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用於製造毛坯的裝置連同用於此的方法以及毛坯與流程

2023-06-09 01:15:22 1


技術領域

本發明涉及包括空腔的裝置,所述空腔能夠以能流動的材料來填充以用於製造毛坯。此外本發明涉及用於在所述裝置中使用的輸送裝置、用於製造毛坯的方法以及毛坯、優選地作為複合材料。



背景技術:

已知,尤其在製造能夠燒結的生坯時將空腔以待燒結的材料通過輸送裝置(通常還稱為填充靴)來填充。為此使得所述填充靴(還稱為供給器或填充器)以縱向運動通過所述待填充的空腔來移動,填充所述空腔並且此後如有可能返回到所述填充靴的初始位置中。所述空腔在此儘可能均勻地以所述材料填充,所述材料從所述填充靴中被輸送出來。

由EP-A-1 348 527、EP-A-2 221 131、EP-A-1 407 877和JP-A-60162702已知用於在使用造型工具的情況下製造結構部件的方法和裝置,在其中至少兩個不同的成分的粉末填入到造型工具中或到造型工具的空腔中。另外的這樣的方法例如在DE-B-10 2009 005 859、DE-A-10 2010 015 016、DE-T-60 2004 005 070和WO-A-2013/036982中已知。



技術實現要素:

現在,本發明的任務是,使鑑於使用多個材料方面的毛坯的製造較多樣地實現。

所述任務利用帶有權利要求1的特徵的衝壓裝置、利用帶有權利要求13的特徵的衝壓裝置、利用帶有權利要求16的特徵的方法、利用帶有權利要求23的特徵的方法、利用根據權利要求25所述的應用、利用帶有權利要求26的特徵的毛坯以及利用帶有權利要求33的特徵的輸送裝置來解決。有利的特徵、設計方案和改進方案由下面的描述、圖以及權利要求得知,其中,源自設計方案的各個的特徵不受限於所述設計方案。反而源自一種設計方案的一個或多個特徵能夠與另一設計方案的一個或多個特徵結合成另外的設計方案。尤其相應的獨立權利要求還能夠分別與彼此組合。同樣獨立權利要求的表述不應該用作限制所要要求保護的主題。權利要求表述的一個或多個特徵能夠因此進行替換以及刪去,但同樣也附加地進行補充。同樣,按照專門的實施例引用的特徵還能夠廣泛地或在其它的實施例、尤其應用中同樣進行使用。

提出一種衝壓裝置,優選地粉末衝壓器(Pulverpresse),包括:待填充的空腔;第一材料的至少一個第一材料輸送部和第二材料的第二材料輸送部,其中,所述第一和所述第二材料輸送部彼此分離地布置;帶有輸送裝置用於將至少兩個材料輸送到所述空腔中,其中,所述輸送裝置具有通入橫截面,帶有所述通入橫截面的用於所述第一材料的至少一個第一區域和帶有與其分離布置的所述通入橫截面的用於所述第二材料的第二區域,以用於優選地平行地地點上分離地填充所述空腔。

根據本發明的一種設計方案設置成,所述空腔為例如衝壓器的組成部分。但還存在如下可行性,使得所述空腔雖然屬於所述裝置,但所述空腔與例如衝壓器分離地存在。由此能夠使得例如填充所述空腔在與後續地壓縮位於所述空腔中的材料不同的地點處來發生。

此外提出一種衝壓裝置,帶有用於利用至少兩個不同的材料來填充所述衝壓裝置的成形工具的裝置,帶有

- 待以所述至少兩個材料來填充的空腔,以及

- 填充機構用於排出所述至少兩個材料以用於將所述材料引入到所述空腔的不同的區域中的目的,

- 其中,所述填充機構具有至少兩個分離的腔室或共同的腔室的至少兩個腔室區域用於將所述至少兩個材料直接地彼此毗鄰地或地點上與彼此分離地同時輸送,以用於將所述至少兩個材料引入到所述空腔中作為至少部分地彼此能夠區分的覆層,以及

- 帶有在填充過程期間在所述填充機構與所述空腔之間優選地圍繞共同的軸線(在下面還稱為機器軸線)、優選地圍繞共同的中軸線的相對的旋轉運動。優選地所述填充機構和所述空腔相對彼此能夠轉動地布置,其中,所述填充機構能夠在所述空腔之內、在所述空腔的邊緣處或在所述空腔之上布置。

所述空腔優選地設計成柱體形。但其還能夠在俯視圖中來看具有細長的延伸。在所述空腔與所述填充機構之間的相對運動由此例如不是僅僅受限於旋轉。反而還能夠在所述填充機構與所述空腔之間在所述填充過程期間將平移的相對運動同時地以及相繼地相對於所述旋轉運動來設置。優選地存在如下可行性,使得實現不同的運動的、例如旋轉運動與平移的運動的疊加。同樣能夠進行曲線運動。所述裝置為此具有一個或多個驅動器,所述驅動器藉助於控制器或調節器來驅動。優選地所述填充機構實施至少一個旋轉運動。

藉助於所述裝置能夠將不同的材料為了完全不同的目的而處理成毛坯,所述毛坯在其體積的不同的區域中具有所述不同的材料。不同的材料在應用的意義中在本發明中為如下材料,其鑑於其特性、其化學的元素、其粒度(Körnung)和/或其它的描述材料的和/或物理的和/或化學的參數方面而不同。尤其將材料同時布置在所述空腔中允許,將在所述毛坯方面的不同的幾何結構、在例如有孔性、強度、可延展性、粒大小分布、粒大小的取向以及許多其它的方面的最不同的要求能夠更多地針對性地使用在所述毛坯的一定的區域中。優選地根據針對所述毛坯的使用目的來選取所述空腔的幾何結構。由此能夠例如適用於一些應用的是柱體形狀,反之適用於其它的應用的更確切的是有角的形狀。所述裝置的優選的第一使用領域涉及製造燒結毛坯、還稱為生坯。能夠用於此以及用於其它的使用領域的材料能夠尤其包括所有的類型的能灌注的(schüttfahige)物品、例如金屬的粉末和微粒、陶瓷的粉末但還有合成材料。另外的輔助劑如結合劑、衝壓輔助劑如油和蠟或潤滑劑能夠同樣通過所述裝置來處理。除了能流動的(rieselfähigen)或能流的(fließfähigen)材料之外還能夠使用其它的形成物如織物、非織造織物、纖維、線材和類似物並且引入到所述空腔中。

由所述生坯能夠接下來製造完全不同的產品,例如馬達和傳動機構如齒輪、支承件、支承瓦、過濾器、磁體、工具、還有切割陶瓷及其他的用於最不同的應用領域如汽車製造、家用、鐘點工和辦公室機器及其他的結構部件。

但此外能夠利用所述裝置還製造用於完全其它的技術上的領域的毛坯並且與此相應地還採用其它的材料。由此能夠例如在使用所述輸送裝置的情況下來製造用於化學工業的毛坯。同樣存在食品工業中使用的可行性。

優選的是製造衝壓品。衝壓品為緊湊化的材料。所述衝壓品通過與彼此壓制而具有較好的複合。由此能夠根據一種設計方案已經引起足夠的最終強度,例如通過施加高的壓力,尤其如所述施加在等壓的(isostatischen)衝壓中進行的那樣。但同樣起穩定化作用的結合材料能夠用於,已經將緊湊化的衝壓品轉成最終形狀。

所述根據本發明提出的裝置的優點是,利用其使得所述粒分布能夠非常準確地調整。藉助於所述輸送裝置能夠準確地控制相應的材料流入量,其中,例如通過結合劑和/或還藉助於在此期間的壓制來進行固定所述相應的材料。

根據本發明的一種設計方案設置成,能夠調整通過所述輸送裝置流動的材料的流入量、也就是說速率(每時間單位的量)。優選地,所述輸入線路的橫截面能夠關於至少一個區域能夠變化。同樣存在如下可行性,即使得在一些材料中的質量流能夠以較高的或較低的壓力來影響。又一種設計方案規定,設置有抽吸部,也就是說所述相應的材料的流出通過施加負壓來支持。

此外證實為有利的是,在所述待填充的空腔中設置有通風。所述通風允許,空氣從所述空腔中導引出來(例如抽吸)、尤其在如下時間點上,在所述時間點上以利用所述第一和所述第二材料來填充所述空腔來開始。由此試驗取得的成果是,如果包含在所述空腔中的空氣被抽出,則填充最不同的空腔的節拍時間能夠被減少。優選地,所述通風藉助於負壓來實現。對此能夠將一個或更多負壓噴嘴至少相鄰於所述空腔來布置。本發明的一種設計方案規定,至少一個噴嘴布置在所述輸送裝置處、尤其直接相鄰於所述通入橫截面。本發明的另一設計方案規定,在所述通入橫截面之內布置有一個或多個噴嘴。

根據本發明的裝置的另一設計方案允許在所述輸送裝置與所述空腔之間的相對運動。所述相對運動能夠或者通過所述輸送裝置或僅僅通過所述空腔來實施。但還存在如下可行性,使得兩者、空腔以及輸送裝置能夠運動、優選地通過相應的驅動器。但同樣存在如下可行性,即例如藉助於傳動機構的耦聯的運動。運動能夠平移地進行,但所述運動還能夠包括旋轉運動或還有擺動運動以及兩個或更多不同的運動的疊加。這實現,通過例如所述輸送裝置的或所述通入橫截面的相應的運動完成毛坯的最不同的3D幾何結構,由此完成在不同的區域中分別以不同的材料來填充的空腔。優選地,所述第一和所述第二材料的相應的材料流在此不中斷。由此能夠根據技術的要求能夠相應調整帶有最不同的形狀的覆層。

同樣通過引入之後待去除的材料而存在如下可行性,即使得最不同的長度和寬度的通道引入到所述毛坯中。由此能夠例如還形成空心體,優選地任意的3D空心體。一種設計方案例如規定帶有空心螺旋的毛坯。

此外證實了,當所述裝置的至少一部分振動並且藉助于振動有助於所述材料流時,所述材料流能夠保持特別恆定。通過所述振動防止尤其小的粉末顆粒的凝聚,否則所述粉末顆粒堵塞穿流並且與此代替地會在所述輸入線路中的一個中粘附。例如所述振動器能夠直接地布置在材料輸入線路處以及在所述輸送裝置處。

同樣證實了,有利的是,使得所述材料在填充所述空腔之前、期間和/或之後來取向。為此例如設置成,設置有帶有優選地以梳、平的或還成輪廓的板條或滾子的形式的接觸面的作用元件,所述作用元件藉助於移動裝置能夠移動到如下程度,使得所述接觸面與填入到所述空腔中的材料處於接觸,其中,移動裝置在所述材料中移動所述作用元件。優選地,所述板條還能夠具有鋸齒結構,所述鋸齒結構由此加工該鋸齒結構所划過的表面。

本發明的另一設計方案又規定,所述緊湊化的衝壓品在製造為毛坯之後還經受另外的加工步驟。由此所述衝壓品能夠作為例如生坯經受不同的再加工步驟,由此例如經受固相燒結、液體燒結或還有反應燒結。

一種改進方案規定,利用所提出的輸送裝置實現專門製造工件。由此能夠在齒輪或離合器體中在唯一的加工工序中例如在外部將與在內部的不同的材料布置在所述空腔中。由此能夠調整所述工件的相應的結構、例如在外部與在內部不同的組織。同樣能夠以這種方式例如針對性地完成奧氏體的組織、鐵磁的工件或其它。由此存在如下可行性,即例如將所述工件的一個區域設計成能夠燒結硬化的(sinterhärtbar)並且反之相同的工件的另一區域設計成不能夠燒結硬化的。例如能夠將此使用在齒輪中。在該處例如外區域是燒結硬化的,然而內區域具有其它的材料和其它的密度。由此在該處在所述內區域中在燒結之後存在有所述材料特性的與在外區域中不同的性質。由此例如在內部中相較於在外周緣處的齒部存在有所述組織的一定的軟性。這種例如用於可變的閥傳動的構件(VVT構件)。

此外本發明應該在下面按照另一具體的示例來進一步描述。所述示例然而僅僅應視為不同的實施方案的一個並且不應該限制本發明而是解釋本發明。尤其源自所述示例的各個的特徵能夠在其它的實施方案中也還以廣泛的形式同樣使用(尤其當這涉及其它的材料、功能或還有覆層的布置時)。

例如本發明能夠在製造緊湊材料(Kompaktmaterial)時使用,類似於生坯、也就是說緊湊複合物用於使用在氫儲存器(Wasserstoffspeicher)中。在此能夠設置成,所述第一材料為主要儲存氫的材料並且所述第二材料為主要傳導熱的材料,其中,所述兩個材料通過所述輸送裝置的通入橫截面引導到所述空腔中並且引入在所述空腔的不同的區域中。

概念氫儲存器描述如下儲備容器,在其中能夠儲存氫。在此能夠將傳統的方法用於儲存和存放氫、如例如壓縮氣體儲存、也就是說通過利用壓縮器壓縮來儲存在壓力容器中或液態氣體儲存或通過冷卻和壓縮以液化的形式的儲存。儲存氫的另外的備選的形式基於固體或液體,例如金屬氫化物儲存器、也就是說基於儲存作為在氫與金屬或合金之間的化學的結合的原理,或基於吸附儲存、也就是說氫在高度有孔的材料中的吸附的儲存。此外為了存放和運輸氫還有如下氫儲存器是可行的,其將所述氫暫時地結合到有機的物質處,其中,產生液態的、能夠無壓力儲存的化合物(所謂的「化學結合的氫」)。

概念覆層描述了,優選地一個材料、但還有兩個或更多材料布置在一個層中並且所述層能夠作為層與其直接的環境劃界。由此能夠例如使得不同的材料相繼鬆散地(lose)相疊灌注,從而相鄰的覆層直接接觸。在一種優選的設計方案中由能夠氫化的(hydrierbarem)材料製成的覆層(能夠氫化的覆層)能夠直接相鄰於能熱傳導的覆層布置。這種布置允許,在氫吸收和/或氫放出時所產生的/需要的熱能夠從所述能夠氫化的材料直接地放出或遞「交」到相鄰的覆層處。

下列功能「主要的氫儲存」、「主要的熱傳導」、「主要的延展補償」和/或「主要的氣體穿引」中的至少一個能夠理解成,相應的覆層至少將所述功能承擔為在所述複合材料的第二區域中的主要任務。由此可行的是,覆層主要用於氫儲存,但同時還能夠,提供至少一個一定的熱傳導能力。但在此例如設置成,存在有至少一個另外的覆層,其主要承擔熱傳導,這意味著,通過其將熱量的大部分從所壓制的材料複合物中導開或輸送給所述材料複合物。在此能夠又使用主要氣體可透的覆層,通過所述覆層例如將所述氫導引到所述材料複合物中但還例如導引出來。但在此能夠通過穿流的流體還運輸熱能。

所述能夠氫化的材料能夠吸收並且在需要時又放出所述氫。在一種優選的實施方式中所述材料包括顆粒、粒狀物、纖維、優選地經切割的纖維、薄片和/或其它的幾何結構。尤其所述材料還能夠構造成板形或粉末狀。在此不必要的是,所述材料具有均勻的設計方案。反而所述設計方案能夠為規則的或不規則的。顆粒在本發明的意義中為例如幾乎球狀的顆粒以及帶有不規則的、有角的外部的外形的顆粒。表面能夠是平的,然而還可行的是,所述材料的表面是粗糙的和/或具有不平部和/或凹入部和/或凸出部。根據本發明氫儲存器能夠在僅僅一個專門的3維的設計方案中具有所述材料,從而所述材料的所有的顆粒具有相同的空間上的伸展。然而還可行的是,氫儲存器在不同的設計方案/幾何結構中包括所述材料。通過所述材料的大量不同的幾何結構或設計方案能夠使得所述材料使用在大量不同的氫儲存器中。

優選地,所述材料具有空心體、例如帶有一個或多個空出部和或帶有空心形狀的顆粒、例如帶有空心通道的擠出體或空心纖維。概念空心纖維描述柱體形的纖維,其在橫截面中具有一個或多個連續的空心空間。通過使用空心纖維,能夠將多個空心纖維聯合成一個空心纖維膜,由此由於高的有孔性能夠使得吸收和/或從所述材料中放出所述氫變得容易。

優選地,所述能夠氫化的材料具有雙模的(bimodale)大小分布。由此能夠實現較高的灌注密度和由此所述能夠氫化的材料在所述氫儲存器中的較高的密度,由此提高所述氫儲存器容量、也就是說氫的能夠在所述儲存器中儲存的量。

所述能夠氫化的材料能夠根據本發明包括至少一個能夠氫化的金屬和/或至少一個能夠氫化的金屬合金、優選地由此製成。

還能夠用作能夠氫化的材料的是:

- 鹼土金屬和鹼金屬鋁氧化物,

- 鹼土金屬和鹼金屬硼氫化物,

- 金屬有機框架(MOF's)/金屬有機的支架,和/或

- 包合物(Clathrate),

以及當然由相應的材料構成的相應的組合。

所述材料能夠根據本發明還包括不能夠氫化的金屬或金屬合金。

所述能夠氫化的材料能夠根據本發明包括低溫氫化物和/或高溫氫化物。概念氫化物在此表示能夠氫化的材料,無關於所述材料是以氫化的形式還是非氫化的形式存在。低溫氫化物優選地在-55°C至180°C之間、尤其在-20°C與150°C之間、特別在0°C與140°C之間的溫度範圍中儲存氫。高溫氫化物優選地在從280°C和更多起、尤其從300°C和更多起的溫度範圍中儲存氫。在所提及的溫度中所述氫化物能夠不僅儲存而且放出氫,也就是說在所述溫度範圍中有效。

如果就此而言描述『氫化物(Hydride)』,則其能夠理解成以所述能夠氫化的材料的氫化的形式的而且以所述能夠氫化的材料的非氫化的形式的能夠氫化的材料。根據本發明能夠在製造氫儲存器時使用以所述能夠氫化的材料的氫化的或非氫化的形式的能夠氫化的材料。

關於氫化物及其性質參閱在B.Sakietuna et.al., International Journal of Energy, 32(2007), S. 1121-1140中的表格1至4,其內容藉此屬於本發明的公開。

所述氫儲存(氫化)能夠在室溫的情況下進行。所述氫化為放熱的反應。所產生的反應熱能夠被引開。相反於此地,必須為了脫氫化將以熱的形式的能量輸送給所述氫化物。所述脫氫化為吸熱的反應。

例如能夠設置成,低溫氫化物與高溫氫化物一起使用。由此能夠根據一種設計方案設置成,例如將所述低溫氫化物和所述高溫氫化物混合地設置在第二區域的覆層中。它們同樣能夠分別彼此分離地布置在不同的覆層或區域中、尤其還在不同的第二區域中。由此能夠例如設置成,在所述第二區域之間布置第一區域。另一設計方案規定,第一區域在基質中分布地具有由低和高溫氫化物構成的混合。同樣存在如下可行性,不同的第一區域或者具有低溫氫化物或者具有高溫氫化物。

優選地,所述能夠氫化的材料包括如下金屬,即選自鎂、鈦、鐵、鎳、錳、鎳、鑭、鋯、釩、鉻,或由源自這些金屬的兩個或多個構成的混合。所述能夠氫化的材料還能夠具有金屬合金,所述金屬合金包括所提及的金屬中的至少一個。

特別優選地,所述能夠氫化的材料(氫儲存材料)包括至少一個金屬合金,所述金屬合金在150°C或更少的溫度中、尤其在-20°C至140°C、尤其0°C至100°C的溫度範圍中能夠將氫儲存和又放出。所述至少一個金屬合金在此優選地選自AB5類的、AB類的和/或所述AB2類的合金。在此A和B分別表示彼此不同的金屬,其中,A和/或B尤其選自如下組,所述組具有鎂、鈦、鐵、鎳、錳、鎳、鑭、鋯、釩和鉻。指數(Indizes)呈現為所述金屬在相應的合金中的化學計算的比例(stöchiometrische Verhältnis)。在此所述合金能夠根據本發明摻以外來原子。摻雜度能夠根據本發明為A和/或B的直到50原子%、尤其直到40原子%或直到35原子%、優選地直到30原子%或直到25原子%、特別直到20原子%或直到15原子%、優選地直到10原子%或直到5原子%。所述摻雜能夠例如以鎂、鈦、鐵、鎳、錳、鎳、鑭或其它的鑭系元素、鋯、釩和/或鉻進行。在此所述摻雜能夠以一個或多個不同的外來原子來進行。所述AB5類的合金能夠容易活化,也就是說為所述活化所需的條件類似於在所述氫儲存器運行中的條件。所述AB5類的合金此外具有比所述AB或AB2類的合金高的可鍛性。所述AB2或所述AB類的合金反之相對於所述AB5類的合金具有高的機械的穩定性和硬度。示例性地能夠在此將FeTi稱為所述AB類的合金、TiMn2稱為所述AB2類的合金並且LaNi5稱為所述AB5類的合金。

特別優選地所述能夠氫化的材料(氫儲存材料)包括由至少兩個能夠氫化的合金構成的混合,其中,所述AB5類的至少一個合金和所述第二合金為所述AB類的和/或所述AB2類的合金。所述AB5類的合金的份額為尤其基於所述能夠氫化的材料的總重量的1重量%至50重量%、尤其2重量%至40重量%、特別優選地5重量%至30重量%並且特別地5重量%至20重量%。

所述能夠氫化的材料(氫儲存材料)優選地以顆粒的形式(顆粒、粒子)存在。

所述粒子尤其具有20μm至700μm、優選地25μm至500μm、特別30μm至400μm、尤其50μm至300μm的粒子大小x50。在此x50意味著,所述粒子的50%具有中間的顆粒大小,所述中間的顆粒大小等於或小於所提及的數值。所述粒子大小藉助於雷射衍射來確定,但能夠例如還通過篩析來進行。所述中間的顆粒大小在當前為基於重量的顆粒大小,其中,基於體積的顆粒大小在當前是相同的。在此給出所述能夠氫化的材料在其第一次經受氫化之前的粒子大小。在所述氫儲存期間在所述材料中出現應力,這能夠引起,在多個循環期間進行減少所述x50粒子大小。

優選地,所述能夠氫化的材料如下地固定地結合在所述基質中,使得所述能夠氫化的材料在儲存氫時變小。優選地,由此將顆粒使用為能夠氫化的材料,所述能夠氫化的材料破裂,而所述基質至少大部分地保持不被破壞。這個結果是令人吃驚的,因為曾以如下為出發點,即如果發生由於體積增長的高的伸長,則所述基質在伸長時由於所述能夠氫化的材料在儲存氫期間的體積增長更確切地說是會傾向於斷裂。目前以如下為出發點,即在外部的作用於所述顆粒的力由於在體積增加的情況下在所述基質中的連結連同在所述顆粒之內由於所述體積增加而引起的應力來引起破裂。所述顆粒的破裂能夠在結合到在所述基質中的聚合材料中時特別明顯地發現。由聚合材料製成的基質曾能夠,還將這樣破裂的顆粒穩定地地點固定地保持定位。

此外試驗取得的成果是,在使用結合物(Binder)、尤其粘結結合物時在所述基質中為了固定所述顆粒而實現在所述基質之內的特別好的地點固定的定位。結合物含量能夠優選地在所述基質體積的2體積%與3體積%之間。

優選地,基於由於儲存氫引起的顆粒的破裂的顆粒大小基於所述x50粒子大小的變化在開始時和在100個儲存過程之後以係數0.6、更優選地以係數0.4進行。

此外能夠例如用作基質材料的是碳基質,所述低溫氫化物進入到所述碳基質中。例如由能夠在http://dspace.library.uu.nl/handle/1874/256764下下載的、在Utrecht大學的、J.Gao的標題為「Carbon matrix confined sodium alanate for reversible hydrogen storage」的論文中得知,所述待使用的能夠氫化的材料和所述基質能夠如何與彼此相協調,從而即使在較低的溫度的情況下也能夠運行由此製成的氫儲存器。所述論文的內容藉此通過參考而屬於本申請的內容。

此外所述複合材料的至少一個組分能夠在燒結工藝中製造或製成。在燒結工藝中將細粒的、陶瓷的或金屬的物料加熱,其中,所述溫度然而保持在所述物料的主組分的熔化溫度之下,從而所述工件的外形保持不變。在此通常引起收縮,因為所述初始材料的顆粒被壓縮並且孔空間被填充。人們原則上區分所述固相燒結和所述液相燒結,在其中也引起熔化。通過溫度處理使得在燒結時由細或粗粒的生坯體(所述生坯體在之前的工藝步驟中、例如藉助於擠出或粉末衝壓來成形)變成固體的工件。所述燒結產物通過所述溫度處理才獲得其最終的性質、如硬度、強度或溫度傳導能力,它們在相應的使用方面是需要的。由此能夠以這種方式例如完成開孔的(offenporige)基質,所述能夠氫化的材料進入到所述基質中。同樣存在如下可行性,即以這種方式完成通道結構,所述通道結構例如是引導氣體的並且能夠使用在所述氫儲存元件中。

所述氫儲存元件製造裝置的一種改進方案規定,所述待填充的空腔優選地是圓的並且優選地設置有帶有接觸面的作用元件,所述作用元件至少在填入到所述空腔中的至少第一和/或第二材料的表面上能夠移動並且沿著所述表面能夠運動,特別優選地能夠移動到所述至少第一和/或第二材料中並且能夠在所述至少第一和/或第二材料之內運動。

除了所述空腔的圓的幾何結構之外還能夠存在有如下幾何結構、尤其有角的幾何結構。由此存在如下可行性,使得例如所述輸送裝置能夠或者在笛卡爾的坐標系統或者其它的直角的坐標系統以及例如極的坐標系統中沿不同的方向運動。尤其所述輸送裝置和/或所述待填充的空腔能夠受控地運動,從而進行期望的材料堆疊。

此外存在如下可行性,使得所述氫儲存元件製造裝置的輸送裝置具有通入橫截面,帶有用於所述第一材料的至少一個第一區域和帶有用於所述第二材料的與所述至少一個第一區域不同的第二區域,也就是說以用於優選地平行地、地點上分離地填充所述空腔,其中,所述第一區域優選地至少部分地、特別優選地完全地嵌入到所述第二區域中。

由此能夠在堆疊所述至少兩個材料時、尤其在填充所述空腔時製造最不同的幾何結構。由此能夠形成不平坦的、以及還有平坦的覆層幾何結構。如果例如用作待輸送的材料的是之前製造的材料混合物,則能夠以這種方式還形成以最不同的幾何結構的基質。所述基質例如含有儲存氫的材料,但此外還是傳導熱的或優選地有孔的。

根據本發明的氫儲存元件製造裝置的另一設計方案規定,所述裝置具有至少一個驅動器,藉助於所述驅動器實現在所述待填充的空腔與所述輸送裝置之間的至少一個受控的相對運動。通過所述控制能夠例如預設軌跡曲線,所述輸送裝置和/或所述空腔沿著所述軌跡曲線移動。例如設置有所述運動的計算機支持的控制或調節。所述控制或調節能夠優選地能夠集成到相應的控制單元中,所述控制單元尤其例如還鑑於所述空腔的填充方面控制或調節所述裝置。

所述氫儲存元件製造裝置的一種改進方案規定,所述輸送裝置(或填充器)和/或所述空腔相對彼此能夠轉動地布置。

除了以僅僅一個唯一的材料、尤其粉末來填充(衝壓器的模具的)空腔之外,現在所提出的氫儲存元件製造裝置允許將相同的、但例如帶有不同的粒度的材料引導到所述第一和還到所述第二輸入線路中。由此能夠例如在所述氫儲存元件中建立針對性的梯度。此外可行的是,為了較好地分布所述材料、尤其粉末,例如將所述輸送裝置設有一個或多個刮除元件。由此能夠例如進行所述材料的取向。尤其實現,將覆層構建由均勻的螺旋構建所代替或但還進行補充。此外同樣存在如下可行性,即使得所述覆層構建在與所述機器軸線成直角的延伸中設計成不均勻的。

相反於其它的方法,本發明由此允許不是僅僅由優選地粉末製成的覆層的逐覆層的構建,其中,所述覆層構建與所述機器軸線成直角地能夠視為恆定的。反而能夠同時產生至少兩個或更多、尤其分別由不同的材料製成的覆層。

此外能夠設置成,所述氫儲存元件製造裝置的待填充的空腔為模具空腔(Matrizenkavität)並且所述輸送裝置為填充器並且所述氫儲存元件製造裝置包括衝壓器用於在所述模具空腔中壓縮所述至少第一和所述第二材料。優選地,所述衝壓器通過下衝模以及還有上衝模形成。

另一氫儲存元件製造裝置(但其能夠同樣根據建議來構建)例如為3D印表機。所述3D印表機能夠例如具有旋轉的填充器,帶有多個腔室用於不同的材料、尤其粉末。同樣在所述3D印表機中能夠實現如下思想,即設置如下材料輸送構思,在其中所述填充器圍繞所述機器縱軸線(也就是說圍繞如下軸線,即上和/或下衝模沿所述軸線移位)旋轉。優選地用於粉末的材料貯存部在此細分成至少兩個部段,其中,每個部段可選地能夠以不同的粉末來填充。所述各個的部段在形狀、大小和位置方面的設計在此不是固定的。

在所述填充器的為此設置的井(Schächten)中例如通過雷射射線的固化能夠跟隨所述填充過程。

根據本發明的另一思想(所述思想能夠無關於以及還有取決於本發明存在)提出裝置、尤其衝壓器、優選地如已經在上面描述的裝置或衝壓器的輸送裝置,也就是說為了利用所述輸送裝置的通入橫截面來輸送至少一個第一和第二材料,使得其具有至少一個第一區域和與其分離的第二區域用於平行地、分離地輸送所述第一和所述第二材料。

如上面那樣,應該還在下面將所述思想按照氫儲存元件的示例來進一步闡述。然而在此示出的細節不限於所述示例。反而所述細節能夠通常相應於所提出的思想來用於輸送裝置。

用於應用在氫儲存元件製造裝置中的輸送裝置同樣設有通入橫截面,帶有至少一個用於所述第一材料的第一區域和帶有與其分離的、用於所述第二材料的第二區域用於優選地平行地、地點上分離地填充所述空腔,其中,所述第一區域優選地至少部分地、特別優選地完全地嵌入到所述第二區域中。

例如所述輸送裝置如下構造,使得其具有用於所述第一材料的材料輸送部和與其分離的、用於所述第二材料的材料輸送部,其中,存在有混合區輸送,沿著所述混合區輸送使得所述第一和所述第二材料能夠混合和能夠輸送。由此能夠形成梯度、尤其但還有基質。所述混合區輸送被包含在所述輸送裝置中。

已經在上面使用的概念「基質」描述由兩個或更多互相複合的材料製成的複合原料。在此優選地一個材料吸收另一個。所述基質能夠為開孔的、以及還有閉孔的。優選地所述基質是有孔的。通過由另一個材料吸收一個材料,能夠例如補充原料性質,其否則相應僅僅具有各個的組分。對於所述複合原料的性質,所述組分的物料的性質和幾何結構是重要的。尤其通常尺寸效應(Größeneffekte)起作用。所述複合例如通過物料或形狀配合或兩者的組合來進行。以這種方式能夠在所述基質中例如實現固定地定位所述能夠氫化的材料。所述基質的另外的組分能夠例如為用於所述熱傳導和/或所述氣體穿引的材料。

除了所述至少一個聚合物之外所述基質能夠具有一個或多個另外的構件如例如用於所述熱傳導和/或所述氣體穿引的材料。

所述基質能夠根據本發明包括一個或多個聚合物並且由此稱為聚合的基質。所述基質能夠由此包括一個聚合物或兩個或更多聚合物的混合物。優選地,所述基質包括僅僅一個聚合物。尤其,所述基質能夠自身是儲存氫的。由此能夠例如使用乙烯(聚乙烯、PE)。優選地,使用鈦乙烯化合物。其能夠根據一種優選的設計方案儲存直到14重量%氫。

概念聚合物描述由鏈或分支的分子、所謂的高分子(所述高分子又由相同的或相同類型的單元、所謂的體質上的反覆單元(konstitutionellen Repetiereinheiten)或重複單元製成)製成的化學的化合物。合成的聚合物通常為合成材料。

通過使用至少一個聚合物能夠通過所述基質給所述材料分配好的視覺的、機械的、熱的和/或化學的性質。例如所述氫儲存器能夠通過所述聚合物而具有好的溫度抗性、相對於周圍的介質的抵抗(氧化抗性、腐蝕抗性)、好的傳導能力、好的氫吸收和儲存能力或其它的性質、如例如機械的強度,它們否則在沒有所述聚合物的情況下會不可能。還能夠使用如下聚合物,其例如沒有實現儲存氫但為此實現高的伸長、如例如聚醯胺或聚醋酸乙烯酯。

根據本發明,所述聚合物能夠為均聚合物或共聚合物。共聚合物為如下聚合物,其由兩個或更多不同類型的單體單元組成。人們將由三個不同的單體組成的共聚合物稱為三元聚合物(Terpolymere)。根據本發明聚合物例如還包括三元聚合物。

優選地,所述聚合物(均聚合物)具有單體單元,所述單體單元優選地除了碳和氫之外此外還具有至少一個選自硫、氧、氮和磷的其它原子,從而所含的聚合物相反於例如聚乙烯而不完全是無極性的。同樣能夠存在有至少一個選自氯、溴、氟、碘和砹的滷素原子。優選地,所述聚合物為共聚合物和/或三元聚合物,在其中至少一個單體單元除了碳和氫之外此外還具有至少一個選自硫、氧、氮和磷的其它原子和/或存在有至少一個選自氯、溴、氟、碘和砹的滷素原子。在此可行的是,同樣地,兩個或更多單體單元具有相應的其它原子和/或滷素原子。

所述聚合物優選地鑑於所述氫儲存材料方面具有粘性的性質。這意味著,所述聚合物在氫儲存材料處本身好地粘附並且由此構造出如下基質,所述基質同樣在負荷的情況下(如所述負荷在氫儲存期間出現的那樣)穩定地在所述氫儲存材料處粘附。

所述聚合物的粘性的性質實現在儘可能長的時期上、也就是說在所述氫儲存和氫放出的多個循環上將所述材料穩定地引入到氫儲存器中和將所述材料定位於在所述氫儲存器中的定義的部位處。一個循環在此描述一次的氫化和接下來的脫氫化的過程。在此所述氫儲存材料應該優選地在至少500個循環、尤其在至少1000個循環上是穩定的,以便能夠經濟地使用所述材料。穩定在本發明的意義中意味著,氫的能夠儲存的量、和速度(以所述速度儲存所述氫),還在500個或1000個循環後基本上相應於在開始使用所述氫儲存器時的數值。尤其穩定意味著,所述能夠氫化的材料至少大約保持於在所述氫儲存器之內的如下位置處,在所述位置處所述材料一開始引入到所述儲存器中。穩定尤其能夠如下理解,使得在如下循環期間不出現分解效果(Entmischungseffekte),在所述循環中較細的顆粒與較粗的顆粒分離和去除。

本發明的氫儲存材料尤其為低溫氫儲存材料。在為放熱的工藝的氫儲存中,因此出現直到150°C的溫度。聚合物(其用於相應的氫儲存材料的基質)必須在所述溫度中是穩定的。優選的聚合物因此直到180°C的溫度、尤其直到165°C的、尤其直到145°C的溫度不解體。

尤其所述聚合物為如下聚合物,其具有100°C或更多、尤其105°C或更多、但小於150°C、尤其小於140°C、特別135°C或更少的熔點。優選地,所述聚合物的密度根據ISO 1183規定,在20°C時為0.7g/cm3或更多、尤其0.8g/cm3或更多、優選地0.9g/cm3或更多然而最大1.3g/cm3、優選地不多於1.25g/cm3、尤其1.20g/cm3或更少。抗拉強度根據ISO 527優選地處於10MPa至100Mpa的範圍中、尤其在15MPa至90Mpa的範圍中、特別優選地在15MPa至80Mpa的範圍中。所述拉伸E模量根據ISO 527優選地處於50MPa至5000Mpa的範圍中、尤其在55MPa至4500Mpa的範圍中、特別優選地在60MPa至4000Mpa的範圍中。令人吃驚地表明的是,帶有這些機械的性質的聚合物能夠特別穩定並且良好地處理。尤其所述聚合物實現在所述基質與嵌入到其中的能夠氫化的材料之間的穩定的接合,從而所述能夠氫化的材料在多個循環上長地保持於在所述氫儲存器之內的相同的位置處。因此實現所述氫儲存器的長的壽命。

特別優選地在本發明的意義中所述聚合物選自EVA、PMMA、EEAMA以及所述聚合物的混合物。

利用EVA(乙烯醋酸乙烯酯)來表示由乙烯和醋酸乙烯酯製成的共聚合物的組,所述共聚合物具有在2重量%至50重量%的範圍中的醋酸乙烯酯的份額。醋酸乙烯酯的較小的份額引起構造硬的薄膜,而較高的份額引起所述聚合物的較大的粘性。典型的EVA在室溫時是固體的並且具有直至750%的伸長率。此外EVA是抗應力裂紋的。EVA具有下列一般的分子式(I):

(分子式(I))

EVA在本發明的意義中優選地具有0.9g/cm3至1.0g/cm3的密度(根據ISO 1183)。屈服應力根據ISO 527尤其處在4至12Mpa、優選地在5MPa至10Mpa、特別5至8Mpa的範圍中。尤其合適的是如下EVA,其具有多於12Mpa、尤其多於15Mpa、並且小於50Mpa、尤其小於40Mpa、特別25MPa或更少的抗拉強度(根據ISO 527)。斷裂伸長(根據ISO 527)尤其處在>30%或>35%、特別在>40%或45%、優選地在>50%。在此所述拉伸E模量優選地處在35MPa至120MPA、特別40MPa至100Mpa、優選地45MPa至90Mpa、尤其50MPa至80MPa的範圍中。合適的EVA例如由公司Axalta Coating Systems LLC在商標名 Coathylene® CB 3547下來銷售。

聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)為合成的、透明的、熱塑性的合成材料,帶有下列一般的結構分子式(II):

(分子式(II))

玻璃轉變溫度取決於摩爾質量地處於約45°C至130°C。軟化溫度為優選地80°C至120°C、尤其90°C至110°C。所述熱塑性的共聚合物由於其相對於天氣、光和UV輻射的抗性而出眾。

PMMA在本發明的意義中優選地具有0.9至1.5g/cm3的密度(根據ISO1183)、尤其1.0g/cm3至1.25g/cm3的密度。尤其合適的是如下PMMA,其具有多於30Mpa、優選地多於40Mpa、尤其多於50Mpa、並且小於90Mpa、尤其小於85Mpa、特別80MPa或更少的抗拉強度(根據ISO 527)。所述斷裂伸長(根據ISO 527)尤其處在<10%、特別在<8%、優選地在<5%。在此所述拉伸E模量優選地處在900MPa至5000Mpa、優選地1200至4500Mpa、尤其2000MPa至4000Mpa的範圍中。合適的PMMA例如由公司Ter Hell Plastics GmbH、Bochum、Deutschland、在商標名 7M Plexiglas®粒狀物下提供。

EEAMA為由乙烯、丙烯酸酯和馬來酸酐單體單元製成的三元聚合物。EEAMA具有約102°C的熔點、取決於摩爾質量。優選地所述EEAMA在20°C的情況下(DIN 53217/ISO 2811)具有1.0g/cm3或更少並且0.85g/cm3或更多的相對的密度。合適的EEAMA例如在商標名Coathylene® TB3580下由公司Axalta Coating Systems LLC來銷售。

優選地,所述複合材料基本上包括所述氫儲存材料以及所述基質。所述基質基於所述複合材料的總重量的重量份額為優選地10重量%或更少、尤其8重量%或更少、特別優選地5重量%或更少並且為優選地至少1重量%和尤其至少2重量%至3重量%。值得嚮往的是,在所述基質處的重量份額保持儘可能小。即使所述基質能夠儲存氫,則所述氫儲存能力依舊沒有如所述氫儲存材料本身的氫儲存能力那樣顯著。然而所述基質是必要的,以便一方面將所述氫儲存材料的如有可能出現的氧化保持得小或完全避免並且保證在所述材料的顆粒之間的接合。

優選的是,所述基質為帶有小的結晶度的聚合物。通過所述聚合物的結晶度能夠顯著改變材料的性質。部分結晶的原料的性質不僅由所述聚合物的結晶的區域而且由非結晶的區域所確定。由此能夠看出與同樣由多個物質構建的複合的材料的一定的聯繫。例如在密度增加時所述基質的伸長能力下降。

所述基質還能夠以預浸料(Prepreg)的形式存在。預浸料為對於「preimpregnated fibres」的英語的縮寫形式(美語:preimpregnated fibers),德語是:「vorimprägnierte Fasern」。預浸料為以聚合物來預浸的(英語:pre-impregnated)紡織的半成品,所述半成品為了製造結構部件而在溫度和壓力下被硬化。合適的聚合物為帶有高粘的、然而非聚合化的熱固性的合成材料基質的聚合物。根據本發明優選的聚合物還能夠以預浸料的形式存在。

含在所述預浸料中的纖維能夠作為純的單向的覆層、作為織物或粗紗(Gelege)存在。所述預浸料能夠根據本發明還被弄小並且作為薄片或小片連同所述能夠氫化的材料處理成複合原料。

所述聚合能夠根據本發明或者以液體的形式存在,所述液體與所述能夠氫化的材料置於接觸。在此液體意味著,或者所述聚合物被熔化。根據本發明然而還包括的是,所述聚合物在合適的溶劑中溶解,其中,所述溶劑在製造所述複合材料後又去除、例如通過汽化。然而還可行的是,所述聚合物以粒狀物的形式存在,所述粒狀物與所述能夠氫化的材料混合。通過壓縮所述複合材料來軟化所述聚合物,從而引起構造所述基質,所述能夠氫化的材料嵌入到所述基質中。如果所述聚合物以粒子的形式、也就是說作為粒狀物來使用,則其優選地具有在30μm至60μm、尤其40μm至45μm的範圍中的x50粒子大小(基於體積的粒子大小)。所述x90粒子大小尤其處在90μm或更少、優選地在80μm或更少。

此外存在如下可行性,即所述輸送裝置設有附加的單元用於輸送束、條帶或板形的材料,通過所述單元能夠將材料條帶引導到所述通入橫截面中。由此能夠例如輸送由多個材料製成的層壓物、織物、非織造織物、薄膜或帶有其它的至少兩個材料的其它的以條帶形式存在的材料、優選地平行地以用於輸送所述第一和所述第二材料。同樣還能夠通過所述輸送裝置的一種相應的設計方案輸送和一起放下纖維、線材或其它的待嵌入的材料。

根據本發明的另一思想提出用於優選地利用正如上面已經描述的裝置來製造毛坯的方法並且在下面對其進行詳細闡述。使用至少一個第一材料和第二材料,其中,所述第一材料的第一材料輸送通過輸送裝置的第一區域並且所述第二材料的與所述第一材料輸送平行的第二材料輸送通過所述輸送裝置的第二區域來進行,其中,平行地並且在不同的區域中輸送的至少第一和第二材料填充到空腔中並且由此形成所述毛坯。

同樣這樣的思想在下面以氫儲存元件的示例來進一步闡述,其中,相應的特徵相應不限於所述設計方案。反而這僅僅用於闡述,其中,這些特徵能夠一般地與所提出的思想聯繫。

鑑於所述氫儲存元件方面藉助於至少一個第一材料(所述第一材料包括儲存氫的材料)並且藉助於第二材料(所述第二材料是傳導熱的)來形成複合材料,其中,所述第一材料的第一材料輸送通過輸送裝置的第一區域並且所述第二材料的與所述第一材料輸送平行的第二材料輸送通過所述輸送裝置的第二區域進行。

所使用的材料能夠尤其為已經在上面描述的材料。

所述概念複合材料在此描述,在所述氫儲存元件中使用不同類型的材料,以便除了能夠氫化的材料之外還布置其它的材料(如有可能帶有其它的功能性)。所述複合材料例如由各個的組分、如所述基質和所述各個的覆層來構成。對於所述複合材料的性質,例如組分的物料的性質和幾何結構是重要的。所述複合材料優選地是緊湊化的。

所述方法的一種改進方案規定,所述兩個材料中的至少一個、優選地所述第一和所述第二材料,能灌注地、能流動地並且由此能流地、優選地粉末形地被輸送。例如設置成,所述輸送裝置進行轉動,所述第一和所述第二材料從所述輸送裝置中在此平行逸出,並且複合材料形成為氫儲存元件,在所述氫儲存元件中,所述至少兩個材料不是逐覆層地相疊布置,而是一個材料布置成螺旋線或螺旋形或波浪形。在此有利的是,所述螺旋形的幾何結構在所述複合材料中通過包圍所述螺旋的材料作為結構來支撐。

優選的是,所述第一和所述第二材料在所述氫儲存元件中形成有孔的結構,優選地一個或多個通道在所述複合材料中藉助於一個或多個銷釘(Dorne)、自由保持件和/或待去除的材料製成。尤其能夠關於此地還完成如下複合材料,所述複合材料在緊湊化之後在沒有另外的後處理的情況下直接地布置到氫儲存器的容器中。

另一設計方案規定,所述第一和所述第二材料至少部分地地點上彼此分離地布置並且形成所述氫儲存元件的分離的覆層或一般地區域。

所述方法的又一另外的設計方案規定,所述第一和所述第二材料填充到空腔中,其中,所述第一和所述第二材料在所述空腔中被壓制、優選地通過上和/或下衝模在所述空腔中的移動。一種改進方案規定,所述空腔由所述氫儲存器的容器形成。

此外優選的是,為所述氫儲存元件進行所述複合材料的等壓的壓制。通過施加在500bar之上的壓力、尤其於在1500與6000bar之間的範圍中的壓力實現,在能夠氫化的材料與例如傳導熱的材料之間完成特別緊密的結合。

其它的緊湊化能夠此外在熱和/或例如氣體的同時的影響的情況下進行。同樣能夠例如設置有抽吸部,例如用於抽吸結合物,其可能布置在所述複合體的第一和/或在第二區域中。所述結合物能夠例如完全地、以及還有僅僅部分地從所述複合材料中去除,例如以用於完成有孔的結構。由此能夠例如在所述兩個區域中的一個中布置有結合物並且在所述兩個區域中的另一個中沒有結合物。同樣能夠使用不同的結合物,方式是例如在所述第一區域中引入與在所述第二區域中不同的結合物。

根據本發明的另一思想提出一種毛坯,帶有至少一個第一和第二材料(優選地相應於上面已經描述的材料)。所述第一和所述第二材料至少在一個區域中彼此分離布置並且形成例如分離的覆層。優選地能夠由此在所述毛坯中完成3D成形的覆層、如至少一個覆層的、尤其所述第一材料的覆層的和所述第二材料的覆層的螺旋、螺旋狀物、波浪或其它的不平坦的幾何結構。

同樣在下面將所述思想又按照帶有複合材料的氫儲存元件來解釋,其中,相應的特徵但又較一般地能夠在上面的思想的意義中來理解並且不限於所述示例。由此提出至少一個第一和第二材料,其中,所述第一材料包括儲存氫的材料並且所述第二材料包括傳導熱的材料,其中,所述氫儲存元件優選地利用如上面描述的製造裝置和/或方法製成。

在此證實為有利的是,在所述氫儲存元件中所述第二材料從所述複合材料的內部延伸到所述複合材料的外部,其中,所述第一和所述第二材料至少在一個區域中彼此分離地布置。

概念「逐步」描述,所述能夠氫化的材料在所述基質中和在所述覆層中的密度具有梯度,例如如下地,使得存在有所述能夠氫化的材料的密度和/或量的下落或上升、例如取決於穿流所述氫儲存元件的流體。優選地設置成,在所述第一與所述第二材料之間構造有如下梯度,沿著所述梯度來發生從所述第一到所述第二覆層的過渡。

同樣能夠設置成,所述氫儲存元件具有以核心罩結構的形式的構件,在所述構件中所述核心包括第一材料並且所述罩包括與其不同的第二材料,其中,所述第一材料和/或所述第二材料具有儲存氫的材料。所述材料例如優選地作為所述複合材料的覆層來存在。一種設計方案規定,所述罩的第二材料具有聚合物,這至少構造成氫可透的。另一設計方案規定,所述核心具有傳導熱的材料並且所述罩具有儲存氫的材料。又能夠設置成,所述核心具有主要儲存氫的材料並且所述罩具有主要傳導熱的材料,其中,所述傳導熱的材料是氫可透的。

此外用於製造所述氫儲存元件的方法能夠規定,儲存氫的材料的和傳導熱的材料的分離的層填充到衝壓工具中並且所述層為了產生三明治結構與彼此被壓制,其中,所述傳導熱的材料在將所述三明治結構用於氫儲存的情況下承擔優選地沿層延伸的方向的熱傳導。在所述分離的層之間和/或相鄰於所述層地,能夠例如布置有一個或多個基質,從而所述複合材料由此獲得第一和第二區域。

例如能夠設置成,將金屬粉末和/或通常的天然的石墨用作傳導熱的材料,其中,在使用通常的天然的、透鏡形的石墨或例如由膨脹的石墨製成的薄片的情況下在填充時優選地水平取向,從而在所述三明治結構中能夠使用沿取向的六角形的柵格結構的方向的熱傳導。

此外能夠設置成,備選地或附加地將由軋制的膨脹的石墨的膜片構成的、由通過軋制的膨脹的石墨製成的絮構成的一個或多個層和/或石墨織物作為傳導熱的材料引入到所述三明治結構中。

此外優選的是,所述氫儲存元件的複合材料是有孔的。由此能夠使得氫氣體引導變得簡單。

尤其設置成,設置有第三材料,其在所述氫儲存元件中形成功能上的層、尤其有孔的、氣體可透的層。

在一種優選的實施方式中,基質和至少一個覆層分別具有碳。以這種方式能夠改善所述氫儲存元件的熱傳導能力。能夠由此將所產生的熱在吸收和/或放出氫時較好地導開或輸送。

優選的是,所述基質和/或覆層具有由不同的碳類型構成的混合物,包括例如膨脹的(expandierten)天然的石墨作為所述碳類型中的一個。優選地,將非膨脹的石墨連同膨脹的天然的石墨一起使用,其中,基於重量使用比膨脹的石墨多的非膨脹的石墨。尤其所述基質能夠具有膨脹的天然的石墨,在所述石墨中例如布置有能夠氫化的材料。

優選地,所述複合材料在至少一個區域中具有彈性的性質。以這種方式能夠保證,所述能夠氫化的材料例如在吸收氫時能夠擴張,而在此沒有損傷或過度損耗所述複合材料。

在下面進一步參考有創造性的思想的不同的另外的實施方案。

除了如下可行性(即所述輸送裝置、還稱為填充機構或填充器,能夠在所述機器縱軸線上旋轉)之外,能夠例如設置成,使得用於填充所述模具空腔的填充器在所述模具空腔之上來定位,其中,所述下衝模的上側利用所述模具的上側結束。在所述下衝模運動到下部的位置中期間,所述填充器在放出所述材料時圍繞所述機器縱軸線轉動。通過在所述填充器的排出開口處的多個腔室或材料輸送井(所述腔室或材料輸送井填充有不同的粉末)由此產生有特徵的螺旋構建。所述覆層厚度能夠通過設計所述腔室、所述轉動速度以及所述下衝模的速度來控制。所述各個的覆層與所述機器縱軸線成直角的份額然而基本上由所述腔室的構建和劃分來確定。除了用於將所述填充器劃分到不同的腔室中的裝入件(Einbauten)之外此外能夠將不同的裝入件安置到所述腔室中,所述裝入件影響所述粉末的流動特性或類似的性質。這能夠例如為徑向的輪輻或還柵格或其它的幾何結構。衝壓工具的原則上的構建在此不受限。

此外能夠使用多個工具平面和銷釘。此外可行的是,除了所引入的粉末之外還將以膜片、纖維或織物、例如炭膜片、炭纖維或炭織物的層的形式的裝入件引入到所述模具空腔中。所述層能夠不僅作為連續的膜片或織物來引入,以及還以薄片或碎物(Häxelgut)的形式。所述層能夠在此附加於現存的材料被引入,或部分地或完全地代替所述現存的材料。

除了使用以例如碎物的形式的不同的粉末或粉末和附加物之外,同樣可行的是,使用相同的合金的粉末,所述合金帶有不同的顆粒大小和/或不同的顆粒形狀。附加物(其能夠附加於所述粉末)能夠例如在所述填充期間、在所述壓縮期間或在後續的工藝步驟期間影響所述流動特性以及性質。同樣在腔室中使用的粉末能夠由不同的粉末的混合物製成。

在使用薄片或碎物時,它們能夠由之前提及的裝入件相應於所述衝壓品的所期望的性質來取向。由此一種實施方案規定,將炭纖維薄片如下取向,使得在所述衝壓品中的熱流優選地垂直於縱軸線進行。

所述填充器的另一實施方案規定,將所述填充器設有如下裝置,所述裝置將所述填充器置於垂直於所述機器軸線的振動,以便由此影響所述粉末的或所述碎物的或灌注物的流動特性。

本發明的一種附加的實施方案規定由三個功能上的覆層構成的構建,其中,例如外部的覆層用於所述熱輸送或熱引開,中間的覆層用作儲存介質,並且內部的覆層用於輸送或引開所述待儲存的介質。在此所述外部的覆層能夠為了熱傳遞而實施為石墨覆層,所述中間的覆層作為金屬氫化物用於儲存氫以及所述內部的覆層由另外的材料、尤其金屬合金、優選地鉻鎳粉末製成,所述另外的材料用於輸送和引開所述氫。

另一實施方案規定,所述填充器在所述模具填充位置之外被填充。在此所述填充器在所述填充器填充過程期間旋轉,反之所述填充器在填充所述模具空腔期間不強制性地旋轉。所述填充器在填充所述模具時的旋轉能夠為有意義的,以便抵抗例如填充差別,其在空腔中為了製造帶有齒部的結構部件而能夠出現。所述模具的起抽吸作用的填充不是強制性所需的,然而能夠是有意義的,以便由此防止所述各個的粉末的不可控的混合。由此例如可行的是,參考所述填充器的中軸線或旋轉軸線來看,將所述填充器在所述外部的區域中以與在所述內部的區域中不同的粉末來填充。由此例如可行的是,將所述填充器的外部的環以具有特別的性質的、例如適用於硬化的粉末來填充。此外可行的是,所述填充器具有三個或更多腔室,其中,所述內部的和所述外部的區域以如下粉末填充,衝壓輔助劑引入到所述粉末中,其中,優選地在所述中間的區域中引入沒有衝壓輔助劑的粉末。因為所述衝壓輔助劑用於減少在粉末與工具構件之間的摩擦,故能夠在所述中間的區域中放棄衝壓輔助劑。

此外衝壓輔助劑的附加儘管其小的密度總是還意味著減少粒子密度(Teiledichte)。所述粒子密度減小能夠由此繼續被減少,而沒有降低在工具構件與粉末之間的潤滑功能。

利用所描述的、由內部的區域和至少兩個周圍的環區域構成的三個或還更多腔室填充器由此實現,例如還衝壓帶有內開孔的齒輪,在所述齒輪中所述模具空腔由所描述的填充器構建如下填充,使得所述衝壓輔助劑僅僅在所述內部的和外部的區域中、也就是說在銷釘的和所述外齒部的區域中存在。所述腔室構建能夠在此是任意複雜的並且取決於待衝壓的結構部件。甚至可行的是,將不同的粉末用於例如裂口。在此僅僅須將在所述填充器到所述模具的填充位置中轉變時的位置進行充分準確地定位。通過不同地填充所述結構部件空腔由此可行的是,將不同的結構部件性質、根據所述結構部件的各個的結構部件區域或功能面的要求來建立。例如可行的是,在齒輪中將在內齒部與外齒部之間的結構部件區域利用粉末來製造,所述粉末被壓縮到非常小的密度,以便由此保證所述有孔的結構的起阻尼作用的性質並且此外保證為所述內部的和外部的區域的高的負荷所需的高的密度。相應地能夠利用所提出的填充器還完成用於所述氫儲存元件的最不同的複雜的幾何結構。

在所述填充器移動到用於填充所述模具的填充位置中時例如可行的是,將所有的在下部布置的工具構件在它們的上側處與所述模具上側定位在一個平面中。由此可行的是,抵抗所述粉末在所述填充器移動經過所述模具時的混合。

在另一實施例中然而還可行的是,所述下衝模的上側不與所述模具的上側處在一個平面中,而是在所述模具的上側之下。由此可行的是,將優選地粉末的覆層施加到下衝模上,其中,所述粉末不必為源自各個的腔室的各個的粉末。還能夠將源自多個腔室的粉末作為第一覆層填入到所述模具空腔中或其它的、如上面描述的那樣的材料。例如能夠構建由三個腔室構成的填充器,其中,一個腔室以石墨、一個以金屬氫化物並且另一個以粉末(所述粉末考慮用於所述氣體導引)來填充。如果所述填充器的、設有石墨的腔室於在其中所述填充器沿所述模具的填充位置的方向行進的時刻中對置於所述模具,則通過在到達所述填充器之前向下行駛所述下部的工具構件可行的是,使得所述模具空腔的下部的區域以石墨填充。如果所述填充器位於所述模具空腔之上,則所述填充器能夠此後通過旋轉在所述空腔中在所述石墨覆層上例如產生螺旋構建,所述螺旋構建也就是說在下部以石墨覆層開始。同樣可行的是,利用相同的方法在上面在所述空腔中在待壓制的材料布置中產生帶有石墨的統一的粉末覆層,以便或者在所述衝壓品的上側和下側處製造統一的石墨覆層。

此外可行的是,所述旋轉方向和所述旋轉速度在所述填充過程期間變化,其中,同樣可行的是,所述填充器在固定的位置中保持不動。

同樣可行的是,整個的填充器基於所述待填充的空腔的位置在所述填充過程期間變化。

除了引入為所述衝壓品的或由此出現的成品的之後的功能所需的材料(所述材料能夠通過所述填充器來引入)之外,同樣可行的是,各個的構件作為場所保持件引入到所述空腔中,所述空腔在之後的工藝步驟中被替換或去除。這能夠如有可能通過熱的或化學的工藝進行。

同樣可想到,所述結構部件的形狀不是由粉末和/或碎物或薄片通過壓制製成,而是通過將不同的擠出介質通過旋轉所述擠出介質來擠出成一形狀或通過旋轉所述進入幾何結構來擠出成一不旋轉的形狀。

根據本發明的另一思想(所述思想能夠與上面描述的變型方案中的一個或多個一起但還無關於所述上面描述的變型方案中的一個或多個地來實現),提出一種衝壓器,帶有待以材料填充的空腔和帶有藉助於所述衝壓器的移動裝置能夠移動的梳,其中,所述移動裝置使得所述梳能夠移動到所述材料中並且能夠移動經過所述材料。例如設置成,存在有所述移動裝置的可編程的控制,所述控制將能夠預設的路徑轉化成所述梳的運動。藉助於所述梳或還板條或一個或多個尖部能夠一方面至少在所述材料的表面的區域中引起材料的平整、尤其取向。另一方面能夠藉助於所述梳或其它的構件將梯度引入到所述覆層中。

優選地,所述梳至少部分地能夠替換。由此所述裝置能夠保持本色。但根據待製造的毛坯和/或待使用的材料來使用匹配的梳、板條或尖部或類似物。此外所述梳能夠具有多個尖部。優選地,所述梳具有至少一個如下尖部,所述尖部具有加寬以用於接觸所述材料。這允許,藉助於例如不同的加寬能夠調整針對性的梯度。

一種改進方案規定,在所述梳的兩個尖部之間的間距能夠改變。這能夠例如在運行時進行,也就是說在所述尖部與所述材料接觸時。由此能夠例如產生螺旋形的模板,以及還有例如匹配螺旋的、不同的梯度間距。另外優選的是,兩個或更多梳能夠平行移動。

優選地,至少兩個材料設置成用於填充所述衝壓器的空腔,其中,所述梳能夠移動到如下程度,使得其至少駛入到填充的第一材料、優選地到所述第一和所述第二材料中。如果所述材料引入到衝壓器的空腔中,則所述梳實施接觸所述材料的運動。同樣可行的是,所述梳沉入到所述填充的材料中並且在所述空腔中移動。所述梳能夠例如不一樣深地沉入。此外存在如下可行性,使得所述梳在以第一和第二材料填充所述空腔時至少沉入到所述兩個第一和第二材料中的一個中並且移動。所述梳能夠集成到所述填充器幾何結構中。

附圖說明

另外的有利的設計方案還有特徵由下面的圖和所屬的描述來得知。由圖和描述得知的各個的特徵僅僅是示例性的並且不限於相應的設計方案。反而能夠從一個或多個圖中將一個或多個特徵與源自其它的圖的還有源自上面的描述的其它的特徵結合成另外的設計方案。由此所述特徵不是起限制作用地而是示例性地來給出。尤其示出所述填充器構建的一些實施方案:

圖1至8分別示出三個圖示,即左邊所述填充器的俯視圖以用於解釋其腔室和尤其腔室排出開口機構並且右上方朝所述衝壓品的透視的視圖以及右下方穿過所述衝壓品的剖面,所述衝壓品能夠藉助於所述填充器和沒有示出的衝壓器來製造,其中,為了相應解釋而選取柱狀的衝壓品並且省去示出裂口或其它的幾何結構細節,

圖9至28原則上示出在不同的工藝階段中的在利用兩個填充器來填充模具空腔時的流程,

圖29至44原則上示出利用帶有兩個腔室的填充器填充模具空腔的流程,

圖45至54原則上示出在利用旋轉填充器填充模具空腔時的流程,

圖55至60示出帶有三個腔室的旋轉填充器的另一實施例以及毛坯的圖示,所述毛坯通過壓制藉助於所述旋轉填充器引入到模具空腔中的粉末材料來製成,以及

圖61至63示出旋轉填充器的另一實施例。

具體實施方式

圖1示出填充器11和相應的衝壓品9,所述填充器帶有兩個一樣大的腔室5、6用於兩個不同的粉末1、2。

圖2示出帶有三個腔室5、6、7的填充器11和相應的衝壓品9,其中,所述三個腔室5、6、7的與面相關的劃分分別是不同的。

圖3示出類似於圖2的填充器的填充器11和附屬的衝壓品9,然而所述填充器帶有四個腔室5、6、7、8代替三個腔室。

圖4示出填充器11的用於三個粉末1、2、3的可行的腔室構建,利用所述腔室構建來產生同樣示出的衝壓品9的四個覆層,其中,在所述衝壓品9的中央中的原料在此是均勻的並且在所述外側處存在有螺旋結構。

圖5示出用於三個不同的材料的填充器11,其中,材料1包圍由所述材料2和3形成的、同樣示出的衝壓品9的螺旋。

圖6示出填充器11和如下衝壓品9,所述衝壓品藉助於在所述上和下側上的通常的填充以及以在中間的螺旋結構來製造,其中,可行的是,在此通過材料1、材料4和在所述腔室5中的材料將位於內部中的材料、在此材料2和材料3完全地向外隔開,並且其中,所述填充器11用於製造以螺旋的形式的衝壓品9的中間的部段。

圖7示出填充器11的和能夠以所述填充器製造的衝壓品9的另一實施例。

圖8示出填充器11的和能夠以所述填充器製造的衝壓品9的下一個實施例。

在填充器俯視圖中相應在左邊在圖1至8中示出用於所述填充器腔室的排出開口機構,如果所述填充器在其填充位置中在所述衝壓空腔之上轉動並且所述空腔的底部在相對轉動時越來越遠地離開所述填充器,則所述排出開口機構引起粉末材料在衝壓空腔中的交織到彼此中的螺旋形的覆層堆疊。至少兩個腔室的排出開口沿所述填充器的徑向和轉動方向來看彼此偏置地布置,也就是說划過如下同心的面區域,所述面區域彼此重疊或從所述面區域中一個布置在另一個之內。

圖9至圖28示出在利用兩個填充器來填充模具空腔時的原則上的流程。在此所述填充器18以所述材料1來填充,填充器24以材料2來填充。示例示出4層的構建,其中,兩個層的粉末1和兩個層的粉末2被壓制。然而還可行的是,使用多於兩個填充器。在此所述層的數量、順序和厚度基於待實現的性質來自由設計。在下面將相應的流程在每個圖中簡短地描述。

圖9:所述下衝模10以相應的路徑向下行駛,所述路徑相應於(所述空腔14的)用於所述第一材料16的子填充空間12的高度。所述第一填充器18運動經過所述空腔14。

圖10:所述第一(粉末)材料16由於重力落到所述模具空腔14中。

圖11:所述填充器18又返回行駛到所述初始位置中並且刮除在所述模具空腔14中的(粉末)材料16到所述模具上側20的高度。

圖12:所述下衝模10向下運動並且由此預設(所述空腔14的)用於第二(粉末)材料22的另一子填充空間12'。

圖13:所述第二填充器24運動經過所述空腔14。

圖14:所述(粉末)材料22由於重力到所述模具空腔14中落到所述(粉末)材料16上。

圖15:所述填充器24又行駛到所述初始位置中並且在此刮除所述(粉末)材料22到所述模具上側20的高度。

圖16:所述下衝模10逐步地繼續向下運動並且由此預設用於下一個層的第一(粉末)材料16的另一子填充空間12''。在此所述下一個層的第一(粉末)材料那麼為第二覆層的(粉末)材料16。

圖17:所述填充器18運動經過所述模具空腔14。

圖18:所述(粉末)材料16從所述填充器18中由於重力到所述模具空腔14中落到所述(粉末)材料22上。

圖19:所述填充器18返回運動到所述初始位置中。

圖20:所述下衝模10繼續逐步地向下運動並且由此預設用於下一個層的第二(粉末)材料22的另一子填充空間。

圖21:所述填充器24運動經過所述空腔14。

圖22:所述(粉末)材料22由於重力到所述模具空腔14中落到所述上部的(粉末)材料16上。

圖23:所述填充器24又行駛到所述初始位置中並且在此刮除所述(粉末)材料22到所述模具上側20的高度。

圖24:所述模具空腔14以由交替地彼此相疊布置的、兩個材料構成的兩個層來填充。

圖25:所述上衝模26朝所述下衝模10運動。所述下衝模10能夠在通過所述上衝模在所述空腔14中壓制材料層之前、如在此示出的那樣,略微向下行駛(以用於產生所謂的下填充)。

圖26:所述上衝模26壓制所述四個覆層到期望的密度上並且此後又返回運動到所述初始位置中。所述下衝模10停留在之前佔據的位置中。然而還可行的是,所述下衝模10在所述上衝模26沉入到所述模具空腔14中之後朝所述上衝模26運動。同樣可行的是,所述模具空腔14線性地沿機器縱軸線30移動,其中,所述模具空腔在不動的下衝模10的情況下優選地以一半的上衝模速度沿與所述上衝模26相同的方向來移動。

圖27:在所述衝壓過程之後使得所述衝壓品32通過所述下衝模10從所述模具28中被排出。在此同樣可行的是,所述上衝模26在排出所述衝壓品32期間以小的力作用於所述衝壓品32並且在完全排出所述衝壓品32之後才返回運動到所述初始位置中。

圖28示出排出的衝壓品32和在初始位置中的機器構件。所述衝壓品32能夠被取出。所述工作循環能夠為了製造下一個衝壓品而從開始狀態來開始。

圖29至圖44示出利用帶有兩個腔室34、36的(唯一的)填充器18進行填充的原則上的流程,所述填充器由此能夠儲存兩個不同的粉末。在此同樣可行的是,多於兩個不同的腔室與此相應地用於多於兩個粉末。

圖29:所述下衝模10運動到所述第一填充位置中並且所述填充器18運動經過所述模具28,直到帶有所述第一(粉末)材料16的第一腔室34駛越所述模具空腔14。

圖30:所述填充器18利用其第一腔室34位於所述模具空腔14之上並且所述(粉末)材料16從所述腔室34中落到所述模具空腔中。

圖31:所述填充器18繼續移動,直到其帶有所述(粉末)材料22的腔室36處於所述模具空腔14之上。

圖32:所述下衝模10向下運動,直到達到用於所述第二覆層的(粉末)材料22的填充高度。

圖33:所述(粉末)材料22從所述腔室36中,也就是說在所述下衝模10向下行駛期間落到所述模具空腔14中並且由此形成所述第二覆層。但當所述腔室36處於所述空腔14之上時,所述下衝模10能夠同樣好地已經(完全地)向下行駛。

圖34:所述填充器18移動,直到帶有所述(粉末)材料16的腔室34處於所述模具空腔14之上。

圖35:所述下衝模10向下運動,直到到達用於所述第三覆層的填充高度。

圖36:所述(粉末)材料16從所述腔室34中也就是說在所述下衝模10向下行駛期間落到所述模具空腔14中並且由此形成所述第三覆層。

圖37:所述填充器18繼續移動,直到帶有所述(粉末)材料22的腔室36處於所述模具空腔14之上。

圖38:所述下衝模10向下運動,直到到達用於所述第二覆層的填充高度。所述(粉末)材料22從所述腔室36中在所述下衝模10向下行駛期間落到所述模具空腔14中並且由此形成第四覆層。

圖39:所述填充器18移動到所述初始位置中。

圖40:所述上衝模26沿軸向的方向沿所述下衝模10的方向移動,以便壓制所述各個的層。

圖41:所述上衝模26和下衝模10在衝壓終端位置中。

圖42:所述上衝模26行駛到初始位置中並且所述下衝模10排出所述衝壓品32。

圖43:所述工具構件連同排出的衝壓品32處在它們的初始位置中。

圖44:所述衝壓品32被取出,所述工作循環能夠重新開始。

圖45至圖54示出在利用帶有兩個或更多腔室的旋轉填充器來填充所述空腔時的原則上的流程。在此,所述填充器僅僅在所述下衝模向下運動期間或在填充所述空腔期間需要轉動。然而還可想到,所述填充器持久地轉動。

圖45:所述旋轉填充器18'運動經過所述模具空腔14。

圖46:所述旋轉填充器18'位於模具空腔14之上。

圖47:所述旋轉填充器18'圍繞所述機器縱軸線30轉動,而所述下衝模10沿著所述機器縱軸線30向下運動,以便逐步地釋放所述空腔14以用於引入材料。

圖48:所述下衝模10位於其下部的填充位置中。所述旋轉填充器18'不再旋轉。

圖49:所述旋轉填充器18'返回運動到所述初始位置中。

圖50:所述旋轉填充器18'位於填充位置與初始位置之間。

圖51:所述上衝模26沿朝所述下衝模10的方向運動,其中,所述旋轉填充器18'沒有示出。

圖52:上衝模26和下衝模10將所述(粉末)材料(其雙螺旋形地位於所述空腔14中)壓製成衝壓品32。同樣在此所述旋轉填充器18'沒有示出。

圖53:所述上衝模26運動到其初始位置中。同樣所述下衝模10運動到初始位置中並且排出所述衝壓品32。所述旋轉填充器18'同樣在此沒有示出。

圖54:所述衝壓品32被取出。隨其後,所述循環能夠重新啟動,其中,此後沒有示出的旋轉填充器18'又起作用。

在圖55至60中示出用於產生由在所述情況中三個不同的粉末材料製成的毛坯的衝壓器100的另一實施例,所述粉末材料轉動到彼此中並且螺旋線形地布置在所述毛坯中。根據圖55,所述衝壓器100具有帶有空腔112的模具110。所述空腔112在所述實施例中構造為所述模具110的通過開口並且在所述空腔的底部處通過軸向沿著所述中軸線114能夠移動的下衝模116封閉。所述上衝模119同樣沿著所述空腔112的中軸線114能夠來回移動。以這種方式能夠,如通常已知的那樣,使得引入到所述空腔112中的粉末材料壓製成毛坯(如有可能在附加地使用熱的情況下)。

為了將所述粉末材料引入到所述空腔112中使用所謂的填充器118,所述填充器一般還能夠稱為填充機構120。在所述實施例中所述填充機構120具有旋轉填充器118,如果所述旋轉填充器位於所述空腔112的開口122之上,則所述旋轉填充器相對於所述空腔112圍繞所述中軸線114旋轉。

所述旋轉填充器118在圖55中在其填充位置中示出,在所述填充位置中在所述實施例中將三個能流動的(例如粉末)材料124、126、128引入到所述旋轉填充器118的三個彼此分離的腔室130、132、134中。備選地還可行的是,所述旋轉填充器118在其運動期間並且尤其還在放出材料期間被填充。為此使得所述材料輸送線路連同所述旋轉填充器118根據一種設計方案平移地一起運動,以便能夠在放出材料期間再填充所述旋轉填充器118。

在圖56中所述旋轉填充器118位於所述空腔112(填充位置)之上並且所述三個粉末材料在旋轉的情況下填入到所述空腔中。在此所述下衝模116首先位於其最上部的位置中。此時所述下衝模116關於每時間單位的引入的材料的體積相應地向下運動,從而所述下衝模也即每時間單位準確地釋放所述空腔部分體積,所述空腔部分體積通過粉末材料從所述旋轉填充器118中被填入到所述空腔112中。

所述旋轉填充器118的在此描述的實施例的較準確的設計在圖57和58中示出。根據圖57,所述旋轉填充器118(其由驅動器136轉動地驅動)具有基本上柱狀的外部的外形,所述外形類似於套筒或管。在所述填充器118的背離所述空腔112的上部的端部處,所述填充器118具有進入開口機構138,帶有在所述實施例中三個同心的進入開口140、142、144。所述中央的開口144由所述旋轉軸線穿過並且同心於所述旋轉軸線。所述兩個開口140和142環形地分別圍繞彼此周圍伸延並且因此布置成同心。所述三個腔室130、132、134由腔室壁146、148、150相對彼此劃界並且向外受限,其中,所述三個腔室壁146、148、150在所述進入開口機構138的區域中形成同心的環。

所述內部的腔室壁148、150變形成下部的、面向所述空腔112的排出端部,從而在所述實施例中在所述旋轉填充器118的下部的端部處獲得根據圖d的排出開口機構152。所述外部的腔室壁146在其整個的軸向的長度上基本上為柱狀,而在所述旋轉填充器118的排出端部處的下一個內部的腔室壁148具有收縮部154(類似於心形狀)。所述V形的收縮部154朝所述旋轉填充器118的中央並且由此朝所述最內部的腔室壁134指向,所述最內部的腔室壁在所述旋轉填充器118的排出端部處具有徑向延伸的成形捆(Formgebund)。在所述外部的腔室壁146與所述下一個內部的腔室壁148之間形成所述腔室130的排出開口156,而所述下一個內部的腔室132具有一方面由腔室壁148利用收縮部154並且由所述腔室壁134利用其徑向細長的成型部形成的排出開口158。最後所述最內部的第三腔室134具有如下排出開口160,其徑向向外指向並且部分地圍繞所述填充器118的中軸線162延伸。

如尤其能夠按照圖58看出的那樣,所述腔室壁具有鋸齒或梳狀結構164、166。所述梳狀結構164、166用於從所述腔室中逸出的粉末材料在其相應的邊界面處的分度。

利用在圖57和58中示出的配置能夠使用所述旋轉填充器118用以將三個粉末材料放下到所述空腔112中,所述三個粉末材料形成三個交織到彼此中的部分或全螺旋機構。從所述中間的腔室132中逸出的粉末材料126在所述毛坯中或在所述空腔112中作為中間的螺旋168存在(參見圖59)。從所述外部的腔室130中逸出的粉末材料124形成柱狀的形狀,帶有在內部在所述柱體壁處伸延的螺旋線。從所述內部的腔室134中逸出的粉末材料128在所述毛坯的核心中作為帶有處於外部的螺線形的突出部的實心柱體存在。該情況對於所述毛坯的子區段在圖59中示出。

圖60示出當在所述填充器118旋轉時在其內部的腔室134中存在有銷釘(沒有示出)作為場所保持件時的情況,所述場所保持件將所述毛坯的中央169保持免於粉末材料。這樣的布置例如是有利的,以便將所述毛坯設有用於氣體輸送的通道。

如已經在上面提及的那樣,所述旋轉填充器能夠尤其用於製造用於用作儲存氫的構件的毛坯或儲存氫的結構部件。在此例如通過所述中間的腔室132輸送的且所述空腔112進入的材料126是能夠氫化的,而所述材料124(其通過所述旋轉填充器118的外部的腔室130到達到所述空腔112中)具有傳導熱的性質。在所述毛坯的內部中此後存在有氣體可透的材料128。所述毛坯的內部的材料也就是說負責所述輸送和由此所述毛坯的有孔性,從而到所述毛坯中能夠導入氫,所述氫此後在能夠氫化的材料處結合。在此產生的熱通過所述材料124向外引開。在外部圍繞所述氫儲存結構部件(毛坯)周圍存在有(壓力)容器,所述(壓力)容器與所述儲存氫的結構部件處於熱的接觸。

相當通常地結合本發明還指出,除了所述粉末形的材料的顆粒彼此通過壓制(如有可能附加地在熱的作用的情況下)的複合之外也附加地還能夠以添加的方法來工作,如例如雷射熔化。對此例如通過所述填充器的空心壁來導入一個或多個雷射射束,所述雷射射束通過稜鏡轉向並且通過在所述填充器的空心壁中的透明的開口進入到剛好放出的粉末材料中,在該處這引起局部熔化所述粉末。

在圖61中透視性地或在圖62中從上部示出旋轉填充器170的另一實施例。如在圖55至60的實施例中那樣所述旋轉填充器170具有三個環腔室,所述環腔室然而不同於圖55至60地基本上連續地同心地布置。內部的分離壁172限制內部的腔室173,而布置在中間的另外的柱狀的壁174限制第二腔室176。在外部存在有第三柱狀的壁178,所述壁限定所述外部腔室180。在所述旋轉填充器170處的特別之處此時在於,在排出部側形成另一腔室182,靠近壁流動的材料在所述中間的腔室壁174的兩側到達到所述腔室中。在所述腔室182的流動入口存在有轉向元件184,所述轉向元件負責局部地混合所述兩個靠近壁的材料流。

本發明的各個的設計方案的特徵示例性地在下面再次成組地給出,其中,各個的組的特徵能夠與彼此以及還與本發明的在上面描述的實施例、設計方案和變型方案的特徵組合(也就是說通過添加或刪去各個的特徵)。

1. 裝置、優選地衝壓器,包括

待填充的空腔,

第一材料的至少一個第一材料輸送部和第二材料的第二材料輸送部,其中,所述第一和所述第二材料輸送部彼此分離地布置,

帶有輸送裝置用於將所述第一和所述第二材料輸送到所述待填充的空腔中,

其中,所述輸送裝置具有通入橫截面,帶有所述通入橫截面的用於所述第一材料的至少一個第一區域和帶有與其分離的所述通入橫截面的用於所述第二材料的第二區域,以用於優選地平行地地點上分離地填充所述空腔。

2. 根據編號1所述的裝置,其中,所述待填充的空腔優選地是圓的並且優選地設置有帶有接觸面的作用元件用於與尤其以梳、平的或成輪廓的板條或滾子的形式的空腔的材料相互作用,其至少能夠移動到填入到所述空腔中的至少第一和/或第二材料的表面上並且沿著所述表面能夠運動,特別優選地能夠移動到所述至少第一和/或第二材料中並且能夠在其中運動。

3. 根據編號1或2所述的裝置,其中,所述第一區域至少部分地、優選地完全地毗鄰所述第二區域。

4. 根據前述編號中任一個所述的裝置,其中,所述裝置具有驅動器,藉助於所述驅動器實現在所述待填充的空腔與所述輸送裝置之間的至少一個受控的相對運動。

5. 根據前述編號中任一個所述的裝置,其中,其具有如下轉動軸線,所述輸送裝置圍繞所述轉動軸線能夠轉動地布置和/或所述空腔能夠轉動地布置。

6. 根據前述編號中任一個所述的裝置,其中,所述待填充的空腔為模具空腔並且所述輸送裝置為填充器並且所述裝置包括衝壓裝置以用於在所述模具空腔中壓縮所述至少第一和所述第二材料。

7. 根據前述編號中任一個所述的裝置,其中,設置有優選地以梳、平的或還成輪廓的板條或滾子的形式的接觸面,所述接觸面藉助於移動裝置能夠移動到如下程度,使得所述接觸面與填入到所述空腔中的材料處於接觸,其中,移動裝置在所述材料中來移動所述接觸面。

8. 根據編號7所述的裝置,其中,所述接觸面至少到所述材料中並且沿著所述材料能夠移動。

9. 用於優選地根據編號1至6中任一個所述的用於輸送至少一個第一和第二材料的裝置的、尤其衝壓器的輸送裝置,所述裝置帶有所述輸送裝置的通入橫截面,所述通入橫截面具有至少一個第一區域和與其分離的第二區域用於平行地、分離地輸送所述第一和所述第二材料。

10. 根據編號9所述的輸送裝置,其中,所述輸送裝置具有優選地根據編號7或8所述的、能夠移動的接觸面、優選地梳、平的或還成輪廓的板條或滾子,優選地用於針對性地定向非球狀的顆粒如細長的、小板形的顆粒或纖維段和/或產生用於顆粒和/或纖維段的分布梯度(Verteilungsgradienten)。

11. 根據編號9或10所述的輸送裝置,其中,其具有材料輸送部用於所述第一材料以及與其分離的材料輸送部用於所述第二材料,其中,存在有混合區輸送部,沿著所述混合區輸送部能夠將所述第一和所述第二材料混合和輸送。

12. 根據編號9、10或11所述的輸送裝置,其中,存在有附加的條帶輸送部,通過所述條帶輸送部使得材料條帶能夠引導到所述通入橫截面中。

13. 用於優選地利用根據編號1至8中任一個所述的裝置、藉助於至少一個第一材料和藉助於第二材料來製造毛坯的方法,其中,所述第一材料的第一材料輸送通過輸送裝置的第一區域進行並且所述第二材料的與所述第一材料輸送平行的第二材料輸送通過所述輸送裝置的第二區域進行,其中,平行並且在分離的區域中被輸送的至少第一和第二材料填充到空腔中並且由此形成所述毛坯。

14. 根據編號13所述的方法,其中,所述輸送裝置和所述空腔在填充時相對彼此運動。

15. 根據編號13或14所述的方法,其中,所述輸送裝置轉動,其中,所述第一和所述第二材料從所述輸送裝置中在此平行地逸出。

16. 根據編號15所述的方法,其中,在所述毛坯中形成不平的、優選地螺旋形的或波浪形的幾何結構。

17. 根據前述編號中任一個所述的方法,其中,所述第一和所述第二材料形成有孔的結構,優選地一個或多個通道在所述複合材料中藉助於一個或多個銷釘、自由保持件和/或待去除的材料來製成。

18. 根據前述編號中任一個所述的方法,其中,所述第一和所述第二材料至少部分地地點上彼此分離地布置並且形成分離的覆層。

19. 根據前述編號中任一個所述的方法,其中,所述第一和所述第二材料填充到空腔中,其中,所述第一和所述第二材料在所述空腔中壓制、優選地藉助於上和下衝模在所述空腔中的移動。

20. 根據前述編號11至18中任一個所述的方法,其中,進行等壓地壓制所述氫儲存器的複合材料。

21. 根據前述編號中任一個所述的方法,其中,能夠移動的接觸面、優選地梳、平的或還成輪廓的板條或滾子,駛入到填充到所述空腔中的材料中並且在所述材料中移動。

22. 毛坯,帶有優選地根據前述編號中任一個所述的、至少一個第一和第二材料,其中,所述第一和所述第二材料至少在一個區域中彼此分離布置並且形成分離的覆層。

23. 根據編號22所述的毛坯,其中,所述生坯具有至少所述第一材料的材料分布,所述材料分布是螺旋形。

24. 根據編號22或23所述的毛坯,其中,設置有至少一個第三材料。

附圖標記列表

1 粉末材料

2 粉末材料

3 粉末材料

4 粉末材料

5 腔室

6 腔室

7 腔室

8 腔室

9 衝壓品

10 下衝模

12 子填充空間

12' 子填充空間

12'' 子填充空間

14 模具空腔

16 材料

18 填充器

18' 旋轉填充器

20 模具上側

22 材料

24 填充器

26 上衝模

28 模具

30 機器縱軸線

32 衝壓品

34 腔室

36 腔室

100 衝壓器

110 模具

112 空腔

114 中軸線

116 下衝模

118 旋轉填充器

119 上衝模

120 填充機構

122 開口

124 粉末材料

126 粉末材料

128 粉末材料

130 腔室

132 腔室

134 腔室

136 驅動器

138 進入機構

140 進入開口

142 進入開口

144 進入開口

146 腔室壁

148 腔室壁

150 腔室壁

152 排出開口機構

154 收縮部

156 排出開口

158 排出開口

160 排出開口

162 中軸線

164 梳狀結構

166 梳狀結構

168 螺旋

169 中央

170 旋轉填充器

172 分離壁

173 腔室

174 腔室壁

176 腔室壁

178 腔室壁

180 外腔室

182 腔室

184 轉向元件。

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