DE102012100631A1

DE102012100631A1 - Sintering apparatus useful for sintering dental workpieces in a protective gas atmosphere, comprises a sintering chamber made of metal or metal alloy including gas inlet and -outlet, and a sintered shell made of metal or metal alloy

Info

Publication number: DE102012100631A1
Application number: DE201210100631
Authority: DE
Inventors: Falko Noack; Axel Reichert
Original assignee: Amann Girrbach AG
Current assignee: Amann Girrbach AG
Priority date: 2012-01-25
Filing date: 2012-01-25
Publication date: 2013-07-25

Abstract

Sintering apparatus (1) for sintering dental workpieces in a protective gas atmosphere, comprises at least one sintering chamber (2) with at least one gas inlet (3) and at least one gas outlet (4) for gas exchange in a sintering chamber cavity (5) enclosed by the sintering chamber, and at least one sintered shell for receiving the workpiece to be sintered, which is arrangeable in the sintering chamber cavity, where the sintering chamber or the sintering shell is made of at least one metal or at least one metal alloy. An independent claim is also included for sintering the dental workpieces in a protective gas atmosphere using the above mentioned sintering apparatus, comprising arranging the workpiece to be sintered in the sintered shell and arranging the sintered shell in the sintering chamber cavity of the sintering chamber during sintering.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sintervorrichtung zum Sintern von, insbesondere dentalen, Werkstücken in einer Schutzgasatmosphäre, wobei die Sintervorrichtung zumindest eine Sinterkammer mit zumindest einem Gaseinlass und zumindest einem Gasauslass zum Gasaustausch in einem von der Sinterkammer umschlossenen Sinterkammerhohlraum und zumindest eine, im Sinterkammerhohlraum anordenbare Sinterschale zur Aufnahme des zu sinternden Werkstücks aufweist.The present invention relates to a sintering apparatus for sintering, in particular dental, workpieces in a protective gas atmosphere, the sintering apparatus having at least one sintering chamber with at least one gas inlet and at least one gas outlet for gas exchange in a sintering chamber cavity enclosed by the sintering chamber and at least one sintering shell which can be arranged in the sintering chamber cavity Receiving the workpiece to be sintered.

Gattungsgemäße Sintervorrichtungen sind z. B. aus der WO 2011/020688 A1 bekannt. Sie bieten die Möglichkeit, z. B. metallische oder keramische Werkstücke, insbesondere für den Dentalbereich, in einer Schutzgasatmosphäre wie z. B. unter Verwendung von Argon zu sintern. Die Schutzgasatmosphäre dient der Verhinderung von Oxidationsprozessen am Werkstück während des Sintervorgangs. Durch die Schutzgasatmosphäre kann der Sintervorgang in einem oxidfreien bzw. zumindest oxidreduzierten Umfeld vonstatten gehen. Hierdurch werden Verfärbungen des Werkstücks und damit aufwendige Nachbearbeitungen zu deren Entfernung vermieden. Die beim Stand der Technik bekannten Sintervorrichtungen verwenden Keramiken wie Aluminiumoxid oder Quarzglas zur Ausbildung der Sinterkammer und der Sintergutschale. Speziell Quarzglas besitzt aber nur einen begrenzten Temperaturbereich, in dem es eingesetzt werden kann. So ist z. B. Quarzglas nur bei Temperaturen kleiner 1200°C mechanisch stabil. Bei höheren Einsatztemperaturen kommt es zur Deformation bzw. Schmelzen des Materials. Außerdem altert dieses Material bei derart hohen Temperaturen und ist daher nicht dauerhaft stabil. Darüber hinaus sind Keramiken wie z. B. Aluminiumoxid thermische Isolatoren und lassen nur ein vergleichsweise langsames Aufheizen und Abkühlen der Sintervorrichtung beim Sintervorgang zu. Ein weiterer Nachteil von keramischen Materialien zur Herstellung der Sintervorrichtung besteht in deren vergleichsweise niedrigen mechanischen Festigkeit, was zu Einschränkungen beim Handling der Sintervorrichtung führt. Gasdichte Aluminiumoxidaufbauten sind sehr schlechte thermische Leiter und können daher nicht beliebig schnell aufgeheizt und abgekühlt werden. Hierdurch steigen sowohl die Verfahrenszeiten als auch die Verfahrenskosten beim Sintern. Außerdem sind die genannten keramischen Materialien nur sehr schwierig und mit aufwändigen Verfahren mechanisch zu bearbeiten, um die geforderte Maßgenauigkeit bei der Herstellung einer gasdichten Sintervorrichtung zu erzielen. Um die benötigte Gasdichtigkeit zu erzielen, müssen speziell die Spaltmaße zwischen den verschiedenen Bauteilen der Vorrichtung exakt gefertigt werden, um ein Eindringen von Sauerstoff zu vermeiden.Generic sintering devices are z. B. from the WO 2011/020688 A1 known. They offer the opportunity z. As metallic or ceramic workpieces, especially for the dental sector, in a protective gas atmosphere such. To sinter using argon. The protective gas atmosphere serves to prevent oxidation processes on the workpiece during the sintering process. Due to the protective gas atmosphere, the sintering process can take place in an oxide-free or at least oxide-reduced environment. As a result, discoloration of the workpiece and thus expensive reworks are avoided to remove them. The sintering devices known from the prior art use ceramics such as aluminum oxide or quartz glass to form the sintering chamber and the sintered-material shell. However, especially quartz glass has only a limited temperature range in which it can be used. So z. B. quartz glass only at temperatures below 1200 ° C mechanically stable. At higher temperatures, deformation or melting of the material occurs. In addition, this material ages at such high temperatures and is therefore not permanently stable. In addition, ceramics such. B. alumina thermal insulators and allow only a comparatively slow heating and cooling of the sintering apparatus during the sintering process. Another disadvantage of ceramic materials for producing the sintering device is their comparatively low mechanical strength, which leads to limitations in the handling of the sintering device. Gas-tight alumina abutments are very poor thermal conductors and therefore can not be heated and cooled arbitrarily fast. This increases both the process times and the process costs during sintering. In addition, the mentioned ceramic materials are very difficult to machine and with complex processes mechanically to achieve the required dimensional accuracy in the production of a gas-tight sintering device. In order to achieve the required gas-tightness, in particular the gap dimensions between the various components of the device must be precisely manufactured in order to prevent ingress of oxygen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, gattungsgemäße Sintervorrichtungen dahingehend zu verbessern, dass der Sinterprozess schneller und glelchzeitig bei höheren Temperaturen durchgeführt werden kann.The object of the invention is therefore to improve generic sintering devices to the effect that the sintering process can be performed faster and at the same time at higher temperatures.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor eine Sintervorrichtung gemäß Patentanspruch 1 vor.To solve this problem, the invention proposes a sintering apparatus according to claim 1.

Es ist somit vorgesehen, dass zumindest die Sinterkammer und die Sintergutschale aus zumindest einem Metall oder aus zumindest einer Metalllegierung bestehen.It is thus provided that at least the sintering chamber and the sintered-material shell consist of at least one metal or of at least one metal alloy.

Metalle wie auch Metalllegierungen sind in der Regel gute thermische Leiter, sodass beim Sintervorgang die thermische Energie von außen leichter zum, im Sinterkammerhohlraum angeordneten, zu sinternden Werkstück bzw. Sintergut transportiert werden kann. Der Wärmeeintrag erfolgt gegenüber dem Stand der Technik deutlich schneller und effizienter. Außerdem wird eine besonders gute homogene Temperaturverteilung erreicht. Mit den erfindungsgemäßen Sintervorrichtungen können Aufheizgeschwindigkeiten größer 10 Kelvin/Minute realisiert werden. Genauso gut ist es möglich, hohe Abkühlgeschwindigkeiten umzusetzen, sodass die insgesamt benötigten Sinterzeiten drastisch verkürzt werden können. Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt in der mechanischen Festigkeit und dem für das Handling günstigen plastischen Verhalten von metallischen bzw. auf Metalllegierungen basierenden entsprechenden Sintervorrichtungen. Das Risiko der ungewollten Zerstörung der Sintervorrichtungen durch mechanische Einflüsse wird stark reduziert. Darüber hinaus ist es mit erfindungsgemäßen Sintervorrichtungen auch möglich, beim Sintervorgang höhere Temperaturen, also insbesondere Temperaturen über 1200°C zu realisieren, ohne dass dabei die Sintervorrichtung einen Schaden nimmt So kann z. B. beim Sintern von CoCrMo (Cobalt-Chrom-Molybdän)-Legierungen mit Sintertemperaturen größer 1250°C eine sehr hohe Dichte des Endproduktes bzw. gesinterten Werkstücks erzielt werden. Die verbleibende Restporosität nimmt mit steigender Sintertemperatur deutlich ab, was der Enddichte und somit der mechanischen Festigkeit des fertig gesinterten Werkstückes zugute kommt. Hierdurch wird neben der Erhöhung der Effizienz in Form der Prozessgeschwindigkeit auch die Qualität des fertig gesinterten Werkstücks erhöht.Metals as well as metal alloys are generally good thermal conductors, so that the sintering process makes it easier to transport the thermal energy from outside to the workpiece or sintered material to be sintered in the sintering chamber cavity. The heat input is compared to the prior art much faster and more efficient. In addition, a particularly good homogeneous temperature distribution is achieved. With the sintering devices according to the invention heating rates greater than 10 Kelvin / minute can be realized. It is equally possible to implement high cooling rates, so that the total sintering times required can be drastically shortened. Another advantage of the invention lies in the mechanical strength and the favorable plastic behavior of metallic or based on metal alloys corresponding sintering devices. The risk of unwanted destruction of the sintering devices by mechanical influences is greatly reduced. In addition, it is also possible with sintering devices according to the invention to realize higher temperatures during the sintering process, ie in particular temperatures above 1200 ° C., without the sintering device taking damage. B. when sintering CoCrMo (cobalt-chromium-molybdenum) alloys with sintering temperatures greater than 1250 ° C, a very high density of the final product or sintered workpiece can be achieved. The remaining porosity decreases significantly with increasing sintering temperature, which benefits the final density and thus the mechanical strength of the finished sintered workpiece. As a result, in addition to increasing the efficiency in the form of the process speed, the quality of the finished sintered workpiece is also increased.

Mit erfindungsgemäßen Sintervorrichtungen können Insbesondere metallische oder z. B. auch keramische Werkstücke gesintert werden.With sintering devices according to the invention, in particular metallic or z. B. also ceramic workpieces are sintered.

Als Schutzgas kann wie beim Stand der Technik Argon verwendet werden. Natürlich können auch andere geeignete Gase bzw. Edelgase als Schutzgas zum Einsatz kommen. Zum Aufbau der Schutzgasatmosphäre im Sinterkammerhohlraum weist die Sinterkammer zumindest einen Gaseinlass zum Einleiten des die Schutzgasatmosphäre bildenden Gases bzw. Gasgemisches und zumindest einen Gasauslass für das Abströmen des verdrängten Restgases bzw. Schutzgases aus dem Sinterkammerhohlraum auf. Günstigerweise sind Gasauslass und Gaseinlass als getrennte Überströmöffnungen ausgebildet. Es sind aber auch integrierte Ausgestaltungsformen denkbar, bei denen z. B. ein Gaseinlass auch als Gasauslass verwendet wird.As a protective gas can be used as in the prior art argon. Of course, other suitable gases or Noble gases are used as inert gas. To build up the protective gas atmosphere in the sintering chamber cavity, the sintering chamber has at least one gas inlet for introducing the protective gas atmosphere forming gas or gas mixture and at least one gas outlet for the outflow of the displaced residual gas or inert gas from the sintering chamber cavity. Conveniently, gas outlet and gas inlet are designed as separate overflow openings. But there are also integrated embodiments conceivable in which z. B. a gas inlet is also used as a gas outlet.

Die den Sinterkammerhohlraum umschließende Sinterkammer ist günstigerweise zumindest zweiteilig oder auch mehr als zweiteilig ausgebildet. Zweiteilige Ausgestaltungsformen können z. B. aus einem Sinterkammerbasisteil und einem Sinterkammeroberteil bestehen. Zum Einbringen des zu sinternden Werkstücks wie auch zu dessen Entnahme können Sinterkammeroberteile und Sinterkammerbasisteile voneinander getrennt werden, wohingegen sie während des Sintervorgangs eine nach außen geschlossene Einheit in Form der Sinterkammer bilden. Generell, also auch unabhängig von der Frage, aus wieviel Teilen die Sinterkammer ausgebildet ist, sollte die Sinterkammer, abgesehen von Gaseinlass und/oder Gasauslass, eine zumindest im Betriebszustand nach außen geschlossene Einheit bilden. Durch die geschlossene Ausbildung kann eine ausreichende Gasdichtigkeit erreicht werden.The sintering chamber enclosing the sintering chamber cavity is favorably formed at least in two parts or more than two parts. Two-part embodiments can, for. B. consist of a Sinterkammerbasisteil and Sinterkammeroberteil. For introducing the workpiece to be sintered as well as for its removal Sinterkammerobererte and Sinterkammerbasisteile can be separated from each other, whereas they form an outwardly closed unit in the form of the sintering chamber during the sintering process. In general, so regardless of the question of how many parts of the sintering chamber is formed, the sintering chamber, apart from the gas inlet and / or gas outlet, form a closed at least in the operating state to the outside unit. Due to the closed training sufficient gas tightness can be achieved.

Im Sinne der bereits genannten Vorteile der Erfindung sehen bevorzugte Varianten vor, dass die gesamte Sintervorrichtung aus zumindest einem Metall oder aus zumindest einer Metalllegierung besteht. Hierbei ist es grundsätzlich günstig, wenn die verwendeten Metall bzw. Metalllegierungen ein Sintern bei Temperaturen größer 1200°C (Celsius) ermöglichen. Weiter sollten Metalle bzw. Metalllegierungen ausgewählt werden, die möglichst Aufheiz- und Abkühlgeschwindigkeiten größer 10° Kelvin/Minute dauerhaft und reproduzierbar gewährleisten. Weiters ist es günstig, wenn alle Bauteile der Sintervorrichtung im Wesentlichen den gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen. In diesem Sinne sehen bevorzugte Varianten der Erfindung vor, dass zumindest die Sinterkammer und die Sinterschale, vorzugsweise die gesamte Sintervorrichtung, aus demselben Metall oder derselben Metalllegierung bestehen bzw. besteht.In terms of the already mentioned advantages of the invention, preferred variants provide that the entire sintering device consists of at least one metal or of at least one metal alloy. In this case, it is generally advantageous if the metal or metal alloys used enable sintering at temperatures greater than 1200 ° C. (Celsius). Furthermore, metals or metal alloys should be selected which ensure possible heating and cooling rates greater than 10 ° Kelvin / minute permanently and reproducibly. Furthermore, it is favorable if all components of the sintering device have substantially the same thermal expansion coefficient. In this sense, preferred variants of the invention provide that at least the sintering chamber and the sintering shell, preferably the entire sintering device, consist of the same metal or the same metal alloy.

Um durch eine Beruhigung der Gasströmungen eine möglichst hohe Konzentration des Schutzgases im Bereich des zu sinternden Werkstückes zu erreichen und darüber hinaus den Verbrauch an Schutzgas möglichst gering zu halten, sehen bevorzugte erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele vor, dass die Sintervorrichtung zusätzlich noch zumindest eine, vorzugsweise becher- bzw. schalenförmig ausgeformte, Sintergutabdeckung zum Abdecken des Werkstücks in der Sinterschale aufweist. Die Sintergutabdeckung hilft somit, Oxidationen am Werkstück zu vermeiden und sorgt damit für eine Verbesserung der Oberflächenqualität des Werkstücks. Beim Abdecken des zu sinternden Werk stücks ist die Sintergutabdeckung günstigerweise in der Sintergutschale angeordnet. Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Sintergutabdeckung eine von einem Rand der Sintergutabdeckung umfasste Öffnung aufweist und mit dem Rand in der Sintergutschale auf einem Boden der Sintergutschale aufstellbar ist. Dies gilt insbesondere für den Zeitraum des Sintervorgangs. Damit das Schutzgas in den von der Sintergutabdeckung umfassten Teilbereich des Sintergutschalenhohlraums, in dem sich das zu sinternde Werkstück tatsächlich befindet, gut eindringen kann, sehen bevorzugte Varianten der Erfindung vor, dass die Sintergutabdeckung und/oder die Sintergutschale zumindest eine Gasüberströmöffnung zum Gasaustausch in einem von der Sintergutabdeckung und der Sinterschale umschlossenen Sinterschalenhohlraum zur Aufnahme des Werk stücks aufweist bzw. aufweisen. Die Gasüberströmöffnung kann bzw. die Gasüberströmöffnungen können zwischen dem Rand der Sintergutabdeckung und dem Boden der Sintergutschale angeordnet sein. Es sind aber auch andere Ausgestaltungsformen möglich. Z. B. sind auch seitliche Löcher in der Sintergutabdeckung als Gasüberströmöffnung(en) möglich. Günstig ist es jedenfalls, wenn die Gasüberströmöffnung(en) nah am oben genannten Rand der Sintergutabdeckung angeordnet ist bzw. sind. In diesem Sinne ist es günstig, wenn die Gasüberströmöffnung(en) auf der dem genannten Rand zugewandten Seite bzw. Hälfte der Sintergutabdeckung angeordnet ist bzw. sind. Die vom genannten Rand abgewandte Seite bzw. Hälfte der Sintergutabdeckung ist günstigerweise vollständig geschlossen.In order to achieve the highest possible concentration of the protective gas in the region of the workpiece to be sintered by a calming of the gas flows and also to minimize the consumption of protective gas preferred embodiments of the invention provide that the sintering device additionally at least one, preferably cup or cupped molded, Sintergutabdeckung for covering the workpiece in the sintering bowl. The sintered cover thus helps to avoid oxidation on the workpiece and thus improves the surface quality of the workpiece. When covering the workpiece to be sintered, the sintered cover is conveniently located in the sintered tray. It is preferably provided that the Sintergutabdeckung has an opening encompassed by an edge of the Sintergutabdeckung and can be set up with the edge in the sintered product tray on a bottom of the Sintergutschale. This applies in particular to the period of the sintering process. So that the protective gas in the covered by the Sintergutabdeckung part of the Sintergutschalenhohlraums, in which the workpiece to be sintered can penetrate well, preferred embodiments of the invention provide that the Sintergutabdeckung and / or the Sintergutschale at least one Gasüberströmöffnung for gas exchange in one of the Sintergutabdeckung and the sintering shell enclosed sintered shell cavity for receiving the workpiece has or have. The gas overflow opening or the gas overflow openings can be arranged between the edge of the sintered material cover and the bottom of the sintered goods shell. But there are also other embodiments possible. For example, lateral holes in the sintered material cover are also possible as a gas overflow opening (s). In any case, it is advantageous if the gas overflow opening (s) is or are arranged close to the above-mentioned edge of the sintered material cover. In this sense, it is favorable if the gas overflow opening (s) is / are arranged on the side or half of the sintered material cover facing the said edge. The side facing away from said edge or half of the Sintergutabdeckung is conveniently completely closed.

Die Sintergutabdeckung kann aus verschiedenen Materialien bestehen. So ist auch eine Ausführung der Sintergutabdeckung mit oder aus keramischem Material, wie z. B. Siliciumkarbid oder Quarzglas, möglich. Bevorzugt besteht aber auch die Sintergutabdeckung aus zumindest einem Metall oder zumindest einer Metalllegierung. Besonders bevorzugt besteht sie aus demselben Metall oder derselben Metalllegierung wie die Sinterkammer und die Sintergutschale. Zur Ausbildung der genannten Bauteile der Sintervorrichtung kommen besonders bevorzugt Metalllegierungen mit Eisen, Chrom und/oder Aluminium zum Einsatz. Diese Metalllegierungen können ausschließlich aus entsprechenden Anteilen von Eisen, Chrom und/oder Aluminium bestehen. Es kann sich aber auch um Eisen-Chrom-Aluminium-Legierungen handeln, welche noch andere Bestandteile aufweisen. Natürlich können auch andere geeignete Metalle oder Metalllegierungen verwendet werden.The sintered cover can be made of different materials. So is an embodiment of the Sintergutabdeckung with or made of ceramic material, such. As silicon carbide or quartz glass, possible. Preferably, however, the sintered product cover also consists of at least one metal or at least one metal alloy. It is particularly preferred that it consists of the same metal or the same metal alloy as the sintering chamber and the sintered goods shell. To form the said components of the sintering apparatus, metal alloys with iron, chromium and / or aluminum are particularly preferably used. These metal alloys may consist exclusively of corresponding proportions of iron, chromium and / or aluminum. But it can also be iron-chromium-aluminum alloys, which have other ingredients. Of course, other suitable metals or metal alloys may be used.

Die Sintergutabdeckung kann aber muss nicht eine zylindrische Form haben. Auch andere Formen sind möglich. However, the sintered cover may not have a cylindrical shape. Other shapes are possible.

Um einen möglichst geringen Gasverbrauch und ein ideales Einströmverhalten des Schutzgases in die Sintergutschale zu erreichen, sehen bevorzugte Ausgestaltungsformen der Erfindung vor, dass in einer Betriebsstellung, in der die Sinterschale im Sinterkammerhohlraum der Sinterkammer angeordnet ist, zwischen der Sinterschale und der Sinterkammer zumindest bereichsweise ein, vorzugsweise ringförmiger, Spalt mit einer Spaltweite kleiner oder gleich 1 mm angeordnet ist. Dieser Spalt ist günstigerweise zwischen entsprechenden Wänden der Sintergutschale und der Sinterkammer ausgebildet. Er wird zumindest im Betrieb bzw. betriebsbereiten Zustand der Sintervorrichtung realisiert. Um seine Funktion zu erfüllen, muss er nicht überall realisiert sein. Es reicht auch aus, wenn der Spalt mit der genannten Spaltbreite nur bereichsweise ausgebildet ist. Es saute aber keine Umgehungswegsamkeiten für das Gas bzw. Gasgemisch geben, in denen das Schutzgas bzw. Restgas am Spalt vorbei in die Sintergutschale oder aus dieser heraus strömen kann.In order to achieve the lowest possible gas consumption and an ideal inflow behavior of the protective gas in the sintered product shell, preferred embodiments of the invention provide that in an operating position, in which the sintering shell is arranged in the sintering chamber cavity of the sintering chamber, at least partially between the sintering shell and the sintering chamber, preferably annular gap is arranged with a gap width less than or equal to 1 mm. This gap is favorably formed between corresponding walls of the sintered product tray and the sintering chamber. It is realized at least in the operation or ready state of the sintering device. To fulfill its function, it does not have to be realized everywhere. It is also sufficient if the gap is only partially formed with the mentioned gap width. However, there was no bypass pathways for the gas or gas mixture in which the protective gas or residual gas can flow past the gap into or out of the sintered-product shell.

Neben der erfindungsgemäßen Sintervorrichtung betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zum Sintern von, insbesondere dentalen, Werkstücken in einer Schutzgasatmosphäre mit einer Sintervorrichtung gemäß der Erfindung, wobei das zu sinternde Werkstück während des Sintervorgangs in der Sintergutschale der Sintervorrichtung und die Sintergutschale im Sinterkammerhohlraum der Sinterkammer angeordnet werden. Günstigerweise ist dabei das zu sinternde Werkstück in der Sintergutschale mittels der Sintergutabdeckung abgedeckt, wodurch die bereits genannte Erhöhung der Schutzgaskonzentration in der unmittelbaren Umgebung des zu sinternden Werkstücks bei gleichzeitig geringem Schutzgasverbrauch erreicht wird.In addition to the sintering device according to the invention, the invention also relates to a method for sintering, in particular dental, workpieces in a protective gas atmosphere with a sintering device according to the invention, wherein the workpiece to be sintered in the Sintergutschale the sintering device and the Sintergutschale be arranged in the sintering chamber cavity of the sintering chamber during the sintering process , Conveniently, the workpiece to be sintered is covered in the sintered-material shell by means of the sintered-product cover, whereby the already mentioned increase in the protective-gas concentration in the immediate vicinity of the workpiece to be sintered is achieved with simultaneously low inert gas consumption.

Weitere Merkmale und Vorteile bevorzugter erfindungsgemäßer Ausgestaltungsformen werden anhand der in den Fig. gezeigten Variante einer Sintervorrichtung gemäß der Erfindung erläutert. Es zeigen:Further features and advantages of preferred embodiments according to the invention will be explained with reference to the variant of a sintering device according to the invention shown in the figures. Show it:

1 die Sintervorrichtung in einer Explosionsdarstellung; 2 einen Vertikalschnitt durch die Sintervorrichtung in Betriebsstellung. 1 the sintering device in an exploded view; 2 a vertical section through the sintering device in the operating position.

In der in 1 in einer Explosionsdarstellung dargestellten Variante der Erfindung ist die Sinterkammer 2 der Sintervorrichtung 1 zweiteilig ausgebildet. Sie weist ein Sinterkammerbasisteil 15 und ein Sinterkammeroberteil 16 auf. Das Sinterkammerbasisteil 15 und das Sinterkammeroberteil 16 können in der im Schnitt in 2 dargestellten Betriebsstellung so miteinander verbunden werden, dass insgesamt ein nach außen abgeschlossener, ausreichend gasdichter Aufbau erreicht wird. Durch den Gaseinlass 3 kann Schutzgas wie z. B. Argon in den von Sinterkammerbasisteil 15 und Sinterkammeroberteil 16 umschlossenen Sinterkammerhohlraum 5 der Sinterkammer 2 eindringen. Das verdrängte Restgas bzw. Schutzgas kann den Sinterkammerhohlraum 5 dann durch den Gasauslass 4 wieder verlassen. Wie bereits eingangs erläutert, können Gaseinlass 3 und Gasauslass 4, wie hier dargestellt, getrennt voneinander ausgebildet sein. Es kann sich um einzelne aber auch mehrere Gaseinlässe oder Gasauslässe handeln. Gasen- und -auslässe 3, 4 können gleiche aber auch verschiedene Öffnungsquerschnitte aufweisen. Sie erlauben jedenfalls ein Spülen des Sinterkammerhohlraums 5 und ein Verdrängen des dort vorhandenen Sauerstoffs, sodass der Sintervorgang in einer oxidfreien oder zumindest oxidreduzierten Schutzgasatmosphäre durchgeführt werden kann. Als Schutzgase kommen z. B. Argon aber auch andere geeignete Gase bzw. Edelgase in Frage.In the in 1 shown in an exploded view variant of the invention is the sintering chamber 2 the sintering device 1 formed in two parts. It has a sintering chamber base part 15 and a sintering chamber top 16 on. The sintering chamber base part 15 and the sintering chamber top 16 can in the average 2 shown operating position are connected to each other so that a total closed to the outside, sufficiently gas-tight construction is achieved. Through the gas inlet 3 can protective gas such. For example, argon in the from Sinterkammerbasisteil 15 and Sinterkammeroberteil 16 enclosed sintering chamber cavity 5 the sintering chamber 2 penetration. The displaced residual gas or inert gas can the sintering chamber cavity 5 then through the gas outlet 4 leave again. As already explained, gas inlet can 3 and gas outlet 4 , as shown here, be formed separately from each other. It may be individual but also multiple gas inlets or gas outlets. Gas and outlets 3 . 4 may have the same but also different opening cross-sections. In any case, they allow purging of the sintering chamber cavity 5 and a displacement of the oxygen present there, so that the sintering process can be carried out in an oxide-free or at least reduced oxide inert gas atmosphere. As protective gases come z. B. argon but also other suitable gases or noble gases in question.

In der Betriebsstellung gemäß 2 befindet sich im Sinterkammerhohlraum 5 die Sintergutschale 6, in die das hier nicht dargestellte, zu sinternde Werkstück während des Sintervorgangs eingelegt ist. Die Sintergutschale 6 hat den Vorteil, dass sich in ihr das in der Regel schwerere Schutzgas ansammeln kann, während der in der Regel leichtere Sauerstoff aus der Sintergutschale verdrängt wird. In der gezeigten Betriebsstellung steht die Sintergutschale 6 mit ihrem Boden 10 auf dem Sinterkammerbasisteil 15, ohne aber dabei die Wegsamkeiten vom Gaseinlass 3 zum Gasauslass 4 vollkommen zu versperren.In the operating position according to 2 is located in the sintering chamber cavity 5 the sintered tray 6 , in which the workpiece, not shown here, to be sintered workpiece is inserted during the sintering process. The sintered tray 6 has the advantage that it can accumulate in the usually heavier inert gas, while the usually lighter oxygen is displaced from the sintered dish. In the operating position shown, the sintered tray is 6 with her bottom 10 on the sintering chamber base part 15 but without leaving the pathways of gas intake 3 to the gas outlet 4 to block completely.

Die Wände der Sinterkammer 2, hier des Sinterkammeroberteils 16, und der Sintergutschale 6 sind günstigerweise so dimensioniert, dass zwischen ihnen zumindest bereichsweise ein Spalt 13 vorhanden ist, welcher eine Spaltweite 14 kleiner gleich 1 mm aufweist. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist dieser Spalt 13 ringförmig ausgeführt und umgibt die zylindermantelförmig ausgebildeten Seitenwände der Sintergutschale 6. Nach außen hin wird der Spalt 13 von zylindermantelförmigen Außenwänden der Sinterkammer 2 umgeben bzw. begrenzt.The walls of the sintering chamber 2 , here the sinter chamber upper part 16 , and the sintered tray 6 are conveniently dimensioned so that between them at least partially a gap 13 is present, which is a gap width 14 less than or equal to 1 mm. In the embodiment shown, this gap 13 designed annular and surrounds the cylinder jacket-shaped side walls of the sintered product tray 6 , Outwardly, the gap is 13 of cylinder jacket-shaped outer walls of the sintering chamber 2 surrounded or limited.

Um die Konzentration an Schutzgas im Bereich des hier nicht dargestellten Werkstücks bzw. Sintergutes möglichst wett zu erhöhen, ist im gezeigten bevorzugten Ausführungsbeispiel während des Sintervorgangs, also in der in 2 gezeigten Stellung, eine Sintergutabdeckung 7 im Sintergutschalenhohlraum 12 angeordnet. Das zu sinternde Werkstück, welches hier nicht dargestellt ist, befindet sich während des Sintervorgangs zwischen dem Boden 10 der Sintergutschale 6 und der Sintergutabdeckung 7. Die Sintergutabdeckung 7 ist in der gezeigten Betriebsstellung mit ihrem Rand 8, welcher die Öffnung 9 umgibt, auf dem Boden 10 der Sintergutschale 6 abgestellt. Durch die Gasüberströmöffnung(en) 11 kann Schutzgas in diesen Bereich eindringen und Restgas ausströmen.In order to increase the concentration of protective gas in the region of the workpiece or sintered material, which is not shown here, as optimally as possible, in the preferred embodiment shown during the sintering process, ie in the in 2 shown position, a Sintergutabdeckung 7 in the sintered-dish cavity 12 arranged. The workpiece to be sintered, which is not shown here, is located between the bottom during the sintering process 10 the sintering tray 6 and the sintered cover 7 , The sintered cover 7 is in the operating position shown with its edge 8th which the opening 9 surrounds, on the ground 10 the sintering tray 6 switched off. Through the gas overflow opening (s) 11 Protective gas can penetrate into this area and exhaust residual gas.

Um die in dem gezeigten Ausführungsbeispiel dargestellte Sintervorrichtung 1 in Betrieb zu nehmen, wird die Sintergutschale 6 mit ihrem Boden 10 auf dem Sinterkammerbasisteil 15 abgestellt. Anschließend kann das zu sinternde Werkstück auf den Boden 10 abgelegt bzw. in den Sintergutschalenhohlraum 12 eingebracht werden. Danach wird über das zu sinternde Werkstück die Sintergutabdeckung 7 gestülpt, sodass der Rand 8 auf dem Boden 10 aufsteht. Anschließend wird die Sinterkammer 2 geschlossen, indem das Sinterkammeroberteil 16 auf das Sinterkammerbasisteil 15 aufgesetzt wird, womit sich die in 2 gezeigte betriebsbereite Stellung ergibt. Anschließend kann der gesamte Sinterkammerhohlraum 5 und damit insbesondere der Sintergutschalenhohlraum 12 mit Schutzgas gespült werden, bis sich die benötigte Schutzgasatmosphäre in der gewünschten Konzentration eingestellt hat. Hierzu wird das Schutzgas über den Gaseinlass 3 eingeleitet und das verdrängte Restgas bzw. Schutzgas über den Gasauslass 4 abgeleitet. Als Restgas werden die Gase bezeichnet, die nicht Schutzgas sind und während des Sintervorgangs verdrängt sein müssen. Während des gesamten Sintervorgangs wird mit Schutzgas gespült. Durch den Gasauslass strömen dann Restgase aber auch Schutzgas aus. Der Sinterprozess wird durch entsprechendes Heizen der Sintervorrichtung 1 von außen eingeleitet. Nach einem entsprechenden Abkühlen nach Ende des Sinterns kann der ganze Aufbau wieder in der umgekehrten Reihenfolge auseinandergebaut und das gesinterte Werkstück entnommen werden.To the sintering device shown in the embodiment shown 1 to put into operation, the sintered tray 6 with her bottom 10 on the sintering chamber base part 15 switched off. Subsequently, the workpiece to be sintered on the ground 10 stored or in the Sintergutschalenhohlraum 12 be introduced. Thereafter, over the workpiece to be sintered the Sintergutabdeckung 7 slipped so the edge 8th on the ground 10 gets up. Subsequently, the sintering chamber 2 closed by the sintering chamber top 16 on the Sinterkammerbasisteil 15 is put on, bringing the in 2 shown ready position results. Subsequently, the entire Sinterkammerlohlraum 5 and thus in particular the sintered-goods shell cavity 12 be purged with protective gas until the required protective gas atmosphere has been set in the desired concentration. For this purpose, the protective gas via the gas inlet 3 introduced and the displaced residual gas or inert gas through the gas outlet 4 derived. The residual gas is the gas that is not inert gas and must be displaced during the sintering process. During the entire sintering process is purged with protective gas. Through the gas outlet then flow residual gas but also inert gas. The sintering process is performed by appropriately heating the sintering apparatus 1 initiated from the outside. After a corresponding cooling after the end of sintering, the entire structure can be disassembled again in the reverse order and the sintered workpiece can be removed.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Sintervorrichtungsintering apparatus
22: Sinterkammersintering chamber
33: Gaseinlassgas inlet
44: Gasauslassgas outlet
55: SinterkammerhohlraumSintering chamber cavity
66: SintergutschaleSintergutschale
77: SintergutabdeckungSintergutabdeckung
88th: Randedge
99: Öffnungopening
1010: Bodenground
1111: GasüberströmöffnungGasüberströmöffnung
1212: SintergutschalenhohlraumSintergutschalenhohlraum
1313: Spaltgap
1414: Spaltweitegap width
1515: SinterkammerbasisteilSintering chamber base
1616: SinterkammeroberteilSintering chamber shell

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

WO 2011/020688 A1 [0002]

Claims

Sintering device ( 1 ) for sintering, in particular dental, workpieces in a protective gas atmosphere, wherein the sintering device ( 1 ) at least one sintering chamber ( 2 ) with at least one gas inlet ( 3 ) and at least one gas outlet ( 4 ) for gas exchange in one of the sintering chamber ( 2 ) enclosed sintering chamber cavity ( 5 ) and at least one, in the sintering chamber cavity ( 5 ) disposable sintered tray ( 6 ) for receiving the workpiece to be sintered, characterized in that at least the sintering chamber ( 2 ) and the sintered goods tray ( 6 ) consist of at least one metal or of at least one metal alloy.

Sintering device ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the entire sintering device ( 1 ) consists of at least one metal or of at least one metal alloy.

Sintering device ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that at least the sintering chamber ( 2 ) and the sintered goods tray ( 6 ), preferably the entire sintering device ( 1 ), consist of the same metal or the same metal alloy or exists.

Sintering device ( 1 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the sintering device ( 1 ) additionally at least one, preferably cup-shaped or cup-shaped, Sintergutabdeckung ( 7 ) for covering the workpiece to be sintered in the sintered goods tray ( 6 ) having.

Sintering device ( 1 ) according to claim 4, characterized in that the Sintergutabdeckung ( 7 ) one from one edge ( 8th ) of the sintered product cover ( 7 ) included opening ( 9 ) and with the edge ( 8th ) in the sintered goods tray ( 6 ), on a floor ( 10 ) of the sintered goods tray ( 6 ) is erectable.

Sintering device ( 1 ) according to claim 5, characterized in that the Sintergutabdeckung ( 7 ) and / or the sintered goods tray ( 6 ), preferably between the edge ( 8th ) of the sintered product cover ( 7 ) and the ground ( 10 ) of the sintered goods tray ( 6 ), at least one gas overflow opening ( 11 ) for gas exchange in one of the sintered product cover ( 7 ) and the sintered goods tray ( 6 ) enclosed sintered-dish cavity ( 12 ) for receiving the workpiece to be sintered or have.

Sintering device ( 1 ) according to one of claims 4 to 6, characterized in that the Sintergutabdeckung ( 7 ) of at least one metal or at least one metal alloy, preferably the same metal or metal alloy as the sintering chamber ( 2 ) and the sintered goods tray ( 6 ), consists.

Sintering device ( 1 ) according to one of claims 1 to 7, characterized in that the metal alloy contains at least as an alloying component iron, chromium and / or aluminum.

Sintering device ( 1 ) according to one of claims 1 to 8, characterized in that in an operating position in which the sintered product tray ( 6 ) in the sintering chamber cavity ( 5 ) of the sintering chamber ( 2 ), between the sintered product tray ( 6 ) and the sintering chamber ( 2 ) at least partially a, preferably annular, gap ( 13 ) with a gap width ( 14 ) is less than or equal to 1 mm.

Method for sintering, in particular dental, workpieces in a protective gas atmosphere with a sintering device ( 1 ) according to one of claims 1 to 9, wherein the workpiece to be sintered during the sintering process in the sintered product tray ( 6 ) of the sintering device ( 1 ) and the sintered goods tray ( 6 ) in the sintering chamber cavity ( 5 ) of the sintering chamber ( 1 ) to be ordered.