本发明涉及一种根据专利权利要求1的轴承组成部件(bearing component)，诸如以轴承圈为例。
背景技术：
：：1、为了制造轴承组成部件，诸如以用于滑动轴承或滚动轴承的圈为例，通常使用然后将按形状和大小(size)制造的预制坯件(/坯料)(blanks)。然而，其在此受限于可用坯件的大小和尺寸(dimension)，受限于即现有类型范围的轴承组成部件。仅在花费很大的费用的情况下才可能制造具有与可用坯件相差很大的尺寸的单独的轴承组成部件。2、此外，它取决于通常制造坯件的某些材料。因此，使用不同于常规可用成分(/组合物)的材料来制造单独的轴承组成部件(诸如以轴承圈为例)是几乎不可能的。技术实现思路1、因此，本发明的目的是使得轴承组成部件的制造更简单且更灵活成为可能。2、该目的通过根据专利权利要求1所述的轴承组成部件来实现。3、为了使具有单独的尺寸(individual dimensions)的单独制造(individualmanufacturing)成为可能，轴承组成部件不是由坯件按大小制造的，而是通过使用冷喷涂(cold-spray)方法将一个层施加到另一个层上(applied one onto another)的多个层来构建。这里，成品轴承组成部件包括多个在径向和/或轴向上延伸的层。4、在冷喷涂方法中，特别是在高压冷喷涂方法(也称为冷气涂覆或冷喷镀)中，产生预热的气体射流(gas jet)，主要是(predominantly)金属粉末被进料(/给送)(fed)到该预热的气体射流中，然而，该金属粉末未熔融(is not melted)。粉末可以包括例如铁、锌、铜(copper)、锡、铝、钢或它们的组合。在滑动轴承中，特别是诸如青铜(bronze)、巴氏合金(babbitt)、白色金属和各种铜合金的材料是可能的且有利的。如下面更详细地进一步解释的，粉末被施加到基材(/基板)(substrate)上，该基材可以形成轴承组成部件的一部分或仅用作基部(/底座)(base)。因此，对于最低层，可以通过选择喷涂材料与基底材料、冲击能量和入射角来设定处理(/工艺)，使得实现粉末与基底的可容易释放的连接。对于后续的层，气体射流被设定为使得粉末以熔合(fusing)方式连接到表面并形成金属或金属合金层。5、为了制造，可以使用大部分固定但可枢转(pivotable)的冷喷枪，冷喷枪将材料(即，包括进料粉末的气体射流)施加到旋转工件载体(rotating workpiece carrier)上，通常是在水平轴线上且绕竖直轴线旋转的转台(/转盘)(turntable)，其中转台进行多次旋转直到完成圈。因此，所得到的轴承组成部件通过逐层构造(layer-by-layerconstruction)来制造。6、冷喷枪可以由可移动且可枢转的机器人臂保持和引导。特别是，机器人可以与水平转台相邻。还可以绕着转台配置包括冷喷枪的多个机器人，并对同时处理进行编程。由于枪可以按照一定角度枢转，因此垂直喷射和水平喷射以及任何任意的中间角度设定均是可能的。在垂直喷涂期间，逐层构建轴承组成部件(例如，圈)，该轴承组成部件获得越发高的高度(ever more height)，从而获得越发宽的(圈)宽度。当枪被水平设定时，产生增加轴承组成部件的径向延伸(radial extension)的层发展。7、由于冷喷涂方法，因此可以按照3d打印的类型制造轴承组成部件，而不依赖于现有的大小和尺寸。这意味着可以在不考虑标准大小的情况下制造具有任意尺寸的轴承组成部件。这里，特别是，轴承组成部件甚至可以用于直径大于1m的大型轴承。8、这里，3d打印是逐层实现的，并且如下面更详细地解释的，这些层可以具有不同的成分和性质。然而，这里应该注意的是，层不是常规意义上的涂层，即，没有已经存在的轴承组成部件设置有涂层。相反，整个轴承组成部件(大部分)使用冷喷涂方法由粉末打印，其中在该打印内创建可能具有不同性质的层。9、与其他方法(诸如，以火焰喷涂为例)相反，由于冷喷涂方法而在基材和组成部件本身上不会产生热载荷(/负载)，该热载荷可能对轴承组成部件的性质和每个施加层的残余应力不利。在冷喷涂方法中，对位于下方层(underlying layer)的热效应明显较小，由此各个层的表面和结构不受损或几乎不受损(impaired)。特别地，可以在没有变形的情况下制造轴承组成部件，这不必通过其他增加的制造方法来确保。10、虽然在火焰喷涂的情况下，需要粗糙化(例如喷砂(sandblasted))的基材表面，但冷喷涂方法并非这种情况。因此，不同的层可以直接一个施加到另一个上，而无需中间处理。11、如上所述，这些层优选使用高压冷喷涂方法来施加，优选以大于50巴(bar)施加。特别是，气体射流的压力可以落在50巴至100巴的范围内。与低压冷喷涂方法相反，高压冷喷涂方法使得颗粒彼此之间特别好地熔合(fusing)能够成为可能并且使得低孔隙率成为可能，由此可以产生机械地稳定打印的轴承组成部件。12、由于这种高压，气体射流(通常是氮气)经由喷嘴加速到多倍声速。这里，气体射流中的粉末颗粒以高动能撞击相应最顶层的表面，特别是以高达1000m/s的速度撞击。然而，这里的粉末颗粒不是热的或熔融的(molten)。相反，颗粒通过动能的局部传递粘附(adhere)到表面，这导致粉末熔合到表面上。“熔合(fusing)”在此被理解为意指远高于机械互锁值的粘附。因此，冷喷涂方法(特别地高压冷喷涂方法)中的粘附机制不是如火焰喷涂的情况那样基于表面上的颗粒的互锁，而是基于粉末与表面的连接，这导致高粘附性。13、根据一个实施方式，轴承组成部件随后可以通过车削(turning)、研磨等进行机械加工。例如，轴承组成部件可以达到精确的最终尺寸，或者可以修改其表面质量。14、根据另一实施方式，使用冷喷涂方法将多个层施加到非尺寸稳定的载体材料(non-dimensionally stable carrier material)(特别是金属膜)上，或者施加到体积小于轴承组成部件体积的50％的尺寸稳定的载体材料上。15、载体材料可以分别保留(remain)在轴承组成部件上，其中，最下面的冷喷涂层被施加成使得其粘附到载体材料。由于这种载体材料，可以确保使用冷喷涂方法施加的材料不粘附到基材(substrate)上，而是粘附到载体材料(carrier material)上。这里，载体材料的体积小于轴承组成部件的50％，优选小于40％，进一步优选小于30％，甚至进一步优选小于20％。与其中载体材料将构成成品工件的主要部分的涂层相反，在此载体材料(如果使用的话)是相对薄壁的(thin-walled)，并且仅在通过冷喷涂方法进行金属打印的处理中产生实质的组成部件体积(substantial component volume)。16、载体材料可以包括例如铁或钢。此外，它可以是已经预制的元件，或者也可以使用冷喷涂方法打印。17、作为另一种选择，多个层可以施加在中空模具中或基板(base plate)上，其中中空模具或基板是可移除的(removable)。这意味着轴承组成部件在没有载体材料的情况下直接打印到转台(turntable)上，并且可以在完成之后从转台上移除。如上所述，可以选择冷喷涂方法的设定，使得产生与基材的可释放连接，并且使得可以从基材或从转台移除成品轴承组成部件。为了便于移除轴承组成部件，基材或中空模具(其仅是在制造期间使用的临时组成部件)可以由诸如硅树脂(silicone)的材料构成或涂覆有诸如硅树脂的材料，使用冷喷涂方法施加的层不会粘附到该材料或粘附不良。18、如果使用中空模具，则轴承组成部件的尺寸由此可以已经被指定，使得可以特别简单地制造形状和大小正确的轴承组成部件。例如，用于将被打印的轴承圈的模具可以包括转台和限定将被制造的圈坯件的内径和外径的两个施加的圈。在该模具中打印之后，移除模具部件并移除成品圈。这里的优点是特别精确的几何形状，其最小化后续的后处理及其切屑去除(chip-removal)体积。当将重复制造大量的特定尺寸变化时，优选使用这种中空模具。19、根据另一实施方式，这里提出的轴承组成部件的多个层的密度和/或孔隙率可以不同。到目前为止可用的坯件具有固定的孔隙率和密度。然而，使用冷喷涂方法施加的不同的在径向和/或轴向上延伸的层可以根据需要在它们的孔隙率和/或密度方面进行适应(/调整/适配)(adapted)，并且可以区域地或连续地改变。因此，轴承组成部件可以以应用特定的方式完全适应。20、孔隙(pore)低的层可以通过较高的喷射速度产生。层的密度可以受颗粒大小和颗粒形状影响。这些变化通过改变粉末和通过改变喷涂压力和速度都是可能的。因此，例如，在需要润滑剂袋(lubricant pocket)和储油器(oil reservoir)的区域中，可以产生可以填充有润滑剂的更多多孔区域。使用冷喷涂方法，还可以将干润滑剂(诸如mos2和ws2)施加到轴承组成部件上。21、根据另一实施方式，多个在径向和/或轴向上延伸的层由一种材料或不同的材料构成。如果层由不同的材料而一个在另一个之上构建，则它们可以具有明确界定的过渡(sharply delimited transitions)或连续地彼此合并(merge)。22、在轴承组成部件的打印期间，当如上所述的冷喷涂枪最初竖直取向时，材料可以例如在轴承组成部件的轴向方向上变化。利用在水平方向上直立的枪，可以产生可以在径向方向上具有材料的变化的轴承组成部件。材料的这些变化也可以在径向或轴向方向上变化。23、轴承组成部件的多个在径向和/或轴向上延伸的层可以分别由单一材料或材料成分构成。这里，根据需要，材料成分可以适用于滑动轴承或滚动轴承。因此，例如，与另一组成部件接触并在使用时相对于另一组成部件移动的在径向或轴向上的最外层可以被构造为具有对应要求和与其相关联的材料成分的滑动层。然而，在使用期间不相对于另一组成部件移动而是例如附接到另一组成部件的最内层可以具有更稳定和更坚固的材料成分，或者例如具有较高的粗糙度从而使得这种附接成为可能。例如，该层可以具有摩擦层的功能。基体(base body)(即，在径向和/或轴向在延伸的层的大部分)优选由单一材料或单一材料成分组成，其为设置在其上的其他层提供足够的稳定性。24、此外，层可以包括具有第一材料成分的至少一个第一区域和具有第二材料成分的至少一个第二区域，其中第一材料成分和第二材料成分不同。由于这些不同的区域具有不同的材料成分，每个层不仅可以被不同地构建，而且每个单独的层可以适应于在轴承组成部件的轴向延伸或径向延伸上或者沿着轴承组成部件的圆周预期的载荷。25、因此，第一材料成分和第二材料成分可以适应于不同的要求。例如，层的边缘区域可以适应于载荷要求，而另一个区域可以在滑动性质或摩擦性质方面进行优化(特别是在最外层中)。26、可能的成分例如由50％至70％的锡、10％至26％的锑和9％至20％的铜组成。另一种可能的成分可以由70％至90％的铜和10％至20％的铝组成。这里存在许多可能的成分，因此省略进一步的列举。滑动接触的材料是通常来自青铜、巴氏合金、白色金属或铜合金类别的金属滑动轴承材料。如果它们的成分例如通过添加更多的铜而改变，则获得较硬且具有较大承载能力的变体，这些变体更适合于例如轴承圈的内部区域和支撑区域。因此，应当注意的是，该成分以及通常在此提及的材料仅是示例性示例，并且其他成分、组合和材料也是可能的。27、在使用冷喷涂法施加相应层期间，将材料成分作为粉末喷涂到位于其下方的相应层上。这里如上所述，该粉末可以具有不同的材料成分，并且按照取决于将被喷涂的区域的方式进行适应。28、如果冷喷涂不仅具有一个粉末供应装置，而是具有两个或更多个粉末供应装置和用于单独改变这些粉末进料的控制器，则例如，可以在涂覆处理运行的同时处理两个粉末的任何组合(从第一粉末、到两种粉末的混合物、直到第二粉末)的供应。不同层的成分可以均匀地(steplessly)且没有间断(discontinuity)地变化。29、如上面针对层构造通常所解释的，具有不同材料成分的区域之间的过渡可以是流动的(fluid)。由于冷喷涂方法，可能不生成清楚分离的区域，而是在区域之间生成流动过渡或路线(course)。这还确保了材料内部应力的最小化，防止可能产生流入槽的突然硬度转变，并防止材料内部开裂倾向(cracking tendencies)。在使用冷喷涂方法施加层期间，如上所述，可以改变粉末供应。以这种方式，可以按照不同的成分施加多种粉末。例如，通过一个粉末供应泵送白色金属粉末，并且第二粉末供应泵送单独的铜粉末，层的硬度的连续变化也是可能的。30、根据一个实施方式，至少一个层可以包括在轴承组成部件的轴向和/或径向延伸部中的三个区域，其中第一区域和第三区域具有第一材料成分(first materialcomposition)，并且第二区域具有第二材料成分(second material composition)。31、通过轴向方向上的成分的变化，轴承组成部件可以例如按照与轴承圈的载荷行为(load behavior)一致的方式进行适应。因此，两个外部区域可以由能够承载(bearing)更多载荷的成分(composition)组成，从而更好地支撑边缘压力并抵消由于未对准和边缘压力引起的损坏。然而，可能包括润滑剂孔的中心区域可以在其成分方面(特别针对滑动性质)进行摩擦地(tribologically)优化。32、由于成分在径向方向上的变化，轴承组成部件可以(特别是在磨损行为方面)进行适应。因此，在磨损的情况下，如下面更详细地解释的，可以释放用作磨损指示层的位于下方的层(lower-lying layer)。该层还可以具有紧急运行性质，使得不需要直接更换轴承组成部件，而是该层可以至少暂时地承担布置在该层上的原始但被磨损的(worn out)层的功能。33、特别地，根据一个实施方式，在径向和/或轴向上的最外层或最内层可以具有滑动层的功能。特别地当轴承组成部件被构造为滑动轴承组成部件时，这种滑动层是有利的。如果轴承组成部件是例如内圈或轮轴螺栓(axle bolt)，则在径向上的最外层可以被构造为滑动层。然而，如果轴承组成部件是外圈，则在径向上的最内层可以是滑动层。由于这种滑动层，例如，滑动轴承的内圈和外圈可以按照特别低摩擦的方式相对于彼此旋转。34、此外，存在需要端侧滑动层的轴向轴承。在这种情况下，滑动层可以位于轴承组成部件的一个或两个端侧。此外，端侧可以被制造为滑动层，并且第二端侧可以被制造为例如具有钢底(steel back)的载体材料。35、在施加滑动表面之后，可以对滑动表面进行后处理，例如打磨(ground)，从而获得对应的尺寸和表面抛光(surface finish)。在施加之后，主滑动表面可以具有0.4mm至0.8mm的厚度，并且可以通过研磨(grind)处理打磨至例如0.3mm至0.6mm。这并不排除打印的轴承组成部件的位于其下方的区域仍然可以具有滑动性质，例如，具有较高的基本硬度。甚至整个轴承组成部件也可以包括具有良好滑动性质的整个材料。36、通过冷喷涂方法施加的滑动表面可以包括很少的孔隙，使得引入轴承中的润滑剂不会落入滑动表面的孔隙中，由此它不再有助于润滑，而是保留在表面上，从而形成流体动力润滑剂膜。同时，可以实现支承表面的高接触比(contact ratio)和高载荷能力。37、作为另一种选择，滑动表面可以被制造成多孔的，从而储存润滑剂并在压力和载荷下释放润滑剂。如果在接触点处的润滑不足是值得关注的，则这是有用的。使用哪种变体取决于构造和使用情况。38、滑动表面优选由材料成分(material composition)构成。如上所述，滑动表面可以包括白色金属(特别地用于滑动轴承的基于锡或铅的轴承材料)、铁、锌、铜、锡、铝、铅、巴氏合金(特别地用于滑动轴承的基于锡、铅或镉的轴承材料)或它们的组合。39、根据另一实施方式，如上所述，可以使用冷喷涂方法在滑动表面下方施加磨损指示层，从而识别滑动表面的磨损。在操作(/工作)(operation)中，施加到磨损指示层上的滑动表面可能在不利的情况下随时间磨损。由于滑动层的磨损，然后位于滑动层下方的磨损指示层部分地暴露。如果磨损指示层由此与滑动配合表面(countersurface)接触，则磨损指示层也被磨损。在润滑剂分析期间，然后可以在轴承的润滑剂中检测磨损指示层的元素。如果检测到这样的元件，则这表明滑动表面磨损，并且必须更换对应的组成部件或者必须更新滑动表面。因此，该实施方式使得对变速器的支承点(bearing points)进行连续或周期性的验证，而不必拆卸变速器或甚至仅需要停止变速器。假如润滑剂中不存在相应的指示元素，则可以毫无疑问地假设所有支承点情况正常(in order)。40、作为另一种选择或另外地，磨损指示层可以被染色(dyed)或者其颜色与位于上方(above-lying)的滑动表面不同。由于这种色差，如果例如拆除变速器，也可以通过视觉检查来识别磨损。41、磨损指示层优选地是还显示出滑动性质的层，从而即使在实际滑动表面磨损的情况下也保持轴承组成部件之间的低摩擦滑动。42、根据一个实施方式，轴承组成部件是滑动轴承组成部件或滚动轴承组成部件，特别是内圈或外圈。轴承组成部件也可以是特别是形成内圈的轮轴螺栓。43、总之，由于这里提出的轴承组成部件，可以按照客户特定或应用特定的方式制造径向或轴向滑动轴承和/或径向或轴向滚动轴承。现在仅贮存不同的粉末，而不是储存具有固定尺寸和不可变材料的轴承组成部件坯件以及由其产生的有限范围的轴承。通过选择合适的粉末和对机器进行合适的编程，可以立即打印任何直径、任何宽度、任何材料成分和任何孔隙率，从而可以满足客户要求或应用要求。44、这里，轴承组成部件在径向和/或轴向上分层形成。这里，多个层的材料成分可以在径向或轴向上变化，或者在轴向和径向上变化。此外，通过设定处理参数，可以改变径向层和/或轴向层的孔隙大小，从而能够容纳润滑剂或防止润滑剂的容纳。45、在说明书、附图和权利要求中指定了进一步的优点和有利的实施方式。这里特别地，在说明书和附图中指定的特征的组合仅仅是示例性的，使得特征也可以单独存在或以其他方式组合。当前第1页12当前第1页12