DE19652223C2 - Formkörper aus einem Werkstoffverbund, Verfahren zu seiner Herstellung und Verwendung - Google Patents
Formkörper aus einem Werkstoffverbund, Verfahren zu seiner Herstellung und VerwendungInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf die Gebiete der Pulvermetallurgie und der Keramik und
betrifft Formkörper aus einem Werkstoffverbund, wie sie im gesinterten Zustand z. B.
als Schutz- oder Funktionsschichten auf Körpern gegen korrosive, thermische,
chemische oder tribologische Beanspruchungen zum Einsatz kommen, ein Verfahren
zu seiner Herstellung und Verwendung.
Werkstoff oder Schichtverbunde werden gegenwärtig durch verschiedene
Technologien, wie z. B. die Verfahren des thermischen Spritzens, die CVD- und PVD-
Verfahren, das Löten, das Diffusionsschweißen oder das pulvermetallurgische
Verbundpressen mit möglicher nachfolgender Schmiedeoperation hergestellt (Steffens,
H. D. u. a., Moderne Beschichtungsverfahren, DGM-Informationsgesellschaft Verlag,
1992; Lugscheider, E. u. a., Fügen von Hochleistungswerkstoffen, VDI-Verlag GmbH,
Düsseldorf 1993; Ziegler, G. Verbundwerkstoffe und Werkstoffverbunde, DGM-
Informationsgesellschaft Verlag, Oberursel 1996; Kolaska, H., Beschichten und
Verbinden in Pulvermetallurgie und Keramik, VDI-Verlag GmbH, Düsseldorf, 1992). Die
Schichten werden dabei entweder über die schmelzflüssige Phase (thermisches
Spritzen) oder über die Dampf- (PVD) oder Gasphase (CVD) auf einem kompakten
Substrat aufgebracht oder als kompakte Teile mittels eines Hilfswerkstoffs (Löten) oder
durch gleichzeitige Anwendung von Druck und Temperatur (Diffusionsschweißen) direkt
mit einem kompakten Substratwerkstoff verbunden. Die Schichtgenerierung auf dem
Substratwerkstoff erfolgt in jedem Fall als eigenständiger Vorgang. Die Herstellung von
Schichtverbunden durch das pulvermetallurgische Verbundpressen erfolgt durch das
Verdichten der pulverförmigen Werkstoffe in einem Werkzeug, wobei der
Substratwerkstoff vor dem Einfüllen des Schichtwerkstoffes vorverdichtet werden kann,
und einer anschließenden Wärmebehandlung (Sintern), bei der es zu einer dauerhaften
Verbindung zwischen Schicht- und Substratwerkstoff kommt.
Jedoch weisen die genannten Technologien verfahrensspezifische Grenzen auf.
Ungünstige Schichteigenschaften, wie z. B. offene Porosität und Risse in der Schicht
(thermische Spritzverfahren), vermindern die Schutzwirkung gegenüber reaktiven
Medien. Aufgrund von Temperaturgradienten zwischen den Werkstoffen
(unterschiedliche Wärmeleitung und Wärmekapazität der Werkstoffe) bei der
Herstellung der Schichtverbunde bleiben Restspannungen in der thermisch
beeinflußten Zone der Bauteile zurück (thermisches Spritzen, Löten). Die genannten
Mängel können meist nur durch aufwendige Vor- und Nachbehandlungen vermindert
werden. Außerdem sind oft nur begrenzte Schichtdicken herstellbar (z. B. CVD/PVD bis
ca. 10 µm und einige thermische Spritzverfahren 0,1-1,0 mm). Alle genannten
Verfahren haben den Nachteil, daß die Möglichkeit, komplizierte Geometrien
(Hinterschneidungen, Innenflächen, Formelemente) sowohl im Schicht- als auch im
Substratwerkstoff herzustellen sowie die Vielfalt der verarbeitbaren
Werkstoffkombinationen, beschränkt ist.
In Metal Powder Report MPR, Band June (1994), S. 22-27, wird die Herstellung von
Stahl-Hartmetall-Schichtverbunden auf pulvermetallurgischem Wege beschrieben. Als
Stahlsubstrat wurde zum einen Stahldraht und zum anderen pulvermetallurgisch
gepreßtes und anschließend vorgesintertes Stahlpulver verwendet. Das WC-Co-
Hartmetallpulver wurde mit einem organischen Binder gemischt. Das Stahlsubstrat
wurde in ein Werkzeug gelegt und das Hartmetall schichtweise durch
Pulverspritzgießen (PIM) auf dem Stahlsubstrat aufgebracht. Nach dem Entfernen des
Schichtverbundes aus dem Werkzeug wurde der Binder thermisch ausgetrieben und
das Bauteil nachfolgend gesintert. Die Verbindung zwischen Stahl und Hartmetall sowie
zwischen den Hartmetallschichten kommt während des Sinterprozesses zustande.
Der Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, daß durch das Pulverpressen die
herstellbare Teilkompliziertheit des Stahlparts begrenzt ist und Substrat und Schicht
nacheinander in zwei verschiedenartigen Verfahren erzeugt werden.
Ebenfalls bekannt sind verschiedene Technologien, bei denen keramischem Pulver auf
ein Substrat abgeschieden werden. Dies erfolgt über PVD- oder CVD-Verfahren
(Lugscheider, e., u. a., Workshop Gradientenwerkstoffe, Köln, 1993) oder durch
Plasmaspritzen (Am. Ceram. Bull. 71 (1992) 4, S. 617-631) oder durch
pulvertechnologische Verfahren (Bast, U., Workshop Gradientenwerkstoffe, Köln,
1993).
Nachteilig bei ihnen ist aber, daß die geometrische Formenvielfalt eingeschränkt ist und
sie nur für wenige Werkstoffgruppen und/oder Werkstoffkombinationen geeignet sind.
Außerdem erfordern sie alle einen extrem hohen technischen Aufwand
Weiterhin sind Verfahren zur Formgebung von Keramik über thermoplastische Massen
bekannt. Dabei werden keramische Pulver mit einem bestimmten Binder gemischt und
bei Temperaturen oberhalb des Erweichungspunktes des Binders zum Teil unter Druck
verarbeitet. Bekannt sind diese Technologien als Spritzgießen, Warmextrudieren oder
Heißgießen. Diese Verfahren können bezüglich der Werkstoffauswahl und für
monolithische Werkstoffe relativ universell eingesetzt werden.
Es ist auch bekannt, daß bei den genannten bekannten Verfahren die für die
Werkstoffbildung notwendigen thermischen Prozesse zu Spannungen innerhalb eines
Werkstoffes aber in noch weit höherem Maße in Bereichen, in denen Werkstoffe
unterschiedlicher Zusammensetzung aneinandergrenzen, führen. Die Bildung derartiger
Spannungen ist nur sehr schwierig erkennbar und gar nicht oder nur sehr
eingeschränkt steuerbar.
Dies führt letztendlich dazu, daß Bauteile aus einer Reihe von Werkstoffkombinationen,
insbesondere bei Werkstoffen mit großen Unterschieden im thermischen
Ausdehnungskoeffizienten (TAK) oder bei der Schwindung, nicht oder nur mit sehr
großem Aufwand über gradierte Strukturen oder über zusätzliche Zwischenschichten
herstellbar sind.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Formkörper anzugeben, der eine
komplizierte Geometrie aufweisen kann und definierte Spannungszustände innerhalb
des Formkörpers aufweist.
Die Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen angegebene Erfindung gelöst.
Dabei sind bei dem erfindungsgemäßen strukturierten Formkörper aus einem
Werkstoffverbund, bei dem der Werkstoffverbund aus mindestens einem
thermoplastischen Binder und aus mindestens zwei verschiedenen keramischen
Werkstoffen oder aus mindestens einem thermoplastischen Binder und aus mindestens
einem keramischen und aus mindestens einem pulvermetallurgischen Werkstoff oder
aus mindestens einem thermoplastischen Binder und aus mindestens zwei
verschiedenen pulvermetallurgischen Werkstoffen besteht und bei dem der Formkörper
strukturiert aus Teilvolumina zusammengesetzt ist, die jeweils verschiedene stoffliche
Zusammensetzung aufweisen und einen unterschiedlichen Gehalt an Teilchen des
Werkstoffes im Verhältnis zum thermoplastischen Binder aufweisen oder jeweils
verschiedene stoffliche Zusammensetzung aufweisen und einen unterschiedlichen
Gehalt an Teilchen des Werkstoffes im Verhältnis zum thermoplastischen Binder
aufweisen und zusätzlich ein oder mehrere Teilvolumina aufweisen, die nur aus
thermoplastischem Binder bestehen, wobei die unterschiedliche stoffliche
Zusammensetzung und/oder der unterschiedliche Gehalt an Teilchen des Werkstoffes
im thermoplastischen Binder in den verschiedenen Teilvolumina zueinander
entsprechend den thermischen Ausdehnungskoeffizienten der eingesetzten Werkstoffe
zur Erzielung eines definierten Spannungszustandes in ein, zwei oder in allen drei
Raumrichtungen im gesinterten Körper mindestens in Teilbereichen der
Kontaktbereiche der unterschiedlichen Teilvolumina bei Raumtemperatur oder bei
Anwendungstemperatur des gesinterten Formkörpers eingestellt ist.
Vorteilhafterweise enthält ein Teilvolumen SiC-Pulver in einem thermoplastischen
Binder verteilt und ein weiteres Teilvolumen TiC-Pulver in einem thermoplastischen
Binder verteilt, wobei der Gehalt an SiC-Teilchen in dem einen Teilvolumen um 0,5 bis
4,0 Vol.-% niedriger liegt als der Gehalt an TiC-Teilchen in dem anderen Teilvolumen
und der Gehalt an SiC-Teilchen zwischen 45 und 60 Vol.% liegt.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Gehalt an SiC-Teilchen in dem einen
Teilvolumen um 2,5 bis 3,0 Vol.-% niedriger liegt als der Gehalt an TiC-Teilchen in dem
anderen Teilvolumen und der Gehalt an SiC-Teilchen zwischen 50 und 55 Vol.-% liegt.
Ebenfalls vorteilhafterweise besteht ein Teilvolumen aus SiC-Pulver in einem
thermoplastischen Binder verteilt und ein weiteres Teilvolumen aus TiC-Teilchen in
einem thermoplastischen Binder verteilt und ein weiteres Teilvolumen aus ZrC-Teilchen
in einem thermoplastischen Binder verteilt, wobei der Gehalt an SiC-Teilchen im
thermoplastischen Binder um 0,5 bis 4,0 Vol.-% niedriger als der Gehalt an TiC-
Teilchen im thermoplastischen Binder und der Gehalt an SiC-Teilchen im
thermoplastischen Binder und um 0,2 bis 2,0 Vol.-% niedriger als der Gehalt an ZrC-
Teilchen im thermoplastischen Binder und der Gehalt an ZrC-Teilchen im
thermoplastischen Binder um 0,2 bis 2,0 Vol.-% niedriger liegt als der Gehalt an TiC-
Teilchen im thermoplastischen Binder, und wobei der Gehalt an SiC-Teilchen im
thermoplastischen Binder zwischen 45 und 60 Vol.-% liegt.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß ein
Teilvolumen aus ZrO2-Pulver in einem thermoplastischen Binder verteilt und ein
weiteres Teilvolumen aus Stahl-Pulver in einem thermoplastischen Binder verteilt
vorhanden ist, wobei der Gehalt an ZrO2-Teilchen im thermoplastischen Binder um 0,5
bis 14,0 Vol.-% niedriger liegt als der Gehalt an Stahl-Teilchen im thermoplastischen
Binder und der Gehalt an Stahl-Teilchen im thermoplastischen Binder zwischen 50 und
64 Vol.% liegt.
Eine ebenfalls vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß ein
Teilvolumen aus Al2O3-Pulver in einem thermoplastischen Binder verteilt und aus einem
weiteren Teilvolumen aus Stahl-Pulver in einem thermoplastischen Binder verteilt,
vorhanden ist, wobei der Gehalt an Al2O3-Teilchen im thermoplastischen Binder um 1,5
bis 14,0 Vol.-% niedriger liegt als der Gehalt an Stahl-Teilchen im thermoplastischen
Binder und der Gehalt an Stahl-Teilchen im thermoplastischen Binder zwischen 50 und
64 Vol.-% liegt.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der thermoplastische Binder aus Paraffin(en) und/oder
Wachs(en) und grenzflächenaktiven Stoffe(n) besteht und weitere an sich bekannte
Sinter- und/oder Formgebungshilfsmittel enthalten sind.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung besteht der thermoplastische
Binder aus Polyethylenwachs, Paraffin und Stearinsäure und weitere an sich bekannte
Sinter- und/oder Formgebungshilfsmittel sind enthalten.
Besondere Vorteile ergeben sich, wenn der erfindungsgemäße Formkörper eine
komplizierte innere und/oder äußere Kontur aufweist.
Zweckmäßig ist es auch, wenn bei dem erfindungsgemäßen Formkörper die
Kontaktflächen zwischen mindestens zwei Teilvolumina im Formkörper eine
komplizierte Geometrie aufweisen.
Eine weitere Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung besteht darin, daß die
Oberfläche und/oder die oberflächennahen Bereiche des Formkörpers nach dem
Sintern bei Raumtemperatur oder bei Anwendungstemperatur einen druckverspannten
Zustand aufweisen.
Weiterhin wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur
Herstellung eines strukturierten Formkörpers aus einem Werkstoffverbund, bei dem zur
Herstellung von thermoplastischen Massen mindestens zwei pulverförmige Werkstoffe
mit unterschiedlichen Zusammensetzungen und Feststoffgehalten in mindestens einem
thermoplastischen Binder dispergiert werden und die mindestens zwei
thermoplastischen Massen gleichzeitig oder nacheinander auf eine Unterlage
aufgebracht oder in eine Form, die die Außen- und/oder Innenkontur des
herzustellenden Formkörpers aufweist, eingebracht werden, wobei der Feststoffgehalt
der pulverförmigen Werkstoffe im Verhältnis zum thermoplastischen Binder nach den
thermischen Ausdehnungskoeffizienten der pulverförmigen Werkstoffe zur Erzielung
eines definierten Spannungszustandes zumindest in Teilbereichen der Kontaktbereiche
der mindestens zwei thermoplastischen Massen im gesinterten Zustand bei
Raumtemperatur oder bei Anwendungstemperatur des gesinterten Formkörpers
eingestellt wird, nach dem Erstarren der thermoplastischen Massen der Formkörper
von der Unterlage entfernt oder aus der Form entformt wird oder nach dem Aufbringen
einer oder mehreren weiterer thermoplastischer Massen auf die Außen- und/oder
Innenkontur des Formkörpers auf der oder einer weiteren Unterlage oder innerhalb
einer weiteren Form und wiederum nach dem Erstarren der thermoplastischen Masse
der Formkörper entfernt oder entformt wird.
Vorteilhafterweise wird das Auf- oder Einbringen der thermoplastischen Massen auf die
Unterlage oder in die Form unter Druckeinwirkung durchgeführt.
Vorteile ergeben sich auch, wenn der Formkörper gesintert wird und wenn der
Formkörper vor dem Sintern mechanisch bearbeitet und/oder chemisch behandelt wird.
Eine Variante der Erfindung besteht darin, daß beim mehrmaligen Ein- oder Aufbringen
der thermoplastischen Massen auf die Unterlage oder in die Form oder auf den
Formkörper eine teilweise oder vollständige Entbinderung der erstarrten
thermoplastischen Masse oder Massen durchgeführt wird.
Eine weitere Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung besteht darin, daß beim
mehrmaligen Ein- oder Aufbringen der thermoplastischen Massen auf die Unterlage
oder in die Form oder auf den Formkörper jeweils nach dem Erstarren einer oder
mehrerer thermoplastischen Massen eine Sinterung, die nicht zur vollständigen
Dichtheit des gesinterten Körpers führt, durchgeführt wird.
Vorteilhaft ist es auch, wenn mindestens eine thermoplastische Masse, die nur aus
dem thermoplastischen Binder besteht, teilweise zwischen zwei thermoplastische
Massen eingebracht wird, die pulverförmige Werkstoffe im thermoplastischen Binder
enthalten.
Entsprechend einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung wird in dem
Formkörper eine Innenkontur erzeugt, die ein Eindringen oder Durchdringen einer
thermoplastischen Masse in oder durch eine andere thermoplastische Masse
ermöglicht.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann in vorteilhafter Weise dahingehend
ausgestaltet sein, daß das Einbringen der thermoplastischen Massen in die Form oder
das Aufbringen der thermoplastischen Massen auf einen Formkörper innerhalb oder
außerhalb einer Form durch Heißgießen oder Warmextrudieren oder Spritzgießen oder
durch Fused Deposition Modelling (FDM) erfolgt.
Bei dem FDM-Verfahren wird eine thermoplastifizierte Masse durch eine
computergesteuterte ortsbewegliche Düse auf einer Unterlage abgeschieden und auf
diese Weise ein Formkörper schichtweise aufgebaut.
Zweckmäßig ist es auch, wenn das Aufbringen der thermoplastischen Massen auf die
Unterlage oder auf den Formkörper durch pulvertechnologische Verfahren, Gießen,
Tauchen oder durch Fused Deposition Modelling (FDM) erfolgt.
Eine weitere vorteilhafte Variante der Erfindung besteht darin, daß mehrere Formkörper
durch Heißgießen, Warmextrudieren, Spritzgießen oder Fused Deposition Modelling
hergestellt werden und diese Formkörper nach dem Erstarren des oder der
thermoplastischen Binder zusammengesetzt und unter Druck oder unter einem
Vakuum gefügt werden.
Die Aufgabe wird weiterhin gelöst durch die Verwendung des erfindungsgemäßen
Formkörpers zur Herstellung eines Sinterkörpers, bei dem in der Oberfläche und/oder
in den oberflächennahen Bereichen des Formkörpers nach dem Sintern bei
Raumtemperatur oder bei Anwendungstemperatur ein druckverspannter Zustand
eingestellt ist.
Bei Werkstoffverbunden führt der Einsatz von unterschiedlich zusammengesetzten
Teilvolumina im Formkörper bei der Sinterung aufgrund der unterschiedlichen
Packungsdichte der verschiedenen Werkstoffe zu einer unterschiedlichen Schwindung
und damit zu Spannungen im Sinterkörper. Falls nach Ende der Schwindung bei
Sintertemperatur Spannungsfreiheit herrscht, was man durch gleiche lineare
Schwindung oder durch den Ausgleich der Schwindungsunterschiede durch eine
unterschiedliche Packungsdichte erreichen kann, so wird durch die unterschiedlichen
thermischen Ausdehnungskoeffizienten beim Abkühlen das Spannungsmaximum in der
Regel bei Raumtemperatur erreicht.
Durch die erfindungsgemäße Lösung kann nun die Schwindung gesteuert und damit
der Spannungszustand, der bei Raumtemperatur oder bei Anwendungstemperatur
gewünscht wird, eingestellt werden. Diese Steuerung erfolgt durch die Einstellung des
Feststoffgehaltes der einzelnen Werkstoffe oder Werkstoffgruppen in den
thermoplastischen Massen und im Verhältnis zueinander. Bei beispielsweise zwei
thermoplastischen Massen liegt der Feststoffgehalt des Werkstoffes höher, der den
größeren thermischen Ausdehnungskoeffizienten besitzt. Die Differenz im
Feststoffgehalt ist um so größer, je größer die Differenz im thermischen
Ausdehnungskoeffizienten und je größer die Temperaturdifferenz zwischen
Sintertemperatur und Zieltemperatur ist, bei der Spannungsfreiheit herrschen soll. Um
einen definierten Spannungszustand zu erzielen, muß die Differenz der
Packungsdichten so eingestellt werden, daß sich Schwindungsdifferenz und der
unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizient nicht gegenseitig aufheben.
Die thermoplastischen Massen werden hergestellt, indem mindestens ein
pulverförmiger Werkstoff in mindestens einem thermoplastischen Binder dispergiert
wird.
Als pulverförmige Werkstoffe kommen dabei keramische und/oder pulvermetallurgische
Werkstoff in Frage. Beispielsweise können dies sein SiC, TiC, B4C, ZrC, Si3N4, AlN,
TiB2, TiN, SSN, Al2O3, ZrO2 und deren Kombinationen untereinander in einem Zwei-
oder auch Dreistoffsystem, aber auch beispielsweise Stahlpulver oder ähnliches.
Die thermoplastischen Massen können neben dem Einbringen in eine Form auch auf
eine Unterlage aufgebracht werden. Diese Unterlage ist ebenfalls wie die Form nicht
Bestandteil des erfindungsgemäßen Formkörpers, ist aber bei verschiedenen
Herstellungsverfahren als Hilfsmittel für die Formgebung notwendig. Sowohl die
Unterlage als auch die Form sind hinsichtlich ihrer Zusammensetzung und Zustand in
Abhängigkeit von der eingesetzten Werkstoffkombination des erfindungsgemäßen
Formkörpers und der verwendeten Technologie frei wählbar.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sind Formkörper herstellbar, die eine
komplizierte innere und/oder äußere Kontur aufweisen. Dabei ist unter innerer Kontur
beispielsweise die Gestaltung eines Hohlraumes zu verstehen, also immer ein von
außen zugänglicher Bereich des Formkörpers.
Ebenfalls frei gestaltbar sind die Geometrien der Kontaktflächen zwischen zwei oder
mehreren Teilvolumina innerhalb eines Formkörpers. Diese Gestaltung der
Kontaktflächen kann ebenfalls zu einem Spannungsabbau und/oder zur Steuerung der
Spannungen in den Bereichen der Kontaktflächen zwischen zwei oder mehr
Teilvolumina führen.
Eine weitere an sich bekannte Möglichkeit zur teilweisen Steuerung der
Spannungszustände in dem erfindungsgemäßen Formkörper besteht darin, die
Oberfläche und/oder die oberflächennahen Bereiche des Formkörpers nach dem
Sintern bei Raumtemperatur oder bei Anwendungstemperatur in einen
druckverspannten Zustand zu versetzen.
Durch die Erfindung wird es möglich, beispielsweise erst eine thermoplastische Masse
in eine Form einzubringen, diese Erstarren zu lassen und anschließend eine weitere
thermoplastische Masse in die Form einzubringen. Nach dem Erstarren der ersten
thermoplastischen Masse ist auch ein vollständiges oder teilweises Austreiben des
thermoplastischen Binders möglich und sogar eine Vorsinterung, die nicht zur völligen
Dichtheit des Sinterkörpers führt. Diese Zwischenschritte sind nach jedem Auf-
und/oder Einbringen einer thermoplastischen Masse möglich. Das Auf- und/oder
Einbringen einer weiteren thermoplastischen Masse ist innerhalb aber auch außerhalb
einer Form möglich. Mit dem Auf- und/oder Einbringen einer thermoplastischen Masse
ist auch das ganz oder teilweise Füllen eines Hohlraumes in einem bereits erstarrten
Formkörper möglich. Diese Vorgänge können beliebig oft wiederholt werden, bevor das
teilweise oder völlige Austreiben des Binders und die Vorsinterung oder vollständigen
Sinterung des Formkörpers erfolgt.
Es ist nach dem erfindungsgemäßen Verfahren auch möglich, verschieden
erfindungsgemäße Formkörper herzustellen und diese dann unter Druck oder unter
Vakuum zu fügen. Anschließend kann dann das Austreiben des Bindemittels und/oder
die Sinterung erfolgen.
Unabhängig davon ist die Bearbeitung des erfindungsgemäßen Formkörpers mit an
sich bekannten Methoden, wie Drehen, Fräsen, Bohren, Ätzen usw. möglich.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird es auch möglich, im Inneren eines
erfindungsgemäßen Formkörpers eine von außen nicht zugänglichen Hohlraum zu
erzeugen. Dies wird erreicht, indem bei der Formgebung des Formkörpers an die
gewünschte Stelle eine thermoplastische Masse eingebracht wird, die keinen
pulverförmigen Werkstoff enthält, also nur aus einem thermoplastischen Binder
besteht. Nach dem Austreiben des Binders aus dem gesamten Formkörpers ist an
dieser Stelle ein Hohlraum entstanden.
Ein erfindungsgemäß hergestellter erfindungsgemäßer Formkörper weist gegenüber
Formkörpern, die nach dem Stand der Technik hergestellt worden sind, unter anderem
folgende Vorteile auf.
Durch die Freiheit der Formgestaltung können komplizierte Innen- und Außenkonturen
hergestellt werden und ebenfalls die Geometrie der Kontaktflächen der
unterschiedlichen Teilvolumina kann kompliziert und beliebig bewußt gestaltet werden.
Dadurch sind beispielsweise Hinterschneidungen, scharfe Kanten, senkrecht
zueinander stehende Bohrungen herstellbar, oder auch ein kompliziert aufgebauter
Körper, der aus einzeln hergestellten Formelementen zusammengesetzt und gefügt
worden ist.
Weiterhin sind dickere Schichten auf einer Unterlage herstellbar und auch ein frei
wählbares Schichtdickenverhältnis ist möglich.
Ebenfalls wird durch die Erfindung die Herstellung eines annähernd dicht gesinterten
Werkstoffverbundes ohne offene Porosität möglich, der insbesondere in reaktiven
Medien einsetzbar ist.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird es auch möglich Formkörper herzustellen,
die nach dem Sintern bei Raumtemperatur oder bei Anwendungstemperatur einen
definierten, gewünschten Spannungszustand aufweisen. Insbesondere ist ein
spannungsfreier oder annähernd spannungsfreier Zustand im gesinterten Körper
erreichbar.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß eine starke Erweiterung der
Palette der möglichen einsetzbaren Werkstoffe und Werkstoffkombinationen erreicht
wird.
Auch ist es durch die Erfindung möglich, einen Sinterkörper herzustellen, bei dem
beispielsweise kostenintensive Hochleistungswerkstoffe nur an den Stellen im
Sinterkörper eingesetzt werden, die entsprechend beansprucht sind.
Im weiteren wird die Erfindung an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Aus 69 g SiC, 6 g Al2O3, 4 g Y2O3, 14 g Paraffin, 4 g Stearinsäure und 3 g
Polyethylenwachs wird eine homogene thermoplastische Masse hergestellt. Aus 76 g
TiC, 6 g Al2O3, 4 g Y2O3, 9 g Paraffin, 3 g Stearinsäure und 2 g Polyethylenwachs wird
eine zweite homogene thermoplastische Masse hergestellt. Die beiden Massen werden
nacheinander bei 80°C und 0,2 MPa durch eine Düse auf eine Unterlage
abgeschieden. Die Düse wird weggesteuert geführt, so daß nach dem bekannten FDM-
Verfahren ein Bauteil aufgebaut wird. Die eine Seite des Formkörpers (Grünkörper)
besteht zu 100% aus der thermoplastischen SiC-Masse, die andere Seite zu 100%
aus der thermoplastischen TiC-Masse.
Anschließend werden Paraffine und Wachse bei 250°C aus dem Formkörper
ausgetrieben und danach einer Wärmebehandlung bei 1900°C unterzogen. Nach der
Abkühlung sind keine Eigenspannungen an der Kontaktfläche SiC-TiC vorhanden.
Aus 100 g Chromstahl-Pulver, 4 g Hartparaffin, 1 g Polyethylenwachs und 3 g
Stearinsäure wird eine homogene thermoplastische Masse hergestellt. Aus 100 g ZrO2-
Pulver, 12 g Paraffin und 5 g Stearinsäure wird eine zweite homogene thermoplastische
Masse hergestellt. Die erste thermoplastische Masse wird bei einer Temperatur von 80
°C unter einem Druck von 0,3 MPa in den Hohlraum eines zusammengesetzten
Werkzeuges, das die Kontur eines ersten Bauteil-Teilvolumens besitzt, eingespritzt.
Nach dem Erstarren dieser thermoplastischen Masse wird ein Schieber im Werkzeug
gezogen und es wird ein weiterer Hohlraum im Werkzeug freigegeben, der die Kontur
des zweiten Bauteil-Teilvolumens besitzt. In diesen Hohlraum wird die zweite
thermoplastische Masse bei einer Temperatur von 80°C und unter einem Druck von
0,3 MPa eingespritzt. Nach dem Abkühlen des Formkörpers wird dieser aus dem
Werkzeug entformt.
Bei einer Temperatur von 300°C wird der thermoplastische Binder aus dem
Formkörper ausgetrieben und anschließend bei 1350°C unter Wasserstoff gesintert.
Die festgestellten Spannungen in diesem Sinterkörper sind dabei um
Größenordnungen kleiner als die Festigkeit der Werkstoffe.
Claims (22)
1. Strukturierter Formkörper aus einem Werkstoffverbund, bei dem der
Werkstoffverbund aus mindestens einem thermoplastischen Binder und aus
mindestens zwei verschiedenen keramischen Werkstoffen oder aus mindestens einem
thermoplastischen Binder und aus mindestens einem keramischen und aus mindestens
einem pulvermetallurgischen Werkstoff oder aus mindestens einem thermoplastischen
Binder und aus mindestens zwei verschiedenen pulvermetallurgischen Werkstoffen
besteht und bei dem der Formkörper strukturiert aus Teilvolumina zusammengesetzt
ist, wobei die Teilvolumina jeweils verschiedene stoffliche Zusammensetzungen
aufweisen und einen unterschiedlichen Gehalt an Teilchen des Werkstoffes im
Verhältnis zum thermoplastischen Binder aufweisen oder jeweils verschiedene
stoffliche Zusammensetzungen aufweisen und einen unterschiedlichen Gehalt an
Teilchen des Werkstoffes im Verhältnis zum thermoplastischen Binder aufweisen und
zusätzlich ein oder mehrere Teilvolumina aufweisen, die nur aus thermoplastischem
Binder bestehen, wobei die verschiedene stoffliche Zusammensetzung und/oder der
unterschiedliche Gehalt an Teilchen des Werkstoffes im thermoplastischen Binder in
den verschiedenen Teilvolumina zueinander entsprechend den thermischen
Ausdehnungskoeffizienten der jeweils eingesetzten Werkstoffe zur Erzielung eines
definierten Spannungszustandes in ein, zwei oder in allen drei Raumrichtungen im
gesinterten Körper mindestens in Teilbereichen der Kontaktbereiche der
unterschiedlichen Teilvolumina bei Raumtemperatur oder bei Anwendungstemperatur
des gesinterten Formkörpers eingestellt ist.
2. Strukturierter Formkörper nach Anspruch 1, bei dem ein Teilvolumen aus SiC-
Pulver, das in einem thermoplastischen Binder verteilt ist und ein Teilvolumen aus TiC-
Pulver, das in einem thermoplastischen Binder verteilt ist, besteht, wobei der Gehalt an
SiC-Teilchen in dem einen Teilvolumen um 0,5 bis 4,0 Vol.-% niedriger liegt als der
Gehalt an TiC-Teilchen in dem anderen Teilvolumen und der Gehalt an SiC-Teilchen
zwischen 45 und 60 Vol.-% liegt.
3. Strukturierter Formkörper nach Anspruch 2, bei dem ein Teilvolumen aus SiC-
Pulver, das in einem thermoplastischen Binder verteilt ist und ein Teilvolumen aus TiC-
Pulver, das in einem thermoplastischen Binder verteilt ist, besteht, wobei der Gehalt an
SiC-Teilchen in dem einen Teilvolumen um 2,5 bis 3,0 Vol.-% niedriger liegt als der
Gehalt an TiC-Teilchen in dem anderen Teilvolumen und der Gehalt an SiC-Teilchen
zwischen 50 und 55 Vol.% liegt.
4. Strukturierter Formkörper nach Anspruch 1, bei dem ein Teilvolumen aus SiC-
Pulver, das in einem thermoplastischen Binder verteilt ist und ein Teilvolumen aus ZrC-
Pulver, das in einem thermoplastischen Binder verteilt ist und ein Teilvolumen aus TiC-
Pulver, das in einem thermoplastischen Binder verteilt ist, besteht, wobei der Gehalt an
SiC-Teilchen in dem einen Teilvolumen um 0,5 bis 4,0 Vol.-% niedriger liegt als der
Gehalt an TiC-Teilchen in dem anderen Teilvolumen und der Gehalt an SiC-Teilchen in
dem einen Teilvolumen um 0,2 bis 2,0 Vol.-% niedriger liegt als der Gehalt an ZrC-
Teilchen in dem anderen Teilvolumen und der Gehalt an ZrC-Teilchen in dem einen
Teilvolumen um 0,2 bis 2,0 Vol.-% niedriger liegt als der Gehalt an TiC-Teilchen in dem
anderen Teilvolumen und der Gehalt an SiC-Teilchen zwischen 45 und 60 Vol.-% liegt.
5. Strukturierter Formkörper nach Anspruch 1, bei dem ein Teilvolumen aus ZrO2-
Pulver, das in einem thermoplastischen Binder verteilt ist und ein Teilvolumen aus
Stahl-Pulver, das in einem thermoplastischen Binder verteilt ist, besteht, wobei der
Gehalt an ZrO2-Teilchen in dem einen Teilvolumen um 0,5 bis 14,0 Vol.-% niedriger
liegt als der Gehalt an Stahl-Teilchen in dem anderen Teilvolumen und der Gehalt an
Stahl-Teilchen zwischen 50 und 64 Vol.-% liegt.
6. Strukturierter Formkörper nach Anspruch 1, bei dem ein Teilvolumen aus Al2O3-
Pulver, das in einem thermoplastischen Binder verteilt ist und ein Teilvolumen aus
Stahl-Pulver, das in einem thermoplastischen Binder verteilt ist, besteht, wobei der
Gehalt an Al2O3-Teilchen in dem einen Teilvolumen um 1,5 bis 14,0 Vol.-% niedriger
liegt als der Gehalt an Stahl-Teilchen in dem anderen Teilvolumen und der Gehalt an
Stahl-Teilchen zwischen 50 und 64 Vol.-% liegt.
7. Strukturierter Formkörper nach Anspruch 1, bei dem der thermoplastische Binder
aus Paraffin(en) und/oder Wachs(en) und grenzflächenaktiven Stoffe(n) besteht und
weitere an sich bekannte Sinter- und Formgebungshilfsmittel enthalten sind.
8. Strukturierter Formkörper nach Anspruch 7, bei dem der thermoplastische Binder
aus Polyethylenwachs, Paraffin und Stearinsäure besteht und weitere an sich bekannte
Sinter- und/oder Formgebungshilfsmittel enthalten sind.
9. Strukturierter Formkörper nach Anspruch 1, der eine komplizierte innere und/oder
äußere Kontur aufweist.
10. Strukturierter Formkörper nach Anspruch 1, bei dem die Kontaktflächen zwischen
mindestens zwei Teilvolumina im Formkörper eine komplizierte Geometrie aufweisen.
11. Strukturierter Formkörper nach Anspruch 1, bei dem die Oberfläche und/oder die
oberflächennahen Bereiche des Formkörpers nach dem Sintern bei Raumtemperatur
oder bei Anwendungstemperatur einen druckverspannten Zustand aufweisen.
12. Verfahren zur Herstellung eines strukturierten Formkörpers aus einem
Werkstoffverbund, bei dem zur Herstellung von thermoplastischen Massen mindestens
zwei pulverförmige Werkstoffe mit unterschiedlichen Zusammensetzungen und
Feststoffgehalten in mindestens einem thermoplastischen Binder dispergiert werden
und die mindestens zwei thermoplastischen Massen gleichzeitig oder nacheinander auf
eine Unterlage aufgebracht oder in eine Form, die die Außen- und/oder Innenkontur
des herzustellenden Formkörpers aufweist, eingebracht werden, wobei der
Feststoffgehalt der pulverförmigen Werkstoffe im Verhältnis zum thermoplastischen
Binder nach den thermischen Ausdehnungskoeffizienten der pulverförmigen Werkstoffe
zur Erzielung eines definierten Spannungszustandes zumindest in Teilbereichen der
Kontaktbereiche der mindestens zwei thermoplastischen Massen im gesinterten
Zustand bei Raumtemperatur oder bei Anwendungstemperatur des gesinterten
Formkörpers eingestellt wird, und nach dem Erstarren der thermoplastischen Massen
der Formkörper von der Unterlage entfernt oder aus der Form entformt wird oder nach
dem Aufbringen einer oder mehreren weiteren thermoplastischen Massen auf die
Außen- und/oder Innenkontur des Formkörpers auf der oder einer weiteren Unterlage
oder innerhalb einer weiteren Form nach dem Erstarren der thermoplastischen Masse
oder Massen der Formkörper entfernt oder entformt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem das Auf- oder Einbringen der
thermoplastischen Massen auf die Unterlage oder in die Form unter Druckeinwirkung
durchgeführt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem der Formkörper gesintert wird und vor dem
Sintern mechanisch bearbeitet und/oder chemisch behandelt wird.
15. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem beim mehrmaligen Ein- oder Aufbringen der
thermoplastischen Massen auf die Unterlage oder in die Form oder auf den Formkörper
eine teilweise oder vollständige Entbinderung der erstarrten thermoplastischen Masse
oder Massen durchgeführt wird.
16. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem beim mehrmaligen Ein- oder Aufbringen der
thermoplastischen Massen auf die Unterlage oder in die Form oder auf den Formkörper
jeweils nach dem Erstarren einer oder mehrerer thermoplastischen Massen eine
Sinterung, die nicht zur vollständigen Dichtheit des gesinterten Körpers führt,
durchgeführt wird.
17. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem mindestens eine thermoplastische Masse,
die nur aus dem thermoplastischen Binder besteht, teilweise zwischen zwei
thermoplastische Massen eingebracht wird, die pulverförmige Werkstoffe im
thermoplastischen Binder enthalten.
18. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem in dem Formkörper eine Innenkontur erzeugt
wird, die ein Eindringen oder Durchdringen einer thermoplastischen Masse in oder
durch eine andere thermoplastische Masse ermöglicht.
19. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem das Einbringen der thermoplastischen
Massen in die Form oder das Aufbringen der thermoplastischen Massen auf einen
Formkörper innerhalb oder außerhalb einer Form durch Heißgießen oder
Warmextrudieren oder Spritzgießen oder durch Fused Deposition Modelling (FDM)
erfolgt.
20. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem das Aufbringen der thermoplastischen
Massen auf die Unterlage oder auf den Formkörper durch pulvertechnologische
Verfahren, Gießen, Tauchen oder durch Fused Deposition Modelling (FDM) erfolgt.
21. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem mehrere Formkörper durch Heißgießen,
Warmextrudieren, Spritzgießen oder Fused Deposition Modelling hergestellt werden
und diese Formkörper nach dem Erstarren des oder der thermoplastischen Binder
zusammengesetzt und unter Druck oder unter einem Vakuum gefügt werden.
22. Verwendung eines Formkörpers zur Herstellung eines Sinterkörpers, bei dem in der
Oberfläche und/oder in den oberflächennahen Bereiche des Formkörpers nach dem
Sintern bei Raumtemperatur oder bei Anwendungstemperatur ein druckverspannter
Zustand eingestellt ist.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19652223A DE19652223C2 (de) | 1996-12-16 | 1996-12-16 | Formkörper aus einem Werkstoffverbund, Verfahren zu seiner Herstellung und Verwendung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19652223A DE19652223C2 (de) | 1996-12-16 | 1996-12-16 | Formkörper aus einem Werkstoffverbund, Verfahren zu seiner Herstellung und Verwendung |
Publications (2)
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|---|---|
| DE19652223A1 DE19652223A1 (de) | 1998-06-25 |
| DE19652223C2 true DE19652223C2 (de) | 2003-02-27 |
Family
ID=7814824
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19652223A Expired - Lifetime DE19652223C2 (de) | 1996-12-16 | 1996-12-16 | Formkörper aus einem Werkstoffverbund, Verfahren zu seiner Herstellung und Verwendung |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE19652223C2 (de) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102004021209A1 (de) * | 2004-04-29 | 2005-12-01 | Actech Gmbh Advanced Casting Technologies Giessereitechnologie | Verfahren zur Herstellung einer Gießform aus einem Verbundformstoff für Gießereizwecke |
| DE102005043772A1 (de) * | 2005-09-14 | 2007-03-15 | Forschungszentrum Karlsruhe Gmbh | Verfahren zur Herstellung eines Gegenstandes aus mindestens einem selbständigen beweglichen Teil und einem Fixierteil |
| CN106312047A (zh) * | 2016-09-05 | 2017-01-11 | 东莞市兴茂橡塑科技有限公司 | 一种3d打印材料及利用该3d打印材料成型制品的方法 |
| WO2018059473A1 (zh) * | 2016-09-30 | 2018-04-05 | 珠海天威飞马打印耗材有限公司 | 三维成型丝料、制造方法及成型方法 |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10052385B4 (de) * | 2000-10-20 | 2005-03-03 | Forschungszentrum Karlsruhe Gmbh | Verfahren zur Herstellung von keramischen Formteilen |
| DE10324828B4 (de) * | 2003-05-26 | 2011-01-13 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Verfahren zur Herstellung keramischer oder pulvermatallurgischer geformter Körper |
| US7832458B2 (en) | 2005-09-01 | 2010-11-16 | Actech Gmbh | Method for producing a casting mold from a composite mold material for foundry purposes |
| DE102006060338A1 (de) | 2006-12-13 | 2008-06-19 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Haftfester Metall-Keramik-Verbund und Verfahren zu seiner Herstellung |
| DE102007003192B4 (de) | 2007-01-15 | 2012-04-26 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Keramischer und/oder pulvermetallurgischer Verbundformkörper und Verfahren zu seiner Herstellung |
| DE102008013471A1 (de) | 2008-03-10 | 2009-09-17 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Keramische Grünkörper mit einstellbarer Sinterschwindung, Verfahren zu ihrer Herstellug und Anwendung |
| DE102013004182A1 (de) * | 2013-03-12 | 2014-09-18 | Tutec Gmbh | Druckmasse zur Verwendung in 3D-Druckern und Verfahren zur Herstellung von Körpern mittels dieser Druckmassen sowie Verwendung der nach diesem Verfahren hergestellten Körpern |
| GB201500609D0 (en) * | 2015-01-14 | 2015-02-25 | Digital Metal Ab | Additive manufacturing method, method of processing object data, data carrier, object data processor and manufactured object |
| DE102015212335A1 (de) | 2015-07-01 | 2017-01-05 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Metall-keramik-werkstoffverbund und verfahren zu dessen herstellung |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0370751A2 (de) * | 1988-11-21 | 1990-05-30 | ROLLS-ROYCE plc | Maskenformen zum Giessen von Metallen |
| EP0441607A2 (de) * | 1990-02-06 | 1991-08-14 | Sanyo Chemical Industries Ltd. | Formbare Zusammensetzung |
| DE4139155A1 (de) * | 1990-11-30 | 1992-06-04 | Murata Manufacturing Co | Leiterplatte mit einem funktionsgradienten |
| EP0503362A2 (de) * | 1991-03-09 | 1992-09-16 | BASF Aktiengesellschaft | Verfahren zum Compoundieren keramischer Spritzgussmassen und Fasermassen |
| EP0543121A2 (de) * | 1991-10-18 | 1993-05-26 | International Business Machines Corporation | Verfahren zur Herstellung eines Metall-/Keramiksubstrats mit einem Schnittstellbereich |
| DE4334683A1 (de) * | 1993-10-12 | 1995-04-13 | Ulbricht Joachim Doz Dr Ing Ha | Feuerfestzusammensetzungen und Verfahren zu ihrer Herstellung |
-
1996
- 1996-12-16 DE DE19652223A patent/DE19652223C2/de not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0370751A2 (de) * | 1988-11-21 | 1990-05-30 | ROLLS-ROYCE plc | Maskenformen zum Giessen von Metallen |
| EP0441607A2 (de) * | 1990-02-06 | 1991-08-14 | Sanyo Chemical Industries Ltd. | Formbare Zusammensetzung |
| DE4139155A1 (de) * | 1990-11-30 | 1992-06-04 | Murata Manufacturing Co | Leiterplatte mit einem funktionsgradienten |
| EP0503362A2 (de) * | 1991-03-09 | 1992-09-16 | BASF Aktiengesellschaft | Verfahren zum Compoundieren keramischer Spritzgussmassen und Fasermassen |
| EP0543121A2 (de) * | 1991-10-18 | 1993-05-26 | International Business Machines Corporation | Verfahren zur Herstellung eines Metall-/Keramiksubstrats mit einem Schnittstellbereich |
| DE4334683A1 (de) * | 1993-10-12 | 1995-04-13 | Ulbricht Joachim Doz Dr Ing Ha | Feuerfestzusammensetzungen und Verfahren zu ihrer Herstellung |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| DE-Z.: cfi/Ber. DKG 72 (1995) No.1-2 * |
| DE-Z.: DLR-Workshop "Gradientenwerkstoffe", 11.11.1993 * |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102004021209A1 (de) * | 2004-04-29 | 2005-12-01 | Actech Gmbh Advanced Casting Technologies Giessereitechnologie | Verfahren zur Herstellung einer Gießform aus einem Verbundformstoff für Gießereizwecke |
| DE102004021209B4 (de) * | 2004-04-29 | 2006-06-29 | Actech Gmbh | Verfahren zur Herstellung einer Gießform aus einem Verbundformstoff für Gießereizwecke |
| DE102005043772A1 (de) * | 2005-09-14 | 2007-03-15 | Forschungszentrum Karlsruhe Gmbh | Verfahren zur Herstellung eines Gegenstandes aus mindestens einem selbständigen beweglichen Teil und einem Fixierteil |
| CN106312047A (zh) * | 2016-09-05 | 2017-01-11 | 东莞市兴茂橡塑科技有限公司 | 一种3d打印材料及利用该3d打印材料成型制品的方法 |
| WO2018059473A1 (zh) * | 2016-09-30 | 2018-04-05 | 珠海天威飞马打印耗材有限公司 | 三维成型丝料、制造方法及成型方法 |
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