GEBIET DER ERFINDUNG
[0001] Die Erfindung betrifft eine mechanische Strukturkomponente für ein operationelles
Flugkörpersystem, ein Verfahren zum Herstellen der Strukturkomponente in Verbindung
mit der Verwendung von Metallschaum für die Strukturkomponente.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
[0002] Im militärischen Bereich operationeller Flugkörpersysteme werden zahlreiche Typen
von Flugkörpern, wie etwa Raketen und Marschflugkörper, eingesetzt, die teilweise
auch in großer Zahl und zur einmaligen Verwendung gefertigt werden. Im Gegensatz zu
strategischen Flugkörpern, wie beispielsweise Interkontinentalraketen oder Trägersystemen
in der Raumfahrt, wird von operationellen Flugkörpersystemen stets eine sofortige
Einsatzbereitschaft gefordert, ohne dass es besonderer Aufrüstungsmaßnahmen vor einem
Einsatz bedarf.
[0003] Die eingesetzten Strukturkonzepte und Fertigungsverfahren, die sich bei Flugkörpern
mit hohen Genauigkeitsanforderungen und in zumeist geringeren Stückzahlen bewährt
haben, können bei Flugkörpern mit geringen bzw. mittleren Genauigkeitsanforderungen,
die teilweise in sehr großen Stückzahlen gefertigt werden, zu hohen Kosten führen.
[0004] Diese Fertigungsverfahren stoßen in Verbindung mit den zugehörigen Auslegungs- und
Gestaltungsregeln in der Entwicklung zunehmend an Grenzen bezüglich der erzielbaren
Stückkosten, da ab bestimmten Losgrößen keine signifikanten Kostenreduktionen mehr
zu ermöglichen sind. Als Beispiele können hier "Verlorene Kerne" zur Erzeugung verrippter
Innenkonturen von Gussteilen mit Hinterschnitten und der Verschleiß von Schieberwerkzeugen
genannt werden.
[0005] Andererseits lässt sich die Komplexität tragender Strukturkomponenten nicht beliebig
reduzieren, da sie beispielsweise sämtliche mechanische Schnittstellen bereitstellen
müssen, thermischen und EMV-Anforderungen genügen müssen und/oder zugleich die Aerodynamik
der Flugkörper-Außenhaut beeinflussen können.
[0006] Strukturkomponenten stellen in der Regel für integrierte Antriebskinematiken gewichts-
und steifigkeits- und genauigkeitsrelevante Bauteile dar, die auch entscheidend den
Integrationsaufwand bei der Montage des Flugkörpers beeinflussen können.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
[0007] Es ist eine Aufgabe der Erfindung, Flugkörper kostengünstiger herzustellen.
[0008] Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere
Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und aus
der folgenden Beschreibung.
[0009] Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Strukturkomponente für einen Flugkörper,
insbesondere für ein operationelles Flugkörpersystem.
[0010] Der Flugkörper kann ein unbemannter Flugkörper sein. Der Flugkörper kann einen Antrieb
aufweisen, muss aber keinen Antrieb umfassen. Insgesamt ist zu verstehen, dass der
Begriff "Flugkörper" im Folgenden mit dem englischen Begriff "missile" gleichzusetzen
ist, der eine Rakete, einen Marschflugkörper und ein Geschoss beschreiben kann.
[0011] Eine Flugkörper in diesem Sinne kann dazu ausgeführt sein, ein potentielles Ziel
zu erfassen, auf dieses Ziel zu zusteuern und/oder dort eine gewünschte Wirkung zu
entfalten. Der Flugkörper kann dazu Mittel und Vorrichtungen umfassen, wenigstens
eine dieser Aufgaben selbständig auszuführen. Es ist auch möglich, dass der Flugkörper
zumindest zeitweise ferngesteuert wird.
[0012] Insbesondere kann der Flugkörper ein militärischer Flugkörper sein, kann also dazu
eingesetzt werden, ein Ziel zu bekämpfen. Beispielsweise kann der Flugkörper einen
Sprengsatz umfassen und/oder zur einmaligen Verwendung ausgelegt sein. Es ist jedoch
auch möglich, dass der Flugkörper zu Aufklärungszwecken eingesetzt wird und/oder zu
seinem Startplatz zurückkehrt.
[0013] Eine Strukturkomponente kann ein Bauteil des Flugkörpers sein, das zur mechanischen
Abstützung, mechanischen Schwingungsdämpfung, elektrischen Masseanbindung, elektromagnetischen
Abschirmung, als Wärmesumpf und/oder zur thermischen Abschirmung wenigstens eines
weiteren Bauteils des Flugkörpers dient. Dieses weitere Bauteil kann beispielsweise
den Antrieb, die Steuerung, und/oder die Nutzlast des Flugkörpers umfassen. Auch ist
es möglich dass ein weiteres Bauteil eine weitere Strukturkomponente ist.
[0014] Eine Strukturkomponente kann wenigstens eine mechanische Schnittstelle für ein weiteres
Bauteil umfassen, über die das weitere Bauteil mechanisch von der Strukturkomponente
abgestützt wird. Insbesondere kann eine Strukturkomponente im Wesentlichen die vollständige
Tragestruktur des Flugkörpers oder zumindest eines Segments des Flugkörpers bilden.
[0015] Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die Strukturkomponente einen Metallschaumkörper.
Der Metallschaumkörper kann dabei zur mechanischen Versteifung und/oder mechanischen
Dämpfung und /oder elektrischen Abschirmung bzw. Masseanbindung der Strukturkomponente
bzw. des Flugkörpers dienen.
[0016] Ein Metallschaum kann als Festkörper aus Metall beschrieben werden, der in seinem
Inneren zufällig verteilte Hohlräume (bzw. Poren) aufweist, deren Volumen den größten
Teil des vom Festkörper ausgefüllten Volumens ausmacht. Als Metall kann beispielsweise
Aluminium oder eine Aluminiumlegierung verwendet werden.
[0017] Durch das Verwenden von Metallschaum können sich zahlreiche Vorteile in Bezug auf
die Fertigung des Flugkörpers und auch auf den Flugkörper selbst ergeben.
[0018] Durch zahlreiche vernetzte Hohlräume und insbesondere die Verwendung eines Leichtmetalls
wie Aluminium ergeben sich leichte und belastbare Strukturbauteile für den Flugkörper.
Die Strukturbauteile können dabei mit dem Aufbau von Knochen verglichen werden, die
bei geringem Gewicht eine hohe Festigkeit aufweisen.
[0019] Metallschaum lässt sich in der Regel leicht verarbeiten und in die gewünschte Form
bringen. Auch kompliziert geformte Teile lassen sich durch Ausschäumen einer entsprechenden
Form und ggf. durch eine anschließende mechanische Nachbearbeitung herstellen. In
Kombination mit dem geringen Materialverbrauch können somit die Gesamtstückkosten
von Flugkörpern, insbesondere bei großen Stückzahlen, reduziert werden.
[0020] Durch einen im Verhältnis wenig aufwendigen Schäumvorgang können Innen- und Außenkonturen
der Flugkörperstrukturen ohne Gewichtszunahme einfacher gestaltet werden, was zu einer
Herstellbarkeit mit reduziertem Werkzeugaufwand führt. Beispielsweise können die Formwerkzeuge
einfacher gestaltet werden.
[0021] Die mechanisch und elektrisch stark dämpfenden Eigenschaften metallischer Porenstrukturen
können im Hinblick auf die EMV direkt nutzbar gemacht werden.
[0022] Die mechanischen Schnittstellen zu anderen Bauteilen können aufgrund der Verwendung
von Metallschaum neuartig gestaltet werden, was auch zu weiterer Kostenreduktion führen
kann. Beispielsweise können mit eingeschäumten Inlays und großflächige Klebeflächen
Verbindungen zu anderen Bauteilen bzw. Komponenten des Flugkörpers geschaffen werden.
[0023] Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Verwendung von Metallschaum für eine
Strukturkomponente eines Flugkörpers bzw. den Einsatz von Metallschaum in einer Strukturkomponente
eines Flugkörpers.
[0024] Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst der Metallschaumkörper geschlossenporigen
Metallschaum. Mit geschlossenporigem Metallschaum kann eine dichter (d.h. für Flüssigkeiten
und Gase undurchlässiger) Metallschaumkörper mit glatten Oberflächen geschaffen werden.
Bei einem geschlossenporigen Metallschaum stehen die Poren größtenteils nicht miteinander
in Verbindung. Der Metallschaumkörper kann in diesem Fall wie ein Knochen aufgebaut
sein.
[0025] Es ist aber auch möglich, dass der der Metallschaumkörper offenporigen Metallschaum
umfasst. Bei einem offenporigen Metallschaum können die Poren größtenteils miteinander
vernetzt sein. Der Metallschaumkörper kann somit wie ein Schwamm aufgebaut sein.
[0026] Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung bildet die Strukturkomponente mit einer
Außenfläche einen Außenabschnitt des Flugkörpers. Beispielsweise kann eine Fläche
der Strukturkomponente eine Außenfläche des Flugkörpers bilden. Derartige äußere oder
innere Grenzflächen des Schaumkörpers können zusätzlich durch eine (nichttragende)
Beschichtung versehen werden oder daran haftende dünnwandige Teile (wie Blechteile,
Rohre, etc.) abstützen und versteifen. Auf diese Weise kann der Flugkörper beispielsweise
zumindest teilweise aus Segmenten aus Metallschaum aufgebaut sein, die die innere
Tragestruktur und die Außenhülle des Flugkörpers bereitstellen.
[0027] Die Außenfläche kann einen Teil der Hülle oder der Außenhaut des Flugkörpers bilden.
Anderseits kann die Strukturkomponente Verstrebungen im Inneren des Flugkörpers bereitstellen.
Ein Teil oder die gesamte Integralstruktur des Flugkörpers kann mit dem Metallschaum
geformt sein.
[0028] Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann der Flugkörper mehrere Segmente umfassen.
Die Tragestruktur des Flugkörpers oder zumindest des Segments kann im Wesentlichen
vollständig aus Metallschaum bestehen. Auf diese Weise kann auf weitere stützende
Strukturen neben dem Metallschaum im Wesentlichen fast vollständig verzichtet werden.
[0029] Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist der Metallschaumkörper durch Bearbeiten
eines Metallschaum-Rohlings gebildet. Beispielsweise kann der Metallschaumkörper innerhalb
einer (wiederverwendbaren Form) erzeugt werden und nach Erstarren partiell zerspanend
nachbearbeitet werden. Insbesondere bei geschlossenporigem Metallschaum ist eine nachträgliche
Bearbeitung durch Veränderung der Oberfläche oder durch die Sichtbarkeit der Poren
erkennbar.
[0030] Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird der Metallschaumkörper innerhalb einer
Schäumform bzw. durch Ausschäumen einer Form ausgebildet. Möglichkeiten für das Formen
von Metallschaum werden weiter unten beschrieben. Beispielsweise kann ein Metallpulver
mit einem Treibmittel gemischt und anschließend zu Halbzeugen verdichtet werden, die
in eine Form geschüttet und durch Erhitzen verflüssigt werden. Das Treibmittel gast
in der flüssigen Phase aus und erzeugt die Hohlräume, die nach dem Erstarren des Metalls
bestehen bleiben.
[0031] Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist der Metallschaumkörper an wenigstens
einer ersten Stelle eine erste Dichte und an wenigstens einer zweiten Stelle eine
zweite sich von der ersten Dichte unterscheidende Dichte auf. Beispielsweise kann
über die Zusammensetzung des Vormaterials, die Schüttdichte der Halbzeuge aus diesem
Vormaterial und/oder den Aufbau der Gießform erreicht werden, sodass die Schäumdichte
stellenweise über die Dosierung des Treibmittels beziehungsweise über die lokal eingebrachte
Masse an verdichteten Halbzeugen (gemäß Schüttdichte) an der ersten Stelle mehr Gas
erzeugt als an einer zweiten Stelle, wodurch an der ersten Stelle größere Poren entstehen
und die Dichte des Metallschaums an dieser Stelle sinkt.
[0032] Auf diese Weise kann auch gezielt ein Dichtegradient erzeugt werden. Damit kann mit
einer lokal gesteuerten Dichteverteilung des Metallschaums eine gezielte Dosierung
des Werkstoffeinsatzes realisiert werden. Diese Möglichkeit kann zum Erzielung eines
Minimalgewichts für topologisch optimale Leichtbaustrukturen genutzt werden. Beispielsweise
kann der Metallschaumkörper eine geschlossene Hülle mit porösem Kern aufweisen, der
eine Dichteverteilung entsprechend der mechanischen Belastung aufweist ,so wie es
vom Knochenaufbau bekannt ist.
[0033] Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die Strukturkomponente wenigstens
ein Bauteil des Flugkörpers, dass vollständig oder teilweise in den Metallschaumkörper
eingeschäumt bzw. eingeschlossen ist. Auch mehrere Bauteile gleichzeitig können in
den Metallschaum eingeschäumt werden. Auf diese Weise können komplizierte Stützstrukturen
für das Bauteil komplett entfallen. Auch die mechanische Verbindung mehrerer Bauteile
lässt sich auf einfache Weise realisieren.
[0034] Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die Strukturkomponente wenigstens
einen Einsatz (auch Inlay genannt), der mit dem Metallschaumkörper verbunden ist und
der zum Befestigen eines weiteren Bauteils des Flugkörpers dient. Der Einsatz kann
dabei beim Herstellen des Metallschaumkörpers eingeschäumt werden oder kann in eine
entsprechende Vertiefung des Metallschaumkörpers eingeklebt werden. Derartige Einsätze
können Bezugs- und Anlageflächen bilden und gleichzeitig Formelemente wie beispielsweise
Gewinde, Klebeflächen, usw., aufnehmen.
[0035] Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Strukturkomponente
eines Flugkörpers mit Metallschaum.
[0036] Einerseits kann ein Metallschaumkörper der Strukturkomponente durch Bearbeiten eines
Metallschaumrohlings geformt werden. Der Metallschaumkörpers kann aber auch in der
gewünschten Form erzeugt (beispielsweise durch Ausbilden der Metallschaumkörperkontur
entsprechend der auszuschäumenden Form) und anschließend optional nachbearbeitet werden.
Auch können mehrere Metallschaumkörper mittels anderer Verfahren innerhalb einer gemeinsamen
Form miteinander verbunden bzw. eingeschäumt werden. Insbesondere mechanisch bearbeitete
Schaumflächen können durch ihre Offenporigkeit ideale Voraussetzungen für festes Vergießen
zu integrierenden Komponenten bilden.
[0037] Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Verfahren die Schritte Bereitstellen
eines Hohlkörper-Rohlings und Umformen des Hohlkörper-Rohlings mit einem Innenhochdruck-Umformverfahren
zu einem Hohlkörper mit gewünschter Kontur, der eine Außenhaut und/oder Innenhaut
des Flugkörpers darstellen kann. Hierdurch ist auch eine Schottwand, z. B. als thermischer
Schutz gegenüber einem Triebwerksrohr, realisierbar. In diesem Schritt kann eine gezielt
eingebrachte, thermische Vorspannung zur gezielten Beeinflussung der thermischen Ausdehungs-
und Verformungenseigenschaften der späteren Strukturkomponente erzeugt werden.
[0038] Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Verfahren die Schritte Überziehen
wenigstens einer Innenfläche eines oder des Hohlkörpers mit einer Haftschicht, beispielsweise
Nickel und Bilden des Metallschaumkörpers durch Ausschäumen des Hohlkörpers. Mit anderen
Worten kann die Gießform ein späteres Bauteil des Flugkörpers sein. Es ist auch möglich,
dass ein Hohlkörpers umschäumt wird, der dann eine Innenkontur des Metallschaumkörpers
bildet.
[0039] Damit kann die Strukturkomponente als Hybridstruktur aus einem Metallschaumkörper
und einem beispielsweise dünnwandigem Hohlkörper gebildet werden. Durch die Haftfähigkeit
des Metallschaums auf vernickelten Oberflächen besteht eine nahezu uneingeschränkte
Erweiterungsmöglichkeit zu Hybridstrukturen in Verbindung mit dünnwandigen Profilen,
die dadurch knicksteif und verwölbungsfrei an- und eingebunden werden können. Hierfür
kommen gleichermaßen Außen- und Innenkonturen in Frage, die durch Innenhochdruck-Umformverfahren
herstellbar sind.
[0040] Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Verfahren den Schritt von:
Einschäumen und/oder Ausschäumen eines Bauteils des Flugkörpers in den Metallschaumkörper.
Beispielsweise können auch Komponenten von Antrieb, Steuerung und/oder Nutzlast auf
diese Weise fest mit der Tragestruktur verbunden werden.
[0041] Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Verfahren die Schritte Beschichten
des Metallschaumkörpers mit einer Beschichtung zum Schutz von Außenflächen, Innenflächen
und/oder Schnittstellenflächen des Flugkörpers.
[0042] Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung mit Bezug auf die beiliegenden
Figuren detailliert beschrieben.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
[0043]
Fig. 1 zeigt eine schematische Außenansicht eines Flugkörpers gemäß einer ersten Ausführungsform
der Erfindung.
Fig. 2 zeigt eine schematische Ansicht des Flugkörpers aus Fig. 1 im Querschnitt.
Fig. 3 zeigt ein Flussdiagramm für ein Verfahren zum Herstellen einer Strukturkomponente
gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 4 zeigt ein Flussdiagramm für ein Verfahren zum Herstellen einer Strukturkomponente
gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 5 zeigt ein Flussdiagramm für ein Verfahren zum Herstellen einer Strukturkomponente
gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
[0044] Die in den Figuren verwendeten Bezugszeichen und ihre Bedeutung sind in zusammenfassender
Form in der Liste der Bezugszeichen aufgeführt. Grundsätzlich sind identische oder
ähnliche Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
DETAILIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
[0045] Die Fig. 1 zeigt ein operationelles Flugkörpersystem 10 in der Form eines Marschflugkörpers
10 mit Höhen- und Leitruder 12, der eine im Wesentlichen torpedoförmige Außenkontur
aufweist. Der Marschflugkörper 10 ist in mehrere Abschnitt bzw. Segmente 14a, 14b,
14c, 14d in Längsrichtung unterteilt, die getrennt voneinander gefertigt und abschließend
miteinander verbunden werden können.
[0046] Wie in der Fig. 2 angedeutet ist, umfasst jedes der Segmente 14a, 14b, 14c, 14 eine
Strukturkomponente 18a, 18b, 18c, 18d.
[0047] Die Strukturkomponente 18a umfasst einen Metallschaumkörper 20a, 20a', in den mehrere
Einsätze 24 eingearbeitet sind, die Verbindungselemente wie ein Gewinde, eine Klebefläche
oder eine Federzunge aufweisen. Ein Bauteil 22a, beispielsweise ein Kamerasystem,
ist von dem Metallschaumkörper 20a, 20a' teilweise umgeben und über die Einsätze 24
mit dem Metallschaumkörper 20a, 20a' verbunden. Der Teil des Metallschaumkörpers 20a
hat eine höhere Dichte als der Teil des Metallschaumkörpers 20a'. Anstatt des Bauteils
22a kann auch eine Nutzlast 22a, wie etwa ein Sprengsatz, im Metallschaumkörper 20a,
20a' befestigt sein.
[0048] Die Strukturkomponente 18b umfasst zwei Metallschaumkörper 20b, 20b'. Der rohrförmige
Metallschaumkörper 20b wurde beispielsweise in einer wiederverwertbaren Form geschäumt,
der Metallschaumkörper 20b'beispielsweise aus einem Rohling ausgeschnitten. Die Metallschaumkörper
20b, 20b' wurden miteinander und mit einem Bauteil 22b, beispielsweise einem Steuerungsrechner,
verbunden und die entstandene Strukturkomponente 18b mit einer Beschichtung 28 überzogen,
die den Flugkörper 10 vor Witterungseinflüssen schützen soll.
[0049] Im Allgemeinen können die einzelnen Metallschaumkörper 20b, 20b'entweder aus einem
Metallschaum-Rohling ausgefräst oder in einer wiederverwendbaren Form geschäumt werden.
Danach können die beiden Körper 20b, 20b' miteinander verbunden werden (beispielsweise
durch kleben, löten oder schweißen) und mit einer Beschichtung 28 überzogen werden.
[0050] Die Strukturkomponente 18c umfasst einen dünnwandigen rohrförmigen Hohlkörper 26
in dessen Inneren ein Bauteil 18c, beispielsweise ein Tank, angeordnet ist. Das Bauteil
18c ist in einen Metallschaumkörper 20c eingeschäumt, der wiederum durch Ausschäumen
des Hohlkörpers 26 erzeugt wurde.
[0051] Die Strukturkomponente 18d umfasst einen Metallschaumkörper 20d, der aus einem Metallschaumrohling
durch Nachbearbeiten hergestellt wurde. In die zylindrische Öffnung im Metallschaumkörper
20d wurde ein Bauteil 22d, wie etwa ein elektromechanisches Stellsystem, eingefügt
und mit dem Metallschaumkörper 20d verbunden.
[0052] Auch das elektromechanisches Stellsystem 22d kann analog 18c in Metallschaum eingeschäumt
werden.
[0053] In Bezug auf die Fig. 3 bis 5 werden Herstellungsverfahren für die Strukturkomponente
18a bis 18d angegeben. Es ist zu verstehen, dass auch ein gesamter Flugkörper 10 und
nicht nur die Abschnitte bzw. Segmente mit den beschriebenen Verfahren hergestellt
werden können. Die Verfahren sind kombinierbar. Schritte der Verfahren können weggelassen
werden.
[0054] Metallschaum kann im Allgemeinen auf die folgende Art und Weise hergestellt werden:
Zuerst wird ein Vormaterial bereitgestellt, das ein Metall und ein Treibmittel umfasst.
Anschließend wird das Vormaterial erhitzt, wobei das Metall verflüssigt wird und das
Treibmittels ein Gas abgibt, so dass im Metall Poren entstehen und der Metallschaum
gebildet wird. Das Vormaterial kann in eine Gießform gegeben und anschließend erhitzt
werden. Auch kann das Vormaterial zuerst erhitzt und dann in flüssiger Form in die
Gießform gefüllt werden. Nach dem Erstarren des flüssigen Metalls bleiben die Poren
im Metall zurück.
[0055] Es sind allerdings andersartige Verfahren bekannt, bei denen beispielsweise eine
Matrix aus kleinen Körpern mit flüssigem Metall übergossen wird, die nach dem Erstarren
des Metalls aus dem entstandenen Körper herausgelöst werden. Das zurückbleibende Metallmaterial
kann auch als Metallschaum aufgefasst werden.
[0056] Die Fig. 3 zeigt ein Flussdiagramm für ein Verfahren zur Herstellung der Strukturkomponente
18d aus einem Rohling, der nachbearbeitet wird.
[0057] In einem Schritt S10 wird ein Metallschaum-Rohlings bereitgestellt, der im vorliegenden
Fall im Wesentlichen die Form eines Zylinders aufweisen kann.
[0058] In einem Schritt S12 wird der Rohling bearbeitet, beispielsweise durch Ausfräsen
einer Zylinderöffnung und/oder durch Abnehmen von Material an der Außenseite), um
den Metallschaumkörper 20d zu formen.
[0059] In einem Schritt S14 wird das Bauteil 22d in den Metallschaumkörper 20d eingeführt
und eingeklebt.
[0060] In einem Schritt S16 wird die Außenfläche des Metallschaumkörpers 20d mit einer Beschichtung
beschichtet, beispielsweise zur Bildung einer umweltbeständigen Außenfläche.
[0061] Die Fig. 3 zeigt ein Flussdiagramm für ein Verfahren zur Herstellung der Strukturkomponente
18c durch Ausschäumen.
[0062] In einem Schritt S30 wird ein Metall-Rohling, beispielsweise ein Rohr, bereitgestellt.
[0063] In einem Schritt S32 wird eine Basiskomponente 26 durch Innenhochdruck-Umformen des
Metall-Rohlings gebildet. Beim Innenhochdruck-Umformen wird ein Rohling in eine wiederverwendbare
Form gebracht, die beispielsweise bei einem Rohr eine Innenhohlform mit zwei Stempeln
an den Ende darstellen kann. Danach wird am (oder im) Rohling ein Druck aufgebaut,
so dass der Rohling sich an eine Oberfläche der Form anlegt. Im vorliegenden Fall
wird der Metall-Rohling im Inneren mit einem hohem Druck beaufschlagt, der ihn an
die Innenseite der Form presst.
[0064] In einem Schritt S34 wird die Basiskomponente 26 an der Innenseite mit Nickel beschichtet.
[0065] In einem Schritt S36 wird das Bauteils 22c in die Basiskomponente 26 eingelegt.
[0066] In einem Schritt S38 wird das Bauteils 22c in der Basiskomponente 26 eingeschäumt,
so dass der Metallschaumkörper 20c gebildet wird. Aufgrund der Nickelbeschichtung
verbindet sich der Metallschaumkörper mit der Basiskomponente 26. Die Fig. 3 zeigt
ein Flussdiagramm für ein Verfahren zur Herstellung der Strukturkomponente 18a durch
Auschäumen bzw. Einschäumen.
[0067] In einem Schritt S50 wird eine wiederverwendbaren Form bereitgestellt. Die Form kann
an ihren Innenflächen mit einem Trennmittel versehen werden.
[0068] In einem Schritt S52 wird eine erste Menge Vormaterial an einer ersten Stelle der
Form und eine zweite Menge Vormaterial an einer zweiten Stelle der Form angeordnet.
[0069] In einem Schritt S54 werden die Einsätzen 24 in der Form angeordnet.
[0070] In einem Schritt S56 wird das Vormaterial in der Form erhitzt, sodass an der ersten
Stelle ein Metallschaum 20a mit einer ersten Porengröße und an der zweiten Stelle
ein Metallschaum 20a' mit einer zweiten Porengröße entsteht.
[0071] In einem Schritt S58 wird die wiederverwendbaren Form nach Erkalten des Metallschaums
entfernt.
[0072] In einem Schritt S60 wird das Bauteil 22a in den Metallschaumkörper 20a, 20a' eingesetzt
und das Bauteils 22a mit den Metallschaumkörper 20a, 20a' über die Einsätze 24 verbunden.
[0073] In einem Schritt S62 wird die Strukturkomponente 18a mit einer Beschichtung 28 beschichtet.
[0074] Die Öffnungen im Metallschaumkörper 20a, 20a' für die Einsätze 24 können auch in
den Metallschaumkörper 20a, 20a' gefräst werden oder beim Gießen vorgesehen werden.
Die Einsätze 24 können in diesem Fall dann in diese Öffnungen geklebt werden.
[0075] Ergänzend ist darauf hinzuweisen, dass "umfassend" keine anderen Elemente oder Schritte
ausschließt und "eine" oder "ein" keine Vielzahl ausschließt. Ferner sei darauf hingewiesen,
dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele
beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten
anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen
in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.
LISTE DER BEZUGSZEICHEN
[0076]
- 10
- Marschflugkörper
- 12
- Höhen-/Leitruder
- 14a, 14b, 14c, 14d
- Abschnitt des Flugkörpers
- 18a, 18b, 18c, 18d
- Strukturkomponente
- 20a, 20a', 20b, 20b'
- Metallschaum / Metallschaumkörper
- 20c, 20d
- Metallschaum / Metallschaumkörper
- 22a, 22b, 22c, 22d
- Bauteil
- 24
- Einsatz (Inlay)
- 26
- Hohlkörper
- 28
- Beschichtung
1. Strukturkomponente (18a, 18b, 18c, 18d) für ein operationelles Flugkörpersystem (10),
die einen Metallschaumkörper (20a, 20a', 20b, 20c, 20d) umfasst.
2. Strukturkomponente (18a, 18b, 18c, 18d) nach Anspruch 1,
wobei der Metallschaumkörper geschlossenporigen Metallschaum umfasst;
und/oder
wobei der Metallschaumkörper Aluminium oder eine Aluminiumlegierung umfasst.
3. Strukturkomponente (18a, 18b, 18c, 18d) nach Anspruch 1 oder 2,
wobei die Strukturkomponente mit einer Außenfläche einen Außenabschnitt des Flugkörpers
bildet.
4. Strukturkomponente (18d) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei der Metallschaumkörper (20d) durch Bearbeiten eines Metallschaum-Rohlings gebildet
ist.
5. Strukturkomponente (18c) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei der Metallschaumkörper (20c) durch Ausschäumen einer Form ausgebildet wird.
6. Strukturkomponente (18a) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei der Metallschaumkörper (20a, 20a') wenigstens an einer ersten Stelle eine erste
Dichte und an einer zweiten Stelle eine zweite sich von der ersten Dichte unterscheidende
Dichte aufweist.
7. Strukturkomponente (18c) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Strukturkomponente wenigstens ein Bauteil (22c) des Flugkörpers umfasst,
das in den Metallschaumkörper (20c) eingeschlossen ist.
8. Strukturkomponente (18a) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Strukturkomponente wenigstens einen Einsatz (24) umfasst, der mit dem Metallschaumkörper
(20a, 20a') verbunden ist und der zum Befestigen eines weiteren Bauteils (22a) des
Flugkörpers dient.
9. Verfahren zum Herstellen einer Strukturkomponente eines operationellen Flugkörpersystems,
umfassend die Schritte:
Herstellen eines Metallschaumkörpers durch Bearbeiten eines Metallschaumrohlings oder
durch Ausbilden der Metallschaumkörperkontur entsprechend einer auszuschäumenden Form.
10. Verfahren nach Anspruch 9, weiter umfassend die Schritte:
Bereitstellen eines Hohlkörper-Rohlings;
Umformen des Hohlkörper-Rohlings mit einem Innenhochdruck-Umformverfahren zu einem
Hohlkörper;
Überziehen wenigstens einer Fläche des Hohlkörpers mit einer Haftschicht;
Bilden des Metallschaumkörpers durch Ausschäumen des Hohlkörpers und/oder Umschäumen
eines Hohlkörpers, der eine Innenkontur des Metallschaumkörpers bildet.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 10, weiter umfassend die Schritte:
Einschäumen und/oder Ausschäumen eines Bauteils des Flugkörpers in den Metallschaumkörper.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, weiter umfassend den Schritt:
Beschichten des Metallschaumkörpers mit einer Beschichtung zum Schutz wenigstens einer
Außenfläche, Innenfläche oder Schnittstellenfläche des Flugkörpers.
13. Verwendung von Metallschaum für eine Strukturkomponente eines operationellen Flugkörpersystems.