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1. WO2020114637 - SILENCER AND METHOD FOR PRODUCING A SILENCER

Note: Text based on automatic Optical Character Recognition processes. Please use the PDF version for legal matters

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Schalldämpfer und Verfahren zur Herstellung eines Schalldämpfers

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schalldämpfer, eine Verwendung eines Schalldämpfers mit einer Schusswaffe und ein Verfahren zur Herstellung eines Schalldämpfers.

Wenn Gase mit hoher Geschwindigkeit aus Mündungen in die Umgebung austreten führt dies typischerweise zu einer unkontrollierten Expansion der Gase, was eine Geräuschentwicklung zur Folge hat. Die Geräuschentwicklung wird zusätzlich verstärkt, wenn das Gas mit Überschallgeschwindigkeit strömt Derartige Situationen können sich beispielsweise an Abgasauslässen von Kolbenmotoren oder Turbinen oder im Mündungsbereich von Schusswaffen ergeben.

Um die Geräuschentwicklung zu verringern, werden häufig Schalldämpfer eingesetzt. Ein Schalldämpfer für eine Schusswaffe mit einem sich entlang einer Längsachse erstreckenden monolithischen Hauptkörper, der mehrere entlang der Längsachse hintereinander angeordnete Expansionskammern aufweist, wird beispielsweise in der US 2014/0262605 Al beschrieben. Die

DE 10 2015 002 710 Al beschriebt einen ähnlichen Schalldämpfer mit

monolithischem Hauptkörper, wobei die Expansionskammern jeweils entgegen einer Schussrichtung geöffnet sind, um eine mehrmalige Durchströmung derselben Expansionskammer zu ermöglichen.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Schalldämpfer bereitzustellen, welcher eine gute Dämpfungswirkung, vorzugsweise bei geringem Gewicht aufweist

Diese Aufgabe wird jeweils durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst.

Nach einem ersten Aspekt der Erfindung ist ein Schalldämpfer vorgesehen. Der Schalldämpfer umfasst einen einstückig ausgebildeten, eine Längsachse

definierenden Basiskörper, in welchem ein sich entlang der Längsachse zwischen einer Eintrittsöffnung und einer Austrittsöffnung erstreckender Kanal und eine Vielzahl von entlang der Längsachse nacheinander angeordneter

Expansionskammern ausgebildet sind. Die Expansionskammern weisen jeweils einen sich angewinkelt zu der Längsachse erstreckenden Eintrittsabschnitt und einen eine kreisförmige Kavität definierenden Dämpfungsabschnitt, wobei die Kavität eine der Längsachse zugewandte Öffnung aufweist, weiche in Bezug auf die Längsachse durch einen abgewandt von der Längsachse gelegenen äußeren Endbereich des Eintrittsabschnitts begrenzt ist

Nach einem zweiten Aspekt der Erfindung erfolgt eine Verwendung des

Schalldämpfers nach dem ersten Aspekt der Erfindung als Schalldämpfer für eine

Schusswaffe.

Nach einem dritten Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Schalldämpfers gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung vorgesehen, wobei der Basiskörper durch ein additives Herstellungsverfahren bzw. ein 3-D-Druckverfahren schichtweise aufgebaut wird.

Eine der Erfindung zugrundeliegende Idee besteht darin, die Expansionskammern eines Schalldämpfers in einem einstückigen oder monolithischen Basiskörper als kreisförmige oder rundliche Dämpfungskammern auszubilden, welche eine einem zentralen LängskanaS zugewandte Öffnung aufweisen. Die Dämpfungskammern oder Dämpfungsabschnitte sind also als geschlossene Kavitäten ausgebildet, die ausschließlich durch die Öffnung fiuidisch leitend mit dem Kanal verbunden sind. Unter„kreisförmig" werden im Rahmen der vorliegenden Offenbarung auch ovale Querschnittsformen verstanden, insbesondere auch solche, die aus gekrümmten Abschnitten und Geradenstücken zusammengesetzt sind. Die Öffnung der Kavität ist, insbesondere an einer der Eintrittsöffnung des Kanals abgewandten Seite, durch einen äußeren Eintrittsabschnitt begrenzt, der nach Art eines Leitblechs schräg mit einem inneren Endbereich aus dem Längskanal ausmündet bzw. sich gewinkelt zu der Längsachse des Kanals erstreckt, um der Kavität über die Öffnung Gas zuzuführen. Die Dämpfungskammern liegen also in Bezug auf eine sich senkrecht zu der Längsachse erstreckende radiale Richtung beabstandet zu dem Längskanal und sind über den Eintrittsabschnitt und die in Bezug auf die radiale Richtung innen liegende Öffnung der Kavität mit dem Kanal fiuidisch leitend verbunden.

Einer der Vorteile des erfindungsgemäßen Schalldämpfers ist, dass durch die kreisförmige Gestaltung der Kavität des Dämpfungsabschnitts ein der Kavität über die Öffnung durch den Eintrittsabschnitt zugeführter Gasstrom mehrfach durch die Kavität strömt Dadurch wird das Volumen des Dämpfungsabschnitts sehr effizient genutzt und es können große Druckverringerungen je Dämpfungsabschnitt erzielt werden. Die kreisförmige Gestaltung als geschlossene Kavität ist insbesondere im Überschallbereich günstig, da innerhalb der Kavität eine Vielzahl von

Expansionswellen oder -stoßen auftritt, wodurch ein äußerst effizienter

Druckabbau stattfindet Die Bildung von Stoß- und Expansionswellen wird weiter durch die winkelige Ausrichtung des Eintrittsabschnitts gefördert. Durch den großen Druckabfall je Expansionskammer, kann die Anzahl der

Expansionskammern und dadurch das Gewicht des Schalldämpfers verringert werden.

Bei der Verwendung des Schalldämpfers gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung ist der voranstehende Aufbau besonders günstig, da durch das geringe Gewicht bzw. den kompakten Aufbau des Schalldämpfers die Handhabung der

Schusswaffe, an welcher der Schalldämpfer verwendet wird, erleichtert wird.

Die Idee des Verfahrens gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung liegt darin, den Basiskörper mittels eines additiven oder generativen Fertigungsverfahrens bzw. einem 3 -D- Druckverfahren herzustellen. 3 D- Druckverfahren im Sinne der vorliegenden Offenbarung umfassen alle generativen bzw. additiven

Fertigungsverfahren, bei welchen auf der Basis von geometrischen Modellen Objekte vordefinierter Form aus formlosen Materialien wie Flüssigkeiten und Pulvern oder formneutralen Halbzeugen wie etwa band- oder drahtförmigem Material mittels chemischer und/oder physikalischer Prozesse in einem speziellen generativen Fertigungssystem hergestellt werden. 3D-Druckverfahren im Sinne der vorliegenden Anmeldung verwenden dabei additive Prozesse, bei denen das Ausgangsmaterial schichtweise in vorgegebenen Formen sequentiell aufgebaut wird. Auf diese Weise wird eine hervorragende Designfreiheit sichergestellt.

Insbesondere lässt sich im vorliegenden Fall der Basiskörper besonders einfach hersteilen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den auf die unabhängigen Ansprüche rückbezogenen Unteransprüchen in Verbindung mit der Beschreibung.

Gemäß einer Ausführungsform des Schalldämpfers ist vorgesehen, dass die Öffnung der Kavität in Bezug auf die Längsachse zusätzlich von einem sich entlang der Längsachse erstreckenden Wandungsfortsatz des Dämpfungsabschnitts begrenzt ist, wobei der Wandungsfortsatz in Bezug auf eine sich senkrecht zur Längsachse erstreckende radiale Richtung innerhalb des äußeren Endbereichs des Eintrittsabschnitts gelegen ist, und wobei sich der äußere Endbereich des

Eintrittsabschnitts planar erstreckt In Bezug auf die Längsachse begrenzt der Wandungsfortsatz somit eine der Eintrittsöffnung des Kanals zugewandt gelegene Seite der Öffnung der Kavität. Ferner begrenzt der Wandungsfortsatz die Kavität in Bezug auf die radiale Richtung nach innen bzw. zu der Längsachse hin. Der äußere Endbereich des Eintrittsabschnitts, welcher an die Öffnung anschließt, erstreckt sich eben oder planar, das heißt, dessen dem Wandungsfortsatz zugewandte

Oberfläche ist eben und nicht entlang der Längsachse gekrümmt Eine Tangente an den äußeren Endbereich schließt mit der Längsachse somit einen konstanten Winkel ein. Durch die Überlappung des Wandungsfortsatzes mit dem ebenen oder planaren äußeren End bereich des Eintrittsabschnitts wird eine in der Kavität zirkulierende Gasströmung von dem Wandungsfortsatz dem äußeren Endbereich des Eintrittsabschnitts zu geführt. Durch dessen planare Erstreckung wird

insbesondere im Überschallbereich eine zuverlässige Wiedereinleitung der

Gasströmung in die Kavität erleichtert, da so die Gefahr verringert wird, dass die Stoßwellen aus der Kavität herausreflektiert werden.

Optional ist eine der Kavität zugewandte Oberfläche des Wandungsfortsatzes, welche in Bezug auf die radiale Richtung innerhalb des äußeren Endbereichs des

Eintrittsabschnitts gelegen ist, ebenfalls eben oder planar ausgebildet, wodurch die Rezirkulation der Gasströmung in der Kavität weiter verbessert wird.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform geht der äußere Endbereich des

Eintrittsabschnitts tangential in den Dämpfungsabschnitt, insbesondere einen gekrümmten Bereich des Dämpfungsabschnitts über.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Schalldämpfers ist vorgesehen, dass der Eintrittsabschnitt sich derart gewinkelt erstreckt, dass ein der Längsachse zugewandt gelegener innerer Endbereich des Eintrittsabschnitts einen kleineren Abstand zu der Eintrittsöffnung des Kanals aufweist als der äußere Endbereich des Eintrittsabschnitts. Die Eintrittsöffnung des Kanals ist zur Zufuhr einer

Gasströmung, z.B. von Explosionsgasen bei Schusswaffen oder von Abgasen bei Verbrennungsmotoren wie Kolbenmotoren oder Turbinen, vorgesehen. Von der Eintrittsöffnung des Kanals zu der entgegengesetzt gelegenen Austrittsöffnung hin nimmt ein Abstand zwischen der Längsachse und dem Eintrittsabschnitt somit zu, sodass der Eintrittsabschnitt ein von der Eintritts- zur Austrittsöffnung strömendes Gas aus dem Kanal in die radial außen liegenden Dämpfungsabschnitte leiten kann. Dies bietet bei Überschallströmungen den Vorteil, dass bereits entlang des Eintrittsabschnitts Stoßwellen gebildet werden können, was die

Dämpfungswirkung weiter verbessert.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform nimmt ein Volumen, das durch die Kavität des jeweiligen Dämpfungsabschnitts definiert ist, entlang der Längsachse ab. Demnach werden die einzelnen Kavitäten entlang der Längsachse zu der

Austrittsöffnung des Kanals hin immer kleiner. Überraschend wird dadurch die Dämpfungswirkung nicht oder nur geringfügig verringert. Dafür wird das Gewicht des Schalldämpfers weiter reduziert

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Basiskörper im Bereich der Dämpfungsabschnitte an Oberflächen, welche die jeweilige Kavität definieren, einen Mittenrauwert Ra in einem Bereich zwischen 1 und 50 auf. Die

Rauhigkeitswerte sind hier in pm angegeben. In dem angegebenen Bereich hat sich gezeigt, dass die Dämpfungswirkung sehr gut ist. Als besonders vorteilhaft hat sich ein Bereich des Mittenrauwerts Ra zwischen 5 und 20 herausgestellt. Dieser Bereich umfasst Rauhigkeitswerte, die über denen von durch übliche zerspanende Verfahren hergesteifte Oberflächen von Schalldämpfern liegen. Somit wird die Schalldämpfungswirkung deutlich verbessert.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Schalldämpfers ist vorgesehen, dass die Kavität des Dämpfungsabschnitts eine einstückig mit dem Basiskörper ausgebildete poröse Füllung enthält. Die poröse Füllung kann hierbei insbesondere als eine aus einer Vielzahl von stabförmigen Elementen zusammengesetzte, vorzugsweise regelmäßige Gitterstruktur oder als offenporige, unregelmäßige Schaumstruktur realisiert sein. Die Füllung und der Basiskörper sind monolithisch, also als ein Teil ausgebildet Hierbei kann die Kavität insgesamt durch die Füllung ausgefüllt sein. Alternativ ist auch denkbar, lediglich Teilbereiche der Kavität mit der porösen Struktur der Füllung auszufüllen, z.B. indem die Füllung mit einer vorbestimmten Dicke auf Wandungen aufgetragen ist, welche die Kavität definieren. Allgemein ist die Kavität somit zumindest teilweise durch die Füllung ausgefüllt. Durch hohe innere Oberfläche der porösen Füllung wird insbesondere eine Wärmeübertragung von der Gasströmung auf den Basiskörper verbessert. Durch die hohe innere Oberfläche wird die Gasströmung durch Reibung bzw zahlreiche Stoßeffekte außerdem stark abgebremst und dadurch die kinetische Energie der Strömung in Wärmeenergie umgewandelt Diese Wärme ist über die

große innere Oberfläche der Füllung besonders effizient abführbar. Ferner geht dies mit einem Totaldruckverlust einher..

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Schalldämpfers ist vorgesehen, dass der Basiskörper zumindest bereichsweise durch bzw. mit Wandungen gebildet ist, welche einen porösen Innenbereich aufweisen. Demnach können einzelne oder alle Wandungen des Basiskörpers einen sandwichartigen Aufbau in Bezug auf deren Querschnittsdicke aufweisen. Hierbei ist ein poröser, z.B schäum- oder gitterartig aufgebauter Innenbereich in Bezug auf die Querschnittsdicke der Wandung zwischen äußeren Deckbereichen angeordnet, wobei die Deckbereiche massiv, also aus Vollmaterial ausgebildet sind. Dadurch wird das Gewicht des Schalldämpfers weiter verringert, wobei vorteilhaft die Schalldämpfungswirkung nicht negativ beeinflusst wird.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Basiskörper bildet der zusätzlich ein Plenum aus, aus welchem die Eintrittsöffnung des Kanals ausmündet, wobei das Plenum eine der Eintrittsöffnung des Kanals gegenüberliegende Zufuhröffnung aufweist Das Plenum ist somit in Bezug auf die Längsachse vor der Eintrittsöffnung des Kanals angeordnet und weist in Bezug auf die radiale Richtung einen größeren Innendurchmesser auf als der Kanal. Ein in das Plenum durch die Zufuhröffnung eintretendes Gas expandiert somit bereits im Plenum bevor es dem Kanal und aus diesem den einzelnen Expansionskammern zugeführt wird.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Basiskörper im Bereich der Eintrittsöffnung des Kanals, optional im Bereich des Plenums einen

Anschlussabschnitt zum Anschluss des Basiskörpers an ein Rohr, insbesondere an einen Lauf einer Schusswaffe, auf. Der Anschlussabschnitt oder die

Anschlussstruktur kann beispielsweise durch ein Gewinde ausgebildet sein.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Schalldämpfers ist der Basiskörper aus einer Metalllegierung hergestellt Als Metalllegierung kann beispielsweise eine Aluminiumlegierung, z.B. eine Aluminium-Magnesium-Scandium-Legierung, welche unter der Marke„Sealmalioy" vertrieben wird, eine Titanlegierung, eine Stahllegierung oder einer Nickel-Basis-Legierung verwendet werden.

Gemäß einer Ausführungsform ist der Basiskörper aus einem Kunststoffmaterial hergestellt Insbesondere kann der Basiskörper aus einem faserverstärkten

Kunststoffmaterial wie gedrucktem CFK-Material hergestellt sein.

Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens wird der Basiskörper entlang der Längsachse schichtweise aufgebaut, z.B. beginnend mit dem Bereich der

Eintrittsöffnung

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens umfasst das additive Herstellungsverfahren ein selektives Laserschmelzverfahren, ein

Eiektronenstrahlschmeizverfahren oder ein Auftragsschweißverfahren. Selektive Laserschmelzverfahren werden beispielsweise als SLM-Verfahren bezeichnet, wobei „SLM" für den englischen Ausdruck„selectlve laser melting" steht Bei SLM-Verfahren wird mittels eines Laserstrahls ein üblicherweise pulverförmiger

Ausgangsstoff aufgeschmolzen, um die gewünschte Struktur auszubilden.

Elektronenstrahlschmelzverfahren können auch als EBM-Verfahren bezeichnet werden, wobei„EBM" für den englischen Ausdruck„electron beam melting" steht Hierbei wird mittels eines Elektronenstrahls ein in der Regel pulverförmiger

Ausgangsstoff aufgeschmolzen, um die gewünschte Struktur auszubilden. Beim Auftragsschweißen wird ein fester Ausgangsstoff aufgeschmolzen und in

geschmolzenem Zustand schichtweise aufgetragen, um die Struktur auszubilden.

Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung wird unter„einstückig",„einteilig", „integral",„monolithisch" oder„in einem Stück" ausgebildeten Komponenten allgemein verstanden, dass diese Komponenten als ein einziges, eine

Materialeinheit bildendes Teil vorliegen und insbesondere als ein solches hergestellt sind, z.B. durch ein 3-D-Druckverfahren, wobei die eine von der anderen Komponente nicht ohne Aufhebung des Materialzusammenhalts von der anderen lösbar ist

In Bezug auf Richtungsangaben und Achsen, insbesondere auf Richtungsangaben und Achsen, die den Verlauf von physischen Strukturen betreffen, wird hierin unter einem Verlauf einer Achse, einer Richtung oder einer Struktur„entlang" einer anderen Achse, Richtung oder Struktur verstanden, dass diese, insbesondere die sich in einer jeweiligen Stelle der Strukturen ergebenden Tangenten jeweils in einem Winkel von kleiner 45 Grad, bevorzugt kleiner 30 Grad und insbesondere bevorzugt parallel zueinander verlaufen.

In Bezug auf Richtungsangaben und Achsen, insbesondere auf Richtungsangaben und Achsen, die den Verlauf von physischen Strukturen betreffen, wird hierin unter einem Verlauf einer Achse, einer Richtung oder einer Struktur„quer" zu einer anderen Achse, Richtung oder Struktur verstanden, dass diese, insbesondere die sich in einer jeweiligen Stelle der Strukturen ergebenden Tangenten jeweils in einem Winkel von größer oder gleich 45 Grad, bevorzugt größer oder gleich 60 Grad und insbesondere bevorzugt senkrecht zueinander verlaufen.

Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren der

Zeichnungen erläutert Von den Figuren zeigen:

Fig. 1 eine schematische Schnittansicht eines Schalldämpfers gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine vergrößerte, abgebrochene Schnittansicht des in Fig. 1

dargestellten Schalldämpfers im Bereich von Expansionskammern des Schalldämpfers;

Fig. 3 eine Detailansicht des in Fig. 2 durch den Buchstaben Z

gekennzeichneten Bereichs;

Fig. 4 eine vergrößerte, abgebrochene Schnittansicht eines

Schalldämpfers gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung im Bereich von Expansionskammern des Schalldämpfers;

Fig 5 eine schematische Ansicht einer Schusswaffe mit einem

Schalldämpfer gemäß einem Ausführungsbeispiel der

vorliegenden Erfindung; und

Fig 6 eine schematische Darstellung eines Schrittes eines Verfahrens zur Herstellung eines Schalldämpfers gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

ln den Figuren bezeichnen dieselben Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Komponenten, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.

Fig. 1 zeigt beispielhaft und schematisch eine Schnittansicht eines Schalldämpfers 1. Der Schalldämpfer 1 weist einen Basiskörper 2 auf. Wie in Fig. 1 beispielhaft dargestellt, ist der Basiskörper 2 als länglicher, einstückiger bzw. monolithischer Körper realisiert, welcher eine Längsachse L definiert Der Basiskörper 2 kann insbesondere eine etwa zylinderförmige Gestalt aufweisen, wie dies in Fig. 1 schematisch dargestellt ist Der Basiskörper 2 kann insbesondere aus einem

Metallmaterial hergestellt sein, z.B. aus einer Aluminiumlegierung, einer

Titanlegierung, einer Stahllegierung oder einer Nickel-Basis-Legierung.

Wie in Fig. 1 erkennbar, weist der Basiskörper 2 einen Kanal 3, eine Vielzahl von Expansionskammern 4, ein optionales Plenum 6 und einen optionalen

Anschlussabschnitt 62 auf bzw. bildet der Basiskörper 2 diese Strukturen aus.

Wie in Fig. 1 dargestellt, erstreckt sich der Kanal 3 entlang, vorzugsweise koaxial zu der Längsachse L Der Kanal 3 kann beispielsweise einen zylinderförmigen

Querschnitt aufweisen. Der Kanal 3 erstreckt sich zwischen einer Eintrittsöffnung 31, welche für die Zufuhr einer Gasströmung in den Kanal 3 vorgesehen ist, und einer in Bezug auf die Längsachse L entgegengesetzt zu der Eintrittsöffnung 31 gelegenen Austrittsöffnung 32, welche zur Abgabe der Gasströmung aus dem Kanal 3 in die Umgebung vorgesehen ist In den Fign. 1 und 2 ist eine vorgesehene Strömungsrichtung G einer Gasströmung von der Eintritts- zur Austrittsöffnung 31, 32 des Kanals 3 symbolisch durch einen Pfeil dargesteilt.

Wie in Fig. 1 weiterhin dargestellt, weist der Basiskörper 2 eine Vielzahl von

Expansionskammern 4 auf. Wie in Fig. 1 beispielhaft dargestellt ist, sind die

Expansionskammern 4 entlang der Längsachse L nacheinander bzw hintereinander angeordnet und erstrecken sich um die Längsachse L herum bzw. umschließen diese. In Bezug auf eine radiale Richtung R, welche sich senkrecht zu der

Längsachse L erstreckt, schließen die Expansionskammern 4 an den Kanal 3 an. Optional sind die Expansionskammern 4 rotationssymmetrisch in Bezug auf die

Längsachse L ausgebiidet. Weiterhin erstrecken sich die Expansionskammern 4 optional koaxial zu der Längsachse L.

Fig. 2 zeigt beispielhaft und schematisch eine Teilschnittansicht von zwei entlang der Längsachse L aufeinander folgender Expansionskammern 4. Wie in Fig. 2 schematisch dargestefit ist, weist jede Expansionskammer 4 einen Eintrittsabschnitt 41 und einen Dämpfungsabschnitt 42 auf. Der Eintrittsabschnitt 41 und der Dämpfungsabschnitt 42 sind jeweils durch Wandungen 20 des Basiskörpers 2 gebildet.

Wie in Fig. 2 schematisch dargestellt ist, kann der Eintrittsabschnitt 41

insbesondere als eine im Querschnitt plattenförmige Struktur realisiert sein, welche um einen Winkel a relativ zu der Längsachse l geneigt ist Wie in Fig. 2

schematisch dargestellt ist, weist der Eintrittsabschnitt 41 eine der Eintrittsöffnung 31 des Kanals 3 zugewandte erste Oberfläche 41a auf. Diese ist zumindest abschnitts- oder bereichsweise eben oder planar. In Fig. 2 ist beispielhaft dargestellt, dass die erste Oberfläche 41a insgesamt planar ist, das heißt, die erste Oberfläche 41a ist mit einem konstanten Winkel a relativ zu der Längsachse L geneigt. Wie Fig. 2 weiterhin zeigt, weist der Eintrittsabschnitt 41 einen in Bezug auf die radiale Richtung R inneren Endbereich 41A, welcher der Längsachse L zugewandt gelegen ist, und einen in Bezug auf die radiale Richtung R äußeren Endbereich 41B auf, welcher von der Längsachse L abgewandt gelegen ist

Optional ist die erste Oberfläche 41a des Eintrittsabschnitts 41 zumindest in dem äußeren Endbereich 41B planar. Da sich die Expansionskammern 4 um die

Längsachse L herum erstrecken, definiert die erste Oberfläche 41a des

Eintrittsabschnitts 41, wenn sich diese wie in Fig. 2 beispielhaft gezeigt planar erstreckt, einen sich um die Längsachse L erstreckenden Konus.

Der Winkel a kann insbesondere zwischen der der Eintrittsöffnung 31 des Kanals 3 zugewandten ersten Oberfläche 41a des Eintrittsabschnitts 41 und der Längsachse L gemessen werden. Der Winkel a liegt vorzugsweise in einem Bereich zwischen 25 Grad und 70 Grad, insbesondere bevorzugt zwischen 30 Grad und 60 Grad. In Fig.

2 beträgt der Winkel a beispielsweise 45 Grad. Wie insbesondere in Fig. 1 erkennbar ist, erstreckt sich der Eintrittsabschnitt 41 derart gewinkelt, dass der innere Endbereich 41A des Eintrittsabschnitts 41 einen kleineren Abstand entlang der Längsachse L zu der Eintritts Öffnung 31 des Kanals 3 aufweist als der äußere Endbereich 41B des Eintrittsabschnitts 41. Demnach nimmt der radiale Abstand der ersten Oberfläche 41a des Eintrittsabschnitts 41 von der Längsachse L in einer Richtung von der Eintrittsöffnung 31 des Kanals 3 zu der Austrittsöffnung 32 des Kanals 3 zu.

Wie in Fig. 2 schematisch dargestellt, ist der Dämpfungsabschnitt 42 einer jeweiligen Expansionskammer 4 durch einen gewölbten Wandungsbereich des Basiskörpers 2 gebildet und definiert eine kreisförmige Kavität 43. Der gewölbte Wandungsbereich weist eine die kreisförmige Querschnittsform der Kavität 43 definierende innere Oberfläche 43a auf. In Fig. 2 ist die kreisförmige

Querschnittsform der Kavität 43 beispielhaft als ovale Form mit gekrümmten Abschnitten 43C und geraden Abschnitten 435 realisiert. Der Wandungsbereich des Basiskörpers 2, welcher den Dämpfungsabschnitt 42 definiert, kann an der Oberfläche 43a, welche die Kavität 43 definiert, beispielsweise einen Mittenrauwert Ra in einem Bereich zwischen 1 und 50, bevorzugt zwischen 5 und 20 aufweisen.

Wie in Fig. 2 weiterhin schematisch gezeigt ist, weist die Kavität 43 eine Öffnung 44 auf, welche in Bezug auf die radiale Richtung R der Längsachse L zugewandt gelegen ist. Abgesehen von dieser Öffnung 44 ist die Kavität 43 geschlossen bzw. bildet ein geschlossenes Volumen aus. Die Öffnung 44 ist in Bezug auf die

Längsachse L auf der von der Eintrittsöffnung 31 des Kanals 3 abgewandten Seite durch den äußeren Endbereich 41B des Eintrittsabschnitts 41 und auf der der Eintrittsöffnung 31 des Kanals 3 zugewandten Seite durch einen Wandungsfortsatz 42A des Dämpfungsabschnitts 42 begrenzt Der Wandungsfortsatz 42A des Dämpfungsabschnitts 42 und der äußere Endbereich 41B des Eintrittsabschnitts 41 definieren somit allgemein einen die Längsachse L umschließenden Spalt oder Schlitz. Eine von der Eintrittsöffnung 31 des Kanals 3 in Richtung der

Austrittsöffnung 32 des Kanals 3 strömende Gasströmung wird somit von dem gewinkelten Eintrittsabschnitt 41 zu der Öffnung 44 der Kavität 43 hin geleitet und durch die Öffnung 44 der Kavität 43 zugeführt, wie dies in Fig. 2 symbolisch durch die den Pfeil A dargestellt ist. Durch die kreisförmige Gestaltung der Kavität 43 bildet sich innerhalb der Kavität 43 eine zirkulierende Strömung, welche die Kavität 43 mehrmals durchläuft, wie in Fig 2 durch den Pfeil A symbolisch dargestellt.

Wie in Fig. 2 weiterhin beispielhaft dargestellt ist, kann sich der Wandungsfortsatz 42A des Dämpfungsabschnitts 42 insbesondere entlang der Längsachse L erstrecken. Vorzugsweise weist der Wandungsfortsatz 42A eine von der

Längsachse L abgewandte bzw. dem Inneren der Kavität 43 zugwandte Oberfläche auf, die eben ist bzw. einen geraden Abschnitt 43S des kreisförmigen Querschnitts bildet. Dies erleichtert die Rezirkulation der Strömung innerhalb der Kavität 43, insbesondere im Überschallbereich. Optional ist der Wandungsfortsatz 42A in Bezug auf die radiale Richtung R innerhalb des äußeren Endbereichs 41B des Eintrittsabschnitts 41 gelegen. In Fig. 2 ist das Niveau der Oberfläche des

Wandungsfortsatzes 42A in Bezug auf die radiale Richtung R durch eine

gestrichelte Linie r42 dargestellt Wie in Fig. 2 erkennbar ist, erstreckt sich der in Fig. 2 durch eine geschweifte Klammer gekennzeichnete äußere Endbereich 41B des Eintrittsabschnitts 41 in Bezug auf die radiale Richtung R über diesen Niveau hinaus. Wenn der äußere Endbereich 41B des Eintrittsabschnitts 41 eben oder

planar ausgebildet ist, wie dies in Fig. 2 beispielhaft dargestellt ist, führt dies vorteilhaft zu einer zuverlässigen Strömungsumlenkung einer von den dem

Wandungsfortsatz 42A in Richtung des äußeren Endbereichs 41B des

Eintrittsabschnitts 41 strömenden Gasströmung in die Kavität 43 hinein

insbesondere im Überschallbereich breiten sich dadurch umlaufende Stoßwellen in die Kavität 43 hinein aus, sodass das Volumen der Kavität 43 in verbessertem Maße zur Druckreduzierung und damit zur Schalldämpfung nutzbar ist.

In Fig. 2 sind zwei entlang der Längsachse L hintereinander bzw. aneinander angrenzend angeordnete Expansionskammern 4 dargestellt. Wie in Fig. 2 erkennbar ist, können die Kavitäten 43 der Dämpfungsabschnitte 42 in Bezug auf die Längsachse L eine gemeinsame Trennwand 25 aufweisen. In Fig. 2 ist ferner beispielhaft dargestellt, dass die Kavitäten 43 jeweils dasselbe Volumen aufweisen. Alternativ ist denkbar, dass die das Volumen, das durch die Kavität 43 des jeweiligen Dämpfungsabschnitts 42 definiert ist, entlang der Längsachse L abnimmt. Dabei kann beispielsweise eine erste Gruppe von Kavitäten 43 ein erstes Volumen und eine zweite Gruppe von Kavitäten 43 ein zweites Volumen aufweisen, das kleiner als das erste Volumen ist, wobei die erste Gruppe von Kavitäten 43 im Bereich der Eintrittsöffnung 31 des Kanals 3 gelegen ist und die zweite Gruppe von Kavitäten 43 auf die erste Gruppe von Kavitäten 43 folgt und näher an der

Austrittsöffnung 32 des Kanals gelegen ist als die erste Gruppe. Weiterhin kann das Volumen der Kavitäten 43 auch kontinuierlich von der Eintrittsöffnung 31 des Kanals 3 zu der Austrittsöffnung 32 des Kanals 3 hin abnehmen bzw. kleiner werden.

Fig. 3 zeigt beispielhaft eine Wandung 20 des Basiskörpers 2 in einer vergrößerten Schnittdarstellung. Wie in Fig. 3 beispielhaft dargestellt, kann eine Wandung 20 des Basiskörpers 2 einen sandwichartigen aufgebauten Querschnitt mit äußeren

Deckschichten 21, 22 und einem in Bezug auf die Querschnittsdicke t20 zwischen den Deckschichten 21, 22 gelegenen Innenbereich 23 aufweisen. Wie in Fig 3 schematisch dargestellt, weist der Innenbereich 23 eine poröse Struktur auf, die beispielsweise als aus Stabelementen zusammengesetztes Gitter oder als schaumartige Zellstruktur ausgebildet sein kann. Die Deckschichten 21, 22 sind hingegen als massives Material ausgeführt. Die Querschnittsdicke t20 einer Wandung 20 kann beispielsweise in einem Bereich zwischen 0,2 mm und 3,0 mm liegen, unabhängig davon, ob diese mit einem porösen innenbereich 23

ausgebildet ist oder nicht Die Dicke der optionalen Deckschichten 21, 22 kann beispielsweise in einem Bereich zwischen 0,2 mm und 1,0 mm liegen. Generell können einzelne oder alle der Wandungen 20, 25 des Basiskörpers 2 mit dem optionalen porösen Innenbereich 23 ausgebildet sein.

Fig. 4 zeigt schematisch einen Bereich eines Basiskörpers 2 in der Ansicht der Fig. 2. Im Unterschied zu dem in Fig. 2 dargestellten Basiskörper 2 sind bei dem in Fig

4 beispielhaft gezeigten Basiskörper 2 die Kavitäten 43 der Dämpfungsabschnitte 42 jeweils mit einer optionalen Füllung 5 gefüllt. Selbstverständlich ist es auch denkbar nur eine oder einzelne der Kavitäten 43 mit der Füllung 5 zu versehen. Die optionale Füllung 5 ist einstückig mit dem Basiskörper 2 ausgebildet, bevorzugt aus demselben Material. Wie in Fig. 4 beispielhaft dargestellt füllt die Füllung 5 die Kavität 43 optional vollständig aus und endet im Bereich der Öffnung 44. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass die Füllung 5 nur einen Teil der Kavität 43 ausfüllt. Die Füllung 5 kann insbesondere als aus Stabelementen

zusammengesetztes Gitter oder als schaumartige, offenporige Zellstruktur ausgebildet sein. Durch diese poröse Struktur der Füllung 5 wird die Umwandlung von kinetischer Energie der Gasströmung in Wärme gefördert. Die Ableitung dieser Wärme an die Wandungen 20 des Basiskörpers 2 wird infolge der hohen inneren Oberfläche der porösen Füllung gleichzeitig verbessert.

Wie bereits erwähnt und in Fig. 1 beispielhaft dargestellt ist, bildet der Basiskörper 2 ein optionales Plenum 6 aus. Das Plenum 6 kann insbesondere als eine die Längsachse L umschließende, zylinderförmige Kavität ausgebildet sein, wie dies in Fig. 1 beispielhaft dargestellt ist Das Plenum 6 ist im Bereich der Eintrittsöffnung 31 des Kanals 3 ausgebildet, wobei die Eintrittsöffnung 31 des Kanals 3 aus dem Plenum 6 ausmündet Wie in Fig. 1 weiterhin dargestellt ist, weist das Plenum 6 eine der Eintrittsöffnung 31 des Kanals 3 gegenüberliegende Zufuhröffnung 61 auf, welche entlang der Längsachse L beabstandet zu der Eintrittsöffnung 31 des Kanals 3 angeordnet ist Die Zufuhröffnung 61 dient der Zufuhr von Gas.

in Fig. 1 ist ferner symbolisch dargestellt, dass der Basiskörper 2 im Bereich der Eintrittsöffnung 31 des Kanals 3 einen Anschlussabschnitt 62 zum Anschluss des Basiskörpers 2 an ein Rohr oder eine Leitung aufweist bzw. ausbildet Der

Anschlussabschnitt 62 kann beispielsweise als Gewinde ausgebildet sein. In Fig. 1 ist rein beispielhaft dargestellt, dass der Anschlussabschnitt 62 als ein

Innengewinde der Zufuhröffnung 61 des Plenums 6 ausgebildet ist

Fig. 5 zeigt beispielhaft eine Schusswaffe 100 in Form eines Gewehrs mit einem Lauf 110. Der Schalldämpfer 1 ist im Bereich einer Mündung des Laufs 110 angeordnet und kann insbesondere an dem Lauf 110 befestigt sein, z.B. über den optionalen Anschlussabschnitt 62. Der Schalldämpfer 1 wird in Fig. 5 zur

Dämpfung eines Mündungsknalls verwendet, welcher infolge einer Gasströmung auftritt, die durch die Explosion eines Treibmittels zur Beschleunigung eines Projektils entsteht Diese Gasströmung wird in der oben beschriebenen Weise durch die Eintrittsabschnitte 41 der Expansionskammern 4 in die

Dämpfungsabschnitte 42 der Expansionskammern 4 geleitet, um dort zu

expandieren.

In Fig. 6 ist beispielhaft und schematisch ein Verfahren zur Herstellung des

Schalldämpfers 1 dargesteilt. Hierbei wird der Basiskörper 2 des Schalldämpfers 2 schichtweise durch ein additives Herstellungsverfahren erzeugt bzw. aufgebaut.

Fig. 6 zeigt schematisch und beispielhaft eine 3D-Druckvorrichtung 200. Für das additive Fertigen des Basiskörpers 2 wird Modelliermaterial M an die 3D-Druckvorrichtung 200 zugeführt, wie sie in Fig. 6 schematisch abgebildet ist Hierzu kann das Modelliermaterial M beispielsweise in Pulverform vorliegen.

Grundsätzlich sieht die vorliegende Erfindung vielfältige Möglichkeiten vor, das Modelliermaterial M zu verflüssigen, bei welchen Wärme gezielt lokal in

abgelegtes Modelliermaterial M eingeleitet werden kann. Besonders die

Verwendung von Lasern und/oder Teilchenstrahlen, z.B. Elektronenstrahlen, ist vorteilhaft, da hierbei Hitze sehr gezielt und kontrolliert erzeug bar ist Das additive Herstellungsverfahren kann somit beispielsweise aus der Gruppe selektiven

Lasersinterns, selektiven Laserschmelzens, selektiven Elektronenstrahlsinterns und selektiven Elektronenstrahlschmelzens oder dergleichen ausgewählt werden.

Grundsätzlich kann jedoch ein beliebiges additives Verfahren zur Anwendung kommen, wie beispielsweise Auftragsschweißen.

Im Folgenden wird das Verfahren zur Herstellung des Schalldämpfers 1 beispielhaft im Zusammenhang mit selektiven Laserschmelzen (SLM) erläutert werden, bei welchem das Modelliermaterial M in Pulverform auf eine Werkplattform 201 der 3D-Druckvorrichtung aufgebracht wird und gezielt durch lokale Laserbestrahlung mit einem Laserstrahl 202 verflüssigt wird, wodurch sich nach Abkühlung ein zusammenhängender Basiskörper 2 ergibt.

Eine Energiequelle in Form eines Lasers 203, beispielsweise ein NdiYAG-Laser, sendet einen Laserstrahl 202 ortsselektiv auf einen bestimmten Teil einer

Pulveroberfläche des pulverförmigen Modelliermaterials M, welches in einer Arbeitskammer 204 auf der Werkplattform 201 aufliegt. Dazu kann eine optische Ablenkvorrichtung bzw. ein Scanner-Modul wie etwa ein beweglicher bzw.

kippbarer Spiegel 205 vorgesehen sein, welcher den Laserstrahl 202 je nach seiner Kippstellung auf einen bestimmten Teil der Pulveroberfläche des

Modelliermaterials M ablenkt An der Auftreffstelle des Laserstrahls 202 wird das Modelliermaterial M erhitzt, so dass die Pulverpartikel lokal aufgeschmolzen werden und bei einem Abkühlen ein Aggiomerat bilden. In Abhängigkeit von einem bereitgesteiften digitalen Modell des Basiskörpers 2, welches

gegebenenfalls noch weiter aufberestet wird, rastert der Laserstrahl 202 die

Pulveroberfläche ab. Nach dem selektiven Schmelzen und lokalen Agglomerieren der Pulverpartikel in der Oberflächenschicht des Modelliermaterials M kann überschüssiges, nicht agglomeriertes Modelliermaterial M ausgesondert werden. Danach wird die Werkplattform 201 mittels eines Absenkkolbens 206 abgesenkt (siehe Pfeil L200 in Fig. 6} und mit Hilfe einer Pulverzufuhr 207 oder einer anderen geeigneten Einrichtung neues Modelliermaterial M aus einem Reservoir in die Arbeitskammer 204 überführt Auf diese Weise entsteht in einem iterativen generativen Aufbauprozess schichtweise ein dreidimensionaler, gesinterter bzw. „gedruckter" Basiskörper 2 aus agglomeriertem Modelliermaterial M. Das umliegende pulverförmige Modelliermaterial M kann dabei der Abstützung des bis dahin aufgebauten Teils des Basiskörpers 2 dienen. Durch die kontinuierliche Abwärtsbewegung der Werkplattform 201 entsteht der Basiskörper 2 in

schichtweiser Modellerzeugung. In Fig. 6 ist beispielhaft dargestellt, dass der Basiskörper 2 entlang der Längsachse L schichtweise aufgebaut wird, beginnend mit dem optionalen Plenum 6.

Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend anhand von Ausführungsbeispielen exemplarisch erläutert wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar. Insbesondere sind auch Kombinationen der voranstehenden Ausführungsbeispiele denkbar.

BEZUGSZEICHENLISTE

1 Schalldämpfer

2 Basiskörper

3 Kanal

4 Expansionskammern

5 Füllung

6 Plenum

20 Wandungen

21, 22 Deckschichten

23 Innenbereich

25 Zwischenwand

23 Innenbereich

31 Eintrittsöffnung

32 Austrittsöffnung

41 Eintrittsabschnitt

41A äußerer Endbereich des Eintrittsabschnitt 41B innerer Endbereich des Eintrittsabschnitt

42 Dämpfungsabschnitt

42A Wandungsfortsatz

43 Kavität

43a Oberfläche

43 C gekrümmte Abschnitte

43S gerade Abschnitte

44 Öffnung der Kavität

61 Zufuhröffnung des Plenums

62 Anschlussabschnitt

100 Schusswaffe

110 Lauf

200 3D-Druckvorrichtung

201 Werkp!attform

202 Laserstrahl

203 Laser

204 Arbeitskammer

205 Spiegel

206 Absenkkolben

207 Pulverzufuhr

oc Winkel

A Pfeil

A200 Pfeil

G Strömungsrichtung

L Längsachse

M Modeiliermaterial

R radiale Richtung

r42 gestrichelte Linie bzw. Niveau des Wandungsfortsatzes t20 Querschnittsdicke der Wandung