(57)【要約】  一態様におけるフラグメンテーション発射体（１）が、前部のキャビティ（１２）と、中密度から高密度の画成されたセグメント（Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３）とを有する。セグメントは、ターゲットに衝突するまでコンパクトな発射体（１）を形成するように略フォームフィットし、ターゲットにおいて画成されたフラグメントに分裂する。これらの特定の機械的特性を達成するために、付加製造（ＡＭ）方法が適用される。発射体（１）は、優れた飛行特性を示し、発射距離で対応する高い振幅を有する高いエネルギー散逸を示す。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
前部のキャビティと、中密度から高密度の画成されたフラグメントとを有するフラグメンテーション発射体であって、フラグメントは、ターゲットに衝突するまでコンパクトな発射体を形成するように互いに略フォームフィットしていることを特徴とする、フラグメンテーション発射体。
【請求項２】
中密度から高密度の画成されたフラグメントを有するフラグメンテーション発射体であって、フラグメントが互いに略フォームフィットし、部分的には取り付け材料を使用して、ターゲットに衝突するまでコンパクトな発射体を形成していることを特徴とする、フラグメンテーション発射体。
【請求項３】
フラグメントが、黄銅または青銅および／または両方の鉛フリー合金からなることを特徴とする、請求項１または２に記載のフラグメンテーション発射体。
【請求項４】
フラグメントがタングステンのコアの周りに延びるか、または中央のフラグメントがタングステンおよび／もしくはその合金からなることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載のフラグメンテーション発射体。
【請求項５】
発射体が鋼合金からなり、その表面がコーティングされていることを特徴とする、請求項１または２に記載のフラグメンテーション発射体。
【請求項６】
コーティングが、錫、銅またはそれらの合金からなることを特徴とする、請求項５に記載のフラグメンテーション発射体。
【請求項７】
フラグメントが少なくとも２つの部品のフレームを形成し、フレームは、ターゲットに衝突するまで接続されたままであり、先端部に向かって耐破壊性が減少することを特徴とする、請求項１または２に記載のフラグメンテーション発射体。
【請求項８】
前部のキャビティが、発射体の口径の０．２倍に相当する最大開口を有すること特徴とする、請求項１に記載のフラグメンテーション発射体。
【請求項９】
フラグメントが軸線方向に成形されていることを特徴とする、請求項２に記載のフラグメンテーション発射体。
【請求項１０】
フラグメントが放射状に成形されていることを特徴とする、請求項２に記載のフラグメンテーション発射体。
【請求項１１】
互いに３μｍから１００μｍの距離に位置するフラグメントが、部分的に取り付け材料により互いに一体的に接続されている特徴とする、請求項１または２に記載のフラグメンテーション発射体。
【請求項１２】
フラグメントの少なくとも一部が複合材料からなることを特徴とする、請求項１または２に記載のフラグメンテーション発射体。
【請求項１３】
複合材料がセラミックおよび／またはポリマーを含むことを特徴とする、請求項１２に記載のフラグメンテーション発射体。
【請求項１４】
キャビティが、少なくとも前部領域に正三角形の形状を有することを特徴とする、請求項１に記載のフラグメンテーション発射体。
【請求項１５】
キャビティが、少なくとも、発射体のねじれ（Ｄ）の反対方向の螺旋状の１つの前部フラグメント（Ｆ１）にあることを特徴とする、請求項１４に記載のフラグメンテーション発射体。
【請求項１６】
キャビティにダーツ発射体の先端部が位置することを特徴とする、請求項１に記載のフラグメンテーション発射体。
【請求項１７】
請求項１から１５の少なくとも一項に記載の発射体のピストル弾薬としての使用。
【請求項１８】
請求項１から１６の少なくとも一項に記載の発射体の警備用弾薬としての使用。
【請求項１９】
請求項１から１６の少なくとも一項に記載の発射体の軍用小口径弾薬としての使用。
【請求項２０】
請求項１から１５の少なくとも一項に記載の発射体の狩猟目的での弾薬としての使用。
【請求項２１】
請求項１から１６の少なくとも一項に記載の発射体の水中ターゲット用の弾薬としての使用。
【請求項２２】
請求項１から１６の少なくとも一項に記載の発射体の迫撃砲または大砲の弾薬としての使用。
【請求項２３】
発射体が付加製造（ＡＭ）によって製造されることを特徴とする、請求項１から２２の少なくとも一項に記載のフラグメンテーション発射体の製造方法。
【請求項２４】
発射体が、「マルチパウダーフィーダ」を用いた「直接金属堆積」（ＤＭＤ）に基づいて、「レーザパウダースプレー製造」（ＬＰＭ）によって製造されることを特徴とする、請求項２３に記載のフラグメンテーション発射体の製造方法。
【請求項２５】
カートリッジに取り付ける前に、発射体が研削および／またはバレル仕上げによって滑らかにされることを特徴とする、請求項２２から２４のいずれか一項に記載のフラグメンテーション発射体の製造方法。
【請求項２６】
形成されるフラグメント間の放射源がスイッチオフされ、その間、供給されたまたは存在する金属もしくはセラミックもしくはポリマー粉末の１から６個の粒子が溶融または焼結しないことを特徴とする、請求項２２から２４のいずれか一項に記載のフラグメンテーション発射体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、前部のキャビティおよび画成された中密度から高密度のフラグメントを有するフラグメンテーション発射体に関する。
【背景技術】
【０００２】
ターゲット内で特定の方法により分裂する発射体は、フラグメンテーション発射体と呼ばれる。そのような発射体は、欧州特許第１１９６７３４号明細書から知られており、先端部の大きな凹部を特徴とするが、これは空気力学的観点から好ましくない。空気力学的特性が改善されるように、カバー、プラグなどによって先端部の穴型の凹部を閉じる試みがなされているが、これは非対称をもたらす。これらの非対称はソフトターゲットにおいて特に好ましくないことが判明しており、タンブリングの動きと望ましくないフラグメンテーションの影響が生じて、これが重大な傷害および／または付随的な損傷を引き起こす可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】欧州特許第１１９６７３４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、本発明の目的は、制御された方法によりターゲットで所定の部品に分裂し、さらに、可能であれば容易に検出可能なサイズのフラグメントに分裂する発射体を作製することである。
【０００５】
本発明のさらなる目的は、フルジャケット付き発射体の軌道と最大限一致する軌道を達成することである。
【０００６】
さらに、ターゲットにおいて、ターゲットの表面に可能な限り最大の運動エネルギーを蓄積し、ターゲットへの完全な貫入を可能な限り避ける必要がある。特に弾薬が亜音速領域で飛んでいる場合は、ソフトターゲットへのフラグメントの貫入深さは予め設定可能でなければならない。
【０００７】
発射体の発射時に安定性の問題が生じることは許されない。ターゲット内でのフラグメントへの分裂は、任務の目的に適した、制御された、または方向づけられた方法で行われる。発射体は、その衝突で、流体力学的な軸方向ひずみに対して敏感に作用できなければならない。さらに、例えば、曲がりくねった弾道や付随的な損傷基準に従って、フラグメントの貫入深さを最適化することが可能でなければならない。結果として残っている部分を、できるだけ大きく、少なくする必要がある。
【０００８】
フラグメンテーション発射体において重要である所定の破断点を容易に最適化することが可能でなければならない。これは、現代の破壊力学の原理に従う。
【０００９】
発射筒または武器銃身の摩耗を最小限に抑えるために、発射体の表面は最適化に適している必要がある。さらに、発射体の表面は空気力学的原理に従って最適化可能でなければならない。
【００１０】
本発明による発射体の口径は、軍用小口径武器（兵器）である拳銃から大きな寸法に適切な狩猟用武器まで、何でも実現可能であるべきである。発射体の機械的特性によって、本発明の主題のさらなる目的を損なうことなく、発射時の後部ひずみと、ねじれが安定した発射体の場合に生成される遠心性ひずみを容易に抑制することが可能でなければならない。
【００１１】
フラグメンテーション発射体の製造プロセスは、高精度の発射体形状を可能にし、可能な限り最小限の設計障壁を提示しなければならないため、これまで実現できなかった発射体形状も可能になる。好ましい製造プロセスは、トポロジ指向の発射体設計を実現することができなければならない。
【００１２】
本発明によるフラグメンテーション発射体は、フラグメントがターゲットに衝突するまでコンパクトな発射体を形成するように互いに略フォームフィットしていることを特徴とする。「略フォームフィットする」という用語は、個々のフラグメント間の距離が１００μｍを超えないことを意味する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の主題の好適な開発を以下に説明する。
【００１４】
実施形態によるフラグメンテーション発射体は、最低限フォームフィットする接続のみが計画されて、運動エネルギーをターゲットに伝え、変形作業を行わないようにする。
【００１５】
現状の認識によれば、黄銅または青銅および／または両方の鉛フリー合金を含むフラグメントは、付加的なコーティングを施さなくても発射筒にわずかな摩耗しか生じないので好ましい。
【００１６】
フラグメンテーション発射体において、貫入能力を増加させる必要がある場合に、フラグメントがタングステンのコアの周りに延びるか、または中央のフラグメントがタングステンおよび／もしくはその合金からなることが推奨される。
【００１７】
発射体が鋼合金を含み、その表面がコーティングされている発射体の製造は、安価であり、製造工程において例外的な問題を生じさせない。
【００１８】
錫、銅またはそれらの合金を含むコーティングは、基本的に武器システムにおいて十分に実証されている。
【００１９】
別の実施形態による複数のフレーム状構造は、ターゲットにおける所望のフラグメンテーション効果を改善する。
【００２０】
発射体の口径の０．２倍に相当する前部のキャビティの最大開口は、現状最新技術による一般的な割合であり、ターゲットに最適な空気力学およびエネルギー蓄積を保証する。
【００２１】
軸線方向に配置されたフラグメントは、良好なフラグメンテーション効果を達成するのに役立つ。
【００２２】
フラグメントが放射状に成形された構造は、ターゲットの表面上に最適なエネルギーを伝達し、ターゲットに比較的わずかな程度しか貫入しないフラグメントを提供する。
【００２３】
３μｍから１００μｍの範囲にあるフラグメント間の距離は、空気力学的に有利であり、接続点が少ないにもかかわらずターゲットに所望の効果を保証する。
【００２４】
複合材料は、金属合金よりも密度に関して最適化が容易である。これにより、新規な発射体設計が可能になる。
【００２５】
セラミックおよび／またはポリマーを含む複合材料を、発射体設計における重心の所望のシフトのために容易に使用することができる。
【００２６】
少なくとも前部領域に正三角形の形状を有するキャビティは、正三角形の鋭角がターゲットでのフラグメンテーションのための最大かつ中心的なノッチ効果をもたらすので特に適していることが判明している。
【００２７】
フラグメントが発射体のねじれの方向に対して成形される場合、断面における三角形のキャビティの螺旋状レイアウトが、フラグメントの放射状分布に役立つことができる。
【００２８】
運動エネルギー発射体、特にダーツ弾丸は、飛行中のジャケットの解放が可能な限り再現可能であることを必要とする。これは、ダーツ発射体の先端部がキャビティ内に配置される設計によって可能になる。
【００２９】
原則として、上述のすべての実施形態はピストル弾薬に適している。
【００３０】
これらの実施形態は、警察用弾薬と、所望のターゲット効果に適合した軍用小口径弾薬の両方に適している。
【００３１】
警察用弾薬と同様に、ターゲット効果を、航空機の胴体（窓など）の重大な損傷を防止するために、乗務員にとって非常に重要な側面である近さに合わせることができ、これはいわゆるマーシャル（ｍａｒｓｈａｌ）弾薬である。
【００３２】
上述のフラグメンテーション発射体の実施形態の組合せは、フラグメンテーションのおかげで穿孔をなくすことができるので、完全に適切な狩猟用弾薬に利用することができる。
【００３３】
水中のターゲットをフラグメンテーション発射体と衝突させることは、水面に衝突する際に発射体が頻繁に分裂するため、特に繊細な作業である。本発明の主題は、適切な数の取り付け材料による一体的な接続部によってこの問題にも対処することができる。あるいは、後部を安定化させた発射体が水中を一直線に撃つときに、外側ボディ（フラグメント）が水面およびダーツに衝突して分離するダーツ弾薬を使用することができる。
【００３４】
小口径弾薬と同様に、大口径弾薬を、本発明の主題がそれにも適用できるように設計することができる。
【００３５】
亜音速発射体の場合、例えば、表面の質感を、流れ抵抗を減少させる意図で構造化することができる（国際公開第２０１３／０２０９７６号パンフレットを参照）。さらに、発射体の先端部には小さな振動ダンパを設けることができる（欧州特許出願公開第２３１４９８０号明細書を参照）。
【００３６】
従来の製造方法および装置を使用すると、前述のトポロジ指向設計を、全く、または主要な欠点に関連してのみ生み出すことはできない。それに対して、「付加製造」（ＡＭ）製造プロセスは、そのような設計に完全に適している。
【００３７】
今日的な視点で見れば、「マルチパウダーフィーダ」（Ｍｕｌｔｉｐｏｗｄｅｒ  Ｆｅｅｄｅｒ）を用いた「直接金属堆積」（Ｄｉｒｅｃｔ  Ｍｅｔａｌ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、略してＤＭＤ）に基づく、レーザパウダースプレー製造（Ｌａｓｅｒ  Ｐｏｗｄｅｒ−Ｓｐｒａｙ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ、略してＬＰＭ）による発射体の製造は、他の方法と比較して生産速度を向上させ、生産コストを低減することを可能にする。
【００３８】
付加製造（ＡＭ）のすべてのプロセスは、適切であればその後の機械的仕上げを行うことを可能にし、特に、カートリッジに取り付ける前に、発射体が研削および／またはバレル仕上げによって滑らかにされるのが好適である。
【００３９】
プロセスによるギャップの形成については、放射源または形成されるべきフラグメント間に供給されたものがスイッチオフされ、その間、供給されたまたは存在する金属もしくはセラミックもしくはポリマー粉末の１から６個の粒子が溶融または焼結しない。
【００４０】
以下では、概略的に示された実施形態を示し、説明する。これらを付加製造（ＡＭ）によって製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】カートリッジと推進装薬とを有する亜音速発射体を示す図であり、発射体はセグメント化され、衝突時に３つの長手方向部品に分裂する。
【図２】別の亜音速発射体を示す図であり、発射体はセグメント化され、衝突時に３つの回転方向に向けられた部品に分裂する。
【図３】図１の発射体をＡ方向に上から見た図であり、３つの長手方向に向けられたセグメントを有する。
【図４】図１による発射体のさらなる開発の概略構造を示す図である。
【図５】異なる材料からなる、図４による発射体の実装された変形形態を示す断面図である。
【図６】従来技術に関連する本発明の発射体のエネルギー散逸を示す図である。
【図７】従来技術に対する本発明の発射体の速度を示す図である。
【図８】本発明の発射体のフラグメンテーションを示す図である。
【図９】従来の発射体のフラグメンテーションを示す図である。
【図１０】水中使用のためのダーツ弾薬の概略図である。
【図１１】水面に衝突するダーツ弾薬を示す図である。
【図１２】ターゲットに向かう途中の水中のダーツ弾薬を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
図１から図３には、警察の介入のための小口径弾薬として意図されたタイプの、カートリッジ２を備えた亜音速発射体１、１’の２つの概略図が示されている。カートリッジ２には、推進装薬３、点火薬４、および雷管５が公知の方法で設けられている。
【００４３】
図３の図は、３つのセグメントＦＡ、ＦＢ、ＦＣの後に三角形のキャビティ７が続くことを示している。セグメントＦＡ、ＦＢ、ＦＣは、６と記されたスポット内の取り付け材料による一体的な接続部によって互いに連結されているので、発射体１を発射した後、ターゲットに衝突するまで良好な飛行特性を有する１つのコンパクトなボディとして一緒に留まる。
【００４４】
ターゲットへの衝突の際に、セグメントＦＡ、ＦＢ、ＦＣは引き裂かれ、ターゲットの広い領域に広がる。そのような弾薬は、例えば燃料および／またはタイヤから空気を失うように、逃亡車両に発射される可能性がある。
【００４５】
図１の代替として、図２の発射体１’は、３つの放射状セグメントＦ１、Ｆ２、Ｆ３に分裂する。その飛行中に、この発射体１’は、取り付け材料による一体的な接続スポット６によって一緒に保持される。
【００４６】
図２の矢印は、発射体１’の隣に拡大して見られる、１つの接続スポット６を指している。この接続スポット６は、隣接するセグメントＦ１とＦ２との間のスペーサとして作用する。
【００４７】
この種の発射体はまた、ボディ表面に最大限のエネルギーを伝達して逃亡者を倒すことができるため、逃亡する人に対する警察の介入で発射される可能性もある。
【００４８】
これらの発射体形状を、付加製造（ＡＭ）によって精密に生成することができる。図１のキャビティ７は、口径の０．１に相当する縁部長さを有するが、フラグメントＦＡ、ＦＢ、ＦＣ（図３参照）間の隙間８はそれぞれ５０μｍに相当する。図２の発射体は、セグメントＦ１、Ｆ２およびＦ３の間にそれぞれ１０μｍのキャロット状の隙間８を特徴とする。これらの小さな隙間もまた、ＡＭプロセス中に放射源が特に一時的にオフにされるＡＭによって容易に生成され得る。逆に、エネルギー源を放射源に戻すことによって、通常の粉末材料は、所望の接続スポット６に接続されるべきフラグメントと一緒に溶融される。
【００４９】
セグメント間の隙間はさまざまであり得る。例えば、発射に対する高いインパルスのために、発射体の後部セクションにはより小さい隙間を、前部セクションにはより大きな隙間を選択することが推奨される。さらに、セグメントの形状を、図１および図２の原理に従って互いに組み合わせることができる。また、隙間を平行に走らせる必要はなく、かつ／または接続スポットを非対称に分布させることができる。後者は、飛行の方向と画成されたセグメントの貫入に影響を与えるためである。ターゲットにおいて同様に、セグメントの部品はより小さなフラグメントに分裂する。フラグメントの材料の選択はほとんど無制限である。図４に異なるハッチで示されているように、材料のタイプは、セグメントからセグメントへ、またはセグメント内で変化することができる。そのすべての設計変化を用いて、本発明の主題を、ターゲットにおいて所望される効果に適合させることができる。さらに、ＡＭは、アプリケーションの目的、戦略、および介入の原則に合わせてカスタマイズされた発射体を、最短期間で開発する可能性を提供する。さらなる利点は、生産方法を変更する必要なく、発射体が、例えばテロと戦う、急な新しい作業のためにレイアウトされ得ることである。
【００５０】
図４によるコンセプトは、口径７．６２のブロンズの発射体１を示しており、発射されるとインパルスＩで加速され、飛行方向Ｆ０のコンパクトな発射体としてライフル銃身を離れる。セグメントは再びＦ１からＦ３として示され、後部１０は強く先細りになっている。三角形の内部キャビティ１１は、発射体の長さの最大部分にわたって延在し、発射体の前部のより小さいキャビティ１２は、セグメントＦ１からＦ３についてターゲットにおいて分裂機能を有する。断面図Ｃおよび断面図Ｄは、隙間のサイズおよび比率を開示し、その後のフラグメンテーションをセグメントＦ３１、Ｆ３２、Ｆ３３およびＦ２１、Ｆ２２、Ｆ２３で示している。セグメントＦ１は類似のフラグメントを形成する。明らかに、個々の要素（セグメント）の間に取り付け材料による一体的な接続部６が存在し、その寸法は口径に関連している。
【００５１】
特に重要なことは、６０°の鋭角を有するそれらの断面の正三角形のキャビティ１１および１２の形状であり、その結果、切欠係数が高くなり、破壊力学によって既に完全なフラグメンテーションが保証される。これらの形状を、従来の機械加工装置および工具を用いて製造することはできない。対応するプロセスを以下に説明する。
【００５２】
実際の発射体の形状が図５に示され、同じセクションのセグメントは再びＦ１からＦ３で示され、取り付け材料による一体的な接続部６も示されている。ここで、セグメントＦ２とＦ３との間に形成される隙間８の角度は、セグメントＦ１とＦ２との間に形成される隙間８の角度よりも小さいことが分かる。この設計は、インパルスＩを発射体１の前部ポイントに移動させて、その貫入深さを増加させるのに役立つ。
【００５３】
さらに、この発射体１のセグメントは、異なる材料、すなわち、特定の密度、硬度、および摺動特性などの異なる物理的特性を有する金属で作られる。これにより、ターゲットにおける意図された有効性に関する発射体の適合が可能になる。
【００５４】
図６は２００ｍの距離での弾道ソープの貫入深さに依存して測定されたエネルギー損失をジュール／ｃｍで示している。本発明の口径７．６２のフラグメンテーション発射体の結果はＡＭとマークされ、実線で示されているが、同じ口径の従来の発射体の結果は先行技術とマークされ、破線で示されている。
【００５５】
従来技術の発射体と比較して、ＡＭとマークされた本発明の発射体は、発射距離２００ｍにおいて対応する振幅で約３倍高いエネルギー散逸を示すことが明らかである。また、貫入深さ８から１３ｃｍにおける本発明の発射体のピーク値も顕著である。
【００５６】
２つの発射体の軌道は図７に同様に示されている。３２０ｍ／ｓの同じ発射速度ｖ０を有する２つの発射体は、２００ｍの距離の後に、異なる終了速度、すなわち、従来技術の発射体の２４４ｍ／ｓに対してＡＭ＝２９４ｍ／ｓを示すことは顕著である。
【００５７】
本発明の付加製造された発射体ＡＭのフラグメント分布は、図８に示すように、大型で容易に除去可能な少数のフラグメントＦによって特徴付けられる。
【００５８】
他方、図９は、従来技術による、広範囲にわたって広がっている、除去が難しいかまたは全く除去できない多数の小さなフラグメントＳを示している。
【００５９】
図の事情から、図８および図９のフラグメントＦおよびＳは、それぞれ、１つの平面に示されているが、実際には、ターゲットに入った方向に放射状に分布している。
【００６０】
説明された発射体の例は、パウダーベッドレーザビーム技術（ＬＢＭ）プロセスを適用した３Ｄ印刷による試作品として製造されたものである。これは、Ｃｕ７７．０％、Ｎｉ１４．７％、Ｓｎ６．８％、Ｐ１．５％（重量％）で構成され、９９％までが粒径５３μｍである。
【００６１】
図１０から図１２は、可能な特別なアプリケーションを概説することを意図している。図１０によれば、発射体１’’は水中ターゲットに向けて水面の上から速度ｖで発射される。矢またはダーツ１３は、セグメントＦ１によって形成される発射体の中央の中空スペース９内に配置される。発射体１’’は速度ｖ’で水面に衝突する（図１１）。セグメントＦ１は衝突により引き裂かれる。ここで、矢１３は水に貫入し、図１２に示すように、その後部１４によって安定化され、ターゲットに向かって直線状に撃つ。
【００６２】
従来の設計方法およびそれに関連する材料技術的および装置技術的限界と比較して、トポロジ指向の設計は、特定の改良された機能および効果を備えた基本的に新しい発射体形状を可能にする。
【００６３】
本明細書に開示されているすべての設計は、コンピュータ統合製造（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ、ＣＩＭ）という意味でのコンピュータ支援設計（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ａｉｄｅｄ  Ｄｅｓｉｇｎ、ＣＡＤ）を使用して、特殊工具を必要とせずに直接製造することができ、効率的に小規模に製造することができる。以下に与えられる概要により、当業者が、利用できるアプリケーションに適した製造プロセスを選択し、適切な機械を見つけることができるようになる。
【００６４】
本発明による発射体の製造
新しい設計には特別な種類の製造が必要である。現在、金属３Ｄ印刷技術が予見されている。それぞれの用語は多くの異なる方法で適用されるが、異なる名前がさまざまな装置メーカによって使用される。規範と規格化はまだ途中である。３Ｄ印刷技術の主な３つのタイプは次のとおりである。
【００６５】
１．パウダーベッドレーザビーム技術（ＬＢＭ）
２．パウダーベッド電子ビーム技術（ＥＢＭ）
３．パウダースプレーレーザ／電子ビーム技術（ＬＦＭ／ＥＦＭ）
ＬＢＭは、高精度および低粗度の表面を実現し、主に複雑な内部キャビティを生成するために使用される。生産の速度が遅い。
【００６６】
ＥＢＭはＬＢＭよりも速く、粉末の予熱による熱応力がより低くなる。得られるテクスチャは比較的粗く、複雑な内部キャビティは現行では不可能である。
【００６７】
ＬＦＭ／ＥＦＭは大型部品の生産も可能にする。特にＥＦＭは、真空中またはヘリウム雰囲気中での生産を必要とするため、装置やメンテナンスにコストがかかる。現在のところ、ＬＦＭとＥＦＭの両方は、複雑な構造が可能ではなく、製品の異なる層の材料特性に影響を及ぼさず、前述の２つの方法よりも精度が低い。マルチパワーフィーダを用いた直接金属堆積（ＤＭＤ）への従来のメタライズ技術（メタルジェット）からレーザパウダースプレー製造（ＬＰＭ）へのさらなる開発は、小口径の発射体のような小さな製品の大量のＡＭのために非常に有望であるように思われる。
【００６８】
大量の発射体が必要とされる結果、付加製造（ＡＭ）のみが適切と思われる。最初に列挙されたＬＢＭに属する方法である選択的レーザ溶融（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ｌａｓｅｒ  Ｍｅｌｔｉｎｇ、ＳＬＭ）は、広範囲の粉末材料を使用することを可能にし、粉末材料は、例えば、鉄、ニッケル、アルミニウム、チタン、ならびにアルゴンまたは窒素の雰囲気中の黄銅および青銅の合金をベースにしている。一般に、低い融点および蒸気圧を有する合金は、装置の光学機器を妨害する可能性があり、したがって、特別な注意が必要である。従来のレーザシステムは、反射および低エネルギー吸収のために、銅合金を用いた設計の付加製造には推奨されず、新しく開発された青色と緑色のパルスレーザがより適していると思われる。
【００６９】
基本的にＡＭのすべての方法を、発射体の新しい設計に適用できる。換言すれば、材料技術の改良による新しい製造方法は、破壊力学の方法を用いて、新しい設計および正確な荷重計算およびコンピュータシミュレーションを可能にする。要望された特性の材料テクスチャ（金属顕微鏡写真）は、特別なニーズに合わせて設計され、実現され得る。異なったＡＭ方法を同じ装置または異なる製造工程のいずれかに組み合わせるか、または統合することが可能である。
【００７０】
切断による、例えば研削またはバレル仕上げによる従来の金属成形（Ｔｒｏｗａｌｉｓｉｅｒｅｎ（Ｒ）、Ｗａｌｔｈｅｒ  Ｔｒｏｗａｌ  ＧｍｂＨ＆Ｃｏ．  ＫＧ、Ｄ−４２７８１  Ｈａａｎの商標）を容易にＡＭに付加することができる。
【００７１】
今日のＡＭ技術は、コストと装置のために最大３、０００ピースに制限されている。発射体のような大量の需要については、２０２５年以降に適切なコストで適切に生産することが専門家に期待されている。
【符号の説明】
【００７２】
１、１’  発射体
１’’  水中ターゲットのための発射体
２  カートリッジ
３  推進装薬
４  点火薬
５  雷管
６  接続スポット
７  三角形のキャビティ（Δ）
８  隙間
９  中空スペース
１０  １の後部
１１  内部キャビティ（中央、三角形状）
１２  より小さいキャビティ（前部）
１３  ダーツ（水中発射体）
１４  後部（水中発射体の安定化）
ＡＭ  付加製造／本発明の発射体
ｄ  距離
Ｉ  インパルス
Ｆ、Ｓ  フラグメント（ソープ中）
ＦＡ、ＦＢ、ＦＣ  長手方向に整列したセグメント
Ｐｄ  貫入深さ
ｖ０  発射速度
ｖ  飛行速度
ｖ’  瞬間的な飛行速度
Ｆ０  飛行方向（ライフル銃身を離れた後）
Ｃ−ＣとＤ−Ｄ
水平切断
【図１】
2019503469.tif 000003
【図２】
2019503469.tif 000004
【図３】
2019503469.tif 000005
【図４】
2019503469.tif 000006
【図５】
2019503469.tif 000007
【図６】
2019503469.tif 000008
【図７】
2019503469.tif 000009
【図８】
2019503469.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2019503469.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【手続補正書】
【提出日】平成29年5月2日(2017.5.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１による中密度から高密度のフラグメンテーション発射体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ターゲット内で特定の方法により分裂する発射体は、フラグメンテーション発射体と呼ばれる。そのような発射体は、欧州特許第１１９６７３４号明細書から知られており、先端部の大きな凹部を特徴とするが、これは空気力学的観点から好ましくない。空気力学的特性が改善されるように、カバー、プラグなどによって先端部の穴型の凹部を閉じる試みがなされているが、これは非対称をもたらす。これらの非対称はソフトターゲットにおいて特に好ましくないことが判明しており、タンブリングの動きと望ましくないフラグメンテーションの影響が生じて、これが重大な傷害および／または付随的な損傷を引き起こす可能性がある。
【０００３】
米国特許出願公開第２００６／００５４０４７号明細書は、前部のキャビティを有し、延性のある重い材料のサブ発射体と略フォームフィットする多目的運動エネルギー発射体を開示している。この発射体の目的は、ターゲットでの拡散効果とモノブロックターゲットへの貫入力を増加させることである。この物体は、主として大口径の武器の船上弾薬として主に使用される。この物体は特別な任務、例えば警備行動、狩猟または水中ターゲットなどに適合することはできない。
【０００４】
銅ジャケット付きの壊れやすい弾丸（米国特許第６０２４０２１号明細書）は、一緒にプレスされ不規則に形成された鉛ロッドを使用する。ソフトターゲットに衝突すると、ロッドはランダムに形成されたフラグメントを生成し、衝撃の直後に運動エネルギーを失う。そのような発射体は、非常にソフトなターゲットに対してのみ有用であり、ヒトまたは動物に対して使用される場合、重大な傷害を招く可能性がある。
【０００５】
別のフラグメンテーション発射体が、欧州特許出願公開第００８８８９８号明細書から知られており、前部のキャビティが円錐形の蓋によって閉じられている。コア要素は、コア要素のフォームフィットを可能にするために一緒にねじ止めされたケーシング内にセンタリングされる。しかしながら、ねじ結合は、高い加速度では不安定であり、空気力学的に不利である。その使用は、重度の武装ターゲットに制限される。
【０００６】
さらに、壊れやすい発射体（米国特許第４６０３６３７号明細書）は砲撃練習用に設計されている。前部の円錐を有する円筒形部分のいくつかの部分は、ポリマー材料で作られ、一緒にステープル留めされ、衝突の際に無制限に分裂する。このような物体を、軍事または警備の任務に使用することはできない。
【０００７】
欧州特許出願公開第０９８９３８１号明細書から、廃棄式弾底木板を有する縮射口径の発射体が知られている。複数のディスクが、背後に配置され、ポリマー接着剤によって一緒に接着される。この技術はまた、再現可能に画成されないフラグメントをもたらす。
【０００８】
米国特許第９２１２８７６号明細書は、フラグメンテーションを可能にする応力ライザ部分を備えた１片の鋼から作られた大口径訓練用発射体に関する。あるいは、発射体は、中央コアの周りで一緒に部分的に溶接された鋼製部分から作られる。本発明の目的は、訓練区域における表面の危険区域（ＳＤＺ）を減少させることである。このような発射体は、フラグメントの貫入深さを最小限に留め、弾頭には使用できない。
【０００９】
静水圧原理を用いて破断点を生成するＫＥ弾頭が、米国特許第８６６２００１号明細書に示されている。生じたフラグメントは比較的大きく、中央ペネトレータの周りに配置される。発射時および衝突時のフラグメントの固有の相対運動は、武装車両または建物に大きな損害を与えるのに有用であり、そのような行動に限定されている。
【００１０】
引用された先行技術のいずれも、異なる口径に普遍的に適合可能ではなく、短時間で特別な任務のために最適化することはできない。さらに、先行技術文献は、苛酷な傷害を引き起こすことなくヒトおよび動物を停止させ動かなくするために適用され得る発射体を開示していない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】欧州特許第１１９６７３４号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００６／００５４０４７号明細書
【特許文献３】米国特許第６０２４０２１号明細書
【特許文献４】欧州特許出願公開第００８８８９８号明細書
【特許文献５】米国特許第４６０３６３７号明細書
【特許文献６】欧州特許出願公開第０９８９３８１号明細書
【特許文献７】米国特許第９２１２８７６号明細書
【特許文献８】米国特許第８６６２００１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
したがって、本発明の目的は、制御された方法によりターゲットで所定の部品に分裂し、さらに、可能であれば容易に検出可能なサイズのフラグメントに分裂する発射体を作製することである。
【００１３】
本発明のさらなる目的は、フルジャケット付き発射体の軌道と最大限一致する軌道を達成することである。
【００１４】
さらに、ターゲットにおいて、ターゲットの表面に可能な限り最大の運動エネルギーを蓄積し、ターゲットへの完全な貫入を可能な限り避ける必要がある。特に弾薬が亜音速領域で飛んでいる場合は、ソフトターゲットへのフラグメントの貫入深さは予め設定可能でなければならない。
【００１５】
発射体の発射時に安定性の問題が生じることは許されない。ターゲット内でのフラグメントへの分裂は、任務の目的に適した、制御された、または方向づけられた方法で行われる。発射体は、その衝突で、流体力学的な軸方向ひずみに対して敏感に作用できなければならない。さらに、例えば、曲がりくねった弾道や付随的な損傷基準に従って、フラグメントの貫入深さを最適化することが可能でなければならない。結果として残っている部分を、できるだけ大きく、少なくする必要がある。
【００１６】
フラグメンテーション発射体において重要である所定の破断点を容易に最適化することが可能でなければならない。これは、現代の破壊力学の原理に従う。
【００１７】
発射筒または武器銃身の摩耗を最小限に抑えるために、発射体の表面は最適化に適している必要がある。さらに、発射体の表面は空気力学的原理に従って最適化可能でなければならない。
【００１８】
本発明による発射体の口径は、軍用小口径武器（兵器）である拳銃から大きな寸法に適切な狩猟用武器まで、何でも実現可能であるべきである。発射体の機械的特性によって、本発明の主題のさらなる目的を損なうことなく、発射時の後部ひずみと、ねじれが安定した発射体の場合に生成される遠心性ひずみを容易に抑制することが可能でなければならない。
【００１９】
フラグメンテーション発射体の製造プロセスは、高精度の発射体形状を可能にし、可能な限り最小限の設計障壁を提示しなければならないため、これまで実現できなかった発射体形状も可能になる。好ましい製造プロセスは、トポロジ指向の発射体設計を実現することができなければならない。
【００２０】
本発明によるフラグメンテーション発射体は、フラグメントがターゲットに衝突するまでコンパクトな発射体を形成するように互いに略フォームフィットしていることを特徴とする。「略フォームフィットする」という用語は、個々のフラグメント間の距離が１００μｍを超えないことを意味する。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明の主題の好適な開発を以下に説明する。
【００２２】
実施形態によるフラグメンテーション発射体は、最低限フォームフィットする接続のみが計画されて、運動エネルギーをターゲットに伝え、変形作業を行わないようにする。
【００２３】
現状の認識によれば、黄銅または青銅および／または両方の鉛フリー合金を含むフラグメントは、付加的なコーティングを施さなくても発射筒にわずかな摩耗しか生じないので好ましい。
【００２４】
フラグメンテーション発射体において、貫入能力を増加させる必要がある場合に、フラグメントがタングステンのコアの周りに延びるか、または中央のフラグメントがタングステンおよび／もしくはその合金からなることが推奨される。
【００２５】
発射体が鋼合金を含み、その表面がコーティングされている発射体の製造は、安価であり、製造工程において例外的な問題を生じさせない。
【００２６】
錫、銅またはそれらの合金を含むコーティングは、基本的に武器システムにおいて十分に実証されている。
【００２７】
別の実施形態による複数のフレーム状構造は、ターゲットにおける所望のフラグメンテーション効果を改善する。
【００２８】
発射体の口径の０．２倍に相当する前部のキャビティの最大開口は、現状最新技術による一般的な割合であり、ターゲットに最適な空気力学およびエネルギー蓄積を保証する。
【００２９】
軸線方向に配置されたフラグメントは、良好なフラグメンテーション効果を達成するのに役立つ。
【００３０】
フラグメントが放射状に成形された構造は、ターゲットの表面上に最適なエネルギーを伝達し、ターゲットに比較的わずかな程度しか貫入しないフラグメントを提供する。
【００３１】
３μｍから１００μｍの範囲にあるフラグメント間の距離は、空気力学的に有利であり、接続点が少ないにもかかわらずターゲットに所望の効果を保証する。
【００３２】
複合材料は、金属合金よりも密度に関して最適化が容易である。これにより、新規な発射体設計が可能になる。
【００３３】
セラミックおよび／またはポリマーを含む複合材料を、発射体設計における重心の所望のシフトのために容易に使用することができる。
【００３４】
少なくとも前部領域に正三角形の形状を有するキャビティは、正三角形の鋭角がターゲットでのフラグメンテーションのための最大かつ中心的なノッチ効果をもたらすので特に適していることが判明している。
【００３５】
フラグメントが発射体のねじれの方向に対して成形される場合、断面における三角形のキャビティの螺旋状レイアウトが、フラグメントの放射状分布に役立つことができる。
【００３６】
運動エネルギー発射体、特にダーツ弾丸は、飛行中のジャケットの解放が可能な限り再現可能であることを必要とする。これは、ダーツ発射体の先端部がキャビティ内に配置される設計によって可能になる。
【００３７】
原則として、上述のすべての実施形態はピストル弾薬に適している。
【００３８】
これらの実施形態は、警察用弾薬と、所望のターゲット効果に適合した軍用小口径弾薬の両方に適している。
【００３９】
警察用弾薬と同様に、ターゲット効果を、航空機の胴体（窓など）の重大な損傷を防止するために、乗務員にとって非常に重要な側面である近さに合わせることができ、これはいわゆるマーシャル（ｍａｒｓｈａｌ）弾薬である。
【００４０】
上述のフラグメンテーション発射体の実施形態の組合せは、フラグメンテーションのおかげで穿孔をなくすことができるので、完全に適切な狩猟用弾薬に利用することができる。
【００４１】
水中のターゲットをフラグメンテーション発射体と衝突させることは、水面に衝突する際に発射体が頻繁に分裂するため、特に繊細な作業である。本発明の主題は、適切な数の取り付け材料による一体的な接続部によってこの問題にも対処することができる。あるいは、後部を安定化させた発射体が水中を一直線に撃つときに、外側ボディ（フラグメント）が水面およびダーツに衝突して分離するダーツ弾薬を使用することができる。
【００４２】
小口径弾薬と同様に、大口径弾薬を、本発明の主題がそれにも適用できるように設計することができる。
【００４３】
亜音速発射体の場合、例えば、表面の質感を、流れ抵抗を減少させる意図で構造化することができる（国際公開第２０１３／０２０９７６号パンフレットを参照）。さらに、発射体の先端部には小さな振動ダンパを設けることができる（欧州特許出願公開第２３１４９８０号明細書を参照）。
【００４４】
従来の製造方法および装置を使用すると、前述のトポロジ指向設計を、全く、または主要な欠点に関連してのみ生み出すことはできない。それに対して、「付加製造」（ＡＭ）製造プロセスは、そのような設計に完全に適している。
【００４５】
今日的な視点で見れば、「マルチパウダーフィーダ」（Ｍｕｌｔｉｐｏｗｄｅｒ  Ｆｅｅｄｅｒ）を用いた「直接金属堆積」（Ｄｉｒｅｃｔ  Ｍｅｔａｌ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、略してＤＭＤ）に基づく、レーザパウダースプレー製造（Ｌａｓｅｒ  Ｐｏｗｄｅｒ−Ｓｐｒａｙ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ、略してＬＰＭ）による発射体の製造は、他の方法と比較して生産速度を向上させ、生産コストを低減することを可能にする。
【００４６】
付加製造（ＡＭ）のすべてのプロセスは、適切であればその後の機械的仕上げを行うことを可能にし、特に、カートリッジに取り付ける前に、発射体が研削および／またはバレル仕上げによって滑らかにされるのが好適である。
【００４７】
プロセスによるギャップの形成については、放射源または形成されるべきフラグメント間に供給されたものがスイッチオフされ、その間、供給されたまたは存在する金属もしくはセラミックもしくはポリマー粉末の１から６個の粒子が溶融または焼結しない。
【００４８】
以下では、概略的に示された実施形態を示し、説明する。これらを付加製造（ＡＭ）によって製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】カートリッジと推進装薬とを有する亜音速発射体を示す図であり、発射体はセグメント化され、衝突時に３つの長手方向部品に分裂する。
【図２】別の亜音速発射体を示す図であり、発射体はセグメント化され、衝突時に３つの回転方向に向けられた部品に分裂する。
【図３】図１の発射体をＡ方向に上から見た図であり、３つの長手方向に向けられたセグメントを有する。
【図４】図１による発射体のさらなる開発の概略構造を示す図である。
【図５】異なる材料からなる、図４による発射体の実装された変形形態を示す断面図である。
【図６】従来技術に関連する本発明の発射体のエネルギー散逸を示す図である。
【図７】従来技術に対する本発明の発射体の速度を示す図である。
【図８】本発明の発射体のフラグメンテーションを示す図である。
【図９】従来の発射体のフラグメンテーションを示す図である。
【図１０】水中使用のためのダーツ弾薬の概略図である。
【図１１】水面に衝突するダーツ弾薬を示す図である。
【図１２】ターゲットに向かう途中の水中のダーツ弾薬を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００５０】
図１から図３には、警察の介入のための小口径弾薬として意図されたタイプの、カートリッジ２を備えた亜音速発射体１、１’の２つの概略図が示されている。カートリッジ２には、推進装薬３、点火薬４、および雷管５が公知の方法で設けられている。
【００５１】
図３の図は、３つのセグメントＦＡ、ＦＢ、ＦＣの後に三角形のキャビティ７が続くことを示している。セグメントＦＡ、ＦＢ、ＦＣは、６と記されたスポット内の取り付け材料による一体的な接続部によって互いに連結されているので、発射体１を発射した後、ターゲットに衝突するまで良好な飛行特性を有する１つのコンパクトなボディとして一緒に留まる。
【００５２】
ターゲットへの衝突の際に、セグメントＦＡ、ＦＢ、ＦＣは引き裂かれ、ターゲットの広い領域に広がる。そのような弾薬は、例えば燃料および／またはタイヤから空気を失うように、逃亡車両に発射される可能性がある。
【００５３】
図１の代替として、図２の発射体１’は、３つの放射状セグメントＦ１、Ｆ２、Ｆ３に分裂する。その飛行中に、この発射体１’は、取り付け材料による一体的な接続スポット６によって一緒に保持される。
【００５４】
図２の矢印は、発射体１’の隣に拡大して見られる、１つの接続スポット６を指している。この接続スポット６は、隣接するセグメントＦ１とＦ２との間のスペーサとして作用する。
【００５５】
この種の発射体はまた、ボディ表面に最大限のエネルギーを伝達して逃亡者を倒すことができるため、逃亡する人に対する警察の介入で発射される可能性もある。
【００５６】
これらの発射体形状を、付加製造（ＡＭ）によって精密に生成することができる。図１のキャビティ７は、口径の０．１に相当する縁部長さを有するが、フラグメントＦＡ、ＦＢ、ＦＣ（図３参照）間の隙間８はそれぞれ５０μｍに相当する。図２の発射体は、セグメントＦ１、Ｆ２およびＦ３の間にそれぞれ１０μｍのキャロット状の隙間８を特徴とする。これらの小さな隙間もまた、ＡＭプロセス中に放射源が特に一時的にオフにされるＡＭによって容易に生成され得る。逆に、エネルギー源を放射源に戻すことによって、通常の粉末材料は、所望の接続スポット６に接続されるべきフラグメントと一緒に溶融される。
【００５７】
セグメント間の隙間はさまざまであり得る。例えば、発射に対する高いインパルスのために、発射体の後部セクションにはより小さい隙間を、前部セクションにはより大きな隙間を選択することが推奨される。さらに、セグメントの形状を、図１および図２の原理に従って互いに組み合わせることができる。また、隙間を平行に走らせる必要はなく、かつ／または接続スポットを非対称に分布させることができる。後者は、飛行の方向と画成されたセグメントの貫入に影響を与えるためである。ターゲットにおいて同様に、セグメントの部品はより小さなフラグメントに分裂する。フラグメントの材料の選択はほとんど無制限である。図４に異なるハッチで示されているように、材料のタイプは、セグメントからセグメントへ、またはセグメント内で変化することができる。そのすべての設計変化を用いて、本発明の主題を、ターゲットにおいて所望される効果に適合させることができる。さらに、ＡＭは、アプリケーションの目的、戦略、および介入の原則に合わせてカスタマイズされた発射体を、最短期間で開発する可能性を提供する。さらなる利点は、生産方法を変更する必要なく、発射体が、例えばテロと戦う、急な新しい作業のためにレイアウトされ得ることである。
【００５８】
図４によるコンセプトは、口径７．６２のブロンズの発射体１を示しており、発射されるとインパルスＩで加速され、飛行方向Ｆ０のコンパクトな発射体としてライフル銃身を離れる。セグメントは再びＦ１からＦ３として示され、後部１０は強く先細りになっている。三角形の内部キャビティ１１は、発射体の長さの最大部分にわたって延在し、発射体の前部のより小さいキャビティ１２は、セグメントＦ１からＦ３についてターゲットにおいて分裂機能を有する。断面図Ｃおよび断面図Ｄは、隙間のサイズおよび比率を開示し、その後のフラグメンテーションをセグメントＦ３１、Ｆ３２、Ｆ３３およびＦ２１、Ｆ２２、Ｆ２３で示している。セグメントＦ１は類似のフラグメントを形成する。明らかに、個々の要素（セグメント）の間に取り付け材料による一体的な接続部６が存在し、その寸法は口径に関連している。
【００５９】
特に重要なことは、６０°の鋭角を有するそれらの断面の正三角形のキャビティ１１および１２の形状であり、その結果、切欠係数が高くなり、破壊力学によって既に完全なフラグメンテーションが保証される。これらの形状を、従来の機械加工装置および工具を用いて製造することはできない。対応するプロセスを以下に説明する。
【００６０】
実際の発射体の形状が図５に示され、同じセクションのセグメントは再びＦ１からＦ３で示され、取り付け材料による一体的な接続部６も示されている。ここで、セグメントＦ２とＦ３との間に形成される隙間８の角度は、セグメントＦ１とＦ２との間に形成される隙間８の角度よりも小さいことが分かる。この設計は、インパルスＩを発射体１の前部ポイントに移動させて、その貫入深さを増加させるのに役立つ。
【００６１】
さらに、この発射体１のセグメントは、異なる材料、すなわち、特定の密度、硬度、および摺動特性などの異なる物理的特性を有する金属で作られる。これにより、ターゲットにおける意図された有効性に関する発射体の適合が可能になる。
【００６２】
図６は２００ｍの距離での弾道ソープの貫入深さに依存して測定されたエネルギー損失をジュール／ｃｍで示している。本発明の口径７．６２のフラグメンテーション発射体の結果はＡＭとマークされ、実線で示されているが、同じ口径の従来の発射体の結果は先行技術とマークされ、破線で示されている。
【００６３】
従来技術の発射体と比較して、ＡＭとマークされた本発明の発射体は、発射距離２００ｍにおいて対応する振幅で約３倍高いエネルギー散逸を示すことが明らかである。また、貫入深さ８から１３ｃｍにおける本発明の発射体のピーク値も顕著である。
【００６４】
２つの発射体の軌道は図７に同様に示されている。３２０ｍ／ｓの同じ発射速度ｖ０を有する２つの発射体は、２００ｍの距離の後に、異なる終了速度、すなわち、従来技術の発射体の２４４ｍ／ｓに対してＡＭ＝２９４ｍ／ｓを示すことは顕著である。
【００６５】
本発明の付加製造された発射体ＡＭのフラグメント分布は、図８に示すように、大型で容易に除去可能な少数のフラグメントＦによって特徴付けられる。
【００６６】
他方、図９は、従来技術による、広範囲にわたって広がっている、除去が難しいかまたは全く除去できない多数の小さなフラグメントＳを示している。
【００６７】
図の事情から、図８および図９のフラグメントＦおよびＳは、それぞれ、１つの平面に示されているが、実際には、ターゲットに入った方向に放射状に分布している。
【００６８】
説明された発射体の例は、パウダーベッドレーザビーム技術（ＬＢＭ）プロセスを適用した３Ｄ印刷による試作品として製造されたものである。これは、Ｃｕ７７．０％、Ｎｉ１４．７％、Ｓｎ６．８％、Ｐ１．５％（重量％）で構成され、９９％までが粒径５３μｍである。
【００６９】
図１０から図１２は、可能な特別なアプリケーションを概説することを意図している。図１０によれば、発射体１’’は水中ターゲットに向けて水面の上から速度ｖで発射される。矢またはダーツ１３は、セグメントＦ１によって形成される発射体の中央の中空スペース９内に配置される。発射体１’’は速度ｖ’で水面に衝突する（図１１）。セグメントＦ１は衝突により引き裂かれる。ここで、矢１３は水に貫入し、図１２に示すように、その後部１４によって安定化され、ターゲットに向かって直線状に撃つ。
【００７０】
従来の設計方法およびそれに関連する材料技術的および装置技術的限界と比較して、トポロジ指向の設計は、特定の改良された機能および効果を備えた基本的に新しい発射体形状を可能にする。
【００７１】
本明細書に開示されているすべての設計は、コンピュータ統合製造（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ、ＣＩＭ）という意味でのコンピュータ支援設計（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ａｉｄｅｄ  Ｄｅｓｉｇｎ、ＣＡＤ）を使用して、特殊工具を必要とせずに直接製造することができ、効率的に小規模に製造することができる。以下に与えられる概要により、当業者が、利用できるアプリケーションに適した製造プロセスを選択し、適切な機械を見つけることができるようになる。
【００７２】
本発明による発射体の製造
新しい設計には特別な種類の製造が必要である。現在、金属３Ｄ印刷技術が予見されている。それぞれの用語は多くの異なる方法で適用されるが、異なる名前がさまざまな装置メーカによって使用される。規範と規格化はまだ途中である。３Ｄ印刷技術の主な３つのタイプは次のとおりである。
【００７３】
１．パウダーベッドレーザビーム技術（ＬＢＭ）
２．パウダーベッド電子ビーム技術（ＥＢＭ）
３．パウダースプレーレーザ／電子ビーム技術（ＬＦＭ／ＥＦＭ）
ＬＢＭは、高精度および低粗度の表面を実現し、主に複雑な内部キャビティを生成するために使用される。生産の速度が遅い。
【００７４】
ＥＢＭはＬＢＭよりも速く、粉末の予熱による熱応力がより低くなる。得られるテクスチャは比較的粗く、複雑な内部キャビティは現行では不可能である。
【００７５】
ＬＦＭ／ＥＦＭは大型部品の生産も可能にする。特にＥＦＭは、真空中またはヘリウム雰囲気中での生産を必要とするため、装置やメンテナンスにコストがかかる。現在のところ、ＬＦＭとＥＦＭの両方は、複雑な構造が可能ではなく、製品の異なる層の材料特性に影響を及ぼさず、前述の２つの方法よりも精度が低い。マルチパワーフィーダを用いた直接金属堆積（ＤＭＤ）への従来のメタライズ技術（メタルジェット）からレーザパウダースプレー製造（ＬＰＭ）へのさらなる開発は、小口径の発射体のような小さな製品の大量のＡＭのために非常に有望であるように思われる。
【００７６】
大量の発射体が必要とされる結果、付加製造（ＡＭ）のみが適切と思われる。最初に列挙されたＬＢＭに属する方法である選択的レーザ溶融（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ｌａｓｅｒ  Ｍｅｌｔｉｎｇ、ＳＬＭ）は、広範囲の粉末材料を使用することを可能にし、粉末材料は、例えば、鉄、ニッケル、アルミニウム、チタン、ならびにアルゴンまたは窒素の雰囲気中の黄銅および青銅の合金をベースにしている。一般に、低い融点および蒸気圧を有する合金は、装置の光学機器を妨害する可能性があり、したがって、特別な注意が必要である。従来のレーザシステムは、反射および低エネルギー吸収のために、銅合金を用いた設計の付加製造には推奨されず、新しく開発された青色と緑色のパルスレーザがより適していると思われる。
【００７７】
基本的にＡＭのすべての方法を、発射体の新しい設計に適用できる。換言すれば、材料技術の改良による新しい製造方法は、破壊力学の方法を用いて、新しい設計および正確な荷重計算およびコンピュータシミュレーションを可能にする。要望された特性の材料テクスチャ（金属顕微鏡写真）は、特別なニーズに合わせて設計され、実現され得る。異なったＡＭ方法を同じ装置または異なる製造工程のいずれかに組み合わせるか、または統合することが可能である。
【００７８】
切断による、例えば研削またはバレル仕上げによる従来の金属成形（Ｔｒｏｗａｌｉｓｉｅｒｅｎ（Ｒ）、Ｗａｌｔｈｅｒ  Ｔｒｏｗａｌ  ＧｍｂＨ＆Ｃｏ．  ＫＧ、Ｄ−４２７８１  Ｈａａｎの商標）を容易にＡＭに付加することができる。
【００７９】
今日のＡＭ技術は、コストと装置のために最大３、０００ピースに制限されている。発射体のような大量の需要については、２０２５年以降に適切なコストで適切に生産することが専門家に期待されている。
【符号の説明】
【００８０】
１、１’  発射体
１’’  水中ターゲットのための発射体
２  カートリッジ
３  推進装薬
４  点火薬
５  雷管
６  接続スポット
７  三角形のキャビティ（Δ）
８  隙間
９  中空スペース
１０  １の後部
１１  内部キャビティ（中央、三角形状）
１２  より小さいキャビティ（前部）
１３  ダーツ（水中発射体）
１４  後部（水中発射体の安定化）
ＡＭ  付加製造／本発明の発射体
ｄ  距離
Ｉ  インパルス
Ｆ、Ｓ  フラグメント（ソープ中）
ＦＡ、ＦＢ、ＦＣ  長手方向に整列したセグメント
Ｐｄ  貫入深さ
ｖ０  発射速度
ｖ  飛行速度
ｖ’  瞬間的な飛行速度
Ｆ０  飛行方向（ライフル銃身を離れた後）
Ｃ−ＣとＤ−Ｄ
水平切断
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向および／または半径方向に向けられたセグメント（ＦＡ、ＦＢ；Ｆ１〜Ｆ３）間に接続スポット（６）を有する中密度から高密度の画成された略フォームフィットするセグメント（ＦＡ、ＦＢ；Ｆ１〜Ｆ３）から部分的に構成されるフラグメンテーション発射体（１〜１’’）の製造方法であって、前記セグメント（ＦＡ、ＦＢ；Ｆ１〜Ｆ３）およびスポット（６）は付加製造（ＡＭ）によって製造され、このためセグメント（ＦＡ、ＦＢ；Ｆ１〜Ｆ３）はターゲットに衝突するまでコンパクトな発射体（１〜１’’）を形成するように略フォームフィットし、部分的には取り付け材料で一緒に保持されている、フラグメンテーション発射体（１〜１’’）の製造方法。
【請求項２】
発射体（１〜１’’）が「パウダーベッドレーザビーム技術」（ＬＢＭ）プロセスによって製造され、隙間（８）は、放射源が一時的にオフにされて生成され、その間、供給されたまたは存在する金属もしくはセラミックもしくはポリマー粉末の１〜６個の粒子が溶融または焼結しないことを特徴とする、請求項１に記載のフラグメンテーション発射体（１〜１’’）の製造方法。
【請求項３】
発射体（１〜１’’）が、Ｃｕ７７．０％、Ｎｉ１４．７％、Ｓｎ６．８％、およびＰ１．５％（重量％）で構成され、９９％までが粒径５３μｍである、「パウダーベッドレーザビーム技術」（ＬＢＭ）プロセスによって製造されることを特徴とする、請求項１または２に記載のフラグメンテーション発射体（１〜１’’）の製造方法。
【請求項４】
発射体（１〜１’’）が、「マルチパウダーフィーダ」を用いた「直接金属堆積」（ＤＭＤ）に基づいて、および／または「レーザパウダースプレー製造」（ＬＰＭ）によって製造されることを特徴とする、請求項１に記載のフラグメンテーション発射体（１〜１’’）の製造方法。
【請求項５】
カートリッジ（２）に取り付ける前に、発射体（１〜１’’）が研削および／またはバレル仕上げによって滑らかにされることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載のフラグメンテーション発射体（１〜１’’）の製造方法。
【請求項６】
中密度から高密度の画成された略フォームフィットするセグメント（ＦＡ、ＦＢ、；Ｆ１〜Ｆ３）を有する付加製造（ＡＭ）によって製造されたフラグメンテーション発射体（１〜１’’）であって、連続するセグメント（ＦＡ、ＦＢ、ＦＣ；Ｆ１〜Ｆ３）が、３μｍ〜１００μｍ、好ましくは８μｍ〜１０μｍの範囲の隙間（８）で略フォームフィットし、部分的には取り付け材料による接続スポット（６）を有してターゲットに衝突するまでコンパクトな発射体を形成していることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の付加製造（ＡＭ）によって製造されたフラグメンテーション発射体（１〜１’’）。
【請求項７】
前部のキャビティ（７）と、画成されたセグメント（ＦＡ、ＦＢ、ＦＣ）間で前部のキャビティ（７）内のスポット（６）とを特徴とする、付加製造（ＡＭ）によって製造されたフラグメンテーション発射体（１〜１’’）であって、セグメント（ＦＡ、ＦＢ、ＦＣ）は互いに略フォームフィットし、ターゲットに衝突するまでコンパクトな発射体を形成している、請求項６に記載の付加製造（ＡＭ）によって製造されたフラグメンテーション発射体（１〜１’’）。
【請求項８】
キャビティ（７）が、少なくとも前部領域に正三角形の形状を有することを特徴とする、請求項７に記載の付加製造（ＡＭ）によって製造されたフラグメンテーション発射体（１〜１’’）。
【請求項９】
キャビティ（７）が、少なくとも、発射体のねじれ（Ｄ）の反対方向の螺旋状の１つの前部セグメント（Ｆ１）にあることを特徴とする、請求項７に記載の付加製造（ＡＭ）によって製造されたフラグメンテーション発射体（１〜１’’）。
【請求項１０】
前部のキャビティ（７）が、発射体の口径の０．２倍に相当する最大開口を有することを特徴とする、請求項７から９のいずれか一項に記載の付加製造（ＡＭ）によって製造されたフラグメンテーション発射体（１〜１’’）。
【請求項１１】
セグメント（ＦＡ、ＦＢ、ＦＣ；Ｆ１〜Ｆ３）が、黄銅または青銅および／または両方の鉛フリー合金からなることを特徴とする、請求項６に記載の付加製造（ＡＭ）によって製造されたフラグメンテーション発射体（１〜１’’）。
【請求項１２】
セグメント（ＦＡ、ＦＢ、ＦＣ；Ｆ１〜Ｆ３）が、タングステンのダーツ（１３）の周りに延びるか、または中央のセグメントがタングステンおよび／もしくはその合金からなることを特徴とする、請求項６に記載の付加製造（ＡＭ）によって製造されたフラグメンテーション発射体（１’’）。
【請求項１３】
発射体（１〜１’’）が鋼合金からなり、その表面がコーティングされていることを特徴とする、請求項６に記載の付加製造（ＡＭ）によって製造されたフラグメンテーション発射体（１〜１’’）。
【請求項１４】
コーティングが、錫、銅またはそれらの合金からなることを特徴とする、請求項１３に記載の付加製造（ＡＭ）によって製造されたフラグメンテーション発射体（１〜１’’）。
【請求項１５】
セグメント（ＦＡ、ＦＢ、ＦＣ；Ｆ１〜Ｆ３）が少なくとも２つの部品のフレームを形成し、フレーム（ＦＡ、ＦＢ）は、ターゲットに衝突するまで接続されたままであり、先端部（Ｆ１）に向かって耐破壊性が減少することを特徴とする、請求項６に記載の付加製造（ＡＭ）によって製造されたフラグメンテーション発射体（１〜１’’）。
【請求項１６】
セグメントの少なくとも一部が複合材料からなることを特徴とする、請求項６に記載の付加製造（ＡＭ）によって製造されたフラグメンテーション発射体（１〜１’’）。
【請求項１７】
複合材料がセラミックおよび／またはポリマーを含むことを特徴とする、請求項１６に記載の付加製造（ＡＭ）によって製造されたフラグメンテーション発射体（１〜１’’）。
【請求項１８】
キャビティ（７）にダーツ発射体の先端部が位置することを特徴とする、請求項７に記載の付加製造（ＡＭ）によって製造されたフラグメンテーション発射体（１〜１’’）。
【請求項１９】
請求項６から１７の少なくとも一項に記載の発射体（１〜１’’）のピストル弾薬としての使用。
【請求項２０】
請求項６から１７の少なくとも一項に記載の発射体（１〜１’’）の警備用弾薬としての使用。
【請求項２１】
請求項６から１７の少なくとも一項に記載の発射体（１〜１’’）の軍用小口径弾薬としての使用。
【請求項２２】
請求項６から１７の少なくとも一項に記載の発射体（１〜１’’）の狩猟目的での弾薬としての使用。
【請求項２３】
請求項６から１６の少なくとも一項に記載の発射体（１〜１’’）の迫撃砲または大砲の弾薬としての使用。
【請求項２４】
請求項１８に記載の発射体（１〜１’’）の水中ターゲット用の弾薬としての使用。
【国際調査報告】
2019503469.tif 000015
2019503469.tif 000016
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