen Ausstülpung, eines geeigneten Kragens, eines Klemm- oder Schraubflansches oder anderer Einrichtungen gewährleistet werden. Hierbei ist darauf zu achten, dass das zweite Leitungsstück durch die Ausgestaltung des ersten Leitungsstücks in der Funktion nicht beeinträchtigt wird.
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Das zweite Leitungsstück dient im Zusammenspiel mit dem ersten Leitungsstück dazu, den äußeren Fluidstrom durchzuleiten. Auch hier ist selbstverständlich, dass das zweite Leitungsstück Mittel zum Verbinden mit einer äußeren Fluidleitung aufweist, die weder den äußeren, noch den inneren Fluidstrom beeinträchtigen.
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Die Verbindungsstruktur ist als eine Einrichtung anzusehen, die das erste Leitungsstück in einer gewünschten Position innerhalb des zweiten Leitungsstücks trägt, insbesondere konzentrisch, um einen gleichmäßigen Fluidstrom durch den Spalt zwischen dem ersten Leitungsstück und dem zweiten Leitungsstück zu erlauben. Die Verbindungsstruktur sollte in diesem Zusammenhang belastungsorientiert ausgelegt sein, wobei gleichzeitig die möglichst geringe Beeinflussung des äußeren Fluidstroms zu berücksichtigen ist. Da der äußere Fluidstrom die Verbindungsstruktur kreuzt, ist die Verbindungsstruktur auch verantwortlich für einen gewissen Strömungswiderstand, der möglichst gering sein sollte. Zudem ist vorteilhaft, die Verbindungsstruktur derart auszugestalten, dass der äußere Fluidstrom eine möglichst geringe abrasive Wirkung auf die Verbindungsstruktur ausübt.
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Das Lagermittel befindet sich ausschließlich an der Außenseite des zweiten Leitungsstücks und stellt eine mechanische Verbindung zwischen der Aufnahmeeinheit und dem zweiten Leitungsstück bereit. Die Aufnahmeeinheit ist dabei als eine solche Komponente aufzufassen, die für die mechanische Befestigung an einer Struktur vorgesehen ist. Die Aufnahmeeinheit kann hierzu Befestigungsmittel aufweisen, die mit korrespondierenden Befestigungsmitteln an einer Struktur verbindbar sind. Die Aufnahmeeinheit kann beliebige Formen annehmen und beispielsweise als eine Auflage- oder Gruppe von Aufnahmeflächen ausgeführt sein.
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Ein Kernaspekt der Erfindung liegt in der einstückigen Gestaltung des Trägers, wobei die Notwendigkeit der Verbindung mehrerer Einzelkomponenten zu einem komplexen Träger vollständig wegfällt und stattdessen eine gewichtsoptimierte Lösung über ein geeignetes Verfahren herstellbar ist. Die hierfür verwendbaren geeigneten Verfahren können neben generativen Fertigungsverfahren, wie etwa ALM, SLM und dergleichen auch Feingussverfahren mit verlorenen Formen einschließen.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Verbindungsstruktur mindestens eine Stützstrebe auf, die sich im Inneren des zweiten Leitungsstücks von dem ersten Leitungsstück zu dem zweiten Leitungsstück hin erstreckt. Eine Stützstrebe ist als stab- bzw. stegförmiges Bauteil zu verstehen, das eine Abstützung des ersten Leitungsstücks in dem zweiten Leitungsstück hervorruft. Die mindestens eine Stützstrebe ist derart ausgeführt, dass eine ausreichende Stützwirkung gegeben ist und gleichzeitig ein möglichst geringer Strömungswiderstand verursacht wird. Durch den Ausdruck „mindestens” sollte einem Fachmann klar sein, dass auch mehrere Stützstreben verwendbar sind.
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In einer weiter vorteilhaften Ausführungsform weist die Verbindungsstruktur mehrere Stützstreben auf, die in dem Zwischenraum zwischen dem ersten Leitungsstück und dem zweiten Leitungsstück verteilt sind und gemeinsam das erste Leitungsstück haltern. Beispielsweise können sich die Relativwinkel der Stützstreben zu dem ersten Leitungsstück bzw. zu dem zweiten Leitungsstück derart voneinander unterscheiden, dass insbesondere auf das erste Leitungsstück wirkende Zugkräfte in allen Raumrichtungen sicher durch die Stützstreben in das zweite Leitungsstück geleitet werden können. Die mehreren Stützstreben können im Verlauf des ersten Leitungsstücks, d. h. entlang der vorgesehenen Strömungsrichtung, abwechselnd oder symmetrisch an Längsseiten des ersten Leitungsstücks angeordnet werden.
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Die mehreren Stützstreben können mindestens eine Gruppe von Stützstreben bilden, welche in einem gemeinsamen axialen Positionsbereich des ersten Leitungsstücks bzw. des zweiten Leitungsstücks angeordnet sind. Die Verwendung einer Gruppe von Stützstreben, die an einer gemeinsamen axialen Position angeordnet sind, erlaubt die Verwendung besonders schlanker Stützstreben, welche gemäß der erwarteten Belastungsrichtung ausgerichtet werden. Die jeweiligen Stützstreben einer Gruppe von Stützstreben können somit komponentenweise räumliche Anteile eines Kraftvektors aufnehmen. Mehrere Stützstreben einer gemeinsamen Gruppe von Stützstreben können somit winklig zueinander angeordnet sein.
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Eine Gruppe von Stützstreben könnte in einem endseitigen Bereich des zweiten Leitungsstücks angeordnet werden, während eine zweite Gruppe von Stützstreben an einem gegenüberliegenden endseitigen Bereich des zweiten Leitungsstücks angeordnet sein, so dass das erste Leitungsstück durch zwei Gruppen von Stützstreben gehaltert wird.
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Die Stützstrebe weist bevorzugt einen ovalen oder parabolischen Querschnitt auf. Dieser Querschnitt der Stützstrebe kann in einer Ebene liegen, die senkrecht oder zumindest winklig und insbesondere deutlich von einer parallelen Lage abweichend zu der Haupterstreckungsrichtung der Stützstrebe liegt. Der besondere Vorteil einer solchen Gestaltung des Querschnitts liegt neben der strömungsgünstigen Form darin, dass insbesondere bei Verwendung eines generativen Herstellungsverfahrens eine fertigungsgerechte Gestaltung der Stützstreben vorliegt, bei denen im Wesentlichen zu große Überhänge vermieden werden können. Je nach Aufbaurichtung, beispielsweise von einem Lagermittel zu einer vom Lagermittel entgegengesetzten Seite des zweiten Leitungsstücks, werden die Stützstreben derart aufgebaut, dass sich beim schichtweisen Aufbau von Schicht zu Schicht nur relativ geringe Querschnittsänderungen ergeben, die keiner Abstützung der jeweiligen Schicht vor dem Einsinken in das beim schichtweisen Aufbau verwendete Pulverbett bedürfen.
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Es ist weiterhin bevorzugt, dass die Stützstreben hohl sind. Das den Stützstreben inne wohnende Flächenträgheitsmoment wird durch zentrumsnahes Material, das entlang der Haupterstreckungsachse der Stützstreben angeordnet ist, kaum beeinflusst, so dass sich aus Gewichtsgründen ein sich in den Stützstreben erstreckender Hohlraum ergibt. Dies kann insbesondere durch Verwendung eines generativen Verfahrens erreicht werden, so dass der resultierende Träger ein besonders geringes Gewicht aufweist.
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Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist das Lagermittel mindestens eine Lagerstrebe auf, die an einer Außenseite des zweiten Leitungsstücks angeordnet ist und das Aufnahmemittel umfasst einen von dem zweiten Leitungsstück beabstandeten Flansch, zu dem sich die mindestens eine Lagerstrebe hin erstreckt. Eine Lagerstrebe ist mit einer Stützstrebe zu vergleichen und als stab- bzw. stegförmiges Bauteil zu verstehen. Dies erlaubt, etwa durch die Verwendung mehrerer Lagerstreben, eine möglichst gewichtsoptimierte Halterung des zweiten Leitungsstücks.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform schließt sich eine Stützstrebe im Innern des zweiten Leitungsstücks bündig an eine Lagerstrebe an der Außenseite des zweiten Leitungsstücks an. Durch diese Gestaltung wird ein besonders belastungs- und gewichtsoptimiertes Konzept verwirklicht, denn die von dem ersten Leitungsstück über die Stützstreben in das zweite Leitungsstück übertragene Kraft kann tangentenstetig direkt in die Lagerstreben geleitet werden, ohne eine Umleitung durch Wandmaterial des zweiten Leitungsstücks, von wo sie dann in das Lagermittel und somit in die Struktur geleitet wird. Es versteht sich, dass bei dieser Ausführungsform die Anzahl der Lagerstreben der Anzahl der Stützstreben entspricht bzw. entsprechen sollte.
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Insgesamt ist bei der Ausgestaltung des Trägers bevorzugt darauf zu achten, dass keine scharfkantigen Übergänge zwischen einzelnen Teilbereichen des einstückigen Trägers vorliegen, sondern an Grenzflächen und Übergängen möglichst abgerundete Konturen vorliegen. Die Gestaltung des Übergangsbereichs von aufeinander stoßenden Randflächen sollte bevorzugt tangentenstetig ausgeführt sein, so dass an diesen Übergangsbereichen entstehende Kerbwirkungen minimiert werden. Damit können die zwangsläufig entstehenden Spannungen auf ein Minimum reduziert werden, was sich bei der gewichtsoptimierten Auslegung auch sehr positiv auf eine deutliche Reduktion des Gesamtgewichts des Trägers niederschlägt.
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Bei einer ebenso vorteilhaften Ausführungsform ist die mindestens eine Stützstrebe ausschließlich in zu dem Lagermittel gewandten Hälften des ersten Leitungsstücks und des zweiten Leitungsstücks angeordnet. Somit bleibt ein von dem Lagermittel abgewandter Bereich des Zwischenraums zwischen erstem Leitungsstück und zweitem Leitungsstück frei von Stützstreben, so dass die Störung des Fluidstroms dort am geringsten ist.
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Besonders bevorzugt ist der Träger durch ein generatives Herstellverfahren aus einem metallischen oder keramischen Werkstoff hergestellt, etwa durch SLM, SLS oder EBM. Nach Beendigung des Herstellprozesses können insbesondere in Überhangbereichen entstandene Rauigkeiten durch abrasive Verfahren ausgeglichen werden, die sowohl das mechanischen Schleifen und/oder Polieren oder das chemische Abtragen umfassen können. Derartige Rauigkeiten können durch das selektive Aufschmelzen von Pulvermaterial während der Fertigung entstehen, bei dem eine lokale Dichtezunahme erfolgt, wobei diese lokal dichteren Bereiche in Überhängen jeweils nur auf einem darunter liegenden Pulverbett gestützt sind und als Folge das aufgeschmolzene Material, bei dem Einsatz von SLM, partiell in das Pulverbett einsinken kann, so dass lose Pulverpartikel daran anhaften könnten. Das anschließende Behandeln der Oberfläche kann den lokalen Spannungsverlauf verbessern.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der partikelförmige Werkstoff ein metallischer Werkstoff. Damit lassen sich Bauteile mit einer hohen Festigkeit und insbesondere Druckfestigkeit herstellen. Zur Erreichung eines besonders niedrigen Gewichts eignen sich hier Leichtmetalllegierungen wie etwa AlSi10Mg oder TiAl6V4. Eine anschließende Wärmebehandlung zur Homogenisierung des Metallgefüges verbessert die Werkstoffeigenschaften noch deutlich.
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Zusätzlich kann der partikelförmige Werkstoff ein keramischer Werkstoff sein, beispielsweise Zirkonoxid (ZrO2) oder Aluminiumoxid (Al2O3). Die Druckfestigkeit liegt im Rahmen der von aus metallischen Partikeln hergestellten Bauteilen, wobei die Vorzüge des keramischen Werkstoffs besonders in dem deutlich reduzierten Gewicht liegen.
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Es wird ferner ein Verfahren zum Herstellen eines Trägers für eine doppelwandige Fluidleitung vorgeschlagen, das das ein- oder mehrfache Durchführen von Bearbeitungsschritten zum schichtweisen Aufbau des Bauteils aufweist. Die Bearbeitungsschritte weisen mindestens das Aufbringen eines Schichtabschnitts mit vorbestimmten Abmessungen eines partikelförmigen Werkstoffs in einem vorbestimmten Bereich auf einer Basisschicht und das Erwärmen des Schichtabschnitts mittels einer Wärmequelle derart, dass sich die Partikel des Werkstoffs innerhalb vorbestimmter Abmessungen miteinander verbinden, auf.
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Dabei wird ein erstes Leitungsstück mit einer ersten Länge und einem ersten Querschnitt, ein zweites Leitungsstück mit einer zweiten Länge und einem zweiten Querschnitt, eine Verbindungsstruktur zum koaxialen und beabstandeten Haltern des ersten Leitungsstücks in dem zweiten Leitungsstück und ein Lagermittel zum Haltern des Trägers ausgebildet, wobei die erste Länge die zweite Länge übersteigt und wobei die Fläche des zweiten Querschnitts die des ersten Querschnitts übersteigt. Das resultierende erste Leitungsstück ragt somit aus zwei offenen Enden des zweiten Leitungsstücks und es wird ein Spalt zwischen dem ersten Leitungsstück und dem zweiten Leitungsstück ausgebildet. Das ausgeformte Lagermittel ist an dem zweiten Leitungsstück angeordnet und besitzt mindestens eine Aufnahmeeinheit zum Befestigen des Lagermittels.
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Die Basisschicht ist dabei als eine Schicht zu verstehen, die vor jedem Aufbringen einer weiteren Schicht vorhanden ist. Zu Beginn des Verfahrens kann die Basisschicht etwa als eine Tragstruktur realisiert sein, die aus mehreren Lagen schmelz- oder sinterbaren Werkstoffs hergestellt ist. Alle weiteren darauf aufgebrachten Werkstoffschichten bilden die Basisschicht für die jeweils nachfolgende Schicht aus.
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Wie vorangehend dargelegt ist besonders vorteilhaft, wenn bei der Durchführung eines generativen, schichtweisen Verfahrens ein gewisser Aufbauwinkel nicht überschritten wird, um insbesondere ohne Stützung eines Überhangs das Einsinken von Material zu vermeiden. Ein Überhang ist dabei als ein solcher Teil eines Schichtabschnitts zu verstehen, unter den sich ein direkt darunterliegender Schichtabschnitt lokal nicht erstreckt und den darüberliegenden Schichtabschnitt folglich – ohne darunterliegende Stützstruktur – nicht stützt. In Aufbaurichtung ist somit ein sich über eine freie Fläche erstreckender Versatz vorhanden. Ein erster Schichtabschnitt kann etwa eine Ausnehmung aufweisen, über die sich partiell ein zweiter Schichtabschnitt erstreckt.
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So kann in einer vorteilhaften Ausführungsform der Träger derart gestaltet werden, dass ein lokaler Aufbauwinkel von 50° nicht überschritten wird. Die Verbindungslinie von Schichtkanten aufeinanderfolgender Schichten führt also zu einem zu der Aufbaurichtung messbaren Winkel, der als Aufbauwinkel angesehen werden kann. Der Träger kann, in Aufbaurichtung gesehen, somit Flanken aufweisen, die zu der Aufbaurichtung einen lokalen Winkel von höchstens 50° aufweisen. Der Aufbauwinkel könnte, je nach verwendetem Material, auch etwas größer als 50° sein, so dass insbesondere hohe Oberflächenrauigkeiten in diesem Bereich vermieden werden können und folglich keine erhöhten Materialbeanspruchungen resultieren.
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Durch das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen fluidführender Bauteile kann folglich erreicht werden, eine möglichst geringe Beeinflussung eines Strömungsquerschnitts zu realisieren, gleichzeitig werden möglichst geringe Dehnungsbehinderungen durch eine möglichst schlanke Gestaltung der Stützstruktur erreicht. Dies ist insbesondere bei in einen sogenannten Verschneidungsbereich ragender Stützstruktur vorteilhaft, in dem ein erster Hohlkörper und ein zweiter Hohlkörper zumindest bereichsweise ineinander übergehen.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform wird nach Abschluss des schichtweisen Aufbaus der hergestellte Träger in einer Wärmebehandlungsvorrichtung wärmebehandelt. Damit kann das Gefüge des hergestellten Trägers derart beeinflusst werden, dass es gleichmäßig über die gesamte räumliche Erstreckung des Trägers ist, so dass während der Herstellung des Bauteils entstandene Spannungen eliminiert werden. Dies kann etwa das Erwärmen auf eine Zieltemperatur, das Halten einer Zieltemperatur und das gezielte Absenken der Temperatur umfassen.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform wird der hergestellte Träger an seiner Außenseite spanend nachbearbeitet. Insbesondere das Bearbeiten von Anschlussflächen, die in Form von Flanschen realisiert sind, kann die Maßhaltigkeit des gesamten Trägers sichern. Beispielsweise kann die Nachbearbeitung das Schleifen, Bohren, Polieren oder andere Arten gängiger Bearbeitungsmethoden umfassen.
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Schließlich betrifft die Erfindung die Verwendung eines derartigen Trägers zum Haltern einer doppelwandigen Kraftstoffleitung in einem Flugzeug.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele und den Figuren. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich und in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung auch unabhängig von ihrer Zusammensetzung in den einzelnen Ansprüchen oder deren Rückbezügen. In den Figuren stehen weiterhin gleiche Bezugszeichen für gleiche oder ähnliche Objekte.
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1 zeigt einen Träger in einer isometrischen Ansicht.
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2 zeigt einen Träger in einer Vorderansicht.
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3 zeigt einen Träger in einer Draufsicht.
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4 zeigt einen Träger in einer Schnittdarstellung.
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DETAILLIERTE DARSTELLUNG EXEMPLARISCHER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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1 zeigt einen Träger 2 in einer isometrischen Ansicht. Ein erstes Leitungsstück 4 ist innerhalb eines zweiten Leitungsstücks 6 angeordnet und über Stützstreben 8 abgestützt. Das erste Leitungsstück 4 ist so in dem zweiten Leitungsstück 6 angeordnet, dass ein ringförmiger Spalt 10 zwischen den Leitungsstücken 4 und 6 gebildet ist.
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Beispielhaft sind sowohl das erste Leitungsstück 4 als auch das zweite Leitungsstück 6 nicht linear, sondern leicht gebogen, wie anhand der gemeinsamen, strichpunktierten Mittellinie zu erkennen ist.
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Das erste Leitungsstück 4 weist zwei Enden 4a und 4b auf, die jeweils beispielhaft eine wulstförmige Verdickung 12 aufweisen, auf die eine nicht dargestellte, innere Fluidleitung aufschiebbar ist und dort mit dem ersten Leitungsstück 4 eine Klemmverbindung eingeht. Diese Verbindung kann beispielsweise mithilfe eines Sicherungsrings bzw. einer Schelle gesichert werden, die an einer inneren Position ausgehend von der Erhebung 12 an dem ersten Leitungsstück 4 angeordnet ist.
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Das zweite Leitungsstück 6 weist ebenfalls zwei Enden 6a und 6b auf, an denen jeweils ein flächiger Flansch 14 angeordnet ist. Hieran kann eine äußere Fluidleitung angeflanscht werden, die ebenfalls in 1 nicht gezeigt ist.
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Aufgabe des Trägers 2 ist, eine doppelwandige Fluidleitung mit einer inneren Leitung und einer äußeren Leitung mechanisch zu haltern und gleichzeitig den Fluidstrom der inneren Fluidleitung über das erste Leitungsstück 4 durchzuleiten sowie den beispielhaft ringförmig verlaufenden äußeren Fluidstrom durch den Spalt 10 durchzuleiten.
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Das zweite Leitungsstück 6 wird durch ein Lagermittel 15 an einer Struktur gehaltert. Das Lagermittel 15 weist Lagerstreben 16 auf, die mit einer Aufnahmeeinheit 18 verbunden ist, welche beispielhaft als ein flächiger Flansch ausgeführt ist. Die Aufnahmeeinheit 18 weist beispielhaft vier Befestigungsmittel 20 in Form von Schraublöchern und insbesondere Langlöchern auf, mit denen der Träger 2 an einer Struktur in einem Fahrzeug und insbesondere in einem Flugzeug befestigbar ist.
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Die Lagerstreben 16 sind längliche, stabförmige Elemente, die sich ausgehend von der Aufnahmeeinheit 18 schräg zu dem zweiten Leitungsstück 6 erstrecken. Beispielhaft weist die Aufnahmeeinheit 18 eine plane Oberfläche 22 auf, mit der die Lagerstreben 16 ungefähr einen Winkel 24 zu der Mittelachse des ersten bzw. zweiten Leitungsstücks 4, 6 von 45° einschließen. Dieser Winkel könnte in einem Bereich von 30 bis 60° liegen. Allerdings wären auch Winkel bis zu 90° denkbar, von denen sich die Lagerstreben 16 etwa S-förmig zu dem zweiten Leitungsstück 6 erstrecken können.
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Wie in der 1 ersichtlich, können sich auf der Aufnahmeeinheit 18 insgesamt vier Lagerstreben 16 befinden, wobei sich jeweils zwei Lagerstreben 16 in einem Kreuzungspunkt 26 kreuzen, in dem die beiden Lagerstreben 16 beispielhaft einen Winkel von 90° zueinander einschließen. Damit wird eine Art Fachwerkstruktur ausgebildet, die zu einer deutlich besseren Stabilität führt als zwei nebeneinander verlaufende Lagerstreben 16.
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Die beiden Paare von Lagerstreben 16 sind seitlich der Erstreckungsrichtung des ersten Leitungsstücks 4 und des zweiten Leitungsstücks 6 angeordnet, das heißt, beim Verlauf der gemeinsamen Mittellinie folgend rechts bzw. links angeordnet.
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Wie ebenfalls in der 1 erkennbar, sind die Stützstreben 8, von denen in 1 nur eine ersichtlich ist, derart ausgerichtet und positioniert, dass unter Vernachlässigung der Wandstärke des zweiten Leitungsstücks 6 ein tangentenstetiger Übergang von einer Stützstrebe 8 in eine Lagerstrebe 16 erfolgt. Dies ermöglicht einen sehr harmonischen Kraftverlauf und ein Minimum an Zwangs- bzw. Kerbspannungen, sowohl in den Lagerstreben 16, als auch in den Stützstreben 8 und der Wandung des zweiten Leitungsstücks 6.
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Wie in der 1 schließlich angedeutet, sind bevorzugt keine scharfkantigen Übergänge zwischen einzelnen Teilbereichen des Trägers 2, sondern sämtliche Richtungsänderungen werden mit einem abgerundeten Profil realisiert. Beispielsweise sind die Kreuzungspunkte 26 an den Lagerstreben 16 abgerundet, damit keine abrupten Übergänge entstehen. Ebenso die Anbindung an das zweite Leitungsstück 6 bzw. die Anbindung der Stützstreben 8 an das erste Leitungsstück 4.
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Der Träger 2 ist als einstückiges Bauteil hergestellt, insbesondere durch ein generatives Schichtverfahren. Die separate Fertigung von mehreren Komponenten des Trägers 2 entfällt ebenso wie die Notwendigkeit, diese Komponenten zu einem gesamten Bauteil zusammenzufügen. Die Gestaltung des Trägers 2 ist somit nicht aufgrund von vereinfachten Fertigungsschritten ausgestaltet, sondern insbesondere belastungs- und gewichtsoptimiert.
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Bei der Fertigung mithilfe eines generativen Schichtverfahrens ist besonders wichtig, eine fertigungsgerechte Konstruktion zu realisieren. Hier ist insbesondere die Ausbildung von übermäßigen Überhängen zu vermeiden.
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Wie in der Teilschnittdarstellung A-A dargestellt, kann dies beispielsweise durch einen ovalen Querschnitt der Lagerstreben 16 realisiert werden, bei denen die Aufweitung des Querschnitts relativ langsam erfolgt und in Aufbaurichtung 28 stets eine ausreichende Stützwirkung von einer Schicht zur nächsten Schicht besteht.
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2 zeigt eine Vorderansicht auf die ersten Enden 4a bzw. 6a des ersten Leitungsstücks 4 und des zweiten Leitungsstücks 6. Hier ist zu erkennen, dass zwei Paare von Stützstreben 8 verwendet werden, wobei ein erstes Paar von Stützstreben 8 rechts der Mittellinie angeordnet sind und ein zweites Paar von Stützstreben 8 auf der linken Seite. Zur Gewichtsoptimierung trägt bei, dass das innere Leitungsstück 4 lediglich auf einer unteren Seite, die zu der Aufnahmeeinheit 18 gerichtet ist, abgestützt ist. Der Teil des Spalts 10, der von der Aufnahmeeinheit 18 abgewandt ist, ist frei von Stützstreben 8. Damit wird die Strömung in dem Spalt 10 weiterhin möglichst wenig beeinflusst.
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3 zeigt eine Draufsicht auf die obere Hälfte des Trägers 2, in der weiterhin der leicht gekrümmte Verlauf des inneren Leitungsstücks 4 und des zweiten Leitungsstücks 6 ersichtlich ist. Zudem ist erkennbar, dass die Enden 4a und 4b recht weit aus dem zweiten Leitungsstück 6 herausragen, um eine möglichst sichere Befestigung einer inneren Fluidleitung an jedem der Enden 4a und 4b zu gewährleisten, ohne den Flansch 14 an den Enden 6a und 6b des zweiten Leitungsstücks zu beeinflussen.
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Die in 3 gekennzeichnete Schnittlinie K-K wird ferner in 4 als Schnittdarstellung ausgeführt. Hier ist die einstückige Fertigung besonders gut erkennbar, ebenso die gerundeten Übergänge zum Vermeiden von Unstetigkeiten.
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Ergänzend sei darauf hingewiesen, dass „aufweisend” keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt, und „ein” oder „eine” keine Vielzahl ausschließt. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.
