DE102019108968A1 - Process for the production of a granulate, granulate, 3D printing process and process for the production of a ceramic component - Google Patents

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    • C08J2323/08Copolymers of ethene

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines Granulats (100) bereitgestellt, wobei das Verfahren das Herstellen einer thermoplastischen Polymerzusammensetzung (118) in einer Extrusionsvorrichtung (108), die Extrusion der thermoplastischen Polymerzusammensetzung (118), die Zerkleinerung der extrudierten thermoplastischen Polymerzusammensetzung (118), sowie die Zugabe eines Vernetzungsmittels (132) zu dem thermoplastischen Granulat (128) umfasst, wobei das Vernetzungsmittel (132) ein Coating auf dem oder an dem Granulat (100) bildet und wobei das Vernetzungsmittel (132) ein thermisch aktivierbares Vernetzungsmittel (132) ist, welches bei Temperaturen von 3D-Druckverfahren aktiviert wird.A method is provided for producing a granulate (100), the method comprising producing a thermoplastic polymer composition (118) in an extrusion device (108), extrusion of the thermoplastic polymer composition (118), comminution of the extruded thermoplastic polymer composition (118), and the addition of a crosslinking agent (132) to the thermoplastic granulate (128), wherein the crosslinking agent (132) forms a coating on or on the granulate (100) and wherein the crosslinking agent (132) is a thermally activatable crosslinking agent (132) , which is activated at temperatures of 3D printing processes.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Granulats.The present invention relates to a method for producing a granulate.

Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Granulat, welches ein Coating aufweist.The present invention also relates to a granulate which has a coating.

Weiter betrifft die Erfindung ein 3D-Druckverfahren, insbesondere zur Herstellung eines Grünkörpers für eine Keramisierung.The invention also relates to a 3D printing method, in particular for producing a green body for ceramization.

Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines keramischen Bauteils sowie ein keramisches Bauteil, hergestellt nach dem erfindungsgemäßen Verfahren.The present invention also relates to a method for producing a ceramic component and a ceramic component produced by the method according to the invention.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bereitzustellen, mit welchem sich ein Granulat herstellen lässt, welches sich in einem extrusionsbasierten Verfahren 3D-drucken lässt und mit welchem sich ein Grünkörper herstellen lässt, der sich zur späteren Keramisierung eignet.The present invention is based on the object of providing a method with which a granulate can be produced, which can be 3D-printed in an extrusion-based process and with which a green body can be produced which is suitable for later ceramization.

Die zuvor genannte Aufgabe wird durch ein Verfahren gelöst, umfassend:

  • - Herstellen einer thermoplastischen Polymerzusammensetzung in einer Extrusionsvorrichtung;
  • - Extrusion der thermoplastischen Polymerzusammensetzung;
  • - Zerkleinerung der extrudierten thermoplastischen Polymerzusammensetzung unter Ausbildung eines thermoplastischen Granulats; und
  • - Zugabe eines Vernetzungsmittels zu dem thermoplastischen Granulat, wobei das Vernetzungsmittel ein Coating auf dem oder an dem thermoplastischen Granulat bildet und wobei das Vernetzungsmittel ein thermisch aktivierbares Vernetzungsmittel ist, welches bei Temperaturen von 3D-Druckverfahren aktiviert wird.
The above-mentioned object is achieved by a method comprising:
  • - producing a thermoplastic polymer composition in an extrusion device;
  • - extrusion of the thermoplastic polymer composition;
  • Comminution of the extruded thermoplastic polymer composition to form thermoplastic granules; and
  • Addition of a crosslinking agent to the thermoplastic granules, the crosslinking agent forming a coating on or on the thermoplastic granules, and the crosslinking agent being a thermally activatable crosslinking agent which is activated at temperatures of 3D printing processes.

Dadurch, dass das Vernetzungsmittel zu dem thermoplastischen Granulat zugegeben wird und ein Coating für das Granulat bildet, kann in einem 3D-Druckverfahren eine Vernetzung von Materialien einer unmittelbar zuvor aufgetragenen Schicht mit Materialien von bereits zuvor aufgetragenen Schichten stattfinden. Ein Abtragen von bereits aufgetragenen Schichten in einem 3D-Druckverfahren kann so vermieden werden.Because the crosslinking agent is added to the thermoplastic granulate and forms a coating for the granulate, materials from a layer applied immediately beforehand can be crosslinked in a 3D printing process with materials from previously applied layers. A removal of already applied layers in a 3D printing process can thus be avoided.

Das Vernetzungsmittel umhüllt vorzugsweise einzelne oder im Wesentlichen sämtliche Partikel des Granulats und/oder bildet eine Schicht darauf aus.The crosslinking agent preferably envelops individual or essentially all particles of the granulate and / or forms a layer thereon.

Die Auswahl eines thermisch aktivierbaren Vernetzungsmittels, welches bei Temperaturen von 3D-Druckverfahren aktiviert wird, führt dazu, dass eine Vernetzung von Polymermolekülen des Granulats, welches das Coating aufweist, erst im aufgeschmolzenen Zustand während des 3D-Druckverfahrens auftritt.The selection of a thermally activatable crosslinking agent, which is activated at temperatures of 3D printing processes, means that crosslinking of polymer molecules of the granulate, which has the coating, only occurs in the melted state during the 3D printing process.

Durch die Verwendung des erfindungsgemäßen Vernetzungsmittels ist ein thermoplastisches Granulat herstellbar, mittels welchem sich Grünkörper für Keramisierungen in einem 3D-Druckverfahren herstellen lassen.By using the crosslinking agent according to the invention, a thermoplastic granulate can be produced by means of which green bodies for ceramization can be produced in a 3D printing process.

Durch das 3D-Druckverfahren ist wiederum eine endkonturnahe Fertigung des Grünkörpers möglich.The 3D printing process in turn enables the green body to be manufactured close to its final shape.

Die thermoplastische Polymerzusammensetzung umfasst vorzugsweise einen oder mehrere Füllstoffe.The thermoplastic polymer composition preferably comprises one or more fillers.

Vorzugsweise wird die thermoplastische Polymerzusammensetzung zu einem Filament extrudiert.Preferably the thermoplastic polymer composition is extruded into a filament.

Die Zerkleinerung erfolgt vorzugsweise in Form einer Pelletierung.The comminution is preferably carried out in the form of pelleting.

Für die Pelletierung der extrudierten thermoplastischen Polymerzusammensetzung wird vorzugsweise ein herkömmlicher Pelletierer verwendet.A conventional pelletizer is preferably used to pellet the extruded thermoplastic polymer composition.

Temperaturen, bei welchen 3D-Druckverfahren typischerweise durchgeführt werden, liegen vorzugsweise in einem Bereich von circa 140°C bis circa 250°C, insbesondere in einem Bereich von circa 150°C bis circa 190°C, beispielsweise in einem Bereich von circa 150°C bis circa 180°C.Temperatures at which 3D printing processes are typically carried out are preferably in a range from approximately 140 ° C. to approximately 250 ° C., in particular in a range from approximately 150 ° C. to approximately 190 ° C., for example in a range of approximately 150 ° C to around 180 ° C.

In diesem Temperaturbereich ist das Granulat aufschmelzbar, ohne dass es zu einer Degradation kommt.The granulate can be melted in this temperature range without degradation occurring.

Die Auswahl des Vernetzungsmittels erfolgt insbesondere basierend auf dessen thermischer Aktivierungstemperatur. Bei oder oberhalb der thermischen Aktivierungstemperatur ist das Vernetzungsmittel insbesondere reaktiv und eine Vernetzungsreaktion findet statt.The selection of the crosslinking agent is based in particular on its thermal activation temperature. At or above the thermal activation temperature, the crosslinking agent is in particular reactive and a crosslinking reaction takes place.

Die thermische Aktivierungstemperatur sollte vorzugsweise im Bereich einer Bearbeitungstemperatur in einem anschließenden 3D-Druckverfahren oder knapp darüber, beispielsweise 10°C bis 20°C darüber, liegen. Diese wiederum ist abhängig von der verwendeten thermoplastischen Polymerzusammensetzung.The thermal activation temperature should preferably be in the range of a processing temperature in a subsequent 3D printing process or just above it, for example 10 ° C to 20 ° C above. This in turn depends on the thermoplastic polymer composition used.

Organische Peroxide haben sich als besonders geeignet als Vernetzungsmittel erwiesen. Insbesondere sind flüssige organische Peroxide bevorzugt und/oder einfach handhabbar.Organic peroxides have proven particularly useful as crosslinking agents. In particular, liquid organic peroxides are preferred and / or easy to handle.

Vorzugsweise umfasst das Vernetzungsmittel ein organisches Peroxid oder besteht im Wesentlichen aus einem organischen Peroxid. Thermische Aktivierungstemperaturen von organischen Peroxiden liegen typischerweise in einem Temperaturbereich, in welchem 3D-Druckverfahren durchgeführt werden, oder knapp darüber, beispielsweise 10°C bis 20°C darüber.Preferably, the crosslinking agent comprises an organic peroxide or consists essentially of an organic peroxide. Thermal activation temperatures of organic peroxides are typically in a temperature range in which 3D printing processes are carried out, or just above, for example 10 ° C to 20 ° C above.

Auch wenn die Aktivierungstemperatur knapp über dem Temperaturbereich, in welchem 3D-Druckverfahren durchgeführt werden, liegt, findet - insbesondere aufgrund von einer Scherkraft, welche während der Verarbeitung auf das Granulat mit dem Coating wirkt - eine Vernetzung statt.Even if the activation temperature is just above the temperature range in which 3D printing processes are carried out, crosslinking takes place - in particular due to a shear force which acts on the granulate with the coating during processing.

Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn das Vernetzungsmittel 3,3,5,7,7-Pentamethyl-1,2,4-trioxepan (PMTO) umfasst oder im Wesentlichen aus 3,3,5,7,7-Pentamethyl-1,2,4-trioxepan (PMTO) besteht.It has proven to be particularly advantageous if the crosslinking agent comprises 3,3,5,7,7-pentamethyl-1,2,4-trioxepane (PMTO) or essentially consists of 3,3,5,7,7-pentamethyl- 1,2,4-trioxepane (PMTO) consists.

PMTO ist insbesondere sicher verarbeitbar und/oder weist eine thermische Aktivierungstemperatur von circa 180°C oder mehr auf.PMTO can in particular be processed safely and / or has a thermal activation temperature of approximately 180 ° C. or more.

Vorteilhaft kann es sein, wenn das Vernetzungsmittel in einem Anteil von weniger als 2 Gew.-%, insbesondere weniger als 1 Gew.-%, zugegeben wird. Der Anteil des Vernetzungsmittels ist dabei auf eine Gesamtmasse des thermoplastischen Granulats bezogen.It can be advantageous if the crosslinking agent is added in a proportion of less than 2% by weight, in particular less than 1% by weight. The proportion of the crosslinking agent is based on a total mass of the thermoplastic granulate.

Ein solch geringer Anteil ist insbesondere ausreichend, damit eine Vernetzung von Polymermolekülen des aufgeschmolzenen Granulats während des 3D-Druckverfahrens stattfindet.Such a small proportion is particularly sufficient for crosslinking of polymer molecules of the melted granulate to take place during the 3D printing process.

Beispielsweise wird das Vernetzungsmittel in einem Anteil von circa 0,25 Gew.-% bis circa 1 Gew.- % bezogen die Gesamtmasse des thermoplastischen Granulats zugegeben.For example, the crosslinking agent is added in a proportion of approximately 0.25% by weight to approximately 1% by weight, based on the total mass of the thermoplastic granulate.

Als besonders bevorzugt hat es sich erwiesen, wenn circa 0,28 Gew.-% Vernetzungsmittel bezogen auf die Gesamtmasse des thermoplastischen Granulats zu dem thermoplastischen Granulat zugegeben werden.It has proven to be particularly preferred if approximately 0.28% by weight of crosslinking agent, based on the total mass of the thermoplastic granulate, is added to the thermoplastic granulate.

Vorteilhaft kann es sein, wenn die thermoplastische Polymerzusammensetzung ein thermoplastisches Bindemittel umfasst. Wie bereits erwähnt, umfasst die thermoplastische Polymerzusammensetzung vorzugsweise mehrere Füllstoffe. It can be advantageous if the thermoplastic polymer composition comprises a thermoplastic binder. As already mentioned, the thermoplastic polymer composition preferably comprises several fillers.

Neben den mehreren Füllstoffen können auch weitere Füllstoffe und/oder ein oder mehrere Additive, insbesondere herkömmliche Kunststoffadditive, beispielsweise Pigmente, Tackifier, Schmiermittel und/oder Compatibilizer, in der thermoplastischen Polymerzusammensetzung enthalten sein.In addition to the multiple fillers, the thermoplastic polymer composition can also contain further fillers and / or one or more additives, in particular conventional plastic additives, for example pigments, tackifiers, lubricants and / or compatibilizers.

Das thermoplastische Bindemittel umfasst vorzugsweise ein Ethylen-Vinylacetat-Copolymer (EVA) oder ist daraus gebildet. Vorzugsweise ist das thermoplastische Bindemittel ein EVA mit einem Vinylacetatanteil von circa 9 Gew.-% bis circa 20 Gew.-%, insbesondere circa 14 Gew.-% Vinylacetat, bezogen auf die Gesamtmasse des EVA.The thermoplastic binder preferably comprises or is formed from an ethylene-vinyl acetate copolymer (EVA). The thermoplastic binder is preferably an EVA with a vinyl acetate content of approximately 9% by weight to approximately 20% by weight, in particular approximately 14% by weight vinyl acetate, based on the total mass of the EVA.

Ein Anteil des Ethylen-Vinylacetat-Copolymers liegt insbesondere in einem Bereich von circa 20 Gew.-% bis circa 35 Gew.-%, beispielsweise in einem Bereich von circa 30 Gew.-% bis circa 35 Gew.-%, bezogen auf eine Gesamtmasse der thermoplastischen Polymerzusammensetzung.A proportion of the ethylene-vinyl acetate copolymer is in particular in a range from about 20% by weight to about 35% by weight, for example in a range from about 30% by weight to about 35% by weight, based on a Total mass of the thermoplastic polymer composition.

Besonders bevorzugt wird ein Anteil von circa 32,5 Gew.-% eines Ethylen-Vinylacetat-Copolymers eingesetzt.A proportion of approximately 32.5% by weight of an ethylene-vinyl acetate copolymer is particularly preferably used.

Dieser Anteil ist ausreichend, um die mehreren Füllstoffe als Matrixmaterial miteinander zu verbinden. Die Füllstoffe sind insbesondere in das als Bindemittel wirkende Polymermaterial eingebettet.This proportion is sufficient to connect the multiple fillers to one another as a matrix material. The fillers are in particular embedded in the polymer material acting as a binder.

Vorteilhaft kann es sein, wenn die mehreren Füllstoffe Nanofüllstoffe und/oder Mikrofüllstoffe sind.It can be advantageous if the multiple fillers are nanofillers and / or microfillers.

Insbesondere sind die mehreren Füllstoffe ausgewählt aus den folgenden Materialien: Carbon Black, pulverförmiges Siliziumcarbid (SiC), Kohlenstofffasern, Aktivkohle.In particular, the multiple fillers are selected from the following materials: carbon black, powdered silicon carbide (SiC), carbon fibers, activated carbon.

Bei den Kohlenstofffasern handelt es sich vorzugsweise um gemahlene Kohlenstofffasern .The carbon fibers are preferably ground carbon fibers.

Carbon Black wird vorzugsweise in einem Anteil von bis zu 35 Gew.-%, insbesondere circa 15 Gew.-% bis circa 20 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse der thermoplastischen Polymerzusammensetzung eingesetzt.Carbon black is preferably used in a proportion of up to 35% by weight, in particular about 15% by weight to about 20% by weight, based on the total mass of the thermoplastic polymer composition.

Anstelle von Carbon Black können auch andere elektrisch leitfähige Partikel eingesetzt werden.Instead of carbon black, other electrically conductive particles can also be used.

Das pulverförmige Siliziumcarbid weist vorzugsweise eine mittlere Korngröße ds50 von circa 4 µm bis circa 5 µm, insbesondere circa 4,5 µm, auf.The powdery silicon carbide preferably has an average grain size d s50 of approximately 4 μm to approximately 5 μm, in particular approximately 4.5 μm.

Pulverförmiges Siliziumcarbid - im Folgenden auch als Siliziumcarbid-Pulver bezeichnet - hat insbesondere einen geringen Einfluss auf die Viskosität des aufgeschmolzenen thermoplastischen Bindemittels während des 3D-Druckverfahrens.Powdered silicon carbide - in the following also referred to as silicon carbide powder - has in particular a small influence on the viscosity of the melted thermoplastic binder during the 3D printing process.

Die Korngröße ds50 ist vorzugsweise auf den Median der Durchmesserverteilung der Siliziumcarbid-Partikel des pulverförmigen Siliziumcarbids bezogen.The grain size d s50 is preferably based on the median of the diameter distribution of the Silicon carbide particles related to powdered silicon carbide.

Vorzugsweise werden circa 35 Gew.-% bis circa 45 Gew.-%, insbesondere 40 Gew.-%, Siliziumcarbid-Pulver bezogen auf eine Gesamtmasse der thermoplastischen Polymerzusammensetzung eingesetzt.Preferably about 35% by weight to about 45% by weight, in particular 40% by weight, silicon carbide powder, based on a total mass of the thermoplastic polymer composition, are used.

Für einen Erhalt einer Viskosität des Granulats im aufgeschmolzenen Zustand hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die mehreren Füllstoffe einen mittleren Durchmesser von circa 60 µm oder weniger aufweisen.In order to maintain a viscosity of the granulate in the melted state, it has proven to be advantageous if the multiple fillers have an average diameter of approximately 60 μm or less.

Vorzugsweise umfasst die Polymerzusammensetzung die folgenden Stoffe oder besteht im Wesentlichen daraus: ein Ethylen-Vinylacetat-Copolymer, Carbon Black, pulverförmiges Siliziumcarbid, gemahlene Kohlenstofffasern, Aktivkohle.The polymer composition preferably comprises or consists essentially of the following substances: an ethylene-vinyl acetate copolymer, carbon black, powdered silicon carbide, ground carbon fibers, activated carbon.

Die Füllstoffe verringern insbesondere einen Masseverlust eines resultierenden Grünkörpers in einer Pyrolyse bei der Keramisierung.In particular, the fillers reduce a loss of mass of a resulting green body in a pyrolysis during ceramization.

Als besonders vorteilhaft hat sich folgende Zusammensetzung als thermoplastische Polymerzusammensetzung erwiesen:

  • - 32,5 Gew.-% EVA;
  • - 17,5 Gew.-% Carbon Black;
  • - 40 Gew.-% SiC-Pulver (ds50 = 4,5 µm);
  • - 10 Gew.-% gemahlene Kohlenstofffasern und Aktivkohle in einem Gewichtsverhältnis von 2:1.
The following composition has proven to be particularly advantageous as a thermoplastic polymer composition:
  • - 32.5% by weight EVA;
  • - 17.5% by weight of carbon black;
  • 40% by weight of SiC powder (d s50 = 4.5 μm);
  • - 10% by weight of ground carbon fibers and activated carbon in a weight ratio of 2: 1.

Die Mischung von gemahlenen Kohlenstofffasern und Aktivkohle kann alternativ auch in einem Anteil von circa 5 Gew.-% bis circa 15 Gew.-% verwendet werden.The mixture of ground carbon fibers and activated carbon can alternatively also be used in a proportion of approximately 5% by weight to approximately 15% by weight.

Vorzugsweise werden zur Herstellung der thermoplastischen Polymerzusammensetzung dessen polymere Bestandteile in einer aufgeheizten Schneckenvorrichtung, beispielsweise einer Doppelschneckenvorrichtung mit zwei Knetelementen, aufgeschmolzen und sämtliche Bestandteile in der Extrusionsvorrichtung miteinander vermischt.To produce the thermoplastic polymer composition, its polymeric constituents are preferably melted in a heated screw device, for example a twin screw device with two kneading elements, and all the constituents are mixed with one another in the extrusion device.

Günstig kann es sein, wenn die thermoplastische Polymerzusammensetzung bei einer Temperatur in einem Bereich von circa 180°C bis circa 200°C hergestellt wird. Die thermoplastische Polymerzusammensetzung wird insbesondere anschließend zu einem Filament extrudiert. Das Filament wird anschließend zerkleinert, beispielsweise pelletiert.It can be favorable if the thermoplastic polymer composition is produced at a temperature in a range from approximately 180.degree. C. to approximately 200.degree. In particular, the thermoplastic polymer composition is then extruded into a filament. The filament is then comminuted, for example pelletized.

Vorzugsweise wird das thermoplastische Granulat vor der Zugabe des Vernetzungsmittels getrocknet. Bei dem Trocknen härtet das thermoplastische Granulat insbesondere im Wesentlichen vollständig aus. Die Trocknung wird insbesondere bei circa 70°C bis circa 90°C in einem Trockenofen durchgeführt.The thermoplastic granules are preferably dried before the addition of the crosslinking agent. During drying, the thermoplastic granulate hardens, in particular, essentially completely. The drying is carried out in particular at around 70 ° C to around 90 ° C in a drying oven.

Vorzugsweise erfolgt die Zugabe des Vernetzungsmittels bei einer Temperatur, welche kleiner ist als eine thermische Aktivierungstemperatur des Vernetzungsmittels, insbesondere bei circa 20°C bis circa 80°C, beispielsweise bei circa 50°C.The crosslinking agent is preferably added at a temperature which is lower than a thermal activation temperature of the crosslinking agent, in particular at about 20 ° C to about 80 ° C, for example at about 50 ° C.

Insbesondere wird das Granulat nach der Zugabe des Vernetzungsmittels bei circa 40°C bis circa 100°C, insbesondere bei circa 80°C, getrocknet. Das thermoplastische Granulat wird insbesondere für circa eine Stunde oder länger getrocknet. Beispielsweise wird das Granulat bis zu 16 Stunden, insbesondere in einem Trockenofen, getrocknet.In particular, after the addition of the crosslinking agent, the granules are dried at around 40 ° C to around 100 ° C, in particular at around 80 ° C. In particular, the thermoplastic granulate is dried for about an hour or longer. For example, the granulate is dried for up to 16 hours, in particular in a drying oven.

Die Erfindung betrifft ferner ein Granulat, welches ein Coating aufweist, für 3D-Druckverfahren, wobei das Granulat ein thermoplastisches Granulat aus einer thermoplastischen Polymerzusammensetzung umfasst und wobei das Coating ein thermisch aktivierbares Vernetzungsmittel, welches bei Temperaturen von 3D-Druckverfahren aktiviert wird, umfasst oder daraus gebildet ist. Das Granulat, welches ein Coating aufweist, ist insbesondere hergestellt nach einem erfindungsgemäßen Verfahren.The invention further relates to a granulate that has a coating for 3D printing processes, the granulate comprising a thermoplastic granulate made from a thermoplastic polymer composition and the coating comprising or consisting of a thermally activatable crosslinking agent which is activated at temperatures of 3D printing processes is formed. The granulate, which has a coating, is in particular produced by a method according to the invention.

Das Granulat, welches ein Coating aufweist, weist vorzugsweise eines oder mehrere der im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren genannten Merkmale und/oder einen oder mehrere der im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erwähnten Vorteile auf.The granulate which has a coating preferably has one or more of the features mentioned in connection with the method according to the invention and / or one or more of the advantages mentioned in connection with the method according to the invention.

Das Granulat, welches ein Coating aufweist, kann in herkömmlichen 3D-Druckvorrichtungen verwendet werden, in welchen Granulat als Ausgangsmaterial verwendet wird.The granulate, which has a coating, can be used in conventional 3D printing devices in which granulate is used as the starting material.

Die Erfindung betrifft ferner ein 3D-Druckverfahren, insbesondere zur Herstellung eines Grünköpers für eine Keramisierung. Das 3D-Druckverfahren umfasst:

  • - Herstellen eines Granulats, welches ein Coating aufweist, in einem erfindungsgemäßen Verfahren oder Verwendung eines erfindungsgemäßen Granulats;
  • - 3D-Drucken des Granulats in einem additiven Verfahren, wobei ein Formkörper, insbesondere ein Grünkörper für eine Keramisierung, gebildet wird.
The invention also relates to a 3D printing method, in particular for producing a green body for ceramization. The 3D printing process includes:
  • Production of a granulate which has a coating in a method according to the invention or use of a granulate according to the invention;
  • - 3D printing of the granulate in an additive process, whereby a shaped body, in particular a green body for ceramization, is formed.

Das 3D-Drucken wird vorzugsweise mittels einer 3D-Druckvorrichtung durchgeführt, welche einen Druckkopf umfasst. Das Granulat, welches ein Coating aufweist, wird insbesondere in den Druckkopf eingefüllt und zum 3D-Drucken mittels eines Extrusionselements, welches in dem Druckkopf angeordnet ist, aufgeschmolzen.The 3D printing is preferably carried out by means of a 3D printing device which comprises a print head. The granulate, which has a coating, is in particular in the Filled in printhead and melted for 3D printing by means of an extrusion element which is arranged in the printhead.

Durch das Vernetzungsmittel, welches das Coating bildet, wird insbesondere eine Elastizität des Bindemittels, beispielsweise EVA, in dem thermoplastischen Granulat reduziert. Hierdurch ist das extrudierte Material des Granulats im Vergleich zu einem Material ohne Vernetzungsmittel formstabiler.The crosslinking agent which forms the coating, in particular, reduces the elasticity of the binder, for example EVA, in the thermoplastic granulate. As a result, the extruded material of the granulate is more dimensionally stable compared to a material without a crosslinking agent.

Durch eine von einer Rotation der Knetelemente des Extrusionselements resultierende Scherbewegung wird eine Aktivierung des Vernetzungsmittels erhöht und/oder beschleunigt.Activation of the crosslinking agent is increased and / or accelerated by a shear movement resulting from a rotation of the kneading elements of the extrusion element.

Vorzugsweise wird das 3D-Drucken mittels eines extrusionsbasierten Verfahrens durchgeführt. Insbesondere wird eine Materialextrusion in Kombination mit einem additiven, beispielsweise schichtweisen, Auftragen verwendet.The 3D printing is preferably carried out by means of an extrusion-based method. In particular, material extrusion is used in combination with additive application, for example in layers.

Die 3D-Druckvorrichtung ist beispielsweise eine Pellets Additive Manufacturing (PAM)-3D-Druckvorrichtung.The 3D printing device is, for example, a Pellets Additive Manufacturing (PAM) 3D printing device.

Durch die Verwendung eines extrusionsbasierten 3D-Druckverfahrens, kann im Vergleich - beispielsweise zu einem Pulverbettverfahren - Material eingespart werden, da nur so viel Granulat eingesetzt werden muss, wie für den jeweiligen Formkörper benötigt wird. Eine Verwendung von Material als Stützstruktur und/oder eine Füllung des gesamten Bauraums können so entbehrlich sein.By using an extrusion-based 3D printing process, material can be saved compared to, for example, a powder bed process, since only as much granulate has to be used as is required for the respective shaped body. A use of material as a support structure and / or a filling of the entire installation space can thus be dispensed with.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines keramischen Bauteils, umfassend:

  • - Herstellen eines Grünkörpers gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren;
  • - Pyrolysieren des Grünkörpers, wobei ein offenporöser Kohlenstoffkörper resultiert; und
  • - Durchführen einer Keramisierung an dem aus der Pyrolyse resultierenden offenporösen Kohlenstoffkörper.
The invention also relates to a method for producing a ceramic component, comprising:
  • - producing a green body according to a method according to the invention;
  • Pyrolyzing the green body, an open-pore carbon body resulting; and
  • - Carrying out a ceramization on the open-pore carbon body resulting from the pyrolysis.

Aufgrund der zuvor genannten Auswahl an Füllstoffen in dem Granulat beträgt eine Masse des offenporösen Kohlenstoffkörpers nach der Pyrolyse insbesondere circa 50 Gew.-% oder mehr der Masse des Grünkörpers vor der Pyrolyse.Due to the aforementioned selection of fillers in the granulate, a mass of the open-pore carbon body after pyrolysis is in particular approximately 50% by weight or more of the mass of the green body before pyrolysis.

Beispielsweise bilden einer oder mehrere der folgenden Stoffe ein Gerüst des offenporösen Kohlenstoffkörpers: Carbon Black, Siliziumcarbid-Pulver, Kohlenstofffasern, Aktivkohle.For example, one or more of the following substances form a framework of the open-pore carbon body: carbon black, silicon carbide powder, carbon fibers, activated carbon.

Durch den hohen Anteil an Füllstoffen kann eine Hohlraumbildung - sogenannte Blistering-Effekte - während der Pyrolyse und/oder Keramisierung vermieden werden.Due to the high proportion of fillers, cavity formation - so-called blistering effects - can be avoided during pyrolysis and / or ceramization.

Aufgrund des hohen Anteils an Füllstoffen, welche sich während der Pyrolyse nicht verändern, liegt ein Schrumpf des Grünkörpers bei der Pyrolyse vorzugsweise bei circa 5% oder weniger.Due to the high proportion of fillers which do not change during pyrolysis, shrinkage of the green body during pyrolysis is preferably approximately 5% or less.

Die Keramisierung wird vorzugsweise durch Infiltrieren des offenporösen Kohlenstoffkörpers mit einem flüssigen Carbidbildner durchgeführt. Ein besonders bevorzugter flüssiger Carbidbildner ist Silizium.The ceramization is preferably carried out by infiltrating the open-pore carbon body with a liquid carbide former. A particularly preferred liquid carbide former is silicon.

Alternativ kann auch Wolfram als Carbidbildner verwendet werden.Alternatively, tungsten can also be used as a carbide former.

Günstig kann es sein, wenn der offenporöse Kohlenstoffkörper zur Keramisierung in einem 180 Gew.-%igen bis 200 Gew.-%igen Überschuss bezogen auf die Masse des offenporösen Kohlenstoffkörpers mit einem Carbidbildner in Kontakt gebracht wird.It can be favorable if the open-pore carbon body is brought into contact with a carbide former for ceramization in a 180% by weight to 200% by weight excess based on the mass of the open-pore carbon body.

Insbesondere wird der offenporöse Kohlenstoffkörper zur Keramisierung in einem 180 Gew.-%igen bis 200 Gew.-%igen Überschuss bezogen auf die Masse des offenporösen Kohlenstoffkörpers mit einem Carbidbildner, insbesondere Silizium, infiltriert.In particular, the open-pore carbon body is infiltrated with a carbide former, in particular silicon, in a 180% by weight to 200% by weight excess based on the mass of the open-pore carbon body for ceramization.

Die Erfindung betrifft ferner ein keramisches Bauteil, hergestellt nach einem erfindungsgemäßen Verfahren.The invention also relates to a ceramic component produced by a method according to the invention.

Erfindungsgemäß hergestellte keramische Bauteile eignen sich insbesondere für optische Bauteile und/oder Bauteile für Satelliten oder andere Flugkörper.Ceramic components produced according to the invention are particularly suitable for optical components and / or components for satellites or other missiles.

Weitere Verwendungsgebiete sind keramische Wärmeübertrager und Widersta ndsheizelemente .Further areas of application are ceramic heat exchangers and resistance heating elements.

Ein Anteil an Carbid in dem keramischen Bauteil beträgt vorzugsweise circa 60 Vol.-% oder mehr, insbesondere circa 65 Vol.-% oder mehr, beispielsweise circa 70 Vol.-%, bezogen auf ein Gesamtvolumen des keramischen Bauteils.A proportion of carbide in the ceramic component is preferably approximately 60% by volume or more, in particular approximately 65% by volume or more, for example approximately 70% by volume, based on a total volume of the ceramic component.

Ein Anteil an freiem Carbidbildner liegt insbesondere bei circa 40 Vol.-% oder weniger, insbesondere circa 35 Vol.-% oder weniger, beispielsweise circa 30 Vol.-% oder weniger.A proportion of free carbide former is in particular about 40% by volume or less, in particular about 35% by volume or less, for example about 30% by volume or less.

Das keramische Bauteil weist insbesondere kaum oder keine Kohlenstoffrückstände auf.In particular, the ceramic component has little or no carbon residues.

Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen dient im Zusammenhang mit den Zeichnungen der näheren Erläuterung der Erfindung.The following description of preferred embodiments is used in conjunction with the drawings to explain the invention in greater detail.

Es zeigen:

  • 1 ein schematischer Ablauf einer Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung eines Granulats;
  • 2 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines 3D-Druckverfahrens;
  • 3 eine schematische Darstellung eines Ablaufs einer Ausführungsform eines Verfahrens zur Keramisierung;
  • 4 eine schematische Draufsicht auf eine Ausführungsform eines keramischen Bauteils, wobei das Bauteil eine Wabenstruktur aufweist und versteift ist;
  • 5 eine schematische Seitenansicht des Bauteils aus 4;
  • 6 eine schematische Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform eines Bauteils, bei welchem ein durch 3D-Druck hergestellter Grünkörper keramisiert wurde, in einem Zustand nach der Keramisierung;
  • 7 eine schematische Seitenansicht auf das Bauteil aus 6;
  • 8 ein mit einem Rasterelektronenmikroskop aufgenommenes Schliffbild eines Querschnitts eines Stegs einer Wabenstruktur bei 100-facher Vergrößerung; und
  • 9 ein mit einem Rasterelektronenmikroskop aufgenommenes Schliffbild bei 500-facher Vergrößerung.
Show it:
  • 1 a schematic sequence of an embodiment of a method for producing a granulate;
  • 2 a schematic representation of an embodiment of a 3D printing process;
  • 3 a schematic representation of a sequence of an embodiment of a method for ceramization;
  • 4th a schematic plan view of an embodiment of a ceramic component, wherein the component has a honeycomb structure and is stiffened;
  • 5 a schematic side view of the component from 4th ;
  • 6th a schematic plan view of a further embodiment of a component in which a green body produced by 3D printing has been ceramized, in a state after the ceramization;
  • 7th a schematic side view of the component 6th ;
  • 8th a micrograph taken with a scanning electron microscope of a cross section of a web of a honeycomb structure at 100-fold magnification; and
  • 9 a micrograph taken with a scanning electron microscope at 500-fold magnification.

Gleiche oder funktional äquivalente Elemente sind in sämtlichen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.Identical or functionally equivalent elements are provided with the same reference symbols in all figures.

In 1 ist ein schematischer Ablauf einer bevorzugten Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung eines Granulats gezeigt. Das Granulat 100 eignet sich zur Verwendung in einem 3D-Druckverfahren zur Herstellung eines Grünkörpers für eine Keramisierung. Das Granulat 100 weist ein Coating auf.In 1 a schematic sequence of a preferred embodiment of a method for producing a granulate is shown. The granules 100 is suitable for use in a 3D printing process for producing a green body for ceramization. The granules 100 has a coating.

Das durch das im Zusammenhang mit 1 beschriebene Verfahren hergestellte Granulat 100, welches ein Coating aufweist, wird vorliegend wie im Zusammenhang mit 2 beschrieben in einem 3D-Druckverfahren weiterverarbeitet, wodurch ein Grünkörper 164 entsteht.That by that in connection with 1 described method produced granules 100 , which has a coating, is here as in connection with 2 described further processed in a 3D printing process, creating a green body 164 arises.

Dieser Grünkörper 164 wird anschließend - wie im Zusammenhang mit 3 beschrieben - einer Keramisierung unterzogen, wodurch ein keramisches Bauteil 180 hergestellt wird.This green body 164 will then - as in connection with 3 described - subjected to ceramization, whereby a ceramic component 180 will be produced.

Auch, wenn die Herstellung des Granulats 100, welches ein Coating aufweist, das 3D-Druckverfahren und das Verfahren zur Keramisierung nachfolgend zusammenhängend beschrieben werden, sind sie auch unabhängig voneinander durchführbar.Also when making the granules 100 , which has a coating, the 3D printing process and the process for ceramization are described coherently below, they can also be carried out independently of one another.

Zu den Verfahren im Einzelnen:Regarding the procedures in detail:

In einem ersten Verfahrensschritt 102 wird ein thermoplastisches Polymermaterial 104 über einen Trichter 106 in eine Extrusionsvorrichtung 108 gegeben. Vorliegend wird ein thermoplastisches Polymermaterial 104 in granulärer Form verwendet.In a first process step 102 becomes a thermoplastic polymer material 104 via a funnel 106 into an extrusion device 108 given. A thermoplastic polymer material is used here 104 used in granular form.

In einem ersten Bearbeitungsabschnitt der Extrusionsvorrichtung 108 wird das thermoplastische Polymermaterial 104 mittels einer vorliegend als Doppelschneckenvorrichtung 112 ausgebildeten Schneckenvorrichtung 110 vermischt und entlang einer Längsrichtung der Extrusionsvorrichtung 108 befördert. In a first processing section of the extrusion device 108 becomes the thermoplastic polymer material 104 by means of a present as a twin screw device 112 trained screw device 110 mixed and along a longitudinal direction of the extrusion device 108 promoted.

Aufgrund von dicht nebeneinander angeordneten helikal ausgebildeten Knetelementen, welche im Wesentlichen die Doppelschneckenvorrichtung 112 bilden, wird eine homogene Vermischung des thermoplastischen Polymermaterials 104 erreicht, welches in der Extrusionsvorrichtung 108 aufgeschmolzen wird.Due to helically designed kneading elements arranged close to one another, which essentially form the twin screw device 112 will form a homogeneous mixture of the thermoplastic polymer material 104 achieved, which in the extrusion device 108 is melted.

Die Extrusionsvorrichtung 108 ist hierzu mittels einer nicht dargestellten Heizvorrichtung auf circa 180°C bis 200°C aufgeheizt.The extrusion device 108 is heated to about 180 ° C to 200 ° C by means of a heating device, not shown.

In unterschiedlichen Bearbeitungsabschnitten sind vorliegend die beiden Knetelemente der Doppelschneckenvorrichtung 112 über exzentrisch zueinander angeordnete Knetscheiben voneinander getrennt, wodurch sich eine Vermischung weiter verbessern lässt.In the present case, the two kneading elements of the twin screw device are in different processing sections 112 Separated from one another by kneading disks arranged eccentrically to one another, which further improves mixing.

In einem zweiten Bearbeitungsabschnitt der Extrusionsvorrichtung 108 werden in einem zweiten Verfahrensschritt 115 mehrere Füllstoffe 116 über einen weiteren Trichter 106 zugegeben und mit dem aufgeschmolzenen thermoplastischen Polymermaterial 104 vermischt, sodass eine thermoplastische Polymerzusammensetzung 118 entsteht.In a second processing section of the extrusion device 108 are in a second process step 115 multiple fillers 116 via another funnel 106 added and with the melted thermoplastic polymer material 104 mixed together to form a thermoplastic polymer composition 118 arises.

Als thermoplastisches Polymermaterial 104 wird vorliegend ein Ethylen-Vinylacetat-Copolymer (EVA) mit einem Vinylacetatanteil von circa 14 Gew.-% verwendet. Das thermoplastische Polymermaterial 104 bildet das Bindemittel der thermoplastischen Polymerzusammensetzung 118.As a thermoplastic polymer material 104 an ethylene-vinyl acetate copolymer (EVA) with a vinyl acetate content of approximately 14% by weight is used in the present case. The thermoplastic polymer material 104 forms the binder of the thermoplastic polymer composition 118 .

Alternativ können auch andere Polyolefin-Verbindungen, insbesondere Polyethylen-Verbindungen, verwendet werden, welche sich in einem Temperaturbereich von circa 140°C bis circa 250°C aufschmelzen lassen. Die Temperatur, auf welche die Extrusionsvorrichtung 108 aufgeheizt wird, muss dann dementsprechend angepasst werden.Alternatively, other polyolefin compounds, in particular polyethylene compounds, which can be melted in a temperature range from approximately 140 ° C. to approximately 250 ° C., can also be used. The temperature to which the extrusion device 108 is heated up, must then be adjusted accordingly.

Vorliegend werden folgende Füllstoffe 116 verwendet:

  • - Carbon Black;
  • - Siliziumcarbid-Pulver;
  • - gemahlene Kohlenstofffasern und Aktivkohle.
The following fillers are used 116 used:
  • - carbon black;
  • - silicon carbide powder;
  • - ground carbon fibers and activated carbon.

Anstelle von Carbon Black können auch andere elektrisch leitfähige Füllstoffe verwendet werden.Instead of carbon black, other electrically conductive fillers can also be used.

Sämtliche Füllstoffe 116 haben vorliegend einen Durchmesser von 60 µm oder weniger.All fillers 116 in the present case have a diameter of 60 µm or less.

Die Zusammensetzung der thermoplastischen Polymerzusammensetzung 118 wird vorzugsweise derart eingestellt, dass bezogen auf die Gesamtmasse der thermoplastischen Polymerzusammensetzung 118 circa 32,5 Gew.-% des Ethylen-Vinylacetat-Copolymers, circa 17,5 Gew.-% Carbon Black, circa 40 Gew.-% Siliziumcarbid-Pulver und circa 10 Gew.-% einer Mischung aus gemahlenen Kohlenstofffasern und Aktivkohle in einem Gewichtsverhältnis von 2:1 vorliegen.The composition of the thermoplastic polymer composition 118 is preferably adjusted so that based on the total mass of the thermoplastic polymer composition 118 about 32.5% by weight of the ethylene-vinyl acetate copolymer, about 17.5% by weight of carbon black, about 40% by weight of silicon carbide powder and about 10% by weight of a mixture of ground carbon fibers and activated carbon in a weight ratio of 2: 1.

Es kann alternativ auch vorgesehen sein, dass die thermoplastische Polymerzusammensetzung 118 zusätzlich mindestens ein Additiv umfasst. Hierzu kann der Anteil des Bindemittels oder der Anteil der Füllstoffe 116 reduziert werden oder beides.Alternatively, it can also be provided that the thermoplastic polymer composition 118 additionally comprises at least one additive. The proportion of the binder or the proportion of fillers can be used for this purpose 116 be reduced or both.

Gemäß einem dritten Verfahrensschritt 120 wird die thermoplastische Polymerzusammensetzung 118 mittels eines Hotmelt-Verfahrens, vorliegend bei circa 180°C bis circa 200°C, zu einem Filament 122 extrudiert.According to a third process step 120 becomes the thermoplastic polymer composition 118 by means of a hotmelt process, in the present case at around 180 ° C to around 200 ° C, to form a filament 122 extruded.

In einem vierten Verfahrensschritt 124 wird das Filament 122 in einem Pelletierer 126, dessen Messer hier schematisch angedeutet sind und während der Zerkleinerung rotieren, zu einem thermoplastischen Granulat 128 zerkleinert, wobei einzelne Partikel des thermoplastischen Granulats 128 eine Länge von circa 3 mm bis circa 4 mm, vorliegend circa 2 mm, aufweisen.In a fourth process step 124 becomes the filament 122 in a pelletizer 126 , the knives of which are indicated schematically here and rotate during the comminution, to form thermoplastic granules 128 crushed, with individual particles of thermoplastic granules 128 have a length of approximately 3 mm to approximately 4 mm, in the present case approximately 2 mm.

Das thermoplastische Granulat 128 wird nach der Zerkleinerung durch den Pelletierer 126 in einem Behälter 130 aufgefangen und insbesondere getrocknet, bevor ein Vernetzungsmittel 132 zugegeben wird (fünfter Verfahrensschritt 135).The thermoplastic granulate 128 after being crushed by the pelletizer 126 in a container 130 collected and especially dried before a crosslinking agent 132 is added (fifth process step 135 ).

Das Vernetzungsmittel 132 wird abhängig von einem nachgeschalteten 3D-Druckverfahren abgestimmt ausgewählt. Es wird ein thermisch aktivierbares Vernetzungsmittel 132 ausgewählt, dessen thermische Aktivierungstemperatur in einem Bereich liegt, bei welchem das Granulat 100 während des 3D-Druckverfahrens verarbeitet, insbesondere aufgeschmolzen, wird und/oder bei welcher das Granulat in aufgeschmolzener Form auf ein Substrat aufgebracht wird.The crosslinking agent 132 is selected depending on a downstream 3D printing process. It becomes a thermally activated crosslinking agent 132 selected whose thermal activation temperature is in a range at which the granules 100 is processed, in particular melted, during the 3D printing process and / or in which the granules are applied to a substrate in melted form.

Die Aktivierungstemperatur des Vernetzungsmittels 132 kann auch um 10°C bis 20°C oberhalb der Temperatur liegen, bei welcher das Granulat 100 in dem 3D-Druckverfahren aufgeschmolzen wird.The activation temperature of the crosslinking agent 132 can also be 10 ° C to 20 ° C above the temperature at which the granules 100 is melted in the 3D printing process.

Da die thermoplastische Polymerzusammensetzung 118 vorliegend als thermoplastisches Polymermaterial 104 EVA umfasst, wird ein Druckkopf 140 zum Druck auf eine Temperatur von circa 150°C bis circa 170°C, beispielsweise circa 165°C, aufgeheizt.As the thermoplastic polymer composition 118 present as thermoplastic polymer material 104 EVA includes a print head 140 for printing to a temperature of about 150 ° C to about 170 ° C, for example about 165 ° C.

Bei diesen Temperaturen ist eine Viskosität des Granulats 100 einerseits so hoch, dass es sich additiv auftragen lässt. Andererseits ist die Viskosität des Granulats 100 nicht so hoch, dass das Granulat 100 zerfließt.At these temperatures there is a viscosity of the granules 100 on the one hand so high that it can be applied additively. On the other hand is the viscosity of the granulate 100 not so high that the granules 100 dissolves.

Für die zuvor beschriebene thermoplastische Zusammensetzung 118 sind organische Peroxide als Vernetzungsmittel 132 besonders geeignet.For the thermoplastic composition described above 118 are organic peroxides as crosslinking agents 132 particularly suitable.

Als besonders vorteilhaft hat sich 3,3,5,7,7-Pentamethyl-1,2,4-trioxepan (PMTO) erwiesen. PMTO ist beispielsweise unter der Bezeichnung Trigonox 311® der AkzoNobel Functional Chemicals B.V. erhältlich.3,3,5,7,7-pentamethyl-1,2,4-trioxepane (PMTO) has proven to be particularly advantageous. PMTO is, for example, under the name Trigonox 311® from AkzoNobel Functional Chemicals B.V. available.

Vorliegend wird das Vernetzungsmittel 132 mit einem Anteil von circa 0,28 Gew.-% bezogen auf eine Gesamtmasse des thermoplastischen Granulats 128 dem thermoplastischen Granulat 128 zugesetzt.The present is the crosslinking agent 132 with a proportion of approximately 0.28% by weight based on a total mass of the thermoplastic granulate 128 the thermoplastic granulate 128 added.

Das Vernetzungsmittel 132 und das thermoplastische Granulat 128 werden anschließend in einem sechsten Verfahrensschritt 138 vermischt, wobei das Vernetzungsmittel 132 ein Coating auf und/oder an dem thermoplastischen Granulat 128 ausbildet, sodass ein Granulat 100, welches ein Coating aufweist, gebildet wird.The crosslinking agent 132 and the thermoplastic granules 128 are then in a sixth process step 138 mixed with the crosslinking agent 132 a coating on and / or on the thermoplastic granulate 128 forms so that a granulate 100 , which has a coating, is formed.

Durch die Ausbildung des Coatings wird die Elastizität des EVA reduziert und das Granulat 100, welches das Coating aufweist, ist im Vergleich zu dem thermoplastischen Granulat 128 vor der Zugabe des Vernetzungsmittels 132 formstabiler.The formation of the coating reduces the elasticity of the EVA and the granulate 100 which the coating has is compared to the thermoplastic granulate 128 before adding the crosslinking agent 132 more dimensionally stable.

Nach der Zugabe des Vernetzungsmittels 132 wird das Granulat vorliegend über Nacht, insbesondere bei circa 80°C, in einem Trockenofen getrocknet.After adding the crosslinking agent 132 the granulate is presently dried overnight, in particular at around 80 ° C., in a drying oven.

Wie in 2 schematisch dargestellt, wird das Granulat 100, welches ein Coating aufweist, in einem sechsten Verfahrensschritt 142 in eine Einfüllvorrichtung 144 einer 3D-Druckvorrichtung 150 eingefüllt, wobei die Einfüllvorrichtung 144 vorliegend trichterförmig ausgebildet ist.As in 2 shown schematically, the granules 100 , which has a coating, in a sixth process step 142 into a filling device 144 a 3D printing device 150 is filled, the filling device 144 in the present case is funnel-shaped.

Vorliegend wird eine Pellets Additive Manufacturing (PAM)-3D-Druckvorrichtung verwendet.A Pellets Additive Manufacturing (PAM) 3D printing device is used here.

Der Druckkopf 140 der 3D-Druckvorrichtung 150 umfasst vorliegend neben der Einfüllvorrichtung 144 einen als Extruder 152 ausgebildetes Extrusionselement, in welchem eine Schnecke 154 rotierend angeordnet ist.The printhead 140 The 3D printing device 150 in the present case comprises the filling device 144 one as an extruder 152 formed extrusion element in which a screw 154 is arranged to rotate.

Mittels einer nicht dargestellten Heizeinrichtung wird der Extruder 152 auf eine Temperatur in einem Bereich von circa 150°C und 170°C, beispielsweise circa 165°C, erwärmt und das Granulat 100, welches ein Coating aufweist, aufgeschmolzen und in der Schnecke 154 durchmischt und/oder durchgeknetet (siebter Verfahrensschritt 156).By means of a heating device, not shown, the extruder 152 to a temperature in a range of about 150 ° C and 170 ° C, for example about 165 ° C, and the granules 100 , which has a coating, melted and in the screw 154 mixed and / or kneaded (seventh process step 156 ).

Durch die Temperatur und die mechanische Scherbeanspruchung durch die Schnecke 154 wird das Vernetzungsmittel 132 aktiviert und die Moleküle innerhalb der Polymermasse über Sauerstoffmoleküle der Peroxidfunktionalität des Vernetzungsmittels 132 unmittelbar vor und/oder beim Auftragen miteinander vernetzt.Due to the temperature and the mechanical shear stress from the screw 154 becomes the crosslinking agent 132 activated and the molecules within the polymer mass via oxygen molecules of the peroxide functionality of the crosslinking agent 132 networked with one another immediately before and / or during application.

Über ein Applizierelement 158 wird das aufgeschmolzene und teilweise vernetzte Polymermaterial in einem achten Verfahrensschritt 160 auf einem Substrat 162 aufgetragen.Via an application element 158 is the melted and partially crosslinked polymer material in an eighth process step 160 on a substrate 162 applied.

Die Auftragung geschieht typischerweise in Bahnen nebeneinander, bevor eine weitere Schicht aufgetragen wird.The application is typically done in rows side by side before another layer is applied.

Die Vernetzung über Moleküle des Vernetzungsmittels 132 sorgt hierbei für eine Haftung zwischen übereinanderliegenden Schichten oder benachbart angeordneten Bahnen. Ein Ablösen von bereits aufgetragenen Schichten oder Bahnen, wenn der Druckkopf an der entsprechenden Stelle eine neue Schicht oder Bahn aufträgt, kann vermieden werden.The crosslinking via molecules of the crosslinking agent 132 ensures adhesion between layers lying one on top of the other or adjacent webs. A detachment of already applied layers or tracks when the printhead applies a new layer or track at the corresponding point can be avoided.

Vorliegend wird mittels des zuvor beschriebenen 3D-Druckverfahrens ein Grünkörper 164 hergestellt.In the present case, a green body is produced using the 3D printing process described above 164 manufactured.

Der so hergestellte Grünkörper 164 wird anschließend einer Pyrolyse unterzogen. Die Pyrolyse 170 ist ein neunter Verfahrensschritt. Sie ist ein Bestandteil des schematisch in 3 dargestellten Verfahrens zur Herstellung eines keramischen Bauteils.The green body produced in this way 164 is then subjected to pyrolysis. The pyrolysis 170 is a ninth process step. It is part of the schematic in 3 illustrated method for producing a ceramic component.

Die Pyrolyse 170 erfolgt unter Sauerstoffausschluss bei relativ hohen Temperaturen für eine bestimmte Zeit, wobei bei der Pyrolyse 170 unter Sauerstoffausschluss flüchtige Bestandteile des Grünkörpers 164, welcher einen Formkörper darstellt, entfernt werden.The pyrolysis 170 takes place in the absence of oxygen at relatively high temperatures for a certain time, with pyrolysis 170 Volatile components of the green body with exclusion of oxygen 164 , which is a molded body, can be removed.

Vorzugsweise erfolgt die Pyrolyse 170 in einem Temperaturbereich von circa 900°C bis circa 1700°C.The pyrolysis is preferably carried out 170 in a temperature range from approx. 900 ° C to approx. 1700 ° C.

Das Ergebnis der Pyrolyse 170 ist ein offenporöser Kohlenstoffkörper 172.The result of pyrolysis 170 is an open-pore carbon body 172 .

Der offenporöse Kohlenstoffkörper 172 wird im Anschluss an die Pyrolyse 170 mit einem Carbidbilder 174 infiltriert (zehnter Verfahrensschritt 176).The open-pore carbon body 172 will follow the pyrolysis 170 with a carbide former 174 infiltrated (tenth procedural step 176 ).

Vorliegend wird als Carbidbildner 174 Silizium verwendet und ein LSI (Liquid Silicon Infiltration)-Verfahren durchgeführt.In the present case it is used as a carbide former 174 Silicon is used and an LSI (Liquid Silicon Infiltration) process is carried out.

Hierbei dringt das flüssige Silizium in den offenporösen Kohlenstoffkörper 172 ein und reagiert mit dem Kohlenstoff zu Siliziumcarbid. Es entsteht dabei ein keramisches Bauteil 180.The liquid silicon penetrates the open-pore carbon body 172 and reacts with the carbon to form silicon carbide. A ceramic component is created 180 .

Das LSI-Verfahren wird bei circa 1450°C bis circa 1700°C durchgeführt. Es werden 280 Gew.-% Silizium bezogen auf eine Gesamtmasse des offenporösen Kohlenstoffkörpers 172 eingesetzt.The LSI process is carried out at around 1450 ° C to around 1700 ° C. There are 280 wt .-% silicon based on a total mass of the open-pore carbon body 172 used.

Es kann bei der Keramisierung grundsätzlich eine freie Carbidbildner-Phase (im Falle von Silizium als Carbidbildner 174 eine freie Silizium-Phase) verbleiben und es kann eine freie Kohlenstoff-Phase verbleiben, je nach Verfahrensdurchführung.During ceramization, a free carbide-forming phase (in the case of silicon as a carbide-forming agent 174 a free silicon phase) remain and a free carbon phase can remain, depending on how the process is carried out.

Insbesondere wird das Verfahren so durchgeführt, dass eine freie Kohlenstoff-Phase minimiert ist.In particular, the method is carried out in such a way that a free carbon phase is minimized.

Eine Ausführungsform eines keramischen Bauteils 180 ist in den 4 und 5 dargestellt.One embodiment of a ceramic component 180 is in the 4th and 5 shown.

Die in den 4 und 5 dargestellte Ausführungsform eines keramischen Bauteils 180 ist zumindest näherungsweise scheibenförmig ausgebildet und weist eine Wabenstruktur auf, welche auf einer Seite des keramischen Bauteils 180 durch eine Verstärkungsstruktur verstärkt ist. Die Wabenstruktur entspricht im Wesentlichen der Wabenstruktur gemäß der weiteren Ausführungsform in den 6 und 7, weshalb diesbezüglich auf nachfolgende Ausführungen verwiesen wird.The ones in the 4th and 5 illustrated embodiment of a ceramic component 180 is at least approximately disk-shaped and has a honeycomb structure on one side of the ceramic component 180 is reinforced by a reinforcement structure. The honeycomb structure essentially corresponds to the honeycomb structure according to the further embodiment in FIG 6th and 7th , which is why reference is made to the following explanations in this regard.

Die Verstärkungsstruktur ist vorliegend aus einer Gitterstruktur aus miteinander verknüpften im Wesentlichen gleichseitigen Dreiecken gebildet.In the present case, the reinforcement structure is formed from a lattice structure of essentially equilateral triangles that are linked to one another.

Das keramische Bauteil 180 ist aufgrund der geringen Wärmeausdehnung von Siliziumcarbid insbesondere für optische Vorrichtungen geeignet.The ceramic component 180 is particularly suitable for optical devices due to the low thermal expansion of silicon carbide.

Eine weitere Ausführungsform eines keramischen Bauteils 180 ist in den 6 und 7 dargestellt.Another embodiment of a ceramic component 180 is in the 6th and 7th shown.

Wie die in den 4 und 5 dargestellte Ausführungsform ist das keramische Bauteil 180 gemäß den 6 und 7 zur Verwendung in optischen Strukturen vorgesehen.Like the ones in the 4th and 5 The embodiment shown is the ceramic component 180 according to the 6th and 7th intended for use in optical structures.

Eine Grundwandung des keramischen Bauteils 180 weist in einem längs einer Haupterstreckungsebene genommenen Querschnitt eine Hexagon-Form mit abgerundeten Ecken auf.A base wall of the ceramic component 180 has a hexagon shape with rounded corners in a cross section taken along a main extension plane.

Auf der Grundwandung ist eine Wabenstruktur aus zu Hexagonen verbundenen Strukturwandungen angeordnet. Die Strukturwandungen erstrecken sich jeweils im Wesentlichen senkrecht von der Grundwandung weg. Die Strukturwandungen bilden Stege 182.A honeycomb structure made up of structural walls connected to form hexagons is arranged on the base wall. The structural walls each extend essentially perpendicularly away from the base wall. The structural walls form webs 182 .

Einzelne Waben der Wabenstruktur weisen im Wesentlichen dieselbe Form auf. Die Strukturwandungen weisen in einer parallel zur Grundwandung angeordneten Richtung vorliegend jeweils im Wesentlichen dieselbe Länge auf.Individual honeycombs of the honeycomb structure have essentially the same shape. The structural walls in the present case each have essentially the same length in a direction arranged parallel to the base wall.

In 8 ist ein Schliffbild eines keramischen Bauteils 180 gezeigt, welches gemäß den zuvor beschriebenen Ausführungsformen der Verfahren aus dem Granulat 100, welches ein Coating aufweist, hergestellt wurde.In 8th is a micrograph of a ceramic component 180 shown, which according to the previously described embodiments of the method from the granules 100 , which has a coating, was produced.

Es ist ein Steg 182 einer Wabenstruktur des keramischen Bauteils 180 in 8 zu sehen, welcher von oben nach unten durch die Aufnahme verläuft. Die dunklen Bereiche auf beiden Seiten des Stegs 182 resultieren von einem leitfähigen Material zur Einbettung, welches einer Befestigung des Stegs für die Aufnahme dient. Die dunklen Bereiche sind nicht Teil des keramischen Bauteils 180.It's a jetty 182 a honeycomb structure of the ceramic component 180 in 8th to see which one goes through the receptacle from top to bottom. The dark areas on either side of the bridge 182 result from a conductive material for embedding, which is used to fasten the web for the receptacle. The dark areas are not part of the ceramic component 180 .

Das Schliffbild wurde mit einem Rasterelektronenmikroskop bei einer Beschleunigungsspannung von 15 kV bei einer 100-fachen Vergrößerung aufgenommen.The micrograph was taken with a scanning electron microscope at an acceleration voltage of 15 kV and a 100-fold magnification.

Die hellgrauen, fast weißen Bereiche zeigen freie Silizium-Phasen, während Siliziumcarbid in dunklerem grau dargestellt ist. Basierend auf der Elektronenmikroskopieaufnahme konnte ein Anteil von freiem Silizium von circa 30 Vol.-% und ein Anteil von Silizumcarbid von circa 70 Vol.-% ermittelt werden.The light gray, almost white areas show free silicon phases, while silicon carbide is shown in darker gray. Based on the electron microscope image, a proportion of free silicon of around 30% by volume and a proportion of silicon carbide of around 70% by volume could be determined.

Durch das freie Silizium ist die Dichte des Materials des keramischen Bauteils 180 von circa 3,2 g/cm3 auf circa 2,8 g/cm3 bis circa 3,0 g/cm3 reduziert.The density of the material of the ceramic component is due to the free silicon 180 reduced from around 3.2 g / cm 3 to around 2.8 g / cm 3 to around 3.0 g / cm 3 .

Die einzelnen Bahnen, welche nach und nach während des 3D-Druckverfahrens aufgebracht wurden, sind in der Aufnahme in Randbereichen des Stegs 182 erkennbar.The individual strips, which were gradually applied during the 3D printing process, are in the receptacle in the edge areas of the web 182 recognizable.

Aus der Aufnahme ist ersichtlich, dass eine im Wesentlichen homogene Verteilung von freiem Silizium und Siliziumcarbid vorliegt. Es gibt keine Kohlenstoffrückstände mehr. Dies zeigt, dass die Keramisierung vollständig erfolgt ist.It can be seen from the recording that there is an essentially homogeneous distribution of free silicon and silicon carbide. There are no more carbon residues. This shows that the ceramization has taken place completely.

9 zeigt das keramische Bauteil 180 - mit einem Rasterelektronenmikroskop aufgenommen - bei einer 500-fachen Vergrößerung. Das Schliffbild wurde bei einer Beschleunigungsspannung von 15 kV aufgenommen. 9 shows the ceramic component 180 - Taken with a scanning electron microscope - at a magnification of 500 times. The micrograph was taken at an accelerating voltage of 15 kV.

Aus dieser im Vergleich zur in 9 weiter vergrößerten Aufnahme ist ersichtlich, dass eine feine Verteilung des Siliziumcarbids und freien Siliziums entstanden ist.From this compared to the in 9 A further enlarged photo shows that a fine distribution of silicon carbide and free silicon has arisen.

Keramische Bauteile 180, welche mit dem zuvor beschriebenen Verfahren hergestellt sind, können beispielsweise in keramischen Wärmeübertragern, Widerstandsheizelementen, und Trägerstrukturen für optische Bänke und/oder als optische Teile in Satelliten verwendet werden.Ceramic components 180 which are produced with the method described above can be used, for example, in ceramic heat exchangers, resistance heating elements, and support structures for optical benches and / or as optical parts in satellites.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

100100
Granulatgranules
102102
erster Verfahrensschrittfirst procedural step
104104
thermoplastisches Polymermaterialthermoplastic polymer material
106106
Trichterfunnel
108108
ExtrusionsvorrichtungExtrusion device
110110
SchneckenvorrichtungScrew device
112112
DoppelschneckenvorrichtungTwin screw device
115115
zweiter Verfahrensschrittsecond process step
116116
Füllstofffiller
118118
thermoplastische Polymerzusammensetzungthermoplastic polymer composition
120120
dritter Verfahrensschrittthird process step
122122
FilamentFilament
124124
vierter Verfahrensschrittfourth procedural step
126126
PelletiererPelletizer
128128
thermoplastisches Granulatthermoplastic granulate
130130
Behältercontainer
132132
VernetzungsmittelCrosslinking agents
135135
fünfter Verfahrensschrittfifth procedural step
140140
DruckkopfPrinthead
142142
sechster Verfahrensschrittsixth process step
144144
EinfüllvorrichtungFilling device
150150
3D-Druckvorrichtung3D printing device
152152
ExtruderExtruder
154154
Schneckeslug
156156
siebter Verfahrensschrittseventh procedural step
158158
ApplizierelementApplication element
160160
achter Verfahrensschritteighth procedural step
162162
SubstratSubstrate
164164
GrünkörperGreen body
170170
PyrolysePyrolysis
172172
offen poröser Kohlenstoffkörperopen porous carbon body
174174
CarbidbildnerCarbide formers
176176
InfiltrierenInfiltrate
180180
keramisches Bauteilceramic component
182182
Stegweb

Claims (20)

Verfahren zur Herstellung eines Granulats (100), das Verfahren umfassend: - Herstellen einer thermoplastischen Polymerzusammensetzung (118) in einer Extrusionsvorrichtung (108); - Extrusion der thermoplastischen Polymerzusammensetzung (118); - Zerkleinerung der extrudierten thermoplastischen Polymerzusammensetzung (118) unter Ausbildung eines thermoplastischen Granulats (128); - Zugabe eines Vernetzungsmittels (132) zu dem thermoplastischen Granulat (128), wobei das Vernetzungsmittel (132) ein Coating auf dem oder an dem thermoplastischen Granulat (128) bildet und wobei das Vernetzungsmittel (132) ein thermisch aktivierbares Vernetzungsmittel ist, welches bei Temperaturen von 3D-Druckverfahren aktiviert wird.A method for producing a granulate (100), the method comprising: - producing a thermoplastic polymer composition (118) in an extrusion device (108); - extrusion of the thermoplastic polymer composition (118); - Comminution of the extruded thermoplastic polymer composition (118) to form thermoplastic granules (128); - Addition of a crosslinking agent (132) to the thermoplastic granulate (128), wherein the crosslinking agent (132) forms a coating on or on the thermoplastic granulate (128) and wherein the crosslinking agent (132) is a thermally activatable crosslinking agent which at temperatures activated by 3D printing processes. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Vernetzungsmittel (132) ein organisches Peroxid umfasst oder im Wesentlichen aus einem organischen Peroxid besteht.Procedure according to Claim 1 , characterized in that the crosslinking agent (132) comprises an organic peroxide or consists essentially of an organic peroxide. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Vernetzungsmittel (132) 3,3,5,7,7-Pentamethyl-1,2,4-trioxepan (PMTO) umfasst oder im Wesentlichen daraus besteht.Procedure according to Claim 1 or 2 , characterized in that the crosslinking agent (132) comprises or consists essentially of 3,3,5,7,7-pentamethyl-1,2,4-trioxepane (PMTO). Verfahren nach einem der vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Vernetzungsmittel (132) in einem Anteil von weniger als 2 Gew.-% bezogen auf eine Gesamtmasse des thermoplastischen Granulats (128) zugegeben wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the crosslinking agent (132) is added in a proportion of less than 2% by weight based on a total mass of the thermoplastic granulate (128). Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die thermoplastische Polymerzusammensetzung (118) ein thermoplastisches Bindemittel und/oder mehrere Füllstoffe (116) umfasst.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the thermoplastic polymer composition (118) comprises a thermoplastic binder and / or a plurality of fillers (116). Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das thermoplastische Bindemittel ein Ethylen-Vinylacetat-Copolymer (EVA) umfasst oder daraus gebildet ist und insbesondere, dass ein Anteil des Ethylen-Vinylacetat-Copolymers in einem Bereich von circa 20 Gew.-% bis circa 35 Gew.-% bezogen auf eine Gesamtmasse der thermoplastischen Polymerzusammensetzung (118) liegt.Procedure according to Claim 5 , characterized in that the thermoplastic binder comprises an ethylene-vinyl acetate copolymer (EVA) or is formed therefrom and, in particular, that a proportion of the ethylene-vinyl acetate copolymer in a range from about 20% by weight to about 35% by weight % based on a total mass of the thermoplastic polymer composition (118). Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Füllstoffe ausgewählt sind aus einem oder mehreren der folgenden Materialien: Carbon Black, pulverförmiges Siliziumcarbid (SiC), Kohlenstofffasern, Aktivkohle.Procedure according to Claim 5 or 6th , characterized in that the plurality of fillers are selected from one or more of the following materials: carbon black, powdered silicon carbide (SiC), carbon fibers, activated carbon. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die thermoplastische Polymerzusammensetzung (118) mehrere Füllstoffe (116), insbesondere Nanofüllstoffe und/oder Mikrofüllstoffe, umfasst, welche einen mittleren Durchmesser von 60 µm oder weniger aufweisen.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the thermoplastic polymer composition (118) comprises several fillers (116), in particular nanofillers and / or micro-fillers, which have an average diameter of 60 µm or less. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die thermoplastische Polymerzusammensetzung (118) die folgenden Stoffe umfasst oder im Wesentlichen daraus besteht: ein Ethylen-Vinylacetat-Copolymer (EVA), Carbon Black, pulverförmiges Siliziumcarbid (SiC), gemahlene Kohlenstofffasern, Aktivkohle.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the thermoplastic polymer composition (118) comprises or essentially consists of the following substances: an ethylene-vinyl acetate copolymer (EVA), carbon black, powdered silicon carbide (SiC), ground carbon fibers, activated carbon . Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung der thermoplastischen Polymerzusammensetzung (118) deren polymere Bestandteile in einer aufgeheizten Schneckenvorrichtung (110) aufgeschmolzen und/oder sämtliche Bestandteile der thermoplastischen Polymerzusammensetzung in der Extrusionsvorrichtung (108) miteinander vermischt werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that to produce the thermoplastic polymer composition (118) its polymeric constituents are melted in a heated screw device (110) and / or all constituents of the thermoplastic polymer composition are mixed with one another in the extrusion device (108). Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die thermoplastische Polymerzusammensetzung (118) bei einer Temperatur in einem Bereich von circa 180°C bis circa 200°C hergestellt wird und/oder anschließend zu einem Filament (122) extrudiert wird, welches anschließend zerkleinert, insbesondere pelletiert, wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the thermoplastic polymer composition (118) is produced at a temperature in a range from approximately 180 ° C to approximately 200 ° C and / or is then extruded to form a filament (122), which is then crushed, in particular pelletized. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das thermoplastische Granulat (128) vor der Zugabe des Vernetzungsmittels (132) getrocknet wird und vorzugsweise, dass die Zugabe des Vernetzungsmittels (132) bei einer Temperatur erfolgt, welche kleiner ist als eine thermische Aktivierungstemperatur des Vernetzungsmittels (132), insbesondere bei circa 20°C bis circa 80°C.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the thermoplastic granulate (128) is dried before the addition of the crosslinking agent (132) and preferably that the addition of the crosslinking agent (132) takes place at a temperature which is lower than a thermal activation temperature of the crosslinking agent (132), in particular at about 20 ° C to about 80 ° C. Granulat (100), welches ein Coating aufweist, für 3D-Druckverfahren, wobei das Granulat (100) ein thermoplastisches Granulat (128) aus einer thermoplastischen Polymerzusammensetzung (118) umfasst und wobei das Coating ein thermisch aktivierbares Vernetzungsmittel (132) umfasst, welches bei Temperaturen von 3D-Druckverfahren aktiviert wird, insbesondere hergestellt nach einem Verfahren nach Anspruch 1 bis 12.Granules (100), which have a coating, for 3D printing processes, the granules (100) comprising a thermoplastic granulate (128) made of a thermoplastic polymer composition (118) and the coating comprising a thermally activatable crosslinking agent (132), which at Temperatures of 3D printing processes is activated, in particular produced according to a process Claim 1 to 12 . 3D-Druckverfahren, insbesondere zur Herstellung eines Grünkörpers (164) für eine Keramisierung, das 3D-Druckverfahren umfassend: - Herstellen eines Granulats (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 oder Verwendung eines Granulats (100) nach Anspruch 13; und - 3D-Drucken des Granulats (100) in einem additiven Verfahren, wobei ein Formkörper, insbesondere ein Grünkörper (164) für eine Keramisierung, gebildet wird.3-D printing method, in particular for producing a green body (164) for ceramization, the 3-D printing method comprising: - producing a granulate (100) according to one of the Claims 1 to 12 or using a granulate (100) Claim 13 ; and - 3D printing of the granulate (100) in an additive process, a shaped body, in particular a green body (164) for ceramization, being formed. 3D-Druckverfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das 3D-Drucken mittels einer 3D-Druckvorrichtung (150) durchgeführt wird, welche einen Druckkopf (140) umfasst, und dass das Granulat (100), welches ein Coating aufweist, in den Druckkopf (140) eingefüllt wird und zum 3D-Drucken mittels eines Extrusionselements (152), welches in dem Druckkopf (140) angeordnet ist, aufgeschmolzen wird.3D printing process according to Claim 14 , characterized in that the 3D printing is carried out by means of a 3D printing device (150) which comprises a print head (140), and that the granulate (100), which has a coating, is filled into the print head (140) and for 3D printing by means of an extrusion element (152) which is arranged in the print head (140) is melted. 3D-Druckverfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass das 3D-Drucken mittels eines extrusionsbasierten Verfahrens durchgeführt wird.3D printing process according to Claim 14 or 15th , characterized in that the 3D printing is carried out using an extrusion-based method. Verfahren zur Herstellung eines keramischen Bauteils (180), umfassend: - Herstellen eines Grünkörpers (164) gemäß einem 3D-Druckverfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16; - Pyrolysieren des Grünkörpers (164), wobei ein offenporöser Kohlenstoffkörper (172) resultiert; und - Durchführen einer Keramisierung an dem aus der Pyrolyse resultierenden offenporösen Kohlenstoffkörper (172).A method for producing a ceramic component (180), comprising: - producing a green body (164) according to a 3D printing method according to one of the Claims 14 to 16 ; - Pyrolysing the green body (164), an open-pore carbon body (172) resulting; and performing a ceramization on the open-pore carbon body (172) resulting from the pyrolysis. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass eine Masse des offenporösen Kohlenstoffkörpers (172) nach der Pyrolyse circa 50 Gew.-% oder mehr der Masse des Grünkörpers (164) vor der Pyrolyse beträgt.Procedure according to Claim 17 , characterized in that a mass of the open-pore carbon body (172) after the pyrolysis is approximately 50 wt .-% or more of the mass of the green body (164) before the pyrolysis. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass der offenporöse Kohlenstoffkörper (172) zur Keramisierung in einem 180 Gew.-%igen bis 200 Gew.-%igen Überschuss bezogen auf die Masse des offenporösen Kohlenstoffkörpers (172) mit einem Carbidbildner (174), insbesondere Silizium, in Kontakt gebracht wird, wobei der offenporöse Kohlenstoffkörper (172) vorzugsweise mit dem Carbidbildner (174), insbesondere Silizium, infiltriert wird.Procedure according to Claim 17 or 18th , characterized in that the open-pore carbon body (172) for ceramization in a 180 wt .-% to 200 wt .-% excess based on the mass of the open-pore carbon body (172) with a carbide former (174), in particular silicon, in Is brought into contact, the open-pored carbon body (172) preferably being infiltrated with the carbide former (174), in particular silicon. Keramisches Bauteil (180) hergestellt nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 19, wobei insbesondere ein Anteil an Carbid in dem keramischen Bauteil (180) circa 60 Volumen-% oder mehr, insbesondere circa 65 Volumen-% oder mehr, bezogen auf ein Gesamtvolumen des keramischen Bauteils (180) beträgt.Ceramic component (180) produced by a method according to one of the Claims 17 to 19th In particular, a proportion of carbide in the ceramic component (180) is approximately 60% by volume or more, in particular approximately 65% by volume or more, based on a total volume of the ceramic component (180).
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