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Technisches Gebiet
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Kunststoffbauteilen mit verbesserter Maßhaltigkeit aus pulverförmigem Kunststoffmaterial oder aus Kunststoff nach der Compoundierung unter Wärmeeinwirkung durch Energieeintrag über Laserbestrahlung.
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Stand der Technik
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WO 2015/130676 A1 bezieht sich auf thermisch leitende Polyamidcompounds, die strukturierende Additive enthalten. Das Compound umfasst eine Polyamidmatrix, Bornitrid und ein laserdirektstrukturierbares Additiv, welches in der Matrix verteilt aufgenommen ist. Das Compound kann extrudiert, kalandriert oder mittels eines 3D-Druckers verdruckt werden und bildet ein mittels eines Lasers direkt strukturiertes Produkt.
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DE 102 48 406 A1 bezieht sich auf ein Laser-Sinter-Pulver mit Titandioxidpartikeln sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung und einen Formkörper, hergestellt aus diesem Laser-Sinter-Pulver. Die mit dem Laser-Sinter-Pulver hergestellten Formkörper zeigen gegenüber herkömmlichen Produkten in ihrem Aussehen und ihrer Oberflächenbeschaffenheit deutliche Vorteile, die auf der Vergilbungsresistenz des Laser-Sinter-Pulvers gegenüber den thermischen Belastungen beim Lasersintern beruhen. Zudem weisen Formkörper, die aus dem Laser-Sinter-Pulver hergestellt werden, auch deutlich verbesserte mechanische Eigenschaften gegenüber Formkörpern auf Basis herkömmlicher Polyamid 12-Pulver auf, insbesondere hinsichtlich des erzielbaren Elastizitätsmoduls.
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DE 197 47 309 A1 bezieht sich auf die Verwendung eines Polyamids
12 für selektives Lasersintern. Es wird ein Verfahren zur Herstellung von Formkörpern durch selektives Lasersintern pulverförmigen Materials vorgeschlagen, bei dem man als pulverförmiges Material ein Polyamid
12 mit folgenden Eigenschaften einsetzt: Die Schmelztemperatur liegt zwischen 185°C und 189°C, die Schmelzenthalpie liegt bei 112 ± 17J/g, die Erstarrungstemperatur zwischen 138°C und 143°C. Das pulverförmige Polyamid
12 hat vorteilhafterweise eine mittlere Teilchengröße, die im Bereich zwischen 50 µm und 150 µm liegt.
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DE 698 05 773 T2 bezieht sich auf ein lasersinterfähiges thermoplastisches Pulver. Dieses umfasst ein Gemisch aus einem gepulverten Flussmittel und mindestens einem gepulverten thermoplastischen Blockcopolymerharz mit einer T
g von nicht mehr als 50°C, wobei das Blockcopolymer aus einer Vielzahl von wiederkehrenden, innerhalb des Moleküls linearen, molekularen Einheiten gebildet ist. Diese Segmente sind unter Bildung von Blockcopolymer Kopf-Schwanz verbunden, wobei das Weichsegment aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus molekularen Ether- und Ester-Einheiten, wobei die molekularen Ester-Einheiten einen zweiwertigen Rest umfassen, der nach Entfernung terminaler Hydroxygruppen von mindestens einem langkettigen Diol mit einem Molekulargewicht von 4000 bis 6000 verbleibt und das harte Segment ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus molekularen Ester-, Amid- und Urethan-Einheiten, wobei die molekularen Ester-Einheiten einen zweiwertigen Rest umfassen, der nach Entfernen der Hydroxygruppen von mindestens einem niedermolekularen Diol mit einem Molekulargewicht von weniger 250 verbleibt, und wobei das Gewichtsverhältnis von Hart- zu Weichsegmenten in dem Blockcopolymer 0,7 bis 20 beträgt und das gepulverte Harz eine Teilchengröße von 1 µm bis 200 µm aufweist und das gepulverte Flussmittel eine Teilchengröße von weniger als 10 µm aufweist.
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DE 10 2004 009 234 A1 bezieht sich auf ein Polymerpulver mit Rußpartikeln, ein Verfahren zu dessen Herstellung sowie einen Formkörper, hergestellt aus diesem Polymerpulver. Die aus dem Polymerpulver hergestellten Formkörper zeigen gegenüber herkömmlichen Produkten eine verbesserte Bauteilgenauigkeit. Ein weiterer Vorteil liegt in der leichteren Verarbeitbarkeit, da die Polymerpulver eine verbesserte Rieselfähigkeit aufweisen und deutlich weniger Neigung zum Aufladen zeigen. Besonders hinsichtlich einer automatisierten Pulverzuführung, wie sie bei manchen, insbesondere für Rapid Manufacturing geeigneten Verarbeitungsmaschinen, genutzt wird, ist diese Eigenschaft von Vorteil. Die hergestellten Formkörper weisen auch deutlich verbesserte mechanische Eigenschaften gegenüber Formkörpern auf, die auf Basis herkömmlicher Polymerpulver hergestellt sind, insbesondere beim Elastizitätsmodul.
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US 5,296,062 A bezieht sich auf ein selektives Lasersinterverfahren mit einem Pulver aus zwei Materialien mit unterschiedlichen Bindungstemperaturen beziehungsweise Erweichungs- und Schmelztemperaturen. Das zweite Material wird im Erwärmungsschritt ausgetrieben, wobei innerhalb des Erwärmungsschritts Teilchen des ersten Materials miteinander verschmolzen werden.
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EP 3 110 876 A1 bezieht sich auf eine wärmeleitende Polymerverbindung, umfassend ein Polyamid, Bornitrid sowie ein laserstrukturierendes Additiv. Dieses Dokument bezieht sich auf ein Laserdirektstrukturverfahren oder ein 3D-Druck-Verfahren, welches für die Polymerverbindung ausgebildet ist.
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In der Kunststofftechnik werden im Entwicklungsprozess zum Bau von Anschauungsmustern und zum Bau von Demonstratoren häufig mittels additiver Fertigung hergestellte Prototypen eingesetzt. Diese werden genutzt, um erste Montage- und Funktionstests durchzuführen, bevor teure Werkzeuge angeschafft und eingesetzt werden. Als additive Fertigungsverfahren im Bereich der Kunststofftechnik kommen in Betracht: selektives Lasersintern (SLS), SLA, Fused Deposition Moulding (FDM), MultiJet Modeling, PolyJet, Laminated Object Manufacturing (LOM) und weitere. Insbesondere beim selektiven Lasern mit Kunststoffen wird Kunststoffpulver in einer speziellen Maschine bis kurz unterhalb des Schmelzpunkts erwärmt. Durch Nutzung eines Laserstrahls wird der Bereich, der später das Bauteil bildet, beleuchtet. Dabei schmilzt das Kunststoffpulver an und versintert zu einem festen Material. Durch die Wiederholung dieses Vorgangs baut sich ein Bauteil Schicht für Schicht auf. Dieser Vorgang ist bezüglich der vorherrschenden Temperaturen äußerst sensitiv.
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Da Kunststoffe prinzipiell eine schlechte Wärmeleitfähigkeit aufweisen, stellt sich in den Maschinen oftmals eine ungleichmäßige Temperaturverteilung im Pulverkuchen ein. Dies hat zur Folge, dass die in diesem Verfahren hergestellten Bauteile eine relativ schlechte Maßhaltigkeit aufweisen und insbesondere verzogen sind. Trotzdem haben sich die oben angeführten Verfahren im Bereich des Modellbaus gut bewährt. Um auch Bauteile herzustellen, die in Kundenhand verbleiben können, reicht die Qualität dieser Verfahren, insbesondere die Qualität, die mit dem selektiven Lasersintern erreicht wird, nicht aus. In den letzten Jahren wurden viele Anstrengungen unternommen, das Lasersintern mit Kunststoffmaterialien zu verbessern.
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Darstellung der Erfindung
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Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Herstellung von Kunststoffbauteilen mit verbesserter Maßhaltigkeit aus pulverförmigem Kunststoffmaterial oder aus Kunststoff aus Compoundierung unter Wärmeeinwirkung durch einen Energieeintrag über Laserbestrahlung vorgeschlagen, wobei nachfolgende Verfahrensschritte durchlaufen werden:
- a) Zumischen wärmeleitfähiger Funktionsstoffe oder Additive zum pulverförmigen Kunststoffmaterial oder zum Kunststoff während der Compoundierung,
- b) Aufheizen des Gemisches aus wärmeleitfähigen Funktionsstoffen oder Additiven und pulverförmigem Kunststoffmaterial oder wärmeleitfähigen Funktionsstoffen oder Additiven und Kunststoff aus der Compoundierung,
- c) Aufschmelzen der Gemische gemäß Verfahrensschritt b) durch Energieeintrag mittels Laserbestrahlung und Aufnahme der wärmeleitfähigen Funktionsstoffe oder wärmeleitfähigen Additive in die Gemischschmelze und Erzeugen von Wärmeleiteigenschaften in dieser.
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Durch das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren kann eine gezielte Materialweiterentwicklung insbesondere eingesetzter Kunststoffpulver erreicht werden. Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Mischung wird erreicht, dass ein Pulverkuchen aus Kunststoffpulver eine bessere Wärmeleitfähigkeit aufweist. Einerseits wird die Wärmeleitfähigkeit des Kunststoffpulvers während der Aufheizphase und während des Abkühlens der Bearbeitungsmaschine verbessert, d. h. Aufheizen und Abkühlen verlaufen schneller und gleichmäßiger, andererseits wird die Temperaturverteilung während des Sintervorgangs verbessert. Durch die Kombination beider Effekte kann die Maßhaltigkeit verbessert und der sich einstellende Verzug erheblich vermindert werden.
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Beim erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren werden gemäß Verfahrensschritt a) wärmeleitfähige Funktionsstoffe oder wärmeleitfähige Additive zugemischt, ausgewählt aus der nachfolgenden Gruppe: Graphit, Nonographit, Blähgraphit, Bornitrid, Zinksulfid, Cristobalit, Schichtsilikate, Alumosilikat, Aluminiumoxid, Wollastonit, Ruß, Kohlenstofffasern und Magnesiumoxid.
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Die wärmeleitfähigen Funktionsstoffe oder wärmeleitfähigen Additive können dem Kunststoffpulver beigemischt werden oder dem Kunststoff vor dessen Vermahlung während der Compoundierung zugemischt werden.
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Der Anteil beizumischender Füllstoffe liegt hinsichtlich der Füllgrade höher 30 Gew.-%, da die Wärmeleitfähigkeit stark vom Füllgrad abhängt.
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Die wärmeleitfähigen Funktionsstoffe beziehungsweise wärmeleitfähigen Additive können einzeln oder als Mischung, zum Beispiel Graphit (plättchenförmig) plus Aluminiumoxid (sphärisch) zugemischt werden. Eine Mischung verschiedener wärmeleitfähiger Funktionsstoffe verbessert aufgrund unterschiedlicher Geometrie die Wärmeleitfähigkeit erheblich.
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Durch die Zugabe eines oder einer Kombination der oben genannten wärmeleitfähigen Füllstoffe beziehungsweise wärmeleitfähigen Additive wird nicht nur die Maßhaltigkeit und der Verzug der Bauteile während des Herstellungsprozesses verbessert, sondern die Bauteile erhalten darüber hinaus ein Wärmeleitfähigkeitsverhalten.
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Beim erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren erfolgt die Aufheizung gemäß Verfahrensschritt b) bis kurz unterhalb des Schmelzpunkts der Gemische gemäß Verfahrensschritt a).
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In Weiterbildung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens wird während des Aufheizens gemäß Verfahrensschritt b) eine allseitige Wärmeeinleitung in kaltes Kunststoffpulver herbeigeführt.
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In vorteilhafter Weise kann durch das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren gemäß Verfahrensschritt c) durch Energieeintrag in die Schmelze ein Ausgangspolymer eine Versinterung erfahren, wobei sich an einer Oberfläche der Schmelze eine wärmeleitfähige Funktionsstoff- oder eine wärmeleitfähige Additivschicht ausbildet.
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Vorteile der Erfindung
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Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung kann in vorteilhafter Weise das zu verarbeitende Kunststoffmaterial ein Wärmeleitfähigkeitsverhalten erhalten. Im Rahmen einer gezielten Materialweiterentwicklung durch Zumischung wärmeleitfähiger Funktionsstoffe oder wärmeleitfähiger Additive kann das verwendete Ausgangsmaterial, d. h. das eingesetzte Kunststoffpulver, hinsichtlich seiner Eigenschaften erheblich verbessert werden. Durch eine Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit des eingesetzten Kunststoffpulvers kann beispielsweise während der Aufheizung und des Abkühlens eine schnellere und gleichmäßiger erfolgende Wärmeleitung erreicht werden. Andererseits wird die Temperaturverteilung während des sich einstellenden Sintervorgangs verbessert, sodass insgesamt die Maßhaltigkeit der erhaltenen Kunststoffbauteile verbessert und deren Verzug erheblich vermindert wird.
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Bei der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung werden die für das selektive Lasersinterverfahren verwendeten Ausgangspulver des Kunststoffmaterials mit wärmeleitfähigen Funktionsstoffen oder wärmeleitfähigen Additiven modifiziert. Die eingesetzten wärmeleitfähigen Funktionsstoffe oder wärmeleitfähigen Additive werden dem zu verarbeitenden Kunststoffpulver vor dessen Verarbeitung zugemischt. Solange der Kunststoff in Pulverform vorliegt, verbessert sich die Leitfähigkeit während des Aufheizvorgangs. Schmilzt das Kunststoffmaterial durch den Energieeintrag des Lasers auf, werden die wärmeleitfähigen Funktionsstoffe oder die wärmeleitfähigen Additive in die Kunststoffschmelze aufgenommen und tragen nun innerhalb des entstehenden Bauteils zur Verbesserung der Wärmeleitfähigkeitseigenschaften bei.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
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Es zeigen:
- 1 in schematischer Weise eine Bearbeitungsmaschine zur Durchführung des selektiven Lasersinterverfahrens,
- 2.1, 2.2 eine ungleichmäßige Wärmeverteilung beim Herstellprozess von Kunststoffbauteilen und ein sich daraus ergebender Verzug beim Abkühlen von Probekörpern im Pulverkuchen,
- 3.1, 3.2 die Darstellung der Temperatur während der Aufheizphase in einer Maschine gemäß 1 bei allseitigem Wärmeeintrag,
- 4.1 eine Wärmeverteilung während der Bauteilherstellung bei relativ gleichmäßiger Wärmeverteilung,
- 4.2 eine ungleichmäßige Wärmeverteilung während des Energieeintrags durch eine Wärmequelle wie beispielsweise einen Laser,
- 5 die Darstellung einer Prozesskette zur Materialmodifizierung,
- 6.1 die Darstellung einer Ausgangsmischung beider Komponenten im Ausgangszustand und
- 6.2 den Zustand beider Komponenten nach dem Wärmeeintrag, beispielsweise durch Laserbestrahlung und eine gebildete Oberfläche.
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Ausführungsformen der Erfindung
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In der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung werden gleiche oder ähnliche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente in Einzelfällen verzichtet wird. Die Figuren stellen den Gegenstand der Erfindung nur schematisch dar.
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Der Darstellung gemäß 1 ist in schematischer Weise der Aufbau einer für das selektive Lasersintern geeigneten Bearbeitungseinheit zu entnehmen.
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Eine Bearbeitungsmaschine 10 umfasst eine Laserquelle 12 und ein Gehäuse 30. Ein von der Laserquelle 12 ausgehender Laserstrahl trifft auf einen Umlenkspiegel 14, der den aus der Laserquelle 12 austretenden Laserstrahl in eine Kammer 16 leitet. Dabei erfährt der durch den Umlenkspiegel 14 umgelenkte Laserstrahl der Laserquelle 12 eine Aufweitung. Der am Umlenkspiegel 14 umgelenkte Laserstrahl trifft auf einen Boden der Kammer 16 oberhalb eines Aufbaustempels 34. Innerhalb der Kammer 16 der Bearbeitungsmaschine 10 ist eine Rakel 18 angeordnet, welche sich im Wesentlichen in horizontale Richtung entsprechend des Doppelpfeils 36 in beide Richtungen innerhalb der Kammer 16 verfahren lässt. Im Boden der Kammer 16 wird ein Pulvervorrat 20 bevorratet, der durch einen in vertikale Verfahrrichtung 38 bewegbaren Förderstempel 32 in die Kammer 16 gefördert werden kann. Neben dem Pulvervorrat 20 befindet sich die Aufbauplattform 22 auf welcher ein Pulverkuchen 24, aus dem ein Kunststoffbauteil entsteht, angeordnet ist. Mittels der Rakel 18 wird ein aus dem Pulvervorrat 20 durch Bewegung des Förderstempels 32 ausgetragener Kunststoffpulvervorrat innerhalb der Kammer 16 verstrichen und gelangt so als eine weitere Schicht auf den Pulverkuchen 24 beziehungsweise das daraus entstehende Bauteil, welches durch eine Abwärtsbewegung in Verfahrrichtung 38 des Aufbaustempels 34 nach unten verfährt, sodass sich auf der Aufbauplattform 22 Schicht für Schicht das Kunststoffbauteil aufbaut.
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Innerhalb der Kammer 16 sind beidseits des Pulvervorrats 20 beziehungsweise der Aufbauplattform 22 ein erster Überlauf 26 beziehungsweise ein zweiter Überlauf 28 angeordnet, in welchen überschüssiges Kunststoffpulver, verstrichen durch die Rakel 18 bei deren Bewegungen in Bewegungsrichtung 36, aufgenommen werden kann.
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Den 2.1 und 2.2 sind ein erster Probekörper 42 beziehungsweise ein zweiter Probekörper 44 zu entnehmen, die im Abkühlen begriffen sind. 2.1 zeigt, dass im Pulverbett 46 der erste Probekörper 42 sowie der zweite Probekörper 44 im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind und ein Abstand 48 zwischen diesen im Wesentlichen konstant ist. Beim weiteren Abkühlen sinkt die Temperatur in den abgekühlten Bereichen 50 stärker als im erwärmten Bereich 52, der sich im Wesentlichen zwischen den beiden Probekörpern 42 und 44 befindet. Hier liegt eine höhere Temperatur vor, verglichen mit der Temperatur, die sich in den abgekühlten Bereichen 50 einstellt. Aufgrund dessen kommt es zur in 2.2. dargestellten Verformung durch einen Verzug 54 an den Probekörpern 42, 44, der sich in der Darstellung gemäß 2.2 durch eine konvexe Krümmung 56 an der Außenseite der beiden Probekörper 42, 44 und an deren Innenseiten durch eine konkave Krümmung 58 manifestiert.
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Den 3.1 und 3.2 ist eine Temperaturverteilung in einem kalten Kunststoffpulver 62 während eines Aufheizvorgangs 64 zu entnehmen. Das gemäß 3.1 angedeutete kalte Kunststoffpulver 62 wird von allen Seiten einer Wärmeeinwirkung 60 unterzogen. Während des Aufheizvorgangs 64 stellt sich ein wie das in 3.2 dargestellte ungleichmäßig erwärmte Kunststoffpulver 66 ein, welches an seinen Randbereichen eine höhere Temperatur aufweist, verglichen mit der Temperatur im ungleichmäßig erwärmten Kunststoffpulver 66 im Bereich seines Zentrums.
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Den 4.1 und 4.2 sind unterschiedliche Wärmeverteilungen beim Aufheizvorgang 64 zu entnehmen.
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Aus der Darstellung gemäß 4.1 ergibt sich, dass sich im Bereich des Pulverkuchens 24 beziehungsweise des sich aus diesem ergebende Kunststoffbauteils 24 eine gleichmäßige Wärmeverteilung 68 einstellt. Demgegenüber ist in 4.2 durch den Energieeintrag 72 aufgrund der Laserbestrahlung 74 (vergleiche 1 Laserquelle 12) eine ungleichmäßige Wärmeverteilung 70 dargestellt. Analog zur Darstellung gemäß 1 umfasst eine Aufbauplattform 22, in welcher der Pulverkuchen 24 aufgenommen ist, den Aufbaustempel 34.
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5 zeigt Prozessschritte 80, die im Rahmen einer Materialmodifizierung 82 durchlaufen werden.
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Aus der schematischen Darstellung gemäß 5 geht hervor, dass eine Materialmodifizierung 82 eines pulverförmigen Kunststoffmaterials derart erfolgen kann, dass diesem vor Weiterverarbeitung in einem Zugabeschritt 84 mindestens ein wärmeleitfähiger Funktionsstoff 114 oder mindestens ein wärmeleitfähiges Additiv 114 zugemischt werden. Bei diesen handelt es sich um wärmeleitfähige Funktionsstoffe 114 oder wärmeleitfähige Additive 114, die aus der nachfolgenden Gruppe ausgewählt sind: Graphit, Nonographit, Blähgraphit, Bornitrid, Zinksulfid, Cristobalit, Schichtsilikate, Alumosilikat, Aluminiumoxid, Wollastonit, Ruß, Kohlenstofffasern sowie Magnesiumoxid.
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In einem zweiten als formerzeugenden Schritt 86 bezeichneten Schritt erfolgt im Rahmen der Materialmodifizierung 82 gemäß 5 die Erzeugung einer für die Verarbeitung 100 geeigneten Form des Ausgangsmaterials zum Beispiel die Erzeugung eines Pulvers oder eines Granulats oder auch einer Compoundierung. Unter Compoundierung ist im vorliegenden Zusammenhang ein Begriff aus der Kunststofftechnik zu verstehen, welcher der Aufbereitung von Kunststoffen durch Beimischung von Zuschlagsstoffen zur Erzielung gewünschter Eigenschaftsprofile beschreibt. Als Zuschlagsstoffe kommen beispielsweise Füllstoffe oder Additive in Frage. Die Compoundierung erfolgt überwiegend in Extrudern, hauptsächlich gleichläufig in Doppelschneckenextrudern; es können jedoch auch gegenläufige Doppelschneckenextruder eingesetzt werden, ferner durch Planetenwalzenextruder und Ko-Kneter. Des Weiteren können beim Compoundieren Verfahrensschritte wie das Fördern, Aufschmelzen, Dispergieren, Mischen, Entgasen und ein Druckaufbau mit umfasst sein.
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Im Rahmen der Materialmodifizierung 82 wird ausgehend von einer Materie 90, die beispielsweise durch die Elemente gegeben ist, ein Rohstoff 92 gewonnen, der beispielsweise als Monomere vorliegt. Diese werden im Rahmen einer Synthese 88 in ein Material 94 umgewandelt, beispielsweise Polymere. Das Material 94 wird innerhalb einer Aufbereitung 96 in einen Werkstoff 98 umgewandelt. Im Rahmen der Aufbereitung 96 werden sowohl der vorstehend bereits erwähnte Zugabeschritt 84 als auch der Formerzeugungsschritt 86 durchlaufen. Diese sind beispielsweise dadurch gegeben, dass dem in Pulverform vorliegenden Kunststoffmaterial die wärmeleitfähigen Additive 114 beziehungsweise die wärmeleitfähigen Funktionsstoffe 114 zugemischt werden, was im Zugabeschritt 84 erfolgt, wohingegen während der Aufbereitung 96 danach im Rahmen des Formerzeugungsschrittes 86 eine Überführung des Materials 94 in eine für die Verarbeitung 100 geeignete Form erfolgt, beispielsweise eine Erzeugung eines Granulats oder eines Pulvers oder dergleichen.
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Nach dem Durchlaufen der Aufbereitung 96 liegt ein Werkstoff 98 vor, der im Rahmen einer Verarbeitung 100 zu einem Werkstück 102, d. h. das vorliegend bereits mehrfach erwähnte Kunststoffbauteil mit Wärmeleiteigenschaften und verbesserter Maßhaltigkeit, wird.
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Den 6.1 und 6.2 sind Darstellungen einer Pulvermischung aus einem Ausgangspolymer 112 und mindestens einem wärmeleitfähigen Funktionsstoff 114 beziehungsweise mindestens einem wärmeleitfähigen Additiv 114 zu entnehmen.
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6.1 zeigt, dass eine Ausgangsmischung 110 der beiden Komponenten, d. h. des Ausgangspolymers 112 sowie des mindestens einen wärmeleitfähigen Funktionsstoffs 114 beziehungsweise des mindestens einen wärmeleitfähigen Additivs 114 vorliegt. In diesem Zustand hat ein Wärmeeintrag in die Ausgangsmischung 110 gemäß 6.1 noch nicht stattgefunden, das Ausgangspolymer 112 bildet kugelförmige Körper, die keine Verbindungen untereinander aufweisen; ferner ist der mindestens eine wärmeleitfähige Funktionsstoff 114 beziehungsweise das mindestens eine wärmeleitfähige Additiv 114 diskret zwischen den einzelnen in Kugelform vorliegenden Körpern des Ausgangspolymers 112 verteilt. Beim Eintrag von Wärme, wie er in 6.2 dargestellt ist, erfolgt der Energieeintrag 72 in Form der Laserbestrahlung 74 von der Oberseite her, wie vorstehend anhand der Bearbeitungsmaschine 10 in Zusammenhang mit 1 beschrieben. Beim Energieeintrag 72, bevorzugt im Rahmen der Laserbestrahlung 74, entsteht eine erwärmte Mischung 116 aus dem in 6.1 dargestelltem Ausgangspolymer 112 sowie dem mindestens einen wärmeleitfähigen Funktionsstoff 114 beziehungsweise dem mindestens einen wärmeleitfähigen Additiv 114. Der Energieeintrag 72 durch Laserbestrahlung 74 erfolgt von einer Oberfläche 120 der Schmelze her und ermöglicht eine Versinterung 118 des Ausgangspolymers 112 an der Oberfläche 120 der Schmelze. Die Partikel des mindestens einen wärmeleitfähigen Funktionsstoffs 114 beziehungsweise des mindestens einen wärmeleitfähigen Additivs 114 liegen in einer erhöhten Konzentration 124 innerhalb der wärmeleitfähigen Funktionsschicht 122 vor, wie in 6.2 angedeutet. Unterhalb der Versinterung 118 des Ausgangspolymers 112, d. h. unterhalb der wärmeleitfähigen Funktionsschicht 122 können die einzelnen Körper des Ausgangspolymers 112 noch getrennt vorliegen. Innerhalb der Versinterung 118 bildet das Ausgangspolymer 112 an der Oberfläche 120 der Schmelze besagte Oberfläche 120 durch eine wärmeleitfähige Funktionsschicht 122.
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Durch die Zugabe des wärmeleitfähigen Funktionsstoffes 114 beziehungsweise des wärmeleitfähigen Additivs 114 wird nicht nur die Maßhaltigkeit und der Verzug erhaltener Kunststoffbauteile während des Herstellungsprozesses verbessert, sondern die erhaltenen Kunststoffbauteile erhalten darüber hinaus auch die Eigenschaft der Wärmeleitfähigkeit, erzeugt eben durch den Zusatz des mindestens einen wärmeleitfähigen Funktionsstoffs 114 beziehungsweise des mindestens einen wärmeleitfähigen Additivs 114.
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Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2015/130676 A1 [0002]
- DE 10248406 A1 [0003]
- DE 19747309 A1 [0004]
- DE 69805773 T2 [0005]
- DE 102004009234 A1 [0006]
- US 5296062 A [0007]
- EP 3110876 A1 [0008]
