DE102018107562A1 - Method for producing a component by means of powder-based 3D printing and such a component - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils mittels pulverbasiertem 3D-Druck sowie ein solches Bauteil.Es ist vorgesehen, dass ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils mittels pulverbasiertem 3D-Druck mit zumindest einem elektrisch leitenden Bereich (24, 38, 52) und zumindest einem elektrisch isolierenden Bereich (22, 36, 50) bereitgestellt wird. Das Verfahren umfasst dabei die folgenden Schritte: Ausrichten einer Laservorrichtung (16) über einem Multi-Material-Pulverwerkstoff, wobei die Laservorrichtung (16) ausgelegt ist, wenigstens zwei sich unterscheidende Laserparameter aufzuweisen, und Bearbeiten des Multi-Material-Pulverwerkstoffs mittels der Laservorrichtung (16) zur Herstellung des Bauteils, wobei eine definierte Verwendung der zwei Laserparameter eingesetzt wird. Der Multi-Material-Pulverwerkstoff wird aus wenigstens zwei Materialien hergestellt, wobei die wenigstens zwei Materialien verschiedene Schmelz- und Siedepunkte aufweisen, so dass beim Bearbeiten aufgrund des Einwirkens der verschiedenen Laserparameter auf den Multi-Material-Pulverwerkstoff zumindest ein elektrisch leitender Bereich (24, 38, 52) und zumindest ein elektrisch isolierender Bereich (22, 36, 50) in dem Bauteil hergestellt wird.The invention relates to a method for producing a component by means of powder-based 3D printing and such a component. It is provided that a method for producing a component by means of powder-based 3D printing with at least one electrically conductive region (24, 38, 52) and at least an electrically insulating region (22, 36, 50) is provided. The method comprises the following steps: aligning a laser device (16) over a multi-material powder material, the laser device (16) being designed to have at least two different laser parameters, and processing the multi-material powder material by means of the laser device ( 16) for the production of the component, wherein a defined use of the two laser parameters is used. The multi-material powder material is produced from at least two materials, wherein the at least two materials have different melting and boiling points, such that at least one electrically conductive region (24, 24, 12) during processing due to the action of the different laser parameters on the multi-material powder material. 38, 52) and at least one electrically insulating region (22, 36, 50) is produced in the component.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils mittels pulverbasiertem 3D-Druck sowie ein solches Bauteil selbst.The invention relates to a method for producing a component by means of powder-based 3D printing and such a component itself.

Für die Herstellung von Bauteilen im 3D-Druck existieren verschiedene Verfahren, die auf dem lokalen Aufschmelzen eines pulverförmigen Ausgangsmaterials durch einen Laserstrahl beruhen. Das erzeugte Bauteil besteht somit aus dem gleichen Material wie das Ausgangspulver. Dies beschränkt den Funktionsumfang 3D-gedruckter Bauteile auf geometrische Funktionen (Anschauungsobjekte) und rein mechanische Funktionen (Kunststoff- oder Metallbauteile).For the production of components in 3D printing, there are various methods that are based on the local melting of a powdery starting material by a laser beam. The component produced thus consists of the same material as the starting powder. This limits the functionality of 3D-printed components to geometric functions (illustrative objects) and purely mechanical functions (plastic or metal components).

Zur Erweiterung des Funktionsumfanges von 3D-gedruckten Bauteilen ist es nötig, verschiedene Werkstoffe innerhalb eines Bauteils zu realisieren. So erfordert die Integration sensorischer oder elektrischer Funktionen elektrisch leitfähige oder isolierende Werkstoffe, um Leiterbahnen in einem Grundkörper erzeugen zu können. Dabei müssen bisher immer mindestens zwei unterschiedliche Werkstoffe und damit auch mindestens zwei unterschiedliche Ausgangspulver genutzt werden (Multimaterialbauteil). Insbesondere in den pulverbettbasierten Verfahren (SLS = selective laser sintering, SLM = selective laser melting) erfordert dies einen hohen Mehraufwand.To extend the functionality of 3D printed components, it is necessary to realize different materials within a component. Thus, the integration of sensory or electrical functions requires electrically conductive or insulating materials in order to be able to produce conductor tracks in a base body. At the same time, at least two different materials and thus at least two different starting powders have always had to be used (multi-material component). In particular, in the powder bed-based process (SLS = selective laser sintering, SLM = selective laser melting), this requires a high overhead.

Für die Erzeugung von Multimaterialbauteilen im laserbasierten 3D-Druck existieren bei pulverbettbasierten Verfahren mehrere Ansätze, die auf der lokalen Ablage eines ebenfalls in Pulverform vorliegenden Zweitmaterials beruhen. Die lokale Ablage wird über Ringbeschichter, Lochscheiben, zusätzliche Düsen oder eine fotorezeptorische Handhabungsvorrichtung (Xerografie) realisiert.For the production of multi-material components in laser-based 3D printing, there are several approaches in powder bed-based processes which are based on the local deposition of a second material which is also in powder form. The local deposit is realized via ring coater, perforated discs, additional nozzles or a photoreceptor handling device (xerography).

Des Weiteren existiert ein Ansatz, bei dem der Druckvorgang immer wieder unterbrochen wird, um aus einer bis dahin gedruckten schalenförmigen Kavität lokal Pulver abzusaugen und die Kavität mit einem pastenförmigen Zweitmaterial zu füllen, welches anschließend über den Laser ausgehärtet wird.Furthermore, there is an approach in which the printing process is interrupted again and again to suck powder from a previously printed shell-shaped cavity locally and fill the cavity with a paste-like secondary material, which is then cured via the laser.

Die bekannten Lösungen, welche auf dem Einsatz verschiedener Pulverausgangsstoffe beruhen, haben den Hauptnachteil, dass eine Vermischung der Pulver nicht vollständig vermieden werden kann. Somit kann das bei einem Druckvorgang eingesetzte Pulver, welches nicht direkt zum Bauteil zusammengeschmolzen wird, nur eingeschränkt zur Herstellung eines weiteren Bauteils verwendet werden. Hierdurch entstehen hohe Kosten, da bei üblichen Bauteilen, die im 3D-Druck hergestellt werden, nur ein geringer Anteil des für den Druckprozess benötigten Pulvers das spätere Bauteil bildet.The known solutions, which are based on the use of different powder starting materials, have the main drawback that mixing of the powders can not be completely avoided. Thus, the powder used in a printing process, which is not melted together directly to the component, can only be used to a limited extent for the production of another component. This results in high costs, since in conventional components, which are produced in 3D printing, only a small proportion of the powder required for the printing process forms the later component.

Ein weiterer Nachteil ist der durch die abrasive Wirkung der Pulver auftretende Verschleiß an beweglichen Teilen, wie beispielsweise dem Abstreifer oder der Lochscheibe.Another disadvantage is the wear on moving parts, such as the scraper or perforated disc, which occurs as a result of the abrasive action of the powder.

Ein weiterer großer Nachteil bei den bisher bekannten Verfahren ist der bahnförmige Auftrag des Zusatzwerkstoffs und gegebenenfalls zusätzlich notwendige Arbeitsschritte, wie das mehrfache Absaugen von Pulver für den Pastenauftrag. Hierdurch wird die Produktivität im Vergleich zu einem Monomaterial-Druckverfahren, bei dem Pulverwerkstoff flächig durch einen Rakel verteilt wird, deutlich reduziert. Weiterhin sind die Prozessführung und die benötigten Geräte deutlich komplexer als bei der Verarbeitung eines einzigen Ausgangpulvers.Another major disadvantage of the previously known methods is the web-like application of the filler and, if necessary, additional necessary steps, such as the multiple suction of powder for the paste application. As a result, the productivity compared to a mono-material printing process, in which powder material is distributed flat by a doctor, significantly reduced. Furthermore, the process control and the required equipment are much more complex than when processing a single output powder.

Ein Beispiel eines Verfahrens mit mindestens zwei unterschiedlichen Werkstoffen wird in der DE 10 2014 007 562 A1 offenbart. Es wird eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung von dreidimensionalen Formteilen mit integrierter Leiterbildstruktur gezeigt. Dabei wird ein additives Fertigungsverfahren verwendet, wobei das Formteil selbst aus einem nicht elektrisch leitfähigen Material hergestellt wird und die integrierte Leiterbildstruktur aus einem elektrisch leitfähigen Material hergestellt wird. Das elektrisch leitfähige Material besteht dabei aus einer TCO-Tinte (TCO = transparent conducting oxides, transparente leitfähige Oxide).An example of a process with at least two different materials is in the DE 10 2014 007 562 A1 disclosed. An apparatus and a method for the production of three-dimensional molded parts with integrated pattern structure is shown. In this case, an additive manufacturing method is used, wherein the molded part itself is made of a non-electrically conductive material and the integrated circuit pattern is made of an electrically conductive material. The electrically conductive material consists of a TCO ink (TCO = transparent conducting oxides, transparent conductive oxides).

Aus der DE 10 2015 101 430 A1 wird ein Verfahren und eine Anordnung zur Herstellung von dreidimensionalen Objekten beschrieben, die aus Dickschicht- und aus Dünnschichtstrukturen zusammengesetzt werden. Dabei werden mindestens zwei Beschichtungsköpfe relativ zu einem Werkstück bewegt, wobei die Köpfe jeweils unterschiedliche Schichten erzeugen. So kann die dicke Struktur zum Beispiel aus Kunststoff oder Keramik bestehen, während die dünnen Schichten Metallschichten sein können. Insofern kann mit zwei unterschiedlichen Materialien, welche aus jeweils separaten Druckköpfen aufgetragen werden, ein hybrider Materialaufbau realisiert werden. Beispielsweise können so Kunststoffkörper mit eingebetteten Leiterbahnen erzeugt werden.From the DE 10 2015 101 430 A1 For example, a method and apparatus for making three-dimensional objects composed of thick film and thin film structures will be described. In this case, at least two coating heads are moved relative to a workpiece, wherein the heads each produce different layers. For example, the thick structure may be made of plastic or ceramic, while the thin layers may be metal layers. In this respect, can be realized with two different materials, which are applied from each separate printheads, a hybrid material structure. For example, plastic bodies with embedded conductor tracks can thus be produced.

Aus der DE 20 2015 103 801 U1 ist ein 3D-Drucker für die Herstellung eines raumförmlichen Bauteils als bekannt zu entnehmen. Der Drucker weist dabei zwei Druckköpfe auf, wobei ein Druckkopf ein kunststoffhaltiges Grundmaterial verarbeitet und der andere Druckkopf ein elektrisches Funktionselement hervorbringen kann.From the DE 20 2015 103 801 U1 is a 3D printer for the production of a space-shaped component as known to remove. The printer has two print heads, wherein one print head processes a plastic-containing base material and the other print head can produce an electrical functional element.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils mittels pulverbasiertem 3D-Druck sowie ein solches Bauteil bereitzustellen, welches eine effiziente und damit kostengünstige Vorgehensweise aufweist.The invention is based on the object, a method for producing a component by means of powder-based 3D printing and such To provide component, which has an efficient and therefore cost-effective approach.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils mittels pulverbasiertem 3D-Druck mit zumindest einem elektrisch leitenden Bereich und zumindest einem elektrisch isolierenden Bereich bereitgestellt wird. Das Verfahren umfasst dabei die folgenden Schritte: Ausrichten einer Laservorrichtung über einem Multi-Material-Pulverwerkstoff, wobei die Laservorrichtung ausgelegt ist, wenigstens zwei sich unterscheidende Laserparameter aufzuweisen, und Bearbeiten des Multi-Material-Pulverwerkstoffs mittels der Laservorrichtung zur Herstellung des Bauteils, wobei eine definierte Verwendung der zwei Laserparameter eingesetzt wird. Der Multi-Material-Pulverwerkstoff umfasst wenigstens zwei Materialien, wobei die wenigstens zwei Materialien verschiedene Schmelz- und Siedepunkte aufweisen, so dass beim Bearbeiten aufgrund des Einwirkens der verschiedenen Laserparameter auf den Multi-Material-Pulverwerkstoff zumindest ein elektrisch leitender Bereich und zumindest ein elektrisch isolierender Bereich in dem Bauteil hergestellt wird.In a preferred embodiment of the invention, it is provided that a method for producing a component by means of powder-based 3D printing with at least one electrically conductive region and at least one electrically insulating region is provided. The method comprises the following steps: aligning a laser device over a multi-material powder material, wherein the laser device is designed to have at least two different laser parameters, and processing the multi-material powder material by means of the laser device for producing the component, wherein a defined use of the two laser parameters is used. The multi-material powder material comprises at least two materials, wherein the at least two materials have different melting and boiling points, such that at least one electrically conductive region and at least one electrically insulating region during processing due to the action of the various laser parameters on the multi-material powder material Area is made in the component.

Die Erfindung besteht somit in einem Verfahren zur Herstellung eines Bauteils mit elektrisch leitfähigen und isolierenden Bereichen durch pulverbasiertem 3D-Druck, wobei im Gegensatz zu den bekannten Verfahren mit nur einem Pulvermaterial gearbeitet wird, welches aus mindestens zwei Materialien hergestellt ist. Eine definierte Verwendung der zwei Laserparameter ist so zu verstehen, dass ein jeweiliger Laserparameter jeweils für einen gezielten Bereich des zu fertigenden Bauteils eingesetzt wird. Dies lässt sich mittels der Laservorrichtung in gewünschter Weise erreichen, indem die mindestens zwei Laserparameter entsprechend gesteuert werden. Auf diese Weise ist ein effizientes Verfahren möglich, da mittels einer Laservorrichtung direkt und unmittelbar lediglich ein Ausgangspulverwerkstoff bearbeitet werden muss.The invention thus consists in a method for producing a component with electrically conductive and insulating regions by powder-based 3D printing, wherein, in contrast to the known methods, only one powder material is used, which is produced from at least two materials. A defined use of the two laser parameters is to be understood such that a respective laser parameter is used in each case for a specific area of the component to be manufactured. This can be achieved by means of the laser device in the desired manner by the at least two laser parameters are controlled accordingly. In this way, an efficient method is possible, since directly and immediately only one starting powder material has to be processed by means of a laser device.

Der Vorteil der Erfindung besteht darin, dass zur Herstellung eines Multi-Material-Bauteils im 3D-Druck mit einem konventionellen 3D-Drucker für ein Monomaterialsystem mit vergleichsweise hoher Produktivität gearbeitet werden kann. Im Gegensatz zu den bisher bekannten Systemen sind keine zusätzlichen und komplexen Materialauftragssysteme, Düsen oder Absaugsysteme notwendig, die den Bauteilherstellungsprozess deutlich verlangsamen können. Des Weiteren entfällt die bei der Verwendung von mehreren Pulvern auftretende Problematik der ungewollten Vermischung. Hierdurch kann das für die Herstellung eines Bauteils überschüssige Pulver zur Herstellung weiterer Bauteile genutzt werden.The advantage of the invention is that it can be used for producing a multi-material component in 3D printing with a conventional 3D printer for a monomaterial system with comparatively high productivity. In contrast to the previously known systems, no additional and complex material application systems, nozzles or suction systems are necessary, which can significantly slow down the component production process. Furthermore, eliminates the problem of unwanted mixing occurring when using multiple powders. As a result, the excess powder for the production of a component can be used to produce further components.

Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.Further preferred embodiments of the invention will become apparent from the remaining, mentioned in the dependent claims characteristics.

In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Multi-Material-Pulverwerkstoff partikelförmig vorliegt und alle Pulverpartikel des Multi-Material-Pulverwerkstoffs im Wesentlichen einen gleichen Aufbau aufweisen. Das Pulver besteht somit aus mehreren verschiedenen Materialien beziehungsweise Elementen, wodurch in Verbindung mit den Laserparametern im 3D-Druck die Leitfähigkeit beim Verbinden der Partikel lokal eingestellt werden kann. Der Laser stellt somit nicht nur ein Werkzeug zum Aufschmelzen der Partikel dar, sondern bewirkt zusätzlich eine lokal definierte Modifikation der Pulverpartikel hinsichtlich ihres Aufbaus und/oder Zusammensetzung, wodurch das entstehende Bauteil in verschiedenen Bereichen hinsichtlich der elektrischen Leitfähigkeit beeinflusst werden kann. Der wesentliche Unterschied zu anderen Verfahren besteht somit in der Verwendung eines Multi-Material-Pulvers, dessen Leitfähigkeit lokal über Modifikation der Partikel durch die Laserparameter eingestellt werden kann. Hierfür weisen die in einem Pulverpartikel vorliegenden Materialien verschiedene Schmelz- und Siedepunkte auf, so dass über die Einstellung der Laserparameter gezielt einzelne Materialien unterschiedlich behandelt werden. Auf diese Weise ist ein effizientes Verfahren möglich, da mittels einer Laservorrichtung direkt und unmittelbar lediglich ein Ausgangspulverwerkstoff bearbeitet werden muss.In a further preferred embodiment of the invention, it is provided that the multi-material powder material is particulate and all powder particles of the multi-material powder material have substantially the same structure. The powder thus consists of several different materials or elements, which in conjunction with the laser parameters in 3D printing, the conductivity when connecting the particles can be set locally. The laser is thus not only a tool for melting the particles, but additionally causes a locally defined modification of the powder particles in terms of their structure and / or composition, whereby the resulting component can be influenced in various areas in terms of electrical conductivity. The essential difference to other methods is therefore the use of a multi-material powder whose conductivity can be adjusted locally via modification of the particles by the laser parameters. For this purpose, the materials present in a powder particle have different melting and boiling points, so that targeted individual materials are treated differently by adjusting the laser parameters. In this way, an efficient method is possible, as by means of a laser device directly and immediately only one starting powder material has to be processed.

Ferner ist in einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass ein Kern von zumindest einem Pulverpartikel ein elektrisch leitfähiges Material umfasst und eine Hülle von dem Pulverpartikel ein elektrisch isolierendes Material umfasst. Über die Einstellung der Laserparameter kann gezielt ein Material aufgeschmolzen und/oder entfernt werden. So kann die Einstellung der Leitfähigkeit beispielsweise durch die Entfernung einer einzelnen Materialkomponente des partikelförmigen Pulvers vollzogen werden. In dieser Variante weisen die Partikel einen Kern aus einem leitfähigen Material auf. Dieser Kern ist mit einem elektrisch isolierenden Material ummantelt. Durch die Einstellung der Laserparameter kann nun zum Beispiel ein Bereich erzeugt werden, bei dem lediglich die Ummantelung im Randbereich aufgeschmolzen wird. Hierdurch entsteht ein Zusammenhalt mehrerer Partikel, bei dem die leitenden Pulverkerne nicht miteinander verbunden sind und der dadurch elektrisch isolierend wirkt. Zum anderen können die Laserparameter so eingestellt werden, dass die Hülle verdampft/ablatiert und die Materialien im Kern angeschmolzen werden, wodurch ein elektrisch leitfähiger Bereich entsteht. Auf diese Weise ist ein effizientes Verfahren möglich, da mittels einer Laservorrichtung direkt und unmittelbar lediglich ein Ausgangspulverwerkstoff bearbeitet werden muss.Furthermore, in a preferred embodiment of the invention, it is provided that a core of at least one powder particle comprises an electrically conductive material and a shell of the powder particle comprises an electrically insulating material. By adjusting the laser parameters, a material can be selectively melted and / or removed. Thus, the adjustment of the conductivity can be accomplished, for example, by the removal of a single material component of the particulate powder. In this variant, the particles have a core of a conductive material. This core is covered with an electrically insulating material. By setting the laser parameters, it is now possible, for example, to produce a region in which only the sheathing in the edge region is melted. This results in a cohesion of several particles, in which the conductive powder cores are not connected to each other and thus acts electrically insulating. On the other hand, the laser parameters can be adjusted so that the sheath is vaporized / ablated and the materials are melted in the core, creating an electrically conductive area. In this way, an efficient method is possible, since directly and immediately only one starting powder material has to be processed by means of a laser device.

Auch ist in einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass ein Kern von zumindest einem Pulverpartikel ein elektrisch isolierendes Material umfasst und eine Hülle von dem Pulverpartikel ein elektrisch leitfähiges Material umfasst. In dieser Variante weisen somit die Pulverpartikel einen Kern aus einem elektrisch isolierenden Material auf, welcher mit einer elektrisch leitfähigen Hülle ummantelt ist. Durch lokale Einstellung der Laserparameter kann entweder die Hülle angeschmolzen werden, wodurch ein leitfähiger Verbund entsteht, oder aber die Hülle wird ablatiert und die Kerne werden zu einem isolierenden Verbund zusammengesintert. Auf diese Weise ist ein effizientes Verfahren möglich, da mittels einer Laservorrichtung direkt und unmittelbar lediglich ein Ausgangspulverwerkstoff bearbeitet werden muss.It is also provided in a preferred embodiment of the invention that a core of at least one powder particle comprises an electrically insulating material and a shell of the powder particle comprises an electrically conductive material. In this variant, therefore, the powder particles have a core of an electrically insulating material, which is coated with an electrically conductive sheath. By local adjustment of the laser parameters, either the cladding can be fused, resulting in a conductive bond, or the cladding is ablated and the cores are sintered together to form an insulating composite. In this way, an efficient method is possible, since directly and immediately only one starting powder material has to be processed by means of a laser device.

Zudem ist in einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass eine Hülle von zumindest einem Pulverpartikel ein elektrisch leitfähiges Material umfasst und ein Kern von dem Pulverpartikel ein elektrisch isolierendes Material umfasst, wobei mittels Einwirkung von einem ersten Laserparameter von der Lasereinrichtung die Hülle zumindest teilweise aufgeschmolzen wird, so dass die Materialien von der Hülle und dem Kern einen Materialverbund bilden, wodurch ein erster Bereich transformiert wird, welcher sich bezogen auf seine elektrische Leitfähigkeit von einem zweiten Bereich, welcher mit einem zweiten Laserparameter von der Lasereinrichtung bearbeitet wird, unterscheidet. Es ist also möglich, die Materialien beziehungsweise chemischen Elemente innerhalb eines Pulverpartikels so zu wählen, dass durch Einstellung der Laserparameter zur Schaffung eines Verbundes nur der äußere Bereich eines Partikels aufgeschmolzen wird, wodurch eine Verbindung entsteht, die sich in ihrer Leitfähigkeit von den nur am Randbereich aufgeschmolzenen Partikeln unterscheidet. Auf diese Weise ist ein effizientes Verfahren möglich, da mittels einer Laservorrichtung direkt und unmittelbar lediglich ein Ausgangspulverwerkstoff bearbeitet werden muss.In addition, in a preferred embodiment of the invention, an envelope of at least one powder particle comprises an electrically conductive material and a core of the powder particle comprises an electrically insulating material, the shell being at least partially melted by the action of a first laser parameter from the laser device such that the materials of the sheath and the core form a composite material, whereby a first region is transformed, which differs in terms of its electrical conductivity of a second region, which is processed with a second laser parameter of the laser device. It is thus possible to choose the materials or chemical elements within a powder particle so that only the outer region of a particle is melted by setting the laser parameters to create a composite, creating a compound that differs in conductivity from the only on the edge region differs melted particles. In this way, an efficient method is possible, since directly and immediately only one starting powder material has to be processed by means of a laser device.

Es ist außerdem in einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass eine Hülle von zumindest einem Pulverpartikel ein elektrisch leitfähiges Material umfasst und ein Kern von dem Pulverpartikel ein elektrisch isolierendes Material umfasst, wobei mittels Einwirkung von einem ersten Laserparameter von der Lasereinrichtung das Material von der Hülle mit dem Material von dem Kern chemisch miteinander reagieren, so dass ein neues Material gebildet wird, wodurch ein erster Bereich transformiert wird, welcher sich bezogen auf seine elektrische Leitfähigkeit von einem zweiten Bereich, welcher mit einem zweiten Laserparameter von der Lasereinrichtung bearbeitet wird, unterscheidet. Es ist also möglich, die Materialien beziehungsweise chemischen Elemente innerhalb eines Pulverpartikels so zu wählen, dass durch Einstellung der Laserparameter zur Schaffung eines Verbundes die enthaltenden Materialien beim gemeinsamen Aufschmelzen miteinander reagieren. Die Einstellung der Leitfähigkeit kann also nicht nur durch die Entfernung einer einzelnen Materialkomponente des Pulvers erreicht werden, sondern auch durch die chemische Modifikation beim gleichzeitigen Aufschmelzen mindestens zweier Materialien. Auf diese Weise ist ein effizientes Verfahren möglich, da mittels einer Laservorrichtung direkt und unmittelbar lediglich ein Ausgangspulverwerkstoff bearbeitet werden muss.It is also provided in a preferred embodiment of the invention that a shell of at least one powder particle comprises an electrically conductive material and a core of the powder particle comprises an electrically insulating material, wherein the material from the shell by means of a first laser parameter from the laser device react chemically with the material from the core to form a new material, thereby transforming a first region that differs in electrical conductivity from a second region being processed by the laser device with a second laser parameter. It is thus possible to choose the materials or chemical elements within a powder particle so that react by containing the laser parameters to create a composite, the materials containing each other in the common melting. The adjustment of the conductivity can thus be achieved not only by the removal of a single material component of the powder, but also by the chemical modification in the simultaneous melting of at least two materials. In this way, an efficient method is possible, since directly and immediately only one starting powder material has to be processed by means of a laser device.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Hülle von zumindest einem Pulverpartikel ein elektrisch leitfähiges Material umfasst und ein Kern von dem Pulverpartikel ein elektrisch isolierendes Material umfasst, wobei mittels Einwirkung von einem der Laserparameter von der Lasereinrichtung das Material von der Hülle mit dem Material von dem Kern eine Legierung bilden, wodurch ein erster Bereich transformiert wird, welcher sich bezogen auf seine elektrische Leitfähigkeit von einem zweiten Bereich, welcher mit einem zweiten Laserparameter von der Lasereinrichtung bearbeitet wird, unterscheidet. Es ist also möglich, die Materialien beziehungsweise chemischen Elemente innerhalb eines Pulverpartikels so zu wählen, dass durch Einstellung der Laserparameter zur Schaffung eines Verbundes die enthaltenden Materialien eine Legierung bilden. Die Einstellung der Leitfähigkeit kann also nicht nur durch die Entfernung einer einzelnen Materialkomponente des Pulvers erreicht werden, sondern auch durch die chemische Modifikation bei der Legierungsbildung beim gleichzeitigen Aufschmelzen mindestens zweier Materialien. Auf diese Weise ist ein effizientes Verfahren möglich, da mittels einer Laservorrichtung direkt und unmittelbar lediglich ein Ausgangspulverwerkstoff bearbeitet werden muss.In a further preferred embodiment of the invention it is provided that a shell of at least one powder particle comprises an electrically conductive material and a core of the powder particle comprises an electrically insulating material, wherein the material from the shell with by means of one of the laser parameters of the laser device alloying the material from the core thereby transforming a first region which differs in electrical conductivity from a second region being processed by the laser device with a second laser parameter. It is thus possible to select the materials or chemical elements within a powder particle such that by adjusting the laser parameters to create a composite, the containing materials form an alloy. The adjustment of the conductivity can thus be achieved not only by the removal of a single material component of the powder, but also by the chemical modification in the alloy formation in the simultaneous melting of at least two materials. In this way, an efficient method is possible, since directly and immediately only one starting powder material has to be processed by means of a laser device.

Ferner ist in einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das elektrisch leitfähige Material ein Metall ist und das elektrisch isolierende Material ein Polymer oder Sand oder Keramik ist. Diese Materialien haben sich als besonders geeignet für ein effizientes Verfahren herausgestellt. So können zum Beispiel die einzelnen Partikel des Multi-Material-Pulverwerkstoffs eine Polymerummantelung und einen Metallkern aufweisen. Auch ist ein Kern aus einem elektrisch isolierenden Material wie zum Beispiel Sand oder einer anderen Oxidkeramik vorstellbar, die mit einer elektrisch leitfähigen Hülle, zum Beispiel aus Metall, ummantelt ist. Auch sind keramische Kerne vorstellbar, welche beispielsweise zu einem isolierenden Verbund zusammengesintert werden.Furthermore, it is provided in a preferred embodiment of the invention that the electrically conductive material is a metal and the electrically insulating material is a polymer or sand or ceramic. These materials have been found to be particularly suitable for an efficient process. For example, the individual particles of the multi-material powder material may include a polymer sheath and a metal core. Also, a core of an electrically insulating material such as sand or other oxide ceramic is conceivable, which is coated with an electrically conductive sheath, for example made of metal. Also, ceramic cores are conceivable, which are sintered together, for example, to form an insulating composite.

Auch ist in einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das elektrisch leitfähige Material Aluminium ist und das elektrisch isolierende Material Silizium ist. Diese Materialien haben sich ebenfalls als besonders geeignet für ein effizientes Verfahren herausgestellt. Ein mögliches Beispiel hierfür wären mit Aluminium ummantelte Siliziumpartikel, bei denen entweder die Aluminiumhülle angeschmolzen wird oder die Aluminiumschmelze soweit erhitzt wird, dass sich das Silizium darin löst und eine übereutektische Aluminium-Silizium-Legierung entsteht. It is also provided in a preferred embodiment of the invention that the electrically conductive material is aluminum and the electrically insulating material is silicon. These materials have also been found to be particularly suitable for an efficient process. A possible example for this would be silicon particles encased in aluminum, in which either the aluminum shell is melted or the aluminum melt is heated to such an extent that the silicon dissolves therein and a hypereutectic aluminum-silicon alloy is formed.

Schlussendlich ist in einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass ein Bauteil bereitgestellt wird, welches mit einem Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 9 hergestellt wird. Prinzipiell ist ein solches Bauteil in allen Fahrzeugen in Form von Elektronik oder Sensoren sowie in Formwerkzeugen bei der Herstellung von Kunststoffbauteilen anwendbar. In Form von Elektronik und Sensoren sind solche Bauteile prinzipiell überall einsetzbar (Schienenfahrzeuge, Energietechnik etc.). Darüberhinaus ist ein solches Bauteil in Formwerkzeugen für die Herstellung von Kunststoffbauteilen für alle Branchen anwendbar.Finally, it is provided in a preferred embodiment of the invention that a component is provided, which with a method according to claims 1 to 9 will be produced. In principle, such a component is applicable in all vehicles in the form of electronics or sensors as well as in molds in the manufacture of plastic components. In the form of electronics and sensors such components are in principle everywhere applicable (rail vehicles, power engineering, etc.). Moreover, such a component is applicable in molds for the production of plastic components for all industries.

Generell ist es auch denkbar, diesen Ansatz des Multi-Material-3D-Drucks auf lokal unterschiedliche Wärmeleitungen zu übertragen.In general, it is also conceivable to transfer this approach of multi-material 3D printing to locally different heat conduction.

Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar.The various embodiments of the invention mentioned in this application are, unless otherwise stated in the individual case, advantageously combinable with each other.

Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

  • 1 ein Pulverpartikel eines Multi-Material-Pulverwerkstoffs;
  • 2A einen Zustand von Pulverpartikeln gemäß 1 des Multi-Material-Pulverwerkstoffs vor der Behandlung mit einer Laservorrichtung;
  • 2B einen Zustand von Pulverpartikeln gemäß 1 des Multi-Material-Pulverwerkstoffs nach der Behandlung mit einer Laservorrichtung;
  • 3 ein anderes Pulverpartikel eines anderen Multi-Material-Pulverwerkstoffs;
  • 4A einen Zustand der anderen Pulverpartikel gemäß 3 des anderen Multi-Material-Pulverwerkstoffs vor der Behandlung mit einer Laservorrichtung;
  • 4B einen Zustand der anderen Pulverpartikel gemäß 3 des anderen Multi-Material-Pulverwerkstoffs nach der Behandlung mit einer Laservorrichtung;
  • 5 ein weiteres Pulverpartikel eines weiteren Multi-Material-Pulverwerkstoffs;
  • 6A einen Zustand der weiteren Pulverpartikel gemäß 5 des weiteren Multi-Material-Pulverwerkstoffs vor der Behandlung mit einer Laservorrichtung;
  • 6B einen Zustand der weiteren Pulverpartikel gemäß 5 des weiteren Multi-Material-Pulverwerkstoffs nach der Behandlung mit einer Laservorrichtung.
The invention will be explained below in embodiments with reference to the accompanying drawings. Show it:
  • 1 a powder particle of a multi-material powder material;
  • 2A a state of powder particles according to 1 the multi-material powder material before treatment with a laser device;
  • 2 B a state of powder particles according to 1 the multi-material powder material after treatment with a laser device;
  • 3 another powder particle of another multi-material powder material;
  • 4A a state of the other powder particles according to 3 the other multi-material powder material before treatment with a laser device;
  • 4B a state of the other powder particles according to 3 the other multi-material powder material after treatment with a laser device;
  • 5 another powder particle of another multi-material powder material;
  • 6A a state of the other powder particles according to 5 the further multi-material powder material before treatment with a laser device;
  • 6B a state of the other powder particles according to 5 further multi-material powder material after treatment with a laser device.

1 zeigt ein Pulverpartikel 10 eines Multi-Material-Pulverwerkstoffs. Eine Hülle 12 ist dabei aus einem isolierenden Material, beispielsweise einem Polymer, aufgebaut und ein Kern 14 ist aus einem leitfähigen Material, beispielsweise Metall, aufgebaut. 1 shows a powder particle 10 a multi-material powder material. A case 12 is constructed of an insulating material, such as a polymer, and a core 14 is constructed of a conductive material, such as metal.

2A zeigt einen Zustand von Pulverpartikeln 10 des Multi-Material-Pulverwerkstoffs vor der Behandlung mit einer Laservorrichtung 16. Die Laservorrichtung 16 ist auf den Multi-Material-Pulverwerkstoff gerichtet, so dass nicht gezeigte Laserstrahlen für die Zwecke der Bearbeitung auf den Werkstoff treffen können. Ein Blockpfeil zeigt bezogen auf die Bildebene von links nach rechts und deutet die Bewegungsrichtung der Laservorrichtung 16 an. Der Multi-Material-Pulverwerkstoff besteht aus den einzelnen Pulverpartikeln 10 von 1. In ersten Bereichen 18 werden die Pulverpartikel 10 des Multi-Material-Pulverwerkstoffs mit einem ersten Laserparameter und in einem zweiten Bereich 20 mit einem zweiten Laserparameter bearbeitet. Da die Laservorrichtung 16 noch nicht über den entsprechenden Bereichen ausgerichtet ist, sind die einzelnen Pulverpartikel 10 noch in ihrem ursprünglichen Zustand. 2A shows a state of powder particles 10 of the multi-material powder material prior to treatment with a laser device 16 , The laser device 16 is directed to the multi-material powder material so that unillustrated laser beams can strike the material for the purpose of processing. A block arrow points with respect to the image plane from left to right and indicates the direction of movement of the laser device 16 at. The multi-material powder material consists of the individual powder particles 10 from 1 , In first areas 18 become the powder particles 10 of the multi-material powder material with a first laser parameter and in a second range 20 edited with a second laser parameter. As the laser device 16 is not aligned above the corresponding areas, are the individual powder particles 10 still in their original condition.

2B zeigt einen Zustand von Pulverpartikeln 10 des Multi-Material-Pulverwerkstoffs nach der Behandlung mit einer Laservorrichtung 16, wobei nunmehr die Laservorrichtung 16 bezogen auf die Bildebene von links nach rechts über den Werkstoff geführt wurde. Dies wird wiederum mit einem Blockpfeil angezeigt. Die einzelnen Pulverpartikel 10 wurden der Auswirkung der beiden Laserparameter ausgesetzt, so dass ein elektrisch isolierender Bereich 22 und ein elektrisch leitender Bereich 24 hergestellt wurden. Dabei hat sich das Material von der Hülle 12 im elektrisch isolierenden Bereich miteinander verbunden und im elektrisch leitenden Bereich 24 verflüchtigt, so dass nunmehr dort das Material des Kerns 14 (beziehungsweise der einzelnen Kerne) verbleibt. 2 B shows a state of powder particles 10 of the multi-material powder material after treatment with a laser device 16 , where now the laser device 16 relative to the image plane from left to right was guided over the material. This is again indicated by a block arrow. The individual powder particles 10 were exposed to the effect of the two laser parameters, leaving an electrically insulating area 22 and an electrically conductive area 24 were manufactured. Here, the material of the shell 12 in the electrically insulating region connected to each other and in the electrically conductive region 24 volatilizes, so that now there is the material of the core 14 (or the individual cores) remains.

3 zeigt ein anderes Pulverpartikel 26 eines Multi-Material-Pulverwerkstoffs. Eine Hülle 28 ist aus einem leitfähigen Material, beispielsweise Metall, aufgebaut und ein Kern 30 ist dabei aus einem isolierenden Material, beispielsweise einem Polymer, aufgebaut. 3 shows another powder particle 26 a multi-material powder material. A case 28 is made of a conductive material, for example metal, built and a core 30 is constructed of an insulating material, such as a polymer.

4A zeigt einen Zustand von Pulverpartikeln 26 des Multi-Material-Pulverwerkstoffs vor der Behandlung mit einer Laservorrichtung 16. Die Laservorrichtung 16 ist auf den Multi-Material-Pulverwerkstoff gerichtet, so dass nicht gezeigte Laserstrahlen für die Zwecke der Bearbeitung auf den Werkstoff treffen können. Ein Blockpfeil zeigt bezogen auf die Bildebene von links nach rechts und deutet die Bewegungsrichtung der Laservorrichtung 16 an. Der Multi-Material-Pulverwerkstoff besteht aus den einzelnen Pulverpartikeln 26 von 3. In ersten Bereichen 32 werden die Pulverpartikel 26 des Multi-Material-Pulverwerkstoffs mit einem ersten Laserparameter und in einem zweiten Bereich 34 mit einem zweiten Laserparameter bearbeitet. Da die Laservorrichtung 16 noch nicht über den entsprechenden Bereichen ausgerichtet ist, sind die einzelnen Pulverpartikel 26 noch in ihrem ursprünglichen Zustand. 4A shows a state of powder particles 26 of the multi-material powder material prior to treatment with a laser device 16 , The laser device 16 is directed to the multi-material powder material so that unillustrated laser beams can strike the material for the purpose of processing. A block arrow points with respect to the image plane from left to right and indicates the direction of movement of the laser device 16 at. The multi-material powder material consists of the individual powder particles 26 from 3 , In first areas 32 become the powder particles 26 of the multi-material powder material with a first laser parameter and in a second range 34 edited with a second laser parameter. As the laser device 16 is not aligned above the corresponding areas, are the individual powder particles 26 still in their original condition.

4B zeigt einen Zustand von Pulverpartikeln 26 des Multi-Material-Pulverwerkstoffs nach der Behandlung mit einer Laservorrichtung 16, wobei nunmehr die Laservorrichtung 16 bezogen auf die Bildebene von links nach rechts über den Werkstoff geführt wurde. Dies wird wiederum mit einem Blockpfeil angezeigt. Die einzelnen Pulverpartikel 26 wurden der Auswirkung der beiden Laserparameter ausgesetzt, so dass ein elektrisch isolierender Bereich 36 und ein elektrisch leitender Bereich 38 hergestellt wurden. Dabei hat sich das Material von der Hülle 28 in dem elektrisch leitenden Bereich 38 miteinander derart verbunden, dass dieser nunmehr elektrisch leitend ist. In dem elektrisch isolierenden Bereich 36 hat sich das Material der Hülle 28 verflüchtigt, so dass das Material des Kerns 30 (beziehungsweise der Kerne) verbleibt und dieser nunmehr elektrisch isolierend ist. 4B shows a state of powder particles 26 of the multi-material powder material after treatment with a laser device 16 , where now the laser device 16 relative to the image plane from left to right was guided over the material. This is again indicated by a block arrow. The individual powder particles 26 were exposed to the effect of the two laser parameters, leaving an electrically insulating area 36 and an electrically conductive area 38 were manufactured. Here, the material of the shell 28 in the electrically conductive region 38 connected together so that it is now electrically conductive. In the electrically insulating region 36 has the material of the shell 28 volatilizes, leaving the material of the core 30 (or the cores) remains and this is now electrically insulating.

5 zeigt ein weiteres Pulverpartikel 40 eines Multi-Material-Pulverwerkstoffs. Eine Hülle 42 ist aus einem leitfähigen Material, beispielsweise Aluminium, aufgebaut und ein Kern 44 ist dabei aus einem isolierenden Material, beispielsweise Silizium, aufgebaut. 5 shows another powder particle 40 a multi-material powder material. A case 42 is constructed of a conductive material, such as aluminum, and a core 44 is constructed of an insulating material, such as silicon.

6A zeigt einen Zustand von Pulverpartikeln 40 des Multi-Material-Pulverwerkstoffs vor der Behandlung mit einer Laservorrichtung 16. Die Laservorrichtung 16 ist auf den Multi-Material-Pulverwerkstoff gerichtet, so dass nicht gezeigte Laserstrahlen für die Zwecke der Bearbeitung auf den Werkstoff treffen können. Ein Blockpfeil zeigt bezogen auf die Bildebene von links nach rechts und deutet die Bewegungsrichtung der Laservorrichtung 16 an. Der Multi-Material-Pulverwerkstoff besteht aus den einzelnen Pulverpartikeln 40 von 5. Im ersten Bereich 46 werden die Pulverpartikel 40 des Multi-Material-Pulverwerkstoffs mit einem ersten Laserparameter und in einem zweiten Bereich 48 mit einem zweiten Laserparameter bearbeitet. Da die Laservorrichtung 16 noch nicht über den entsprechenden Bereichen ausgerichtet ist, sind die einzelnen Pulverpartikel 40 noch in ihrem ursprünglichen Zustand. 6A shows a state of powder particles 40 of the multi-material powder material prior to treatment with a laser device 16 , The laser device 16 is directed to the multi-material powder material so that unillustrated laser beams can strike the material for the purpose of processing. A block arrow points with respect to the image plane from left to right and indicates the direction of movement of the laser device 16 at. The multi-material powder material consists of the individual powder particles 40 from 5 , In the first area 46 become the powder particles 40 of the multi-material powder material with a first laser parameter and in a second range 48 edited with a second laser parameter. As the laser device 16 is not aligned above the corresponding areas, are the individual powder particles 40 still in their original condition.

6B zeigt einen Zustand von Pulverpartikeln 40 des Multi-Material-Pulverwerkstoffs nach der Behandlung mit einer Laservorrichtung 16, wobei nunmehr die Laservorrichtung 16 bezogen auf die Bildebene von links nach rechts über den Werkstoff geführt wurde. Dies wird wiederum mit einem Blockpfeil angezeigt. Die einzelnen Pulverpartikel 40 wurden der Auswirkung der beiden Laserparameter ausgesetzt, so dass ein elektrisch isolierender Bereich 50 und ein elektrisch leitender Bereich 52 hergestellt wurden. Dabei hat sich das Material von der Hülle 42 in dem elektrisch leitenden Bereich 52 miteinander derart verbunden, so dass dieser nunmehr elektrisch leitend ist. Im elektrisch isolierenden Bereich 50 wiederum hat sich das Material aus der Hülle 42 derart mit dem Material aus dem Kern 44 verbunden, dass die dadurch entstandene und miteinander verschmolzene Legierung elektrisch isolierend ist. 6B shows a state of powder particles 40 of the multi-material powder material after treatment with a laser device 16 , where now the laser device 16 relative to the image plane from left to right was guided over the material. This is again indicated by a block arrow. The individual powder particles 40 were exposed to the effect of the two laser parameters, leaving an electrically insulating area 50 and an electrically conductive area 52 were manufactured. Here, the material of the shell 42 in the electrically conductive region 52 connected together so that it is now electrically conductive. In the electrically insulating area 50 Again, the material has the shell 42 such with the material from the core 44 connected, that the resulting and fused together alloy is electrically insulating.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
Pulverpartikelpowder particles
1212
Hülleshell
1414
Kerncore
1616
Laservorrichtunglaser device
1818
erster Bereichfirst area
2020
zweiter Bereichsecond area
2222
elektrisch isolierender Bereichelectrically insulating area
2424
elektrisch leitender Bereichelectrically conductive area
2626
anderes Pulverpartikelother powder particles
2828
Hülleshell
3030
Kerncore
3232
erster Bereichfirst area
3434
zweiter Bereichsecond area
3636
elektrisch isolierender Bereichelectrically insulating area
3838
elektrisch leitender Bereichelectrically conductive area
4040
weiteres Pulverpartikelfurther powder particles
4242
Hülleshell
4444
Kerncore
4646
erster Bereichfirst area
48 48
zweiter Bereichsecond area
5050
elektrisch isolierender Bereichelectrically insulating area
5252
elektrisch leitender Bereichelectrically conductive area

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102014007562 A1 [0009]DE 102014007562 A1 [0009]
  • DE 102015101430 A1 [0010]DE 102015101430 A1 [0010]
  • DE 202015103801 U1 [0011]DE 202015103801 U1 [0011]

Claims (10)

Verfahren zur Herstellung eines Bauteils mittels pulverbasiertem 3D-Druck mit zumindest einem elektrisch leitenden Bereich (24, 38, 52) und zumindest einem elektrisch isolierenden Bereich (22, 36, 50), umfassend die folgenden Schritte: Ausrichten einer Laservorrichtung (16) über einem Multi-Material-Pulverwerkstoff, wobei die Laservorrichtung (16) ausgelegt ist, wenigstens zwei sich unterscheidende Laserparameter aufzuweisen, Bearbeiten des Multi-Material-Pulverwerkstoffs mittels der Laservorrichtung (16) zur Herstellung des Bauteils, wobei eine definierte Verwendung der zwei Laserparameter eingesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Multi-Material-Pulverwerkstoff aus wenigstens zwei Materialien hergestellt ist, wobei die wenigstens zwei Materialien verschiedene Schmelz- und Siedepunkte aufweisen, so dass beim Bearbeiten aufgrund des Einwirkens der verschiedenen Laserparameter auf den Multi-Material-Pulverwerkstoff zumindest ein elektrisch leitender Bereich (24, 38, 52) und zumindest ein elektrisch isolierender Bereich (22, 36, 50) in dem Bauteil hergestellt wird.Method for producing a component by means of powder-based 3D printing with at least one electrically conductive region (24, 38, 52) and at least one electrically insulating region (22, 36, 50), comprising the following steps: aligning a laser device (16) over one Multi-material powder material, wherein the laser device (16) is designed to have at least two different laser parameters, processing the multi-material powder material by means of the laser device (16) for producing the component, wherein a defined use of the two laser parameters is used, characterized in that the multi-material powder material is made of at least two materials, wherein the at least two materials have different melting and boiling points, so that when editing due to the action of the various laser parameters on the multi-material powder material at least one electrically conductive Area (24, 38, 52) and the an electrically insulating region (22, 36, 50) is produced in the component. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Multi-Material-Pulverwerkstoff partikelförmig vorliegt und alle Pulverpartikel (10, 26, 40) des Multi-Material-Pulverwerkstoffs im Wesentlichen einen gleichen Aufbau aufweisen.Method according to Claim 1 wherein the multi-material powder material is particulate and all powder particles (10, 26, 40) of the multi-material powder material have substantially the same structure. Verfahren nach Anspruch 2, wobei ein Kern (14) von zumindest einem Pulverpartikel (10) ein elektrisch leitfähiges Material umfasst und eine Hülle (12) von dem Pulverpartikel (10) ein elektrisch isolierendes Material umfasst.Method according to Claim 2 wherein a core (14) of at least one powder particle (10) comprises an electrically conductive material and a shell (12) of the powder particle (10) comprises an electrically insulating material. Verfahren nach Anspruch 2, wobei ein Kern (30) von zumindest einem Pulverpartikel (26) ein elektrisch isolierendes Material umfasst und eine Hülle (28) von dem Pulverpartikel (26) ein elektrisch leitfähiges Material umfasst.Method according to Claim 2 wherein a core (30) of at least one powder particle (26) comprises an electrically insulating material and a sheath (28) of the powder particle (26) comprises an electrically conductive material. Verfahren nach Anspruch 2, wobei eine Hülle (42) von zumindest einem Pulverpartikel (40) ein elektrisch leitfähiges Material umfasst und ein Kern (44) von dem Pulverpartikel (40) ein elektrisch isolierendes Material umfasst, wobei mittels Einwirkung von einem ersten Laserparameter von der Laservorrichtung (16) die Hülle (42) zumindest teilweise aufgeschmolzen wird, so dass die Materialien von der Hülle (42) und dem Kern (44) einen Materialverbund bilden, wodurch ein erster Bereich (46) transformiert wird, welcher sich bezogen auf seine elektrische Leitfähigkeit von einem zweiten Bereich (48), welcher mit einem zweiten Laserparameter von der Laservorrichtung (16) bearbeitet wird, unterscheidet.Method according to Claim 2 in which a sheath (42) of at least one powder particle (40) comprises an electrically conductive material and a core (44) of the powder particle (40) comprises an electrically insulating material, the laser device (16) being influenced by a first laser parameter. the shell (42) is at least partially melted so that the materials of the shell (42) and the core (44) form a composite material, whereby a first region (46) is transformed, which is based on its electrical conductivity of a second Area (48), which is processed by a second laser parameter of the laser device (16), different. Verfahren nach Anspruch 2, wobei eine Hülle (42) von zumindest einem Pulverpartikel (40) ein elektrisch leitfähiges Material umfasst und ein Kern (44) von dem Pulverpartikel (40) ein elektrisch isolierendes Material umfasst, wobei mittels Einwirkung von einem ersten Laserparameter von der Laservorrichtung (16) das Material von der Hülle (42) mit dem Material von dem Kern (44) chemisch miteinander reagieren, so dass ein neues Material gebildet wird, wodurch ein erster Bereich (46) transformiert wird, welcher sich bezogen auf seine elektrische Leitfähigkeit von einem zweiten Bereich (48), welcher mit einem zweiten Laserparameter von der Laservorrichtung (16) bearbeitet wird, unterscheidet.Method according to Claim 2 in which a sheath (42) of at least one powder particle (40) comprises an electrically conductive material and a core (44) of the powder particle (40) comprises an electrically insulating material, the laser device (16) being influenced by a first laser parameter. the material from the sheath (42) chemically reacts with the material from the core (44) to form a new material, thereby transforming a first region (46) having a second region relative to its electrical conductivity (48) which is processed by a second laser parameter from the laser device (16) differs. Verfahren nach Anspruch 2, wobei eine Hülle (42) von zumindest einem Pulverpartikel (40) ein elektrisch leitfähiges Material umfasst und ein Kern (44) von dem Pulverpartikel (40) ein elektrisch isolierendes Material umfasst, wobei mittels Einwirkung von einem der Laserparameter von der Laservorrichtung (16) das Material von der Hülle (42) mit dem Material von dem Kern (44) eine Legierung bilden, wodurch ein erster Bereich (46) transformiert wird, welcher sich bezogen auf seine elektrische Leitfähigkeit von einem zweiten Bereich (48), welcher mit einem zweiten Laserparameter von der Laservorrichtung (16) bearbeitet wird, unterscheidet.Method according to Claim 2 wherein a sheath (42) of at least one powder particle (40) comprises an electrically conductive material and a core (44) of the powder particle (40) comprises an electrically insulating material, wherein by means of one of the laser parameters of the laser device (16) the material of the sheath (42) is alloyed with the material of the core (44), thereby transforming a first region (46) having a second region (48) with respect to its electrical conductivity and a second region (48) Laser parameter of the laser device (16) is processed differs. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das elektrisch leitfähige Material ein Metall ist und das elektrisch isolierende Material ein Polymer oder Sand oder Keramik ist.Method according to one of the preceding claims, wherein the electrically conductive material is a metal and the electrically insulating material is a polymer or sand or ceramic. Verfahren nach Anspruch 8, wobei das elektrisch leitfähige Material Aluminium ist und das elektrisch isolierende Material Silizium ist.Method according to Claim 8 wherein the electrically conductive material is aluminum and the electrically insulating material is silicon. Bauteil, welches mit einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 hergestellt wird.Component, which with a method according to one of Claims 1 to 9 will be produced.
DE102018107562.6A 2018-03-29 2018-03-29 Method for producing a component by means of powder-based 3D printing and such a component Pending DE102018107562A1 (en)

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