DE102004038254A1 - Tool e.g. drill bit, manufacturing method, involves casting, or injection molding using form, and positioning tool, where different materials or material combinations comprise different material compositions during manufacturing tool - Google Patents

Tool e.g. drill bit, manufacturing method, involves casting, or injection molding using form, and positioning tool, where different materials or material combinations comprise different material compositions during manufacturing tool Download PDF

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Abstract

The method involves casting, or injection molding of an original mould using a form and manufacturing a tool. The manufactured tool is then positioned, where different materials or material combinations comprise different materials or material compositions during manufacturing of the tool. The tool has a work surface and material combination of the tool varies along and/or right angle to the work surface. An independent claim is also included for a tool manufactured by injection molding.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Erzeugnisses sowie ein zugehöriges Erzeugnis.The The invention relates to a method of manufacturing a product and an associated Product.

Herstellverfahren unter Verwendung des Urformens sind insbesondere bei großen Stückzahlen der herzustellenden Erzeugnisse vorteilhaft. Bekannte Verfahren des Urformens sind das Gießen, Spritzgießen, Pressen sowie gegebenenfalls auch das Formwalzen, Extrudieren und dergleichen.manufacturing using the primary forming are especially in large quantities of to be produced. Known method of Arching is casting, injection molding, Pressing and optionally also the form rolling, extruding and like.

Für viele Erzeugnisse ist es allerdings erforderlich, anschließend an einen Urformvorgang eine weitere Bearbeitung insbesondere der Arbeitsoberflächen der Erzeugnisse vorzunehmen, wie dies beispielhaft nachfolgend für Erzeugnisse aus dem Gebiet der Werkzeuge beschrieben ist, insbesondere anhand von Bohrwerkzeugen.For many Products, however, it is necessary to follow an arching process further processing in particular the working surfaces of the Products, as exemplified below for products is described in the field of tools, in particular based of drilling tools.

Bohrwerkzeuge bestehen in der Regel aus einem Aufnahmeschaft für die Antriebsmaschine, einer Förderwendel sowie einer Schneide und werden überwiegend durch spanende Formgebung hergestellt. Werkstoff ist in der Regel ein CrNi- oder HSS-Stahl, der auf teuren CNC-Maschinen oder Transferstraßen bearbeitet wird. Zur Erhöhung der Standzeit wird entweder ein gehärteter Schneidkopf verwendet, wie in der US 6,644,899 beschrieben, oder es wird eine Schneidplatte aus einem harten Werkstoff aufgebracht, beispielsweise aus Wolframcarbid, oder es wird flächig eine dünne Schicht aus einem harten Werkstoff aufgebracht.Drilling tools usually consist of a receiving shaft for the prime mover, a conveyor spiral and a cutting edge and are mainly produced by cutting shaping. Material is usually a CrNi or HSS steel, which is machined on expensive CNC machines or transfer lines. To increase the service life either a hardened cutting head is used, as in the US 6,644,899 described, or it is a cutting plate made of a hard material applied, for example, tungsten carbide, or it is flat applied a thin layer of a hard material.

Aus der EP 0 865 847 A2 ist ein Bohrer bekannt, der aus einem Rohling dadurch hergestellt wird, dass die Förderwendel spanlos hergestellt wird durch Verdrehen des Aufnahmeschaftes gegenüber der Schneide.From the EP 0 865 847 A2 a drill is known, which is produced from a blank in that the conveyor coil is produced without cutting by rotating the receiving shaft relative to the cutting edge.

Aus der DE 43 14 868 A1 ist Bohrwerkzeug bekannt, das mehrteilig ausgebildet ist und bei dem ein die Schneide bildender Bohrkopf mit dem Schaft durch eine als Gewindestange ausgebildeten Förderwendel verbunden ist.From the DE 43 14 868 A1 Drilling tool is known, which is designed in several parts and in which a cutter forming the cutter head is connected to the shaft by a threaded rod designed as a screw conveyor.

Aus der US 6,588,994 B2 ist ein Bohrer bekannt, bei dem ein Schaft aus einem Polymerkunststoff mit einem Außensechskant an den eigentlichen Bohrerschaft nach dessen Herstellung angeformt wird.From the US 6,588,994 B2 a drill is known in which a shaft made of a polymer plastic with an external hexagon is formed on the actual drill shaft after its production.

Alle bekannten Herstellverfahren sind zeit- und damit kostenaufwändig und erfordern zum Teil komplexe Fügedesigns und Konstruktionen. Sogenannte Hinterschnittwerkzeuge, die beispielsweise bei Bohrwerkzeugen in gewisser Bohrtiefe eine radiale Erweiterung erzielen, werden heute vollständig aus Vollmaterial gefertigt oder aufwendig umgeformt mit zwingender mechanischer Nachbearbeitung.All known manufacturing processes are time-consuming and thus costly and sometimes require complex joining designs and constructions. So-called undercut tools, for example, in Drilling tools achieve a radial extension to a certain depth, are completely exhausted today Solid material or elaborately formed with compelling mechanical Post processing.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Beschichten von Gegenständen bereitzustellen, welche die Nachteile des Standes der Technik überwinden. Insbesondere sollen qualitativ hochwertige Erzeugnisse, insbesondere Werkzeuge, mit großer Formvielfalt kostengünstig herstellbar sein.Of the Invention is based on the object, a method and an apparatus for coating objects which overcome the disadvantages of the prior art. In particular, high quality products, in particular Tools, with great Variety of shapes cost-effective be produced.

Die Aufgabe ist durch das im Anspruch 1 bestimmte Verfahren und durch das im nebengeordneten Anspruch bestimmte Erzeugnis gelöst. Besondere Ausführungsarten der Erfindung sind in den Unteransprüchen bestimmt.The The object is achieved by the method defined in claim 1 and by the product specified in the sibling claim is resolved. Special embodiments The invention are defined in the subclaims.

Die Aufgabe ist bei einem Verfahren zum Herstellen eines Erzeugnisses durch Urformen, wie beispielsweise Gießen, Spritzgießen oder dergleichen, mittels einer Form, dadurch gelöst, dass durch Einbringen unterschiedlicher Werkstoffe oder Werkstoffzusammensetzungen in die Form bereits das durch das Urformen hergestellte Erzeugnis an vorgebbaren Positionen vorgebbar unterschiedliche Werkstoffe oder Werkstoffkombinationen aufweist.The Task is in a process for producing a product through prototypes, such as casting, injection molding or the like, by means of a mold, achieved in that by introducing different Materials or material compositions into the mold already that through the prototype manufactured product can be specified at predefinable positions has different materials or combinations of materials.

Die Formen können hierzu modular aufgebaut sein, insbesondere mehrere Abschnitte aufweisen, in welchen die eingefüllte oder eingespritzte Formmasse derart aushärtet, dass eine vorgebbar inhomogene Zusammensetzung des Werkstoffes in dem hergestellten Erzeugnis entsteht. Hierzu können hinsichtlich der Werkstoffe auch unterschiedlich zusammengesetzte Formmassenteile nacheinander oder gleichzeitig eingefüllt werden.The Can shape be modular for this purpose, in particular have several sections, in which the filled or injected molding compound hardens such that a specifiable inhomogeneous Composition of the material in the manufactured product is produced. This can be done in terms of The materials also different composition of molded parts be filled in succession or simultaneously.

Es ist vorteilhaft eine Negativform des herzustellenden Erzeugnisses zu verwenden und diese Negativform mit der Formmasse in besonderer Art und Weise zu füllen. Dabei ist der Werkstoff der Formmasse nicht homogen, sondern es werden einzelne Formmassenteile anwendungsspezifisch hinsichtlich ihrer Werkstoffzusammensetzung, ihres Anteils an Fasern und/oder ihres Volumens vorbereitet und der Negativform zugeführt. Durch gezieltes Anreichern bestimmter Werkstoffe in den einzelnen Formmassenteilen, die in vorgebbaren Bereichen und Zonen des herzustellenden Erzeugnisses eingebaut werden, können die anwendungsspezifischen Anforderungen an das Erzeugnis punktgenau erfüllt werden. Es können zwei oder mehr Werkstoffkomponenten verwendet werden. Vorzugsweise sind die Übergänge zwischen Abschnitten oder Zonen des Erzeugnisses mit unterschiedlicher Werkstoffzusammensetzung homogen, ohne Seigerungen und ohne abrupte zweiphasige Übergänge.It is advantageous a negative mold of the product to be produced to use and this negative mold with the molding compound in particular Way to fill. The material of the molding compound is not homogeneous, but it Individual molded parts are application specific in terms of their material composition, their proportion of fibers and / or prepared their volume and fed to the negative mold. By targeted enrichment of certain materials in the individual parts of the molding compound, in specified areas and zones of the product to be produced can be installed the application-specific requirements for the product with pinpoint accuracy be fulfilled. It can two or more material components are used. Preferably are the transitions between Sections or zones of the product with different material composition homogeneous, without segregations and without abrupt biphasic transitions.

Grundsätzlich können nach dem erfindungsgemäßen Verfahren Erzeugnisse für eine Vielzahl von Anwendungen hergestellt werden, bei denen an unterschiedlichen Abschnitten oder Teilen des Erzeugnisses unterschiedliche Belastungen auftreten und demzufolge unterschiedliche Eigenschaften erwünscht sind, insbesondere unterschiedliche mechanische, elektrische, magnetische, optische und/oder thermische Eigenschaften.Basically, after the method according to the invention Products for a variety of applications are made where different Sections or parts of the product have different loads occur and therefore different properties are desired, particular different mechanical, electrical, magnetic, optical and / or thermal properties.

Besonders Werkzeuge können nach dem erfindungsgemäßen Verfahren vorteilhaft hergestellt werden, insbesondere spanende Werkzeuge wie Bohrer, Fräser oder Schneidwerkzeuge für Drehmaschinen. Ebenso können beispielsweise Ventile für Verbrennungsmotoren, Dübel, Bleche für Container, Träger für Baukonstruktionen oder Leiterwerkstoffe ebenso wie Halbzeuge oder Profile nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt werden.Especially Tools can according to the inventive method be made advantageous, in particular cutting tools like drills, cutters or cutting tools for Lathes. Likewise for example, valves for internal combustion engines, dowels, Sheets for Container, carrier for building constructions or conductor materials as well as semi-finished products or profiles after the inventive method getting produced.

Besonders vorteilhaft ist dabei, dass das durch Urformen hergestellte Erzeugnis an den für die jeweilige Anwendung wesentlichen Oberflächen bereits eine erfindungsgemäße Variation der Zusammensetzung des Werkstoffes aufweisen, wodurch eine aufwändige Nachbearbeitung und Beschichtungsverfahren entfallen. Hervorzuheben ist dabei die Möglichkeit technische Eigenschaften wie hohe Härte, hohe Temperaturbeständigkeit bei gleichzeitig hohen mechanischen Festigkeitseigenschaften wie beispielsweise Zugfestigkeit, Biegefestigkeit oder andere je nach Anwendungsbedarf miteinander zu vereinen.Especially It is advantageous that the product produced by prototyping to the for the respective application essential surfaces already a variation of the invention Have the composition of the material, creating a complex post-processing and coating processes are eliminated. To emphasize here is the possibility technical characteristics such as high hardness, high temperature resistance at the same time high mechanical strength properties such as Tensile strength, flexural strength or others depending on application requirements to unite with each other.

Besonders vorteilhaft ist die Anwendung von Kompositwerkstoffen als Formmasse, insbesondere solche Kompositwerkstoffe, die Fasern aufweisen. Diese Faser können mindestens einen Anteil aus einem nichteisenmetallischen, amorphen oder keramischen Werkstoff aufweisen. Es können Fasern verwendet werden, die mindestens einen Anteil eines Metalls mit einem Schmelzpunkt von mehr als 2000 °C, insbesondere mehr als 2500 °C, und vorzugsweise mehr als 3000 °C aufweisen, beispielsweise Osmium oder Rhenium, sowie deren Legierungen. Die Faser kann auch vollständig aus solchen Metallen oder deren Legierungen bestehen.Especially advantageous is the use of composite materials as a molding compound, in particular those composite materials which comprise fibers. These Fiber can at least one portion of a non-ferrous, amorphous or ceramic material. Fibers can be used the at least one portion of a metal having a melting point of more than 2000 ° C, in particular more than 2500 ° C, and preferably more than 3000 ° C have, for example, osmium or rhenium, and their alloys. The fiber can also be complete consist of such metals or their alloys.

Die Faser kann auch vollständig aus einem keramischen Werkstoff bestehen, oder aus einem vollkeramischen oder einen keramischen Anteil aufweisenden Kompositwerkstoff bestehen, einschließlich gesinterter Fasern, oder nur einen keramischen Anteil aufweisen, beispielsweise eine keramische Beschichtung eines Faserkerns aus Kunststoff, Metall, Glas oder dergleichen. Es können auch Anteile aus einem amorphen Werkstoff wie beispielsweise Glas eingesetzt werden oder geeignete Metalloxidpolymere. Insbesondere die Kombination aus Keramik und Metalloxiden ist vorteilhaft.The Fiber can also be complete consist of a ceramic material, or a full ceramic or a ceramic component comprising composite material, including sintered fibers, or have only a ceramic portion, For example, a ceramic coating of a fiber core Plastic, metal, glass or the like. It can also be shares of one be used amorphous material such as glass or suitable metal oxide polymers. In particular, the combination of ceramic and metal oxides is advantageous.

Durch die erfindungsgemäßen Faserwerkstoffe lassen sich hohe Zug-, Druck- und/oder Biegefestigkeiten erzielen bei gleichzeitig hoher Temperaturbelastbarkeit und/oder hoher chemischer Resistenz, insbesondere Oxidationsbeständigkeit. Es sind auch Kombinationen von keramischen und amorphen Werkstoffen für die Faser möglich. Der neben dem hochtemperaturfesten keramischen oder amorphen Bestandteil vorhandene, mindestens eine weitere Bestandteil der Faser kann, muss aber nicht, hochtemperaturfest sein.By the fiber materials according to the invention High tensile, compressive and / or bending strengths can be achieved at the same time high temperature resistance and / or high chemical Resistance, in particular oxidation resistance. They are also combinations of ceramic and amorphous materials for the fiber possible. Of the next to the high temperature ceramic or amorphous component existing, at least one further constituent of the fiber, but does not have to be high temperature resistant.

Vorzugsweise kommt als keramischer Anteil der Faser insbesondere ein hochtemperaturfester keramischer Werkstoff in Betracht, der eine hohe chemische Beständigkeit sowohl beim Herstellen des Erzeugnisses als auch beim späteren Gebrauch des Erzeugnisses gewährleistet. Als Faserwerkstoff kommt beispielsweise Aluminiumoxyd, Aluminiumnitrid, Bornitrid oder Siliciumcarbid in Frage.Preferably comes as a ceramic portion of the fiber in particular a high temperature resistant ceramic Material considered, which has a high chemical resistance both in the manufacture of the product and in later use of the product. The fiber material is, for example, aluminum oxide, aluminum nitride, Boron nitride or silicon carbide in question.

Die Fasern können mindestens abschnittsweise als Hohlkörper ausgebildet sein, insbesondere insgesamt eine Hohlform aufweisen, oder massiv ausgebildet sein. Die Fasern weisen vorzugsweise eine von der Zylinderform oder Stabform abweichende Form auf. Als Zylinder ist dabei ein geometrischer Körper zu verstehen, bei dem zwei parallele, ebene und kongruente Grundflächen durch einen Mantel mit geradliniger Längsachse miteinander verbunden sind. Die Form der Grundfläche kann dabei beliebig sein, insbesondere kreisförmig, ellipsenförmig, regelmäßig oder unregelmäßig drei- oder vieleckig, mit oder ohne abgerundete Kanten, sichelförmig oder ringförmig unter Ausbildung einer Hohlfaser.The Fibers can be formed at least in sections as a hollow body, in particular total have a hollow shape, or be formed solid. The fibers preferably have a different from the cylindrical shape or rod shape Shape up. As a cylinder is a geometric body in which two parallel, even and congruent bases through a jacket with a straight longitudinal axis connected to each other. The shape of the base can be arbitrary, especially circular, elliptical, regularly or irregularly or polygonal, with or without rounded edges, sickle-shaped or ring-shaped below Formation of a hollow fiber.

Erfindungsgemäß sind sowohl abschnittsweise verdickte und/oder verdünnte Fasern möglich als auch Fasern, die eine von der zylindrischen Stabform abweichende Form aufweisen, insbesondere gebogen, gekrümmt, gedreht, spiralförmig, wellenförmig, kreisförmig, ellipsenförmig, dreieck- oder vieleckförmig oder dergleichen sind. Die Fasern können im wesentlichen eine zweidimensionale Ausdehnung oder sogar eine dreidimensionale Ausdehnung aufweisen. Es sind auch Kombinationen unterschiedlich geformter Fasern möglich bis hin zur Bildung zwei- oder dreidimensionaler Strukturen, die aus einer oder mehreren Fasern unterschiedlicher oder übereinstimmender Faserform gebildet sind, wobei die einzelnen Fasern miteinander regelmäßig oder unregelmäßig verkettet, verhakt, ineinandergeschlungen oder dergleichen sein können.Both are according to the invention partially thickened and / or thinned fibers possible as also fibers which deviate from the cylindrical rod shape Have shape, in particular curved, curved, rotated, spiral, wavy, circular, elliptical, triangular or polygonal or are the like. The fibers can be substantially a two-dimensional extension or even a three-dimensional one Have expansion. There are also combinations of different shapes Fibers possible to the formation of two- or three-dimensional structures, the one or more fibers of different or more consonant Fiber form are formed, wherein the individual fibers with each other regularly or chained irregularly, hooked, interlocked or the like can be.

Vorzugsweise weist mindestens ein erster Abschnitt der Faser, insbesondere ein Endabschnitt, eine gegenüber einem weiteren Abschnitt der Faser hinsichtlich Größe und/oder Form und/oder Orientierung unterschiedliche Querschnittskontur auf. Vorzugsweise sind beide Faserenden im Wesentlichen identisch ausgebildet, insbesondere symmetrisch zu einem Mittelabschnitt der Faser. Durch die Ausbildung eines solchen Abschnittes wird eine formschlüssige Verbindung der Faser mit der die Faser umgebenden Matrix gewährleistet. Eine solche formschlüssige Verbindung kann gegenüber der üblichen reibschlüssigen Verbindung zwischen Faser und Matrix, insbesondere gegenüber den bekannten Fasern mit glatter Oberfläche, deutlich größere Kräfte übertragen und führt daher zu einer höheren Belastbarkeit der hergestellten Erzeugnisse.Preferably, at least one first section of the fiber, in particular one end section, has a different cross-sectional contour with respect to a further section of the fiber in terms of size and / or shape and / or orientation. Preferably, both fiber ends are substantially formed identically, in particular symmetrically to a central portion of the fiber. The formation of such a section ensures a positive connection of the fiber with the matrix surrounding the fiber. Such a positive connection, compared to the usual frictional connection between fiber and matrix, in particular over the known fibers with a smooth surface, transmitted significantly larger forces and therefore leads to a higher load capacity of the products.

Der Abschnitt abweichender Querschnittskontur, insbesondere der Endabschnitt, kann dabei Sternform, Pyramidenform, Polygonform, Kugelform, Scheibenform, Ellipsoidform, Hakenform, Knochenform, Igelform, Ösenform oder Kombinationen dieser Formen aufweisen. Weitere Faserformen oder Formen der Abschnitte mit abweichender Querschnittsform sind Fischgrätenform und Blattrippenform, insbesondere Formen, bei denen von einer Zentralfaser mindestens eine Fasernadel in einem spitzen Winkel abzweigt, vorzugsweise in Längsrichtung hintereinander mehrere Fasernadeln abzweigen. Die Fasernadeln können dabei alle in einer Ebene liegen, so das die Faser im wesentlichen ein zweidimensionaler Körper ist, oder in verschiedenen Raumrichtungen von der Zentralfaser abstehen, so das die Faser ein dreidimensionaler Körper ist.Of the Section of deviating cross-sectional contour, in particular the end section, can be star shape, pyramid shape, polygon shape, spherical shape, disk shape, Ellipsoid shape, hook shape, bone shape, hedgehog shape, eyelet shape or combinations of these forms. Other fiber forms or shapes of the sections having a different cross-sectional shape Herringbone shape and leaf rib shape, in particular forms, in which of a central fiber at least a fiber needle branches off at an acute angle, preferably in Longitudinal direction one behind the other branch off several fiber needles. The fiber needles can all be in one plane lie so that the fiber is essentially a two-dimensional body, or stick out from the central fiber in different spatial directions, so that the fiber is a three-dimensional body.

Außerdem ist von Vorteil, dass bei Verwendung der erfindungsgemäßen Fasern bei einem aus dem Kompositwerkstoff hergestellten Erzeugnis in allen Raumrichtungen gleich gute mechanische Festigkeiten erreichbar sind, d.h. die Erfindung kann eine Isotropie der mechanischen Eigenschaften der hergestellten Erzeugnisse gewährleisten. Darüber hinaus kann die Faser auch in regelmäßigen oder unregelmäßigen Abständen Nuten oder ringförmige Einkerbungen aufweisen, die in Längs- oder Umfangsrichtung der Faser voneinander beabstandet oder miteinander verbunden sind. Vorzugsweise verlaufen derartige Nuten oder ringförmige Kerben quer zur Längserstreckung der Faser, um dadurch den Formschluss der Faser mit der umgebenden Matrix zu verbessern.Besides that is advantageous that when using the fibers of the invention in a product made of the composite material in all Spatial directions equally good mechanical strengths are achievable, i.e. The invention may have an isotropy of mechanical properties of manufactured products. Furthermore can the fiber also in regular or irregular intervals grooves or annular Have notches which are longitudinally or circumferential direction of the fiber from each other or spaced apart are connected. Preferably, such grooves or annular notches extend transverse to the longitudinal extent of the fiber, thereby the positive connection of the fiber with the surrounding Improve matrix.

In einer besonderen Ausführungsart der Erfindung weist die Faser einen Endabschnitt mit einer unregelmäßigen geometrischen Form auf. Durch die Unregelmäßigkeit entsteht beispielsweise eine in hohem Maße formschlüssige, eine große Oberfläche aufweisende Verbindungsfläche zwischen der Faser und der umgebenden Matrix. Vorzugsweise wird die unregelmäßige Form des Endabschnittes beim Herstellen der Faser gebildet, insbesondere durch Lasertrennen der Faser von einer Endlosfaser. Durch die Absorption der Laserstrahlung kommt es zu einem sehr schnellen lokalen Erhitzen und damit zu einem Abschmelzen oder Absprengen der Faser von der Endlosfaser. Durch das sehr schnelle Erhitzen und das anschließende schnelle Abkühlen entstehen beispielsweise Endabschnitte mit allseitig ausgerichteten Zacken und Spitzen, die einen besonders guten Formschluss mit der umgebenden Matrix gewährleisten.In a particular embodiment According to the invention, the fiber has an end portion with an irregular geometric Shape up. By the irregularity arises, for example, a highly positive, having a large surface area interface between the fiber and the surrounding matrix. Preferably the irregular shape the end portion formed in the manufacture of the fiber, in particular by laser cutting the fiber from an endless fiber. By the absorption The laser radiation causes a very rapid local heating and thus to a melting or breaking of the fiber from the Continuous fiber. Due to the very fast heating and the subsequent fast cooling down arise, for example, end sections with sides aligned Pips and tips that make a particularly good fit with the ensure surrounding matrix.

In einer besonderen Ausführungsart der Erfindung weisen die Fasern eine Längserstreckung zwischen 0,01 und 30 mm auf, insbesondere zwischen 0,05 und 5 mm, und vorzugsweise zwischen 0,1 und 2 mm. Die Dicke oder der Durchmesser der Fasern beträgt erfindungsgemäß weniger als 50 % der Faserlänge, insbesondere weniger als 20 %, und für viele Anwendungen insbesondere bei Faserlängen unter 5 mm etwa 10 %. Diese relativ kurzen Fasern erlauben eine große Formfreiheit der herzustellenden Erzeugnisse bei gleichzeitig hoher mechanischer Belastbarkeit. Für verschiedene Anwendungen sind folgende Faserabmessungen Länge/Dicke besonders vorteilhaft: 0,01 mm/0,001 mm, 0,1 mm/0,01 mm oder 30 mm/0,1 mm. In einer besonderen Ausführungsart ist die Faser gekrümmt und dadurch die Faserlänge größer als die Längserstreckung der gekrümmten Faser. Dadurch ergibt sich mit hinsichtlich ihrer Längserstreckung relativ kurzen Fasern dennoch eine große Oberfläche der Fasern und damit eine hohe Verbindungswirkung zwischen den Fasern und der umgebenden Matrix.In a particular embodiment According to the invention, the fibers have a longitudinal extent of between 0.01 and 30 mm, in particular between 0.05 and 5 mm, and preferably between 0.1 and 2 mm. The thickness or diameter of the fibers is less according to the invention as 50% of the fiber length, especially less than 20%, and for many applications in particular at fiber lengths less than 5 mm about 10%. These relatively short fibers allow one size Freedom of form of the products to be produced at the same time high mechanical load capacity. For Different applications are following fiber dimensions length / thickness particularly advantageous: 0.01 mm / 0.001 mm, 0.1 mm / 0.01 mm or 30 mm / 0.1 mm. In a particular embodiment, the fiber is curved and thereby the fiber length greater than the longitudinal extent the curved one Fiber. This results in terms of their longitudinal extent relatively short fibers nevertheless a large surface of the fibers and thus one high bonding effect between the fibers and the surrounding matrix.

Diese Fasern in Kombination mit Hartmetallwerkstoffen oder auch keramischen Werkstoffen erreichen hohe Biegefestigkeiten, hohe Zugfestigkeiten, hohe Torsionsfestigkeiten und hohe Wärmebeständigkeiten bei sehr hoher Härte. Bei der Kombination Faser und keramischer Werkstoff wird zusätzlich noch der Effekt des geringeren Gewichts im Vergleich zu entsprechenden metallischen Erzeugnissen erzielt. Die Standzeit von Werkzeugen wird durch die hohe Härte bei höherem Belastungsvermögen im Vergleich zu bisher verwendeten Werkstoffen signifikant gesteigert und dementsprechend werden die Entstehungskosten signifikant reduziert.These Fibers in combination with carbide materials or ceramic Materials achieve high bending strength, high tensile strength, high torsional strength and high heat resistance at very high hardness. at The combination of fiber and ceramic material will be added the effect of less weight compared to corresponding ones metallic products. The service life of tools is due to the high hardness at higher load capacity significantly increased compared to previously used materials and, accordingly, the development costs are significantly reduced.

Es sind insbesondere folgende Zusammensetzungen besonders vorteilhaft: Zusammensetzung aus Hartmetallen und Fasern, aus Keramiken und Fasern, aus Hartmetallen gemischt mit Keramiken und Fasern und aus Metallen gemischt mit Fasern; dabei beträgt der Volumenanteil der Faser bezogen auf das gesamte Volumen des Erzeugnisses jeweils mindestens 40%, insbesondere mindestens 60% und vorzugsweise etwa 80 bis 97%.It In particular, the following compositions are particularly advantageous: Composition of hard metals and fibers, of ceramics and fibers, hard metals mixed with ceramics and fibers and of metals mixed with fibers; thereby amounts to the volume fraction of the fiber relative to the total volume of the fiber Each product at least 40%, in particular at least 60% and preferably about 80 to 97%.

Eine besondere Ausführungsform des zugehörigen erfindungsgemäßen Verfahrens weist folgende Schritte auf:
Zunächst wird die Werkstoffkomposition den technologischen Anforderungen gemäß aufbereitet. Zum Einsatz kommen mindestens zwei Komponenten. Um den detaillierten, speziellen Anforderungen Rechnung zu tragen, kann in der Praxis eine höhere Anzahl sinnvoll sein, die über eine Matrix zu definieren ist und mit verschiedenen Komponenten und/oder verschiedenen Fasern durchsetzt sind. Prinzipiell ist die Konsistenz der Werkstoffkompositionen vor dem Urformen pastenförmig, flüssig oder auch pulverförmig. Als Zuschlagswerkstoff können optional auch Bindemittel oder auch chemische Reaktionsmittel beinhaltet sein.A particular embodiment of the associated method according to the invention comprises the following steps:
First, the material composition is prepared according to the technological requirements. At least two components are used. In order to meet the detailed, special requirements, in practice a higher number may be useful, which is to be defined by a matrix and interspersed with different components and / or different fibers. In principle, the consistency of the material compositions before the prototyping paste, liquid or powdered. Binders or chemical reagents may optionally be included as addition material.

Durch das Urformen entsteht im wesentlichen bereits die Endgeometrie des Erzeugnisses, beispielsweise durch Spritzformen. Alternativ hierzu kommt auch ein Abfüllen oder Abgießen in Negativformen in Betracht, beispielsweise in einen Kunststoffkörper oder einen Metallkörper. Es ist auch möglich, den Kompositionswerkstoff in eine Form zu pressen.By The archetypal forms essentially already the final geometry of the Product, for example by injection molding. Alternatively comes also a bottling or pouring off in negative forms into consideration, for example in a plastic body or a metal body. It is also possible, to press the compositional material into a form.

Optional kann der nach dem Urformen hergestellte Körper verdichtet werden, wodurch bei Bedarf eine dichtere Oberfläche und bessere mechanische sowie auch bessere physikalische Eigenschaften erzielbar sind. Diese Verdichtung der Massenteile kann beispielsweise durch eine Explosion erreicht werden, ausgelöst durch das Anlegen einer hohen elektrischen Spannung in einem mit Wasser oder Öl gefüllten Druckbehälter, oder durch einen hydrostatischen Druck in einem Druckbehälter. Anschließend kann ein Sintern erfolgen, beispielsweise unter Schutzgasatmosphäre oder an Luft.optional can be compacted the body produced by the prototype, whereby If necessary, a denser surface and better mechanical as well as better physical properties can be achieved. This compression of the mass parts, for example be achieved by an explosion, triggered by the creation of a high voltage in a pressure vessel filled with water or oil, or by a hydrostatic pressure in a pressure vessel. Then you can sintering, for example under a protective gas atmosphere or in air.

Bei besonderen Erzeugnissen, beispielsweise Sonderwerkzeugen oder bei hochpräzisen Produkten, kann eine Nachbearbeitung des Erzeugnisses erfolgen. Beispielsweise können Schneidflächen oder Schneidkanten von Werkzeugen durch Laserbehandlung oder Schleifen nachbearbeitet werden.at special products, such as special tools or in high-precision Products, a post-processing of the product can take place. For example, you can Cutting surfaces or Cutting edges of tools by laser treatment or grinding be reworked.

In einer besonderen Ausführungsart der Erfindung kann das Erzeugnis ein Einlegeteil aufweisen, beispielsweise ein Armierungsteil aus Metall oder einem sonstigen Werkstoff mit hoher Zugfestigkeit. Alternativ oder ergänzend kann auch ein Sensor und/oder ein Aktuator als Einlegeteil eingesetzt werden, wobei die Signalübertragung auch drahtlos erfolgen kann, beispielsweise in der Art eines Transponders. Die für den Betrieb des Sensors oder Aktuator erforderliche Energie kann ebenfalls drahtlos übertragen werden, beispielsweise durch ein magnetisches Feld, so dass keine Verbindungsleitungen zu dem Einlegeteil erforderlich sind.In a particular embodiment invention, the product may have an insert, for example a reinforcing part made of metal or another material with high tensile strength. Alternatively or additionally, a sensor and / or an actuator can be used as an insert, wherein the signal transmission can also be done wirelessly, for example in the manner of a transponder. The for the operation of the sensor or actuator required energy also transmitted wirelessly be, for example, by a magnetic field, so that no Connecting lines to the insert are required.

Ein besonderer Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt in der kurzen Verfahrenskette, wodurch die Erzeugnisse sehr schnell und preiswert hergestellt werden können. Es ist insbesondere nicht mehr zwingend notwendig, hochwertige Werkstoffe auf mehrachsigen Sondertransferstrassen aufwendig mechanisch zu bearbeiten, die überwiegend für sehr spezielle Bearbeitungsschritte mit wenig Möglichkeiten der Diversifikation bezüglich Erzeugnis und Abmessungen ausgelegt sind, oder in komplexen Umformprozessen zu fertigen und diese anschließend mit Schneidwerkstoffen zu bestücken, die durch weitere aufwendige Fügeverfahren miteinander verbunden werden müssen, oder die Erzeugnisse anschließend zu beschichten.One particular advantage of the present invention lies in the short Process chain, which makes the products very fast and inexpensive can be produced. In particular, it is no longer absolutely necessary to use high quality materials on multi-axis special transfer roads consuming mechanically too edit that mostly for very special Processing steps with few possibilities diversification Product or dimensions, or in complex forming processes to manufacture and then with this To equip cutting materials, by more complex joining methods need to be connected or the products subsequently to coat.

Unter Berücksichtigung von sich ergebenden Schrumpfmaßen liegt nach dem erfindungsgemäßen Herstellverfahren das Erzeugnis gebrauchsfertig vor. Dabei ist es möglich, die geforderten technischen Eigenschaften der Erzeugnisse durch gezielten Einbau der speziell aufbereiteten Werkstoffkomponenten im Negativformkörper auszubilden. Durch die Verwendung von Fasern ist es möglich, dass spröde Werkstoffe wie beispielsweise reine Hartmetalle oder auch reine keramische Werkstoffe gleiche oder auch höhere Festigkeiten erreichen wie metallische Werkstoffe. Das Erreichen hoher Füllgrade und das Verhindern von Fehlstellen wie Lunkern, Seigerungen oder dergleichen sind weitere Vorteile der Erfindung.Under consideration resulting shrinkage dimensions lies after the production process according to the invention the product ready for use. It is possible, the required technical characteristics of the products through targeted Installation of specially prepared material components in the negative mold to form. By using fibers it is possible that brittle materials such as pure hard metals or pure ceramic Materials same or higher Strengths reach like metallic materials. The achievement high filling levels and the prevention of defects such as voids, segregations or Such are other advantages of the invention.

Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel im einzelnen beschrieben ist. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.Further Features and details of the invention will become apparent from the dependent claims and the following description, with reference to the drawings an embodiment is described in detail. It can in the claims and mentioned in the description Features in each case individually or in any combination essential to the invention be.

1 zeigt eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Erzeugnisses, 1 shows a side view of a product according to the invention,

2 zeigt in vergrößerter Darstellung die Schneide des Erzeugnisses, 2 shows an enlarged view of the cutting edge of the product,

3 einen Schnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß hergestellten Erzeugnisses, 3 a section through a second embodiment of a product according to the invention,

4 einen Schnitt durch ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß hergestellten Erzeugnisses, 4 a section through a third embodiment of a product according to the invention,

5 zeigt einen Schnitt durch ein viertes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß hergestellten Erzeugnisses zusammen mit der zugehörigen Spritzdüse, und 5 shows a section through a fourth embodiment of a product according to the invention together with the associated spray nozzle, and

6 zeigt einen Schnitt durch ein fünftes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß hergestellten Erzeugnisses. 6 shows a section through a fifth embodiment of a product according to the invention.

Die 1 zeigt eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Erzeugnisses 1, im vorliegenden Fall eines Bohrers. Das Erzeugnis 1 weist in an sich bekannter Weise einen Aufnahmeschaft 2 für die Aufnahme des Erzeugnisses 1 beispielsweise in einer Werkzeugaufnahme einer Antriebsmaschine, eine Förderwendel 4 und eine Schneide 6 auf.The 1 shows a side view of him inventive product 1 , in the present case a drill. The product 1 has a receiving shaft in a conventional manner 2 for the reception of the product 1 For example, in a tool holder of a drive machine, a conveyor coil 4 and a cutting edge 6 on.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Aufnahmeschaft 2 zylindrisch und insbesondere kreiszylindrisch. Entsprechend der jeweiligen Werkzeugaufnahme kann der Aufnahmeschaft 2 allerdings auch kegelförmig oder stufenförmig abgesetzt zylindrisch ausgebildet sein.In the illustrated embodiment, the receiving shaft 2 cylindrical and in particular circular cylindrical. According to the respective tool holder of the receiving shaft 2 However, it may be conical or stepped cylindrically shaped.

Die Außenabmessung des Aufnahmeschafts 2 ist größer als der Außendurchmesser der Förderwendel 4. Der Aufnahmeschaft 2 und die Förderwendel 4 sind durch einen kegelförmig oder sphärisch ausgebildeten Verbindungsabschnitt 8 miteinander verbunden. Im Wesentlichen übergangslos schließt die Schneide 6 an die Förderwendel 4 an und bildet das vordere Ende des Erzeugnisses 1.The outer dimension of the receiving shaft 2 is greater than the outer diameter of the conveyor spiral 4 , The intake shaft 2 and the conveyor coil 4 are by a conical or spherical connecting portion 8th connected with each other. Essentially seamless, the cutting edge closes 6 to the conveyor coil 4 and forms the front end of the product 1 ,

Das Erzeugnis 1 wurde durch Spritzgießen in einer modular aufgebauten Form hergestellt, die es ermöglicht, sowohl entlang der Erzeugnisachse 10 als auch radial hierzu die Zusammensetzung des Werkstoffes des Erzeugnisses 1 wunschgemäß zu variieren. Im Ausführungsbeispiel weist beispielsweise der Aufnahmeschaft 2 sowohl entlang der Erzeugnisachse 10 als auch radial hierzu keine wesentliche Variation der Werkstoffzusammensetzung auf. Dagegen ist bereits bei der Förderwendel 4 die Werkstoffzusammensetzung sowohl entlang der Erzeugnisachse 10 als auch radial hierzu derart variiert, dass sich besonders gute Gebrauchseigenschaften des Erzeugnisses 1 ergeben, insbesondere eine hohe Genauigkeit der gebohrten Löcher und eine ausreichende Spanabfuhr oder Bohrmehlabfuhr. Hierzu kann es beispielsweise vorteilhaft sein, für die Förderwendel 4 einen Kompositwerkstoff mit einem Anteil an keramischen Fasern zu verwenden, wobei der Faseranteil an der Oberfläche der Förderwendel erhöht sein kann.The product 1 was made by injection molding in a modular design that allows it, both along the product axis 10 as well as radially, the composition of the material of the product 1 to vary as desired. In the exemplary embodiment, for example, the receiving shaft 2 both along the product axis 10 as well as radially thereto, no significant variation of the material composition. By contrast, already at the conveyor spiral 4 the material composition both along the product axis 10 as well as radially varied so that is particularly good performance characteristics of the product 1 In particular, a high accuracy of the drilled holes and sufficient chip removal or Bohrmehlabfuhr. For this purpose, it may be advantageous, for example, for the conveyor coil 4 to use a composite material with a proportion of ceramic fibers, wherein the fiber content may be increased on the surface of the conveyor coil.

Die 2 zeigt in vergrößerter Darstellung die Schneide 6 des Erzeugnisses 1 der 1. Außerdem ist in der 2 die Schnittgeschwindigkeit v in Abhängigkeit des Abstandes r von der Erzeugnisachse 10 der Schneide 6 dargestellt. Wie sich daraus entnehmen lässt, ist für r = 0, d. h. im zentrischen Punkt der Erzeugnisachse 10, die sich im wesentlichen aus der Rotation ergebende Schnittgeschwindigkeit minimal, insbesondere 0. Dagegen ist am äußeren Ende der Schneide 6 bei r = R die Schnittgeschwindigkeit v maximal mit vmax.The 2 shows an enlarged view of the cutting edge 6 of the product 1 of the 1 , Moreover, in the 2 the cutting speed v as a function of the distance r from the product axis 10 the cutting edge 6 shown. As can be deduced from this, for r = 0, ie in the centric point of the product axis 10 , the cutting speed resulting essentially from the rotation minimal, in particular 0. In contrast, at the outer end of the cutting edge 6 if r = R the cutting speed v is maximal with vmax.

Im Zentrum wird der Verschleiß des Erzeugnisses 1 nicht durch die Schnittgeschwindigkeit hervorgerufen, sondern vorallem durch die auftretende Reibung, die auch durch Verkürzen der Querschneide auf ein Minimum bei sogenannten selbst zentrierenden Werkzeugen nicht ausgeschlossen werden kann. Im Zentrum herrschen auch die höchsten spezifischen Drücke und aufgrund der minimalen Schnittgeschwindigkeit muss die Spitze der Schneide 6 praktisch durch das Werkstück hindurchgedrückt werden.In the center becomes the wear of the product 1 not caused by the cutting speed, but especially by the friction occurring, which can not be excluded by shortening the transverse cutting to a minimum in so-called self-centering tools. The center also has the highest specific pressures and due to the minimum cutting speed, the tip of the cutting edge must be 6 practically pushed through the workpiece.

An der Position r = R treten dagegen andere Belastungen auf. Linear zum Radius r steigt die Schnittgeschwindigkeit bis zum maximalen Wert am äußeren radialen Rand der Schneide 6. Dort wird die Standzeit der Schneide 6 oder deren Schneidkante in der Regel durch Verschleiß in Form von Kantenverrundung und daraus resultierender Abstumpfung begrenzt. An der radial äußeren Stelle treten auch die aufgrund der Bewegungsreibung hervorgerufenen höchsten Temperaturen auf. Insgesamt sind die Anforderungen an die Schneide 6 hinsichtlich Härte und Formtreue einerseits und Elastizität und Bruchsicherheit andererseits zwischen dem Zentrum bei r = 0 und dem äußeren Rand bei r = R unterschiedlich. Erfindungsgemäß ist dementsprechend auch die Werkstoffzusammensetzung, insbesondere der Faseranteil an dem Kompositwerkstoff, in diesem Bereich sowohl entlang der Oberfläche der Schneide 6, als vorzugsweise auch in das Volumen des Erzeugnisses 1 hinein unterschiedlich.At position r = R, however, other loads occur. Linear to the radius r, the cutting speed increases up to the maximum value at the outer radial edge of the cutting edge 6 , There, the life of the cutting edge 6 or whose cutting edge is usually limited by wear in the form of edge rounding and resulting blunting. At the radially outer point also occur due to the movement friction caused highest temperatures. Overall, the demands on the cutting edge 6 in terms of hardness and dimensional accuracy on the one hand and elasticity and resistance to fracture on the other hand between the center at r = 0 and the outer edge at r = R different. Accordingly, according to the invention, the material composition, in particular the fiber content of the composite material, in this area both along the surface of the cutting edge 6 , as preferably also in the volume of the product 1 into it differently.

Dabei kann nicht nur der Volumenanteil der Fasern variiert werden, sondern darüber hinaus kann es vorteilhaft sein, auch die geometrischen Abmessungen der Fasern und/oder den Werkstoff der Fasern ortsabhängig zu variieren. So können beispielsweise kurze Fasern aus einem Werkstoff mit hoher Härte zu einer hohen Oberflächengüte und -härte führen, wogegen an einer anderen Stelle des Erzeugnisses 1 verhältnismäßig lange Fasern verwendet werden können, die bei nicht ganz so hoher Härte eine Elastizität und damit eine hohe Bruchsicherheit des Erzeugnisses gewährleisten.In this case, not only the volume fraction of the fibers can be varied, but in addition it may be advantageous to vary the geometric dimensions of the fibers and / or the material of the fibers depending on location. For example, short fibers made of a material with high hardness can lead to a high surface quality and hardness, whereas in another part of the product 1 relatively long fibers can be used, which ensure not so high hardness elasticity and thus a high resistance to breakage of the product.

Die 3 zeigt einen Schnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß hergestellten Erzeugnisses 101, bei dem es sich ebenfalls um einen Bohrer handelt. Dabei wurde ein vorgeformter, noch ungesinterter Kern 112, beispielsweise ein Grünling, aus einem zähen Werkstoff oder einer solchen Werkstoffkombination mit einer Hülle 114 umspritzt, die vergleichsweise hart ist, weil sie beispielsweise einen hohen Keramikanteil aufweist. Dabei ergibt sich ein abrupter Übergang zwischen Kern 112 und Hülle 114 hinsichtlich der Werkstoffzusammensetzung.The 3 shows a section through a second embodiment of a product according to the invention 101 , which is also a drill. This was a preformed, still unsintered core 112 , For example, a green compact, made of a tough material or such a material combination with a shell 114 overmolded, which is relatively hard, because it has, for example, a high ceramic content. This results in an abrupt transition between core 112 and sheath 114 in terms of material composition.

Der Kern 112 ist im Bereich der Förderwendel 104 angeordnet und in seiner äußeren Form vorzugsweise der Außenform des Erzeugnisses 101 weitgehend nachgebildet, insbesondere weist auch der Kern 112 die Nachbildung einer Förderwendel 104a und einer Schneide 106a auf. Dadurch ergeben sich in den relevanten Bereichen des Erzeugnisses 101 im Wesentlichen konstante Schichtdicken der Hülle 114.The core 112 is in the range of the conveyor spiral 104 arranged and in its outer shape, preferably the outer shape of the product 101 largely replicated, in particular also points the core 112 the replica of a conveyor spiral 104a and a cutting edge 106a on. This results in the relevant areas of the product 101 essentially constant layer thicknesses of the shell 114 ,

Die 4 zeigt einen Schnitt durch ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß hergestellten Erzeugnisses 201, bei dem es sich ebenfalls um einen Bohrer handelt. Dabei wurde an einem der Förderwendel 204 gegenüberliegenden Ende des Schaftes 202 im Zentrum der Längsachse 210 an einer ersten Position 216 ein erster Werkstoff oder eine erste Werkstoffkombination eingespritzt und an einer vom Zentrum radial nach außen versetzten zweiten Position 218 ein zweiter Werkstoff oder eine zweite Werkstoffkombination eingespritzt. Die ersten und zweiten Werkstoffe weisen einen unterschiedlichen Faseranteil und/oder Hartstoffanteil auf und vermischen sich in einem Übergangsbereich 220 miteinander, so dass sich gegenüber dem zweiten Ausführungsbeispiel der 3 ein kontinuierlicher Übergang der Werkstoffzusammensetzung ergibt. Außerdem ragt der gegenüber der Hülle 214 zähe Kern 212 bis in den Schaft 202 hinein.The 4 shows a section through a third embodiment of a product according to the invention 201 , which is also a drill. It was at one of the conveyor coil 204 opposite end of the shaft 202 in the center of the longitudinal axis 210 at a first position 216 a first material or a first material combination injected and at a radially offset from the center to the second position 218 a second material or a second material combination injected. The first and second materials have a different fiber content and / or hard material content and mix in a transition region 220 with each other, so that compared to the second embodiment of the 3 a continuous transition of the material composition results. In addition, it protrudes from the shell 214 tough core 212 to the shaft 202 into it.

Sofern die Werkstoffzusammensetzung während des Einspritzens unverändert bleibt, ist die Änderung der Werkstoffzusammensetzung in radialer Richtung an unterschiedlichen axialen Positionen des Erzeugnisses 201 entlang der Längsachse 210 im wesentlichen gleichartig. Wird die Zusammensetzung des ersten und/oder zweiten Werkstoffes während des Einspritzens dagegen variiert, kann darüber hinaus gezielt Einfluss auf die Werkstoffzusammensetzung in radialer Richtung an unterschiedlichen axialen Positionen des Erzeugnisses 201 genommen werden. Es können auch weitere Einspritzpositionen an weiteren radialen oder axialen Stellen vorgesehen sein.If the material composition remains unchanged during injection, the change in material composition in the radial direction is at different axial positions of the product 201 along the longitudinal axis 210 essentially similar. On the other hand, if the composition of the first and / or second material is varied during the injection, then in addition a targeted influence can be exerted on the material composition in the radial direction at different axial positions of the product 201 be taken. It is also possible to provide further injection positions at further radial or axial locations.

Dabei kann es in Abhängigkeit der gewünschten Eigenschaften des Erzeugnisses 201 vorteilhaft sein, wenn zunächst an der zweiten Position 218 eingespritzt wird, und erst mit einer vorgebbaren Zeitverzögerung an der ersten Position 216 eingespritzt wird. Dadurch ist beispielsweise gewährleistet, dass im Bereich der Schneide 206 der Kern 212 vollständig von der harten Hülle 214 abgedeckt ist.It may depend on the desired properties of the product 201 be advantageous when initially at the second position 218 is injected, and only with a predetermined time delay at the first position 216 is injected. This ensures, for example, that in the area of the cutting edge 206 the core 212 completely from the hard shell 214 is covered.

Die 5 zeigt in einer vergrößerten Darstellung einen Schnitt durch einen Teil eines vierten Ausführungsbeispieles eines erfindungsgemäß hergestellten Erzeugnisses 301 zusammen mit der zugehörigen Spritzdüse 322. In diesem Ausführungsbeispiel findet bereits außerhalb der Spritzform eine Vermischung der über die erste Position 316 eingespritzten ersten Werkstoffkombination 324 statt, ebenso wie eine Vermischung der über die zweite Position 318 eingespritzten zweiten Werkstoffkombination 326 statt, wobei die erste und zweite Werkstoffkombinationen 324, 326 unterschiedliche Faser- und/oder Hartstoffanteile aufweisen.The 5 shows in an enlarged view a section through a part of a fourth embodiment of a product according to the invention 301 together with the associated spray nozzle 322 , In this embodiment, already beyond the injection mold, a mixture of the above the first position 316 injected first material combination 324 instead of blending the second position 318 injected second material combination 326 instead, the first and second material combinations 324 . 326 have different fiber and / or hard material shares.

Der Kern 312 kann beispielsweise weniger als 40 % Hartstoffanteile aufweisen und einen vergleichsweise hohen Anteil an zähen Werkstoffen wie beispielsweise Eisen, Kobalt oder auch Faseranteile. Die Hülle 314 dagegen weist beispielsweise einen Anteil von 60 bis 90 % an Hartstoffen auf und einen Faseranteil von 10 bis 40 Vol.%.The core 312 For example, it may have less than 40% hard material and a comparatively high proportion of tough materials such as iron, cobalt or even fiber. The case 314 By contrast, for example, has a proportion of 60 to 90% of hard materials and a fiber content of 10 to 40 vol.%.

Die 6 zeigt einen Schnitt durch ein fünftes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß hergestellten Erzeugnisses 401. Dabei wurde als Kern 412 ein erster Werkstoff oder eine erste Werkstoffkombination in eine Hülle 428 eingefüllt, beispielsweise gespritzt, die aus einem Kunststoff bestehen kann. Dadurch kann die gewünschte Werkstoffzusammensetzung des Kerns 412 bereitgestellt werden. In solchen vorgefertigten Hüllen 428 können Kerne 412 vorgefertigt und für die Weiterverarbeitung vorgehalten werden. Der Kern 412 wird anschließend mit der Hülle 414 umspritzt, die eine zweite Werkstoffkombination aufweist. Nach dem Aushärten wird in einem späteren Sinterschritt die Kunststoffhülle verascht und das Erzeugnis 401 weist die gewünschte Zusammensetzung und Verteilung des Werkstoffes oder der Werkstoffe auf, wobei sich ein abrupter Übergang zwischen Kern 112 und Hülle 114 hinsichtlich der Werkstoffzusammensetzung ergibt.The 6 shows a section through a fifth embodiment of a product according to the invention 401 , It was called the core 412 a first material or a first combination of materials in a shell 428 filled, for example, injected, which may consist of a plastic. This allows the desired material composition of the core 412 to be provided. In such prefabricated cases 428 can cores 412 prefabricated and kept for further processing. The core 412 then with the shell 414 overmoulded, which has a second combination of materials. After curing, the plastic casing is ashed in a later sintering step and the product 401 has the desired composition and distribution of the material or materials, resulting in an abrupt transition between the core 112 and sheath 114 in terms of material composition.

In entsprechender Weise können anstelle von Bohrern auch andere Erzeugnisse hergestellt werden, beispielsweise Befestigungsmittel oder Verbindungselemente wie Dübel oder dergleichen. Insbesondere bei Dübeln ist dabei für viele Anwendungsfälle eine homogene Faserverteilung wünschenswert.In corresponding way can other products are produced instead of drills, For example, fasteners or fasteners such as dowels or like. Especially with dowels is there for many applications a homogeneous fiber distribution desirable.

Claims (15)

Verfahren zum Herstellen eines Erzeugnisses (1) durch Urformen, wie beispielsweise Gießen, Spritzgießen oder dergleichen, mittels einer Form, dadurch gekennzeichnet, dass durch Einbringen unterschiedlicher Werkstoffe oder Werkstoffzusammensetzungen in die Form bereits das durch das Urformen hergestellte Erzeugnis (1) an vorgebbaren Positionen unterschiedliche Werkstoffe oder Werkstoffkombinationen aufweist.Method for producing a product ( 1 ) by primary molding, such as casting, injection molding or the like, by means of a mold, characterized in that by introducing different materials or material compositions into the mold already produced by the primary molding product ( 1 ) has at predetermined positions different materials or combinations of materials. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Erzeugnis (1) ein Werkzeug ist, insbesondere ein spanendes Werkzeug wie beispielsweise ein Bohrer oder Fräser.Method according to claim 1, characterized in that the product ( 1 ) is a tool, in particular a cutting tool such as a drill or milling cutter. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bereits das durch das Urformen hergestellte Erzeugnis (1) den Werkstoff oder die Werkstoffkombination aufweist, welche die spanende Oberfläche des Werkzeuges bildet.A method according to claim 2, characterized in that already produced by the primary molding product ( 1 ) the material or the work comprising fabric combination, which forms the cutting surface of the tool. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Erzeugnis (1) mindestens einen Abschnitt aufweist, der eine Arbeitsoberfläche für die Anwendung des Erzeugnisses bildet, und dass sich der Werkstoff oder die Werkstoffkombination des Erzeugnisses entlang und/oder rechtwinklig zur Arbeitsoberfläche variiert.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the product ( 1 ) has at least one portion forming a working surface for the application of the product and that the material or material combination of the product varies along and / or perpendicular to the work surface. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil des Werkstoffes ein Kompositwerkstoff ist.Method according to one of claims 1 to 4, characterized that at least a part of the material is a composite material. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil des Werkstoffes Fasern aufweist.Method according to claim 5, characterized in that at least part of the material comprises fibers. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern mindestens einen Anteil aus einem nichteisenmetallischen, amorphen oder keramischen Werkstoff aufweisen, insbesondere mindestens einen Anteil aus einem hochtemperaturfesten keramischen Werkstoff aufweisen.Method according to Claim 6, characterized that the fibers comprise at least a portion of a non-ferrous, have amorphous or ceramic material, in particular at least a proportion of a high temperature resistant ceramic material exhibit. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern eine von der Zylinderform abweichende Form aufweisen.Method according to claim 6 or 7, characterized that the fibers have a different shape from the cylindrical shape. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil der Fasern bezogen auf das Erzeugnis (1) mindestens 40 Gew.% beträgt, insbesondere mindestens 60 Gew.%, und vorzugsweise zwischen 80 und 97 Gew.%.Method according to one of claims 6 to 8, characterized in that the proportion of fibers relative to the product ( 1 ) is at least 40% by weight, in particular at least 60% by weight, and preferably between 80 and 97% by weight. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Erzeugnis (1) nach dem Urformen verdichtet wird, insbesondere durch Explosionsverdichten oder durch hydrostatischen Druck.Method according to one of claims 1 to 9, characterized in that the product ( 1 ) is compacted after the prototyping, in particular by explosion compression or by hydrostatic pressure. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Erzeugnis (1) nach dem Urformen gesintert wird.Method according to one of claims 1 to 10, characterized in that the product ( 1 ) after priming is sintered. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil der Oberfläche des Erzeugnisses (1) abschließend formgebend bearbeitet wird, insbesondere eine Schneide eines hergestellten Werkzeuges abschließend formgebend bearbeitet wird.Method according to one of claims 1 to 11, characterized in that at least a part of the surface of the product ( 1 ) is finished shaping, in particular a cutting edge of a manufactured tool is finally edited shaping. Erzeugnis (1), das durch Urformen, wie beispielsweise Gießen, Spritzgießen oder dergleichen, mittels einer Form hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, dass bereits das durch das Urformen hergestellte Erzeugnis (1) an vorgebbaren Positionen unterschiedliche Werkstoffe oder Werkstoffkombinationen aufweist durch Einbringen unterschiedlicher Werkstoffe oder Werkstoffzusammensetzungen in die Form.Product ( 1 ), which is produced by prototyping, such as casting, injection molding or the like, by means of a mold, characterized in that already produced by the primary molding product ( 1 ) has at predetermined positions different materials or combinations of materials by introducing different materials or material compositions in the mold. Erzeugnis (1) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Erzeugnis (1) ein Einlegeteil aufweist.Product ( 1 ) according to claim 13, characterized in that the product ( 1 ) has an insert. Erzeugnis (1) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlegeteil ein Sensor und/oder ein Aktuator ist.Product ( 1 ) according to claim 14, characterized in that the insert part is a sensor and / or an actuator.
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