CN112739479A - 用于制造卫生配件的部件的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于制造卫生配件(2)的部件(1)的方法，所述方法至少包括以下步骤：a.提供粉末形式的第一金属(3)，b.提供粉末形式的第二金属(4)，所述第二金属(4)不同于所述第一金属(3)，c.混合所述金属(3，4)，d.用激光(5)部分熔化所述金属(3，4)来逐层构造所述部件(1)。

Description

用于制造卫生配件的部件的方法
技术领域
本发明涉及一种用于制造卫生配件的部件的方法、一种卫生配件的部件和一种卫生配件。
背景技术
从现有技术中已知，用黄铜制造卫生配件，例如脸盆配件、浴缸配件、隐藏式配件等。为了能够实现复杂的几何形状——该几何形状还可包括配件的不同的功能元件，通常使用铸造工艺来实现该目的。
发明内容
然而，在这一点上，可以观察到，相应的铸造工艺在几何形状的质量和精度方面受到限制，特别是在这些工艺可以实现的几何形状的轮廓方面受到限制。这对于特别薄壁的配件是尤其密切相关的。此外，并非所有可自由成形的几何形状都可以通过适当的铸造工艺来实现。
增材制造工艺也是已知的，在其中部件被逐层地构建或打印。用于增材制造的特定金属粉末的组成和生产是非常昂贵的。必须通过熔融然后粉碎来冶金地生产更大批量的产品。在该工艺中，在粉末生产之前生产多组分合金。纯度通常取决于熔融工艺。此外，可以观察到，并不是多组分合金的每种组分都足够稳定以用于粉末化。
在此基础上，本发明的目的是至少部分地解决关于现有技术描述的问题。特别地，将具体地阐明一种用于制造卫生配件的部件的方法、用于卫生配件的部件和卫生配件，其有助于简化用于卫生配件的部件的增材制造。
这些目的通过独立权利要求的特征来解决。在从属权利要求中指出了这里提出的解决方案的进一步有利的实施例。应当注意，在从属权利要求中单独列出的特征可以以在技术上有意义的任何方式组合，并且限定本发明的进一步的实施例。此外，在说明书中详细说明和解释了权利要求中指出的特征，并给出了本发明的其它优选实施例。
一种用于制造卫生配件的部件的方法对此有益，该方法至少包括以下步骤：
a.提供粉末形式的第一金属，
b.提供粉末形式的第二金属，所述第二金属不同于所述第一金属，
c.将这些金属混合，
d.通过用激光部分地熔化这些金属来逐层构造所述部件。
附图说明
图1为示出了本发明所描述的方法的顺序的流程图；
图2示出了本发明所描述的过程的可能的应用。
具体实施方式
如图1所示，步骤a.，b.，c.和d.的顺序作为示例给出，并且可以用于例如常规操作过程中。特别地，步骤a.到d.应该以所示的顺序至少进行一次。此外，步骤a.到d.，特别是步骤a.到c.，也可以至少部分地并行地或甚至同时地进行。
该方法可用于例如制造卫生配件/洁具的黄铜部件。特别地，该方法用于卫生配件的(黄铜)壳体或(黄铜)壳体部分的(双金属)激光烧结。该方法允许例如通过使用增材制造工艺特别有利地生产黄铜合金。该方法的特别的优点是合金的形成(主要)发生在增材生产期间。
因此，这里描述的方法允许以有利的方式避免在粉末生产之前生产多组分合金并且随后将多组分合金粉末化和/或与此相关的缺点。相反地，合金可以在增材制造期间在由激光产生的熔体中产生。在本文中，粉末(混合物)可以由最纯的单种粉末混合在一起。例如，在粉末混合物的第一次和重复熔融中发生合金形成和晶体形成。先前打印的下层可以被有意地再次熔融。因此可以有利地生产原始合金。然而，也可以加入其它元素和/或合金。
在步骤a.中提供粉末形式的第一金属。以粉末形式提供的第一金属可以是金属材料，也可能是金属合金。然而，优选地，以粉末形式提供的第一金属是纯金属(即，不是合金)。在本文中，第一金属例如可以是铜粉末。
在步骤b.中提供粉末形式的第二金属，第二金属不同于第一金属。在本文中，金属不仅在其材料特性如硬度或熔点方面不同。而且，这些金属通常在它们的化学元素上是不同的。以粉末形式提供的第二金属可以是金属材料，也可能是金属合金。然而，优选地，以粉末形式提供的第二金属是纯金属(即，不是合金)。在此，第二金属例如可以是锌粉末或银粉末。
在步骤c.中将金属混合。混合可以例如在提供两种金属之前和/或期间进行。替代地或附加地，混合也可以在提供两种金属期间和/或之后进行。特别优选在粉末床中混合金属或是将金属混合到粉末床。在步骤c.中通常产生具有明显不同的熔点的两种金属的粉末混合物。此外，两种金属在液态下可能具有有限的或完全的溶解度。在本文中，不同金属粉末的混合也可以在粉末床打印机的整个粒径范围中有意地进行。特别地，多金属混合物可以尽可能纯净和/或精确地生产。
在步骤d.中通过用激光部分熔化金属来逐层地构造部件。逐层构造也可以以这样的方式描述，即多个层一个接一个地、在彼此的顶部上或逐层地形成。层基本上描述了该部件的水平横截面。特别地，在步骤d.中的熔融期间形成包括第一金属和第二金属(具有它们各自的典型的相和晶体结构)的合金。
在部分熔化中，位于层内的粉末在预定的要发生材料凝固的点处被局部加热，加热时间和/或加热强度根据需要而定，以便金属粉末在那里(短暂地)液化，并因此永久地(或直到再加热)结合。部分熔化可以有利地以3D打印的形式(在粉末床中)或以三维增材制造工艺的形式(在粉末床中和/或利用激光熔化)进行。
优选地，在步骤d.中进行激光烧结和/或激光熔融。在步骤d.中，特别优选所谓的选择性激光烧结(简称SLS)。选择性激光烧结(SLS)是一种用于通过用激光从粉末原材料烧结来产生空间结构的增材制造工艺。可替换地或附加地，在步骤d.中可以执行所谓的选择性激光熔化(简称：SLM)。
优选地，以这样的方式选择和/或控制激光的激光功率和/或熔化温度和/或曝光时间，即，一方面，对于不同金属的熔融混合有足够的时间，另一方面，如果可能的话，该时间足够短以避免偏析。(最大)冷却速率应小于106K/s[开尔文/秒]。优选地，冷却速率在20K/s至2,000K/s的范围内。关于熔化温度，根据所要处理的金属，优选以下范围：对于Cu大于1,100℃，对于Zn大于450℃，对于不锈钢大于1,500℃，对于uZn(再熔融Zn)大于900℃。特别是在短的熔融时间内，具有非常不同熔点的材料可有利地在一起形成合金。
根据一个有利的实施例，建议在步骤c.中形成粉末床。这允许以有利的方式特别简单和可控地供应粉末。在本文中，该方法也可以尤其描述为在具有粉末床的金属打印机中的双金属激光烧结。
根据另一有利的实施例，提出在步骤d.中，在第一金属和第二金属的多个粉末颗粒之间产生至少部分的结合。在本文中，激光参数和/或曝光策略可以这样调节，使得不同(纯)材料的粉末球体(针对性地或可控地)彼此部分地结合，所述粉末球体通常具有不同的熔点。
按照另一有利的实施例，提出在步骤d.中，在来自第一层的第一金属和来自与其相邻(即与第一层相邻)的第二层的第二金属的多个粉末颗粒之间形成至少部分的结合。这可以有助于合金内特别有利的交联。下面的、先前打印的床(层)可以被有意地再次熔融。
根据另一有利的实施例，提出在步骤d.中，至少部分地制造具有(或来自)第一金属和第二金属的合金。该方法可特别用于生产最细的合金。此外，可以以有利的方式生产在铸造或其它熔融工艺中不稳定的合金。例如，合金可以是黄铜合金。
根据另一有利的实施例，提出了第一金属具有第一熔点，第二金属具有第二熔点，第二熔点低于第一熔点。换句话说，这意味着第二熔点在第一熔点之下。
根据另一有利的实施例，提出了使用铜基材料作为第一金属，使用锌基材料作为第二金属。这可以以特别有利的方式有助于卫生配件的黄铜部件的增材生产。
根据另一有利实施例，提出了至少第一金属或第二金属是金属合金。这尤其可以用于部分地或局部地(针对性地和/或可控地)调节金属合金的性能。
例如，银粉末(例如，作为铜粉合金中的微小颗粒)的添加可用于提供细菌防护。在本文中，第一金属例如可以是黄铜粉末和/或铜基合金粉末，而第二金属例如可以是银粉。
根据另一方面，还阐明了一种用于卫生配件的部件，其中该部件使用本文所述的方法制造。该部件可以是例如卫生配件的壳体或壳体部件。
根据另一方面，还阐明了一种卫生配件，该卫生配件包括使用在此描述的方法制造的部件。在本文中，卫生配件也可以具有在此描述的部件。卫生配件可以是例如脸盆配件、浴缸配件、隐藏式配件等。
结合该方法讨论的细节、特征和有利实施例也可以出现在这里给出的部件和/或卫生配件中，反之亦然。在这方面，充分参考关于特征的进一步表征的解释。
下面将使用附图更详细地解释在此给出的解决方案及其技术环境。应当指出，本发明不受所示示例的限制。特别地，除非明确地陈述，否则也可以提取在附图中解释的或与附图结合解释的事实的部分方面，并且将它们与来自其他附图和/或本描述的其他特征和/或发现组合。示例性地并且示意性地：
图2示出了在此描述的方法的可能的应用的示例性和示意性说明。
为了制造卫生配件2的部件1，将粉末状的第一金属3和与粉末状的第二金属4混合到一起以形成粉末床6，其中第二金属不同于第一金属。
随后，通过用激光5部分熔融金属3、4逐层地构建部件1，这允许第一金属3和第二金属4的多个粉末颗粒之间的至少部分的结合。特别地，还可能在来自第一层7的第一金属3和来自与其相邻的第二层8的第二金属4的多种粉末颗粒之间产生至少部分的结合。
在逐层构建期间，第一金属3和第二金属4产生合金。例如，第一金属3具有第一熔点，第二金属4具有第二熔点，其中第二熔点低于第一熔点。
例如，第一金属3是铜基材料，第二金属4是锌基材料。作为替代或附加，金属合金可以用作第一金属3和/或第二金属4。然而，优选至少一种金属3，4是纯金属。
在此可以看到该方法的优点，特别是事实上纯粉末的生产比由合金生产粉末容易得多。例如，纯锌粉末和纯铜粉末比黄铜粉末更容易生产。
因此，在此阐明了一种用于制造卫生配件的部件的方法、一种用于卫生配件的部件以及一种卫生配件，它们至少部分地解决了参考现有技术所描述的问题。特别地，本发明阐明了一种用于制造卫生配件的部件的方法、一种用于卫生配件的部件以及一种卫生配件，其有助于简化卫生配件的部件的增材制造。

Claims (10)

1.一种用于制造卫生配件(2)的部件(1)的方法，包括：
a.提供粉末形式的第一金属(3)；
b.提供粉末形式的第二金属(4)，所述第二金属(4)不同于所述第一金属(3)；
c.混合这些金属(3，4)；以及
d.用激光(5)部分地熔化这些金属(3，4)来逐层构造所述部件(1)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤c.中形成粉末床(6)。
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中在步骤d.中，所述第一金属(3)和所述第二金属(4)的多个粉末颗粒之间至少部分地产生结合。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在步骤d.中，在来自第一层(7)的第一金属(3)和来自与第一层相邻的第二层(8)的第二金属(4)的多个粉末颗粒之间至少部分地产生结合。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在步骤d.中，至少部分地由所述第一金属(3)和所述第二金属制成合金(4)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述第一金属(3)具有第一熔点，并且所述第二金属(4)具有第二熔点，所述第二熔点低于所述第一熔点。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，将铜基材料用作所述第一金属(3)，将锌基材料用作所述第二金属(4)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，至少使用金属合金作为所述第一金属(3)或所述第二金属(4)。
9.一种用于卫生配件(2)的部件(1)，其中，所述部件(1)通过根据前述权利要求中任一项所述的方法制造。
10.一种包括根据权利要求9所述的部件(1)的卫生配件(2)。
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