DE102016209127A1 - Method and device for producing a shaped body - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen eines Formkörpers mittels Additiver Fertigung. Der Formkörper ist in aufeinanderfolgenden Schichten aus einem Sintermaterial erzeugt. Bei dem Verfahren werden aufeinanderfolgend Schichten aus dem Sintermaterial aufgetragen, wobei wenigstens ein Teil der aufgetragenen Schicht unter Ausbildung eines Teils des Formkörpers versintert wird. Bevorzugt wird bei dem Verfahren in dem Formkörper ein Hohlraum erzeugt, welcher ausgebildet ist, das Einlegeteil wenigstens teilweise oder vollständig aufzunehmen. Zur Ausbildung des Hohlraums wird ein nicht versintertes Sintermaterial, insbesondere Sinterpulver, abgesaugt. Das Einlegeteil wird dann in den so erzeugten Hohlraum eingebracht.The invention relates to a method for producing a shaped body by means of additive production. The shaped body is produced in successive layers of a sintered material. In the process, layers of the sintered material are successively applied, wherein at least a part of the applied layer is sintered to form a part of the shaped body. Preferably, in the method, a cavity is produced in the molded body, which is designed to receive the insert part at least partially or completely. To form the cavity, a non-sintered sintered material, in particular sintered powder, is suctioned off. The insert is then introduced into the cavity thus created.
Description
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen eines Formkörpers. The invention relates to a method for producing a shaped body.
Aus der
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Erfindungsgemäß ist der Formkörper in aufeinanderfolgenden Schichten aus einem Sintermaterial erzeugt. Bevorzugt werden bei dem Verfahren – insbesondere mittels Additiver Fertigung – aufeinanderfolgend Schichten aus dem Sintermaterial aufeinander aufgetragen, wobei wenigstens ein Teil der aufgetragenen Schicht unter Ausbildung eines Teils des Formkörpers versintert, insbesondere durch thermische Einwirkung verschmolzen oder verfestigt, wird. So kann der Formkörper in aufeinanderfolgenden Schichten aufwachsend erzeugt werden. Bevorzugt wird in dem Formkörper wenigstens ein Einlegeteil oder im Formkörper erzeugtes Einfügeteil wenigstens teilweise umschlossen oder eingeschlossen. Dazu wird bei dem Verfahren für das Einlegeteil oder Einfügeteil in dem Formkörper ein Hohlraum erzeugt, welcher ausgebildet ist, das Einlegeteil wenigstens teilweise oder vollständig aufzunehmen. Die Aufnahme in den Hohlraum erfolgt beispielsweise durch ein formorientiertes Einlegen des Einlegeteiles. Bevorzugt ist dabei zwischen der Hohlraumwandung und dem Einlegeteil keine stoffliche Verbindung vorgesehen, insbesondere keine direkte stoffliche Verbindung des Grundmaterials der Einzelschichten bzw. des Formkörpers mit dem Grundmaterial des Einlegeteils.According to the invention, the shaped body is produced in successive layers from a sintered material. Preferably, in the process - in particular by means of additive production - successive layers of the sintered material are applied to each other, wherein at least a portion of the applied layer sintered to form a portion of the shaped body, in particular fused or solidified by thermal action, is. Thus, the shaped body can be generated growing up in successive layers. Preferably, at least one insert part or insert part produced in the molded article is at least partially enclosed or enclosed in the molded article. For this purpose, a cavity is produced in the method for the insert or insert in the molded body, which is formed to receive the insert at least partially or completely. The inclusion in the cavity, for example, by a shape-oriented insertion of the insert. Preference is given between the cavity wall and the insert no material connection provided, in particular no direct material connection of the base material of the individual layers or the molding with the base material of the insert.
Bevorzugt wird zur Ausbildung des Hohlraums ein nicht versintertes Sintermaterial, insbesondere Sinterpulver, abgesaugt. Bevorzugt wird das Einlegeteil dann in den so erzeugten Hohlraum eingebracht. Mittels der selektiven Absaugung des Sinterpulvers in den Hohlraum können vorteilhaft den Formkörper umgebende Pulverbereiche zum Abstützen des Formkörpers bestehen bleiben. Weiter vorteilhaft können so nach einem Einlegen des Formkörpers weitere Sintermaterialschichten aufgewalzt oder aufgerakelt werden, sodass das Einlegeteil oder ein in dem Hohlraum erzeugtes Einfügeteil in dem Formkörper eingeschlossen werden kann.Preferably, to form the cavity, a non-sintered sintered material, in particular sintered powder, is suctioned off. Preferably, the insert is then introduced into the cavity thus produced. By means of the selective extraction of the sintering powder into the cavity, powder regions surrounding the shaped body can advantageously remain for supporting the shaped body. Further advantageously, further sintered material layers can be rolled or knife-coated after insertion of the shaped body, so that the insert part or an insertion part produced in the cavity can be enclosed in the shaped body.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Formkörper in einer geschlossenen Atmosphäre erzeugt. Die geschlossene Atmosphäre weist bevorzugt ein Gas, insbesondere Stickstoff oder Argon auf. Weiter bevorzugt ist die Atmosphäre Sauerstofffrei. Dadurch kann das Sintermaterial vorteilhaft beim Versintern nicht oxidieren. In a preferred embodiment, the shaped body is produced in a closed atmosphere. The closed atmosphere preferably has a gas, in particular nitrogen or argon. More preferably, the atmosphere is oxygen-free. As a result, the sintered material advantageously can not oxidize during sintering.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird an eine den Hohlraum umschließende Wand ein Vorsprungsbereich angeformt, welcher einen Öffnungsrand des Hohlraums überragt und so ausgebildet ist, das Einlegeteil formschlüssig in dem Hohlraum zu halten. Das Einlegeteil kann so durch den Vorsprungsbereich in dem Hohlraum festgehalten werden und aus dem Hohlraum nicht herausfallen. Weiter bevorzugt kann der Vorsprungsbereich die Öffnung zu dem Hohlraum hin nur teilweise verschließen. Vorteilhaft kann so eine Öffnung gebildet sein, durch welche das Einlegeteil von außen zugänglich sein kann.In a preferred embodiment, a projection region is formed on a wall enclosing the cavity, which protrudes beyond an opening edge of the cavity and is designed to hold the insert in a form-fitting manner in the cavity. The insert can thus be held by the projecting portion in the cavity and not fall out of the cavity. More preferably, the projecting portion can only partially close the opening to the cavity. Advantageously, such an opening may be formed, through which the insert can be accessible from the outside.
Bevorzugt schließt nach dem Einlegen des Einlegeteiles in den Hohlraum eine Oberkante des Einlegeteils mit einer Schicht des Formkörpers ab, so dass die Oberkante des Einlegeteils in einer Ebene der Oberfläche der Schicht verläuft. Dadurch kann vorteilhaft eine weitere Schicht hindernisfrei auf die mit der Oberkante abschließende Schicht aufgebracht werden.Preferably, after inserting the insert into the cavity, an upper edge of the insert terminates with a layer of the molded article, such that the upper edge of the insert extends in a plane of the surface of the layer. As a result, it is advantageously possible to apply a further layer without obstacles to the layer which terminates with the upper edge.
In einer vorteilhaften Ausführungsform wird das Einlegeteil wenigstens teilweise oder vollständig mit einem Deckel abgedeckt. Dadurch kann ein Hohlraum oder Hohlräume in dem Einlegeteil erhalten bleiben, so dass dort beim Aufbringen einer weiteren Sinterpulverschicht kein Sinterpulver in den Hohlraum des Einlegeteils eindringen kann.In an advantageous embodiment, the insert is at least partially or completely covered with a lid. As a result, a cavity or cavities are retained in the insert part, so that no sintering powder can penetrate into the cavity of the insert part there when a further sinter powder layer is applied.
In einer anderen Ausführungsform kann ein zwischen dem Einlegeteil und dem für das Einlegeteil erzeugten Hohlraum verbleibender Spalt – insbesondere beim folgenden Auftrag einer Sinterpulverschicht – mit Sinterpulver aufgefüllt werden. In einer anderen Ausführungsform kann der Spalt mir einer Spritzmasse, insbesondere Elastomermasse ausgefüllt werden. Die Elastomermasse ist beispielsweise ein Silikongel. In another embodiment, a gap remaining between the insert part and the cavity produced for the insert part can be filled with sintering powder, in particular during the subsequent application of a sintered powder layer. In another embodiment, the gap with a spray mass, in particular elastomer composition can be filled. The elastomer composition is for example a silicone gel.
Der Formkörper kann nur ein Einlegeteil, oder wenigstens ein Einlegeteil, oder mehrere Einlegeteile, beispielsweise zwei, drei oder vier Einlegeteile aufweisen. Zusätzlich zu dem Einlegeteil oder anstelle des Einlegeteils kann der Formkörper ein in dem Formkörper erzeugtes Einfügeteil aufweisen. Das Einfügeteil kann beispielsweise mittels Einspritzen und Aushärten einer Masse, insbesondere Kunststoffmasse erzeugt werden.The molded body can have only one insert part, or at least one insert part, or a plurality of insert parts, for example two, three or four insert parts. In addition to the insert or instead of the insert, the molded article may have an insertion part formed in the molded article. The insertion part can be produced for example by means of injection and curing of a mass, in particular plastic compound.
Die Einlegeteile können beispielsweise in zueinander verschiedenen Schichtebenen in dem Formkörper angeordnet sein. Bei dem Verfahren kann so ein Hohlraum zur Aufnahme eines Einlegeteils in einer Schichtebene auf einer Höhenstufe des Formkörpers fertiggestellt sein, wobei ein weiterer Hohlraum in dem Formkörper auf derselben Schichtebene noch nicht fertiggestellt ist.The inserts can be arranged, for example, in mutually different layer planes in the molding. In the method, such a cavity for receiving an insert in a layer plane can be completed at a height level of the shaped body, wherein a further Cavity in the molding on the same layer plane is not yet completed.
Somit können Oberkanten der Hohlräume in dem Formkörper entweder auf derselben Schichtebene abschließen oder auf zueinander verschiedenen Schichtebenen abschließen, oder beide Ausführungsformen an dem Formkörper ausgebildet sein.Thus, upper edges of the cavities in the molded body can either terminate on the same layer plane or terminate on mutually different layer planes, or both embodiments can be formed on the molded article.
Das Einlegeteil kann beispielsweise insbesondere spaltfrei an den Hohlraum angepasst sein. In einer anderen Ausführungsform ist zwischen dem Einlegeteil und einer den Hohlraum umschließenden Wand ein Spalt oder ein Zwischenraum ausgebildet. So kann sich das Einlegeteil in dem Hohlraum vorteilhaft thermisch ausdehnen. In beiden Fällen liegt innerhalb des Hohlraumes keine stoffliche Verbindung zwischen dem Grundmaterial des Formkörpers und dem Grundmaterial des Einlegeteiles vor.The insert may, for example, be adapted to the cavity in particular without a gap. In another embodiment, a gap or gap is formed between the insert and a wall enclosing the cavity. Thus, the insert can advantageously thermally expand in the cavity. In both cases, there is no material connection between the base material of the molding and the base material of the insert within the cavity.
In einer anderen Ausführungsform kann der Zwischenraum beispielsweise mittels einer insbesondere elastischen Spritzmasse, insbesondere Silikonmasse, oder mit Sintermaterial verschlossen werden. In another embodiment, the gap can be closed, for example by means of a particular elastic injection molding compound, in particular silicone compound, or with sintered material.
Im Falle des in dem Hohlraum erzeugten Einfügeteils schließt das Einfügeteil vorteilhaft insbesondere spaltfrei an die den Hohlraum begrenzende Wand an. In the case of the insertion part produced in the cavity, the insertion part advantageously includes in particular gap-free to the wall bounding the cavity.
Das Einlegeteil ist beispielsweise ein elektronisches Bauteil oder ein mechanisches Bauteil. Das elektronische Bauteil ist beispielsweise eine elektronische Vorrichtung, insbesondere elektronische Baugruppe, umfassend wenigstens einen Schaltungsträger und wenigstens ein oder mehrerer elektronische Bauteile. Die Vorrichtung weist beispielsweise ein Halbleiterbauteil und/oder einen Sensor als elektronisches Bauteil auf. Das Halbleiterbauteil ist beispielsweise ein integrierter Schaltkreis oder ein Halbleiterschalter. Der Halbleiterschalter ist beispielsweise ein gehäuseloser Bare-Die. Eine elektronische Baugruppe kann dazu beispielsweise einen Leadframe, auch Stanzgitter genannt aufweisen, welcher mit dem Halbleiterschalter verbunden ist. Vorteilhaft kann eine Baugruppe umfassend ein Stanzgitter und wenigstens ein ungehäustes Halbleiterbauelement, insbesondere einen Bare-Die oder intergrierten Schaltkreis in den Schichten des Formkörpers eingeschlossen und so geschützt sein. Ein gesonderter Moldkörper für das ungehäuste Halbleiterbauelement zu dessen Schutz kann so vorteilhaft entfallen. The insert is, for example, an electronic component or a mechanical component. The electronic component is, for example, an electronic device, in particular an electronic module, comprising at least one circuit carrier and at least one or more electronic components. The device has, for example, a semiconductor component and / or a sensor as an electronic component. The semiconductor device is, for example, an integrated circuit or a semiconductor switch. The semiconductor switch is, for example, a caseless bare die. For this purpose, an electronic module may have, for example, a leadframe, also called stamped grid, which is connected to the semiconductor switch. Advantageously, an assembly comprising a stamped grid and at least one ungehäustes semiconductor device, in particular a bare-die or integrated circuit enclosed in the layers of the molding and thus protected. A separate Moldkörper for unhoused semiconductor device to protect it can be omitted so advantageous.
Das Einlegeteil weist beispielsweise einen elektrischen Kontakt auf oder ist durch einen elektrischen Kontakt gebildet. Der elektrische Kontakt kann beispielsweise aus dem Formkörper herausragen, oder durch eine Öffnung in dem Formkörper kontaktiert werden.The insert has, for example, an electrical contact or is formed by an electrical contact. The electrical contact can protrude, for example, from the shaped body, or be contacted by an opening in the shaped body.
Der Sensor ist beispielsweise ein Beschleunigungssensor. Der Beschleunigungssensor kann beispielsweise in den Formkörper vollständig eingeschlossen sein. Andere Ausführungsformen für einen Sensor sind beispielsweise ein optischer Sensor, welcher ausgebildet ist, elektromagnetische Strahlen zu empfangen und ein die Strahlen repräsentierendes Sensorsignal zu erzeugen. Der Sensor kann beispielsweise angeordnet und ausgebildet sein, durch die vorgenannte Öffnung in den Formkörper die elektromagnetischen Strahlen zu empfangen.The sensor is for example an acceleration sensor. The acceleration sensor may for example be completely enclosed in the molded body. Other embodiments for a sensor are, for example, an optical sensor which is designed to receive electromagnetic radiation and to generate a sensor signal representing the radiation. The sensor may, for example, be arranged and configured to receive the electromagnetic radiation through the aforesaid opening into the molded body.
Bei einer anderen Ausführungsform ist der Sensor ein Ultraschallsensor. Der Sensor kann beispielsweise ein Abstandssensor zum Erfassen eines Abstandes, beispielsweise als Bestandteil eines Fahrerassistenzsystems, sein. Das Fahrerassistenzsystem kann beispielsweise eine Einparkhilfe sein. Der Abstandssensor kann Ultraschallwellen erzeugen und diese durch die vorbeschriebene Öffnung senden und reflektierte Ultraschallwellen durch die vorbeschriebene Öffnung empfangen.In another embodiment, the sensor is an ultrasonic sensor. The sensor may, for example, be a distance sensor for detecting a distance, for example as part of a driver assistance system. The driver assistance system can be, for example, a parking aid. The distance sensor may generate ultrasonic waves and transmit them through the above-described aperture and receive reflected ultrasonic waves through the above-described aperture.
Der Formkörper kann so beispielsweise eine Stoßstange oder ein Kunststoffteil für ein Kraftfahrzeug sein. Vorteilhaft kann die Stoßstange wenigstens ein Einlegeteil, beispielsweise eine Steuervorrichtung zum Ansteuern wenigstens eines Sensors, den wenigstens einen Sensor und eine Schnittstelle, beispielsweise einen Datenbus zur Signalübertragung des Sensorsignals aufweisen. Die Einlegeteile können so vorteilhaft beim Erzeugen der Stoßstange in die Stoßstange eingebaut werden. The molded body may thus be for example a bumper or a plastic part for a motor vehicle. Advantageously, the bumper may have at least one insert, for example a control device for controlling at least one sensor, the at least one sensor and an interface, for example a data bus for signal transmission of the sensor signal. The inserts can be installed so advantageous in generating the bumper in the bumper.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird ein den Formkörper ausbildender Teil der Schicht mittels eines Lasers versintert. Der Laser ist beispielsweise ein YAG-Laser (YAG = Yttrium-Aluminium-Granat), ein Neodym-Laser oder ein Halbleiter-Laser. Der Formkörper kann so vorteilhaft mittels selektivem Lasersintern aufwandsgünstig erzeugt werden.In a preferred embodiment, a part of the layer forming the shaped body is sintered by means of a laser. The laser is for example a YAG (YAG = yttrium aluminum garnet) laser, a neodymium laser or a semiconductor laser. The molded body can be produced so advantageous expense by selective laser sintering.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird bei dem Verfahren an einer Oberkante des Hohlraums ein Kragen zum Aufsetzen der Absaugvorrichtung erzeugt. Auf diese Weise kann vorteilhaft eine Gummilippe eines Absaugrohrs dicht auf den Kragen aufsetzen und das Pulver aus dem Hohlraum für das Einlegeteil selektiv absaugen. So können vorteilhaft umgebende Bereiche des Pulvers bestehen bleiben und werden nicht mit abgesaugt.In a preferred embodiment, in the method at a top edge of the cavity, a collar for mounting the suction device is generated. In this way, advantageously, a rubber lip of a suction tube can be placed tightly on the collar and the powder can be selectively removed from the cavity for the insert. Thus, advantageously surrounding areas of the powder can remain and are not extracted with it.
Bevorzugt ist der Kragen an eine den Hohlraum bildende Wand angeformt und erstreckt sich – nach Art eines Hutkragens – flach in der Schichtebene. Beispielsweise weist der Kragen eine Sollbruchstelle auf, so dass der Kragen nach dem Absaugen des verbleibenden Sinterpulvers abgebrochen werden kann.Preferably, the collar is formed on a wall forming the cavity and extends - in the manner of a hat collar - flat in the layer plane. For example, the collar has a predetermined breaking point, so that the collar can be broken off after the suction of the remaining sintering powder.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird beim Absaugen des Sintermaterials Saugluft durch einen Zuluftkanal an den Hohlraum herangeführt, welcher durch den Kragen an dem Formkörper im Bereich des Hohlraums abdichtet. So kann der Hohlraum vorteilhaft auch bei größeren Hohlraumtiefen vollständig leergesaugt werden. In a preferred embodiment, suction of the sintered material suction air is supplied through a supply air duct to the cavity, which seals by the collar on the molding in the region of the cavity. Thus, the cavity can be advantageously completely sucked empty even with larger cavity depths.
In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Absaugen mittels eines doppelwandigen Rohrs, wobei ein Hohlraum des Rohrs den Zuluftkanal und ein weiterer Hohlraum einen Absaugkanal bildet.In a preferred embodiment, the suction takes place by means of a double-walled tube, wherein a cavity of the tube forms the supply air duct and another cavity forms a suction channel.
Auf diese Weise können vorteilhaft Strömungswirbel in dem Hohlraum erzeugt werden, welche auch tiefer in dem Hohlraum liegende oder an der Hohlraumwand haftende Sinterpulverteile mit aufwirbeln können und so sicher absaugen können. Der Hohlraum kann mittels des doppelwandigen Absaugrohrs vorteilhaft vollständig leergesaugt werden. In this way, flow vortices can advantageously be generated in the cavity, which can also whirl up powder particles lying deeper in the cavity or adhering to the cavity wall and thus be able to extract them safely. The cavity can advantageously be completely sucked empty by means of the double-walled suction tube.
Bevorzugt wird die zuvor erwähnte Zuluft in einem Außenrohr des doppelwandigen Rohrs zugeführt, sodass der zuvor erwähnte Zuluftkanal durch das Außenrohr des doppelwandigen Rohrs gebildet ist. Das doppelwandige Rohr weist bevorzugt ein Innenrohr auf, wobei das Innenrohr ein Saugrohr bildet, durch welches die in dem Zuluftkanal zugeführte Luft wieder abgesaugt werden kann. Das Innenrohr bildet so den Absaugkanal. Die Luft strömt dabei von dem Zuluftkanal in den Hohlraum hinein, kann dort Verwirbelungen ausbilden und wird in umgekehrter Richtung durch das Innenrohr wieder abgesaugt. Der Hohlraum kann so vorteilhaft vollständig vom Sintermaterialpulver geleert werden.Preferably, the aforementioned supply air is supplied in an outer tube of the double-walled tube, so that the aforementioned supply air channel is formed by the outer tube of the double-walled tube. The double-walled tube preferably has an inner tube, wherein the inner tube forms a suction tube, through which the air supplied in the supply air duct can be sucked off again. The inner tube thus forms the suction channel. The air flows from the supply air channel into the cavity, where it can form turbulences and is sucked off again in the reverse direction through the inner tube. The cavity can be emptied so advantageous completely from the sintered material powder.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Sintermaterial einen Kunststoff auf oder ist durch einen Kunststoff gebildet. Der Kunststoff ist bevorzugt ein Thermoplast. Der Thermoplast ist beispielsweise ein Polyalken, insbesondere Polyethylen oder Polypropylen, ein Polyamid, PMMA (PMMA = Poly-Methyl-Meth-Acrylat), PES (PES = Poly-Ethylen-Sulfid) oder ABS-Kunststoff (ABS = Acrylnitril-Butadien-Styrol).In a preferred embodiment, the sintered material comprises a plastic or is formed by a plastic. The plastic is preferably a thermoplastic. The thermoplastic is, for example, a polyalkene, in particular polyethylene or polypropylene, a polyamide, PMMA (PMMA = poly-methyl-meth-acrylate), PES (PES = poly-ethylene-sulfide) or ABS-plastic (ABS = acrylonitrile-butadiene-styrene ).
Das Sintermaterial kann in einer anderen Ausführungsform zum Teil aus Kunststoff gebildet sein. Beispielsweise kann das Sintermaterial durch Kunststoffperlen gebildet sein, welche Kunststoff als Matrixmaterial aufweisen und zusätzlich einen anorganischen Füllstoff aufweisen. Der Füllstoff kann beispielsweise eine Keramik, beispielsweise ein Metalloxid, ein Metallborid, ein Metallkarbid, ein Metallnitrid oder ein Metallsilizid sein. The sintered material may in some other embodiment be formed partly from plastic. For example, the sintered material may be formed by plastic beads, which have plastic as the matrix material and additionally comprise an inorganic filler. The filler may be, for example, a ceramic, for example a metal oxide, a metal boride, a metal carbide, a metal nitride or a metal silicide.
In einer anderen Ausführungsform ist das Sintermaterial durch kunststoffbeschichtete Perlen gebildet. Die Perlen weisen dazu einen anorganischen Kern auf, welcher beispielsweise durch einen Glaskern oder einen Keramikkern gebildet ist. Die Perlen weisen bevorzugt jeweils eine Kunststoffhülle auf, wobei der Kunststoff der Kunststoffhülle beispielsweise durch einen Thermoplast gebildet ist. Das Sintermaterial kann so vorteilhaft mittels eines Lasers versintert werden, sodass die Kunststoffhüllen beim Versintern miteinander verschmelzen können.In another embodiment, the sintered material is formed by plastic-coated beads. The beads have to an inorganic core, which is formed for example by a glass core or a ceramic core. The beads preferably each have a plastic shell, wherein the plastic of the plastic shell is formed for example by a thermoplastic. The sintered material can be advantageously sintered by means of a laser so that the plastic sheaths can fuse together during sintering.
Das Sintermaterial kann in einer anderen Ausführungsform ein Metall aufweisen oder durch ein Metall gebildet sein. Das Metall ist beispielsweise Aluminium. Der Formkörper kann so vorteilhaft ein Metallformkörper sein. The sintered material may in another embodiment comprise a metal or be formed by a metal. The metal is for example aluminum. The molding can be so advantageous a metal moldings.
In einer anderen Ausführungsform ist das Einlegeteil durch ein Keramikteil, insbesondere durch einen keramischen Sensor, beispielsweise einen Piezo-Sensor, gebildet.In another embodiment, the insert is formed by a ceramic part, in particular by a ceramic sensor, for example a piezoelectric sensor.
Die Erfindung betrifft auch einen Formkörper. Der Formkörper ist insbesondere mittels des vorbeschriebenen Verfahrens oder einer Variante des vorbeschriebenen Verfahrens erzeugt. Der Formkörper weist bevorzugt aufeinanderfolgende Schichten aus einem Kunststoff-Sintermaterial auf. The invention also relates to a shaped body. The shaped body is produced in particular by means of the method described above or a variant of the method described above. The shaped body preferably has successive layers of a plastic sintered material.
Bevorzugt weist der Formkörper wenigstens ein Einlegeteil auf, insbesondere ein elektrisches Bauteil, wobei das Einlegeteil in den Formkörper eingebettet ist. Das Einlegeteil ist bevorzugt aus einem anderen Material gebildet als der Formkörper. Das Einlegeteil ist bevorzugt ein elektrisches Bauteil, insbesondere eine Vorrichtung oder Baugruppe umfassend elektronische Bauteile, insbesondere integrierten Schaltkreis und/oder einen Sensor. Das Einlegeteil kann auch durch einen elektrischen Kontaktformkörper, insbesondere Metallkontakt gebildet sein, welcher wenigstens teilweise aus dem Formkörper herausragt.Preferably, the shaped body has at least one insert, in particular an electrical component, wherein the insert is embedded in the molded body. The insert is preferably formed of a different material than the shaped body. The insert is preferably an electrical component, in particular a device or assembly comprising electronic components, in particular integrated circuit and / or a sensor. The insert may also be formed by an electrical contact molding, in particular metal contact, which protrudes at least partially from the molding.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Einlegeteil ein Kunststoffteil, insbesondere ein Elastomerteil. Das Elastomerteil ist beispielsweise eine Dichtung. Die Dichtung ist bevorzugt eine Silikondichtung oder eine TPE-Dichtung (TPE = Thermoplastisches Elastomer). In a preferred embodiment, the insert is a plastic part, in particular an elastomer part. The elastomer part is for example a seal. The gasket is preferably a silicone gasket or a TPE gasket (TPE = Thermoplastic Elastomer).
Die Dichtung kann beispielsweise in den Hohlraum als fertiges Formteil eingelegt werden. The seal can be inserted for example in the cavity as a finished molded part.
In einer anderen Ausführungsform wird in den Hohlraum eine ein Einfügeteil ausbildende Masse, insbesondere Elastomermasse eingespritzt, und kann dann das Einfügeteil, beispielsweise eine Dichtung ausbildend – beispielsweise unter Einwirken von Ultraviolettstrahlen – ausreagieren.In another embodiment, an insert-forming mass, in particular elastomer composition, is injected into the cavity and can then react out the insert, for example forming a seal, for example under the action of ultraviolet rays.
Bevorzugt wird das Elastomerteil in der geschlossenen Atmosphäre an dem Formkörper, insbesondere in dem Hohlraum erzeugt. Dadurch kann der Formkörper vorteilhaft in der Atmosphäre verbleiben und muss so für weitere Bearbeitungsschritte nicht aus der Atmosphäre entnommen werden. Preferably, the elastomeric part in the closed atmosphere on the molding, especially generated in the cavity. As a result, the shaped body can advantageously remain in the atmosphere and thus does not have to be removed from the atmosphere for further processing steps.
Bevorzugt wird eine in den Hohlraum eingebrachte Elastomermasse mittels Ultraviolett-Strahlen ausgehärtet, insbesondere auspolymerisiert. Das so erzeugte Elastomerteil ist beispielsweise ein Gel, insbesondere ein Silikongel. Die Ultraviolettstrahlen können beispielsweise mittels eines Lasers erzeugt werden.Preferably, an elastomer composition introduced into the cavity is cured by means of ultraviolet rays, in particular polymerized. The elastomer part thus produced is for example a gel, in particular a silicone gel. The ultraviolet rays can be generated, for example, by means of a laser.
Mittels des Gels kann vorteilhaft ein in den Hohlraum ragendes elektronisches Bauteil mit einer an den Hohlraum grenzenden Schicht wärmeleitfähig verbunden werden. By means of the gel, advantageously, an electronic component projecting into the cavity can be thermally conductively connected to a layer adjoining the cavity.
In einer anderen Ausführungsform ist die Masse, insbesondere das Gel elektrisch leitfähig ausgebildet, und weist dazu bevorzugt elektrisch leitfähige Partikel auf. Die Partikel sind beispielsweise Kohlenstoffpartikel, insbesondere Nanoröhren, Metallpartikel, insbesondere Kupferpartikel. Mittels der elektrisch leifähigen Masse kann beispielsweise eine elektrische Verbindung erzeugt werden, welche ein elektronisches Bauteil als Einlegeteil mit einem weiteren Bauteil elektrisch verbindet. Auf diese Weise kann in dem Formkörper wenigstens eine oder mehrere elektrische Verbindungen zwischen Bauteilen durch eine elektrisch leitfähige Masse, insbesondere Spritzmasse oder Gussmasse gebildet sein. In another embodiment, the mass, in particular the gel is designed to be electrically conductive, and for this purpose preferably has electrically conductive particles. The particles are, for example, carbon particles, in particular nanotubes, metal particles, in particular copper particles. By means of the electrically conductive mass, for example, an electrical connection can be generated, which electrically connects an electronic component as an insert with another component. In this way, at least one or more electrical connections between components may be formed by an electrically conductive mass, in particular injection molding compound or casting compound, in the molded body.
Das weitere Bauteil ist beispielsweise ein nach außen ragender elektrischer Anschluss. Dadurch kann durch eine – beispielsweise elastisch ausgebildete elektrisch leitfähige Masse gebildete elektrische Verbindung zwischen der elektrischen Baugruppe, beispielsweise dem Schaltungsträger und dem elektrischen Anschluss ein thermische Ausdehnungen kompensierendes Brückenelement in dem Formkörper ausgebildet werden. The further component is, for example, an outwardly projecting electrical connection. As a result, a thermal expansion compensating bridge element can be formed in the molded body by means of an electrical connection between the electrical module, for example the circuit carrier and the electrical connection, formed by, for example, an elastically formed electrically conductive mass.
Zusätzlich oder unabhängig von der elektrisch leitfähigen Masse kann auf eine Schicht eine elektrisch leitfähige Schicht, insbesondere Metallschicht als Leiterbahn – beispielsweise mittels Plasmaspritzen oder thermischen Spritzen aufgebracht werden. Die so gebildete Leiterbahn kann vorteilhaft wenigstens zwei in dem Formkörper wenigstens teilweise oder vollständig eingeschlossene elektronische Bauteile miteinander elektrisch verbinden. Additionally or independently of the electrically conductive mass, an electrically conductive layer, in particular a metal layer, can be applied to a layer as a conductor track, for example by means of plasma spraying or thermal spraying. The conductor track thus formed may advantageously electrically interconnect at least two electronic components at least partially or completely enclosed in the shaped body.
Die so gebildete elektrisch leitfähige Verbindung kann sich in einer Schicht erstreckend ausgebildet sein, oder sich durch mehrere aufeinanderliegenden Schichten erstrecken. Elektronische Bauteile können beispielsweise mittels der Masse in derselben Schichtebene miteinander verbunden sein oder in zueinander verschiedenen sich parallel zueinander erstreckenden Schichtebenen mittels der elektrisch leitfähigen Masse verbunden sein.The electrically conductive connection thus formed may be formed extending in one layer, or may extend through a plurality of superimposed layers. Electronic components may, for example, be connected to one another by means of the mass in the same layer plane or be connected in mutually different mutually parallel layer planes by means of the electrically conductive mass.
Das Verfahren zum Erzeugen des Formkörpers mittels Additiver Fertigung, insbesondere SLS (SLS = Selektives-Laser-Sintern) kann vor dem Einlegen des Einlegeteils, oder vor dem Erzeugen des Einfügeteils in dem Hohlraum abgeschlossen sein.The method for producing the shaped article by means of additive production, in particular SLS (SLS = selective laser sintering), can be completed before inserting the insert part or before producing the insertion part in the cavity.
In einer anderen Ausführungsform kann der Prozess der Additiven Fertigung, insbesondere Lasersintern, nach dem Einbringen des Einlegeteils oder Erzeugen des Einfügeteils wie bereits zuvor beschrieben fortgesetzt werden, so dass das Einlegeteil dann in dem Formkörper wenigstens teilweise oder vollständig umschlossen werden kann.In another embodiment, the process of additive manufacturing, in particular laser sintering, after the insertion of the insert or producing the insertion part as described above can be continued, so that the insert can then be at least partially or completely enclosed in the molding.
Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zum Additiven Fertigen, insbesondere Lasersintern eines Formkörpers, insbesondere gemäß dem Verfahren der vorbeschriebenen Art.The invention also relates to an apparatus for additive manufacturing, in particular laser sintering of a shaped body, in particular according to the method of the type described above.
Die Vorrichtung weist eine Strahlenquelle zum Erzeugen elektromagnetischer Strahlen, insbesondere einen Laser auf, welche ausgebildet ist, elektromagnetische Strahlen, insbesondere Laserstrahlen zum teilweisen Versintern von Sintermaterial zu erzeugen. Die Vorrichtung weist auch eine Absaugvorrichtung auf, welche ausgebildet ist, Sintermaterial aus einem mittels der Laserstrahlen erzeugten Hohlraum abzusaugen. The device has a radiation source for generating electromagnetic radiation, in particular a laser, which is designed to generate electromagnetic radiation, in particular laser beams, for partial sintering of sintered material. The device also has a suction device, which is designed to suck out sintered material from a cavity generated by means of the laser beams.
Die Erfindung wird nun im Folgenden anhand von Figuren und weiteren Ausführungsbeispielen beschrieben. Weitere vorteilhafte Ausführungsvarianten ergeben sich aus einer Kombination der in den abhängigen Ansprüchen und in den Figuren beschriebenen Merkmalen.The invention will now be described below with reference to figures and further embodiments. Further advantageous embodiments will become apparent from a combination of the features described in the dependent claims and in the figures.
Die elektrische Vorrichtung
Die elektrische Vorrichtung
Der Hohlraum
Mit dem Schaltungsträger
Der Formkörper
Das Sintermaterial der Schichten in dem die Hohlräume
Beim Erzeugen des Hohlraums
Das in den Hohlräumen erhalten gebliebene pulverförmige Sintermaterial kann nach dem Erzeugen der Schicht
Anschließend kann eine weitere Sinterschicht
Der Kontakt
Die Vorrichtung
Mit dem Schlitten
Die Absaugvorrichtung
Die Vorrichtung
In dem Hohlraum
Die Absaugvorrichtung
Die Absaugvorrichtung kann – anders als zuvor beschrieben – eine Dichtlippe aufweisen, welche an die Geometrie des Formkörpers wie dem Formkörper
Der Formkörper
Der Sensor
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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