[发明专利]用于以选择性激光熔融法制造的飞机结构构件的支柱

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于例如用于飞机的结构构件的支柱。本发明尤其涉及一种用于高强度的结构构件的长形支柱、一种具有支柱的结构构件、一种结构构件在飞机中的应用、一种用于制造支柱的方法、以及一种用于实施该方法的计算机程序元件和一种相应的计算机可读介质。

背景技术

在当今的商用飞机中，在高强度的位置上使用特殊地构造的结构构件。“机务人员休息舱”的固定可用作用于这样的结构构件的示例，在所述机务人员休息舱中，结构构件一方面与该“室”固定地连接，并且另一方面引入结构构件内的力能够通过拉杆和压杆传递到飞机的隔框上。因此，结构构件能够在力方向变化的情况下将作用在一端上的力传递到另一端上，其中产生在结构构件内占主导地位的弯曲力。这样的结构构件通常由铝合金或钛合金以例如铣削、车削或铸造的传统加工方法制造，其中结构构件一方面能够由例如支柱和保持元件的单件组装而成，所述单件例如能够通过焊接或铆接来连接。另一方面，这样的结构构件也由具有相当高的切削比例的坯件制造。

但是，业已证明，借助于这样的方法仅能够有条件地制出自由面、底切或空腔。因此，借助于例如数字法优化的构件必须构造成，使得这些构件能够在经选择的传统的加工方法中制造。因此导致，由于加工技术的原因，构件不能够通过模拟实现为构件的理想地可看出的几何形状，或者在结构构件的多个位置上留有比用于力传递所需的材料更多的材料。因此导致增加的重量，这恰恰在飞机制造业中是不希望的，因为这在飞行阶段期间导致较高的能量消耗。

发明内容

因此，本发明的目的在于，提供一种结构构件或一种设置在结构构件内的支柱，使得能够有利地吸收和/或以重量优化的方式传递作用在结构构件上的弯曲力。

该目的通过相应的独立权利要求的主题得以实现。另外的实施形式在相应的从属权利要求中说明。

根据本发明的一个方面，用于高强度的结构构件的长形的支柱设计成吸收横向于支柱的纵向延伸方向作用的弯曲力。支柱具有壁部，所述壁部至少部分地包围支柱的长形的空腔。在空腔内且横向于纵向延伸方向设置加强结构，使得加强结构提高抗弯刚度。加强结构与壁部一体地构成，其中壁部和加强结构由可熔化的材料构成。

如果借助壁部包围的长形的空心体，例如管状的构造，通过弯曲力加载，那么该空心体趋于弯曲。在弯曲过程中，在弯曲位置上，横截面首先改变。通过在空腔内的加强结构设置在潜在的弯曲位置上达到，为了弯曲，必须在该位置上施加较大的弯曲力。因此，在施加相同的弯曲力的情况下，提高了相对纵向弯曲的安全性。借助该构造也可能的是，在相对纵向弯曲的相同的安全性的情况下，将较大的弯曲力导入根据本发明的支柱内。因为空心体的壁部同样能够吸收一部分弯曲力，所以壁部最好构造成是封闭的。

通过使用可熔化的材料，可能的是，在上下重叠构成的且相互连接的层内形成支柱，如稍后结合根据本发明的制造方法进行说明。为此，每种可熔化的材料都是适合的，例如塑料或金属。

根据本发明的一个优选的实施形式，加强结构构成为圆盘状。在此，限定加强结构或圆盘的边缘能够整面地与空心体的壁部连接。圆盘与支柱一体地构造。通过该构造，在施加弯曲力的情况下，空心体在潜在弯曲位置上的横截面完全地或至少尽可能完全地保持不变。因此，与在可能没有这样的圆盘相比，明显更大的弯曲力能够导入支柱内，并且通过支柱传递。另外的支撑构件最好不作用在圆盘本身上。

根据本发明的另一个优选的实施形式，空腔具有至少一个开口，所述开口使空腔与围绕支柱的媒介连通。因此该媒介，例如空气，能够渗入空腔内，并且提供压力平衡。因此，这样的支柱能够在高空或深水中使用，因为在媒介和空腔之间能够不形成压差。这样的压差将导致在支柱内的应力，所述应力将附加地使支柱受到负载。因此，可通过加载有应力的支柱传递的弯曲力能够比在不加载有应力的支柱的情况下小。

有利的是，支柱具有至少一个开口，所述开口的尺寸确定为，使得能够从空腔去除用于制造支柱所需的粒料，该粒料由可熔化的材料组成。如上所述，支柱能够以再生层构法制造。在这种情况下，由可熔化的材料组成的粉末或粒料被涂覆成层，其中激光使支柱的轮廓最好完全地熔化。因为通过该加工方法有条件地使未经熔化的粒料在基底板上保持不变，直至制成支柱，所以在制造空腔时，在该空腔内装入该粒料。至少基于重量原因和成本原因，值得期望的是，该粒料尽可能无剩余地从空腔内去除。这能够通过至少一个这样的开口来实现。