DE102019209126A1 - Thermal shock resistant component for applications with high thermomechanical stress and process for its production - Google Patents

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Abstract

Ein temperaturwechselbeständiges Bauelement, insbesondere ein Brenner, ein Solarabsorber, ein Katalysatorträger, ein Brennhilfsmittel oder ein Schwindungsvermittler, an dem während des Betriebs lokal Temperaturdifferenzen von mindestens 100 K auftreten, ist als dreidimensionale Bauelement mit käfigförmigen Elementen (A, B), die einen inneren Hohlraum umschließen, gebildet. Die käfigförmigen Elemente (A, B) bestehen aus einem sinterbaren keramischen Werkstoff und sind nicht stoffschlüssig oder mittels Gelenken verbunden, sondern formschlüssig und ineinander verschlungen und nicht zerstörungsfrei lösbar, so dass Relativbewegungen zwischen nebeneinander angeordneten käfigförmigen Elementen (A, B) möglich sind.A component that is resistant to temperature changes, in particular a burner, a solar absorber, a catalyst carrier, a kiln furniture or a shrinkage agent, at which local temperature differences of at least 100 K occur during operation, is a three-dimensional component with cage-shaped elements (A, B) that have an inner cavity enclose, formed. The cage-shaped elements (A, B) consist of a sinterable ceramic material and are not connected with a material fit or by means of joints, but form-fit and intertwined and not detachable without destruction, so that relative movements between cage-shaped elements (A, B) arranged next to one another are possible.

Description

Die Erfindung betrifft ein temperaturwechselbeständiges Bauelement, insbesondere ein Brenner, ein Solarabsorber, ein Katalysatorträger, ein Brennhilfsmittel oder ein Schwindungsvermittler, der zwischen einem Brennhilfsmittel und Brenngut beim Sintern angeordnet werden kann, sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung.The invention relates to a temperature change-resistant component, in particular a burner, a solar absorber, a catalyst carrier, a kiln furniture or a shrinkage agent, which can be arranged between a kiln furniture and material to be fired during sintering, and a method for its production.

Bauelemente, die in ihrem Einsatz starken Temperaturschwankungen beim Erreichen der Betriebstemperatur oder während des Betriebes ausgesetzt sind, müssen hohe Temperaturwechselbeanspruchungen und - häufig damit einhergehend - hohe lokale Temperaturdifferenzen innerhalb eines Bauelementes von mindestens 100 K ertragen und sind somit während des Einsatzes oder im Bereich des Aufheizens und Abkühlens hohen mechanischen, thermischen und in vielen Fällen auch chemischen Beanspruchungen unterzogen. Infolge der dabei wirkenden hohen reinen mechanischen und thermomechanischen Spannungen werden Bauelemente oder Komponenten von Maschinen, Aggregaten oder Anlagen stark beansprucht, so dass Rissbildungen oder andere Defekte nicht vermieden werden können und die nutzbare Lebensdauer verkürzt ist.Components that are exposed to strong temperature fluctuations when the operating temperature is reached or during operation have to withstand high thermal shock loads and - often associated with this - high local temperature differences within a component of at least 100 K and are therefore in use or in the area of heating and cooling is subjected to high mechanical, thermal and, in many cases, chemical stresses. As a result of the high, pure mechanical and thermomechanical stresses that act, construction elements or components of machines, aggregates or systems are heavily stressed, so that cracks or other defects cannot be avoided and the useful life is shortened.

Relevant für das mechanische Verhalten eines Bauelementes unter dem Einfluss von Temperaturgradienten sind dessen Wärmeleitfähigkeit, sein spezifisches Temperaturdehnungsverhalten und der E-Modul. Je geringer der Wärmeausdehnungskoeffizient und je höher die Wärmeleitfähigkeit, desto geringer sind die Spannungen, die sich infolge eines aufgeprägten Temperaturgradienten innerhalb eines Bauteiles aufbauen können. Die entstehenden Spannungen innerhalb eines Bauelementes hängen überdies zum einen von den Dimensionen des Bauelementes selbst und dabei insbesondere vom Verhältnis der Länge und Breite zur Dicke, aber auch von den äußeren Rahmenbedingungen ab, die bestimmen, ob sich das Bauelement frei bewegen kann oder fest eingespannt ist. Die Bereiche des Bauelementes mit höherer Temperatur sind bestrebt sich entsprechend stärker auszudehnen als solche, die eine niedrigere Temperatur aufweisen. Dadurch entstehen in heißeren Zonen Druckspannungen, die ihrerseits Zugspannungen in den kälteren Bereichen bewirken. Überschreiten die erzeugten Zug- und Druckspannungen die Festigkeit des Werkstoffes werden diese durch plastische Verformung oder Rissbildung und/oder Bruch abgebaut.Relevant for the mechanical behavior of a component under the influence of temperature gradients are its thermal conductivity, its specific temperature expansion behavior and the modulus of elasticity. The lower the coefficient of thermal expansion and the higher the thermal conductivity, the lower the stresses that can build up within a component as a result of an imposed temperature gradient. The stresses that arise within a component also depend on the one hand on the dimensions of the component itself and in particular on the ratio of length and width to thickness, but also on the external framework conditions that determine whether the component can move freely or is firmly clamped . The areas of the component with a higher temperature strive to expand correspondingly more than those which have a lower temperature. This creates compressive stresses in hotter zones, which in turn cause tensile stresses in the colder areas. If the tensile and compressive stresses generated exceed the strength of the material, they are reduced by plastic deformation or cracking and / or breakage.

Bei vielen Anwendungsfällen ist auch eine Durchlässigkeit für Fluide und/oder eine vergrößerte Oberfläche gewünscht. Dazu ist es bekannt poröse Bauelemente in Form von starren Gittern, Schäumen, Netzen oder textilen Gebilden einzusetzen. Aufgrund ihrer Struktur weisen derartige Bauelemente bereits eine größere Toleranz gegenüber schroffen Temperaturwechseln auf, als kompakte Bauelemente gleicher Form und Größe.In many applications, permeability for fluids and / or an enlarged surface is also desired. For this purpose, it is known to use porous components in the form of rigid grids, foams, nets or textile structures. Because of their structure, components of this type already have a greater tolerance to abrupt temperature changes than compact components of the same shape and size.

Es versagen aber auch so ausgebildete Bauelemente, insbesondere bei hohen Temperaturdifferenzen. Die mechanische Festigkeit und Widerstandsfähigkeit von metallischen Werkstoffen wird dabei in der Regel genutzt, da keramische Werkstoffe typischerweise zwar temperaturresistenter, aber mechanisch erheblich anfälliger sind und insbesondere bei wirkenden mechanischen Zugspannungen wegen der geringeren Duktilität im Vergleich zu Metallen zur Rissbildung oder sogar zum Bruch neigen.However, components designed in this way also fail, especially at high temperature differences. The mechanical strength and resistance of metallic materials is usually used, since ceramic materials are typically more temperature-resistant, but mechanically considerably more susceptible and, in particular, when mechanical tensile stress is applied, they tend to crack or even break due to their lower ductility compared to metals.

Da diese Nachteile keramischer Werkstoffe eine große Wirkung auf die Langzeitstabilität ausüben, werden nach wie vor metallische Werkstoffe bevorzugt. Letztgenannte Werkstoffe weisen aber die Nachteile einer geringeren maximal zulässigen Betriebstemperatur und eine geringere chemische Beständigkeit auf.Since these disadvantages of ceramic materials have a major effect on long-term stability, metallic materials are still preferred. The latter materials, however, have the disadvantages of a lower maximum permissible operating temperature and lower chemical resistance.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, Bauelemente aus keramischen Werkstoffen zur Verfügung zu stellen, die den Nachteil der geringeren Duktilität gegenüber den Metallen bedingt durch ihre strukturelle Gestaltung ausgleichen und somit einen größeren Widerstand gegenüber Rissbildungen oder Bruch bei an einem Bauteil wirkenden thermomechanische Wechselbeanspruchungen leisten können.It is therefore the object of the invention to provide components made of ceramic materials that compensate for the disadvantage of lower ductility compared to metals due to their structural design and thus offer greater resistance to cracking or breakage when a component is subjected to alternating thermomechanical loads.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit Bauelementen, die die Merkmale des Anspruchs 1 aufweisen, gelöst. Anspruch 6 definiert ein Herstellungsverfahren. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung können mit in untergeordneten Ansprüchen bezeichneten Merkmalen realisiert werden.According to the invention, this object is achieved with components which have the features of claim 1. Claim 6 defines a manufacturing method. Advantageous refinements and developments of the invention can be implemented with features identified in the subordinate claims.

Ein erfindungsgemäßes Bauelement ist mit käfigartigen Elementen, die aus einem sinterfähigen keramischen Werkstoff bestehen und einen Hohlraum umschließen, gebildet. Die käfigartigen Elemente sind ineinander verschlungen und dadurch zerstörungsfrei untrennbar aber ohne Fügestelle und trotzdem nicht stoffschlüssig miteinander verbunden. Zwischen käfigartigen Elementen sind Freiräume vorhanden, so dass Relativbewegungen zwischen benachbart angeordneten käfigartigen Elementen möglich sind. Die möglichen Relativbewegungen sind lediglich durch die geometrische Gestaltung und Dimensionierung käfigartiger Elemente begrenzt. Die käfigartigen Elemente können dabei zum Beispiel quadratisch, quaderförmig, trapezartig, prismatisch oder durch komplexe Vielecke gebildet werden. Neben zylinderförmigen Elementen können auch konische oder kegelförmige, Kugeln sowie ellipsoidisch geformte Strukturen genutzt werden. Zur Vereinfachung werden sie nachfolgend als käfigartige Elemente bezeichnet.A component according to the invention is formed with cage-like elements which consist of a sinterable ceramic material and enclose a cavity. The cage-like elements are intertwined and thus non-destructively inseparable but without a joint and nevertheless not connected to one another in a materially bonded manner. Free spaces are present between cage-like elements, so that relative movements between adjacent cage-like elements are possible. The possible relative movements are only limited by the geometric design and dimensioning of cage-like elements. The cage-like elements can, for example, be square, cuboid, trapezoidal, prismatic or formed by complex polygons. In addition to cylindrical elements, conical or conical, spherical and ellipsoidal structures can also be used. To For the sake of simplicity, they are referred to below as cage-like elements.

Die käfigartigen Elemente können bevorzugt rahmen-, ring-, zylinder- oder kugelförmigen Elemente sein. Sie können auf diese Weise ein flexibles zwei- oder dreidimensionales Netzwerk bilden. Jedes Element für sich besteht aus Stegen, die flexible geometrische Anordnungen zueinander einnehmen können und mindestens ein freies Volumen als Hohlraum umspannen.The cage-like elements can preferably be frame-shaped, ring-shaped, cylindrical or spherical elements. You can create a flexible two- or three-dimensional network in this way. Each element consists of webs that can assume flexible geometric arrangements with respect to one another and span at least one free volume as a cavity.

Bei einem erfindungsgemäßen Bauelement können mehrere miteinander verbundene rahmenförmige Elemente quaderförmige Elemente bilden. Zylinderförmige Elemente können mit ringförmigen Elementen, die mit Stegen miteinander verbunden sind, gebildet werden. Kugelförmige Elemente können mit mehreren ringförmigen Elementen, die unterschiedliche Durchmesser aufweisen und die ringförmigen Elemente mit Stegen verbunden sind, ausgebildet werden.In a component according to the invention, several interconnected frame-shaped elements can form cuboid-shaped elements. Cylindrical elements can be formed with annular elements that are connected to one another with webs. Spherical elements can be formed with several annular elements which have different diameters and the annular elements are connected with webs.

Je nach Anzahl, Anordnung und Art der Verbindungen können dreidimensionale Bauelemente zur Verfügung gestellt werden. So können jeweils mehr als drei käfigförmige Elemente ineinander verschlungen und dabei miteinander verbunden sein. Dabei sollte der freie Querschnitt im Inneren käfigförmiger Elemente oder der Innendurchmesser ringförmiger Elemente so gewählt sein, dass eine Relativbewegung von durch Verschlingung miteinander verbundenen käfigförmigen Elementen möglich ist. Mit miteinander verbundenen rahmenförmigen Elementen können quaderförmige Elemente und mit mittels Stegen verbundenen ringförmigen Elementen können zylinderförmige Elemente gebildet werden.Depending on the number, arrangement and type of connections, three-dimensional components can be made available. More than three cage-shaped elements can be intertwined and connected to one another. The free cross-section in the interior of cage-shaped elements or the inner diameter of ring-shaped elements should be selected in such a way that a relative movement of cage-shaped elements connected to one another by entanglement is possible. Block-shaped elements can be formed with interconnected frame-shaped elements and cylindrical elements can be formed with annular elements connected by means of webs.

Je nach Dicke von Rahmen oder Zylindern/Ringen und dem freien Querschnitt von Rahmen oder dem Innendurchmesser von Zylindern/Ringen können die so miteinander verbundenen käfigförmigen Elemente Relativbewegungen zueinander ausüben. Die käfigförmigen Elemente bilden eine Rahmenstruktur, die Relativbewegungen in alle drei Achsrichtungen ohne gelenkige Verbindungen zwischen käfigförmigen Elementen erlauben, so dass jedes käfigförmige Element bewegt werden kann, ohne dass ein benachbartes käfigförmiges Element zwingend mit bewegt werden muss. Es gibt keine direkten miteinander fest verbundenen Kontaktflächen. Käfigförmige Elemente durchdringen einander, so dass ein Formschluss erreicht werden kann.Depending on the thickness of the frame or cylinders / rings and the free cross section of the frame or the internal diameter of the cylinders / rings, the cage-shaped elements connected to one another can exert relative movements to one another. The cage-shaped elements form a frame structure that allow relative movements in all three axial directions without articulated connections between cage-shaped elements, so that each cage-shaped element can be moved without an adjacent cage-shaped element necessarily having to be moved. There are no direct, firmly connected contact surfaces. Cage-shaped elements penetrate one another so that a form fit can be achieved.

Dadurch und durch eine entsprechende Dimensionierung der käfigförmigen Elemente kann eine Segmentierung eines Bauelementes erreicht werden, wodurch eine Reduzierung der Wirkung von maximalen infolge von Temperaturänderungen auftretenden mechanischen Spannungen erreicht werden kann. So wird ein äußerlich auf das Bauteil aufgeprägter Temperaturgradient auf mehrere käfigförmige Elemente aufgeteilt, so dass die Temperaturdifferenz je Segment kleiner wird. Auf diese Weise kann die maximal wirkende mechanische Spannung so weit herabgesenkt werden, dass sie die Festigkeit des Materials nicht überschreitet, da Relativbewegungen käfigförmiger Elemente erfolgen können, mit denen unterschiedliche thermische Ausdehnungen und thermomechanische Spannungen infolge lokal unterschiedlicher Temperaturen, die gleichzeitig an einem Bauteil auftreten, durch diese Relativbewegungen kompensiert werden können. Die lose Verknüpfung der käfigförmigen Elemente erlaubt folglich deren spannungsfreie Verschiebung. Die Enden der einzelnen Elemente sind somit nicht fest eingespannt, so dass sie u.a. auch bei wirkenden thermomechanischen Spannungen beweglich bleiben und diese ausgleichen können.As a result, and through appropriate dimensioning of the cage-shaped elements, a component can be segmented, whereby a reduction in the effect of maximum mechanical stresses that occur as a result of temperature changes can be achieved. A temperature gradient that is externally imposed on the component is divided into several cage-shaped elements, so that the temperature difference per segment is smaller. In this way, the maximum effective mechanical stress can be reduced so far that it does not exceed the strength of the material, since relative movements of cage-shaped elements can take place with which different thermal expansions and thermomechanical stresses due to locally different temperatures that occur simultaneously on a component, can be compensated for by these relative movements. The loose connection of the cage-shaped elements consequently allows their tension-free displacement. The ends of the individual elements are therefore not firmly clamped, so that, among other things, they remain mobile even when thermomechanical tensions are active and can compensate for them.

Außer an Knotenpunkten, an denen Stege zusammentreffen, gibt es keine strukturbedingten Werkstoffansammlungen, die zu einer Hot-Spot-Bildung führen könnten.With the exception of junctions where webs meet, there are no structure-related accumulations of material that could lead to the formation of hot spots.

Stege der käfigartigen Elemente sollten einen Hohlraum umschließen, der mindestens 60 %, bevorzugt 80 % bis 95 % des Volumens des jeweiligen käfigartigen Elements (A, B) ausmacht.Bars of the cage-like elements should enclose a cavity that is at least 60%, preferably 80% to 95% of the volume of the respective cage-like element ( A. , B. ) matters.

An Stegen käfigförmiger Elemente sollte ein Aspektverhältnis Länge zu Durchmesser oder Länge zu Querschnittsflächendiagonale, bei einem nichtrotationssymmetrischen Stegquerschnitt, von mindestens 3 zu 1, bevorzugt von 4 bis 10 zu 1 eingehalten sein. Dadurch kann die Relativbewegung der käfigförmigen Elemente untereinander gewährleistet werden, ohne dass es im Zuge des Herstellungsprozesses zu einem ungewollten stoffschlüssigen Kontakt zwischen den käfigförmigen Elementen kommt.At webs of cage-shaped elements, an aspect ratio of length to diameter or length to cross-sectional area diagonal of at least 3 to 1, preferably from 4 to 10 to 1, should be maintained in the case of a non-rotationally symmetrical web cross section. As a result, the relative movement of the cage-shaped elements with one another can be guaranteed without any undesired material contact between the cage-shaped elements occurring in the course of the manufacturing process.

Es besteht demnach eine konstruktive Möglichkeit, die auftretenden thermomechanischen Spannungen auf ein dauerhaft ertragbares Maß zu senken. There is therefore a constructive possibility to reduce the thermomechanical stresses that occur to a permanently bearable level.

Zur Auslegung kann beispielsweise der erste Thermoschockparameter (Rs) genutzt werden. Dieser beschreibt den Temperaturgradienten in einem Bauteil, der zu einer kritischen Spannung führt. Dabei wird der Wärmeübergang als unendlich groß angenommen, die Wärmeleitfähigkeit des Materials also vernachlässigt. Dieser Parameter beschreibt daher vor allem sehr schroffe Aufheiz- oder Abkühlvorgänge, wie beispielsweise das Abschrecken von heißen Bauteilen in Wasser oder Öl. Derartige Temperaturgradienten können aber auch bei Brennern auftreten, die bei einem Notaus schlagartig abgeschaltet und durch ein kaltes Medium, zum Beispiel mit Druckluft oder Stickstoff gekühlt werden müssen.For example, the first thermal shock parameter (Rs) can be used for the design. This describes the temperature gradient in a component that leads to critical stress. The heat transfer is assumed to be infinitely large, so the thermal conductivity of the material is neglected. This parameter therefore primarily describes very abrupt heating or cooling processes, such as the quenching of hot components in water or oil. Such temperature gradients can also occur with burners that have to be switched off suddenly in an emergency and cooled by a cold medium, for example with compressed air or nitrogen.

Mit den erwähnten Parametern Dicke von Stegen, Innendurchmesser und freien Querschnitten von käfigförmigen Elementen kann auch die Durchlässigkeit für Fluide und die jeweilige Größe der Oberfläche eines Bauelements beeinflusst werden. Das Verhältnis der Einzelelementlänge, -breite und -höhe zur Dicke der Stege, aus denen das Element ausgebaut ist, bestimmt demnach den freien Volumenanteil je käfigförmigem Element. Je nach konstruktiver Lösung bestimmt die Anzahl der durch dieses Volumen geführten Stege der benachbarten käfigförmigen Elemente den tatsächlichen frei durchströmbaren Volumenanteil im gesamten Bauelement.With the mentioned parameters of thickness of webs, inner diameter and free cross-sections of cage-shaped elements, the permeability for fluids and the respective size of the surface of a component can also be influenced. The ratio of the length, width and height of the individual elements to the thickness of the webs from which the element is constructed determines the free volume fraction per cage-shaped element. Depending on the structural solution, the number of webs of the adjacent cage-shaped elements that are guided through this volume determines the actual free flow in the entire component.

Käfigförmige Elemente sind mit mindestens einem in ihrem Inneren angeordneten Hohlraum ausgebildet. Wie dies erreicht werden kann, soll nachfolgend bei mindestens einer Möglichkeit zur Herstellung erfindungsgemäßer Bauelemente erläutert werden.Cage-shaped elements are formed with at least one cavity arranged in their interior. How this can be achieved will be explained below with at least one possibility for producing components according to the invention.

Bei einem erfindungsgemäßen Bauelement können unterschiedlich dimensionierte und/oder geometrisch gestaltete käfigförmige Elemente ineinander verschlungen sein. Dadurch kann Einfluss auf die letztendliche Gesamtgeometrie eines Bauelements oder unterschiedliche Eigenschaften in bestimmten Bereichen eines Bauelements genommen werden.In a component according to the invention, cage-shaped elements of different dimensions and / or geometrically designed can be intertwined. This can influence the final overall geometry of a component or different properties in certain areas of a component.

Es können auch rahmen- und zylinderförmige/ringförmige Elemente als käfigförmige Elemente an einem Bauelement vorhanden sein. Rahmenförmige Elemente können mehreckig, beispielsweise quadratisch und bevorzugt in Eckbereichen abgerundet oder abgeschrägt ausgebildet sein, was die Beweglichkeit der ineinander verschlungenen käfigförmigen Elemente verbessern kann.Frame-shaped and cylindrical / ring-shaped elements can also be present as cage-shaped elements on a component. Frame-shaped elements can be polygonal, for example square, and preferably rounded or beveled in corner regions, which can improve the mobility of the cage-shaped elements intertwined with one another.

Bei der Herstellung kann so vorgegangen werden, dass käfigförmige Elemente mit einem additiven Herstellungsverfahren und anschließender Sinterung unter Einsatz mindestens eines pulverförmigen sinterfähigen keramischen Werkstoffs so ausgebildet werden, dass sie bereits bei der Herstellung ineinander verschlungen werden und so eine Verbindung der so miteinander verbundenen käfigförmigen Elemente erreicht wird, welche Relativbewegungen zwischen 3-dimensional angeordneten käfigförmigen Elementen ermöglicht. Stoffschlüssige Verbindungen zwischen käfigförmigen Elementen oder auch Stegen, also den Untergittern der Struktur, werden dabei vermieden. In Bezug auf die Ausbildung thermomechanischer Spannungen sind die käfigförmigen Elemente analog zu Dehnfugen voneinander entkoppelt.During production, the procedure can be that cage-shaped elements are designed with an additive manufacturing process and subsequent sintering using at least one powdery sinterable ceramic material so that they are already intertwined during production and thus achieve a connection of the cage-shaped elements connected to one another which enables relative movements between 3-dimensionally arranged cage-shaped elements. Cohesive connections between cage-shaped elements or webs, i.e. the sub-lattices of the structure, are avoided. With regard to the development of thermomechanical stresses, the cage-shaped elements are decoupled from one another, analogous to expansion joints.

Als sinterbaren keramischen Werkstoff kann man beispielsweise SiC, Al2O3, ZrO2, Si3N4, Cordierit, oder Mullit einsetzen.SiC, Al 2 O 3 , ZrO 2 , Si 3 N 4 , cordierite or mullite, for example, can be used as the sinterable ceramic material.

Als additives Herstellungsverfahren kann man beispielsweise ein Druckverfahren, selektives Lasersintern, selektives Laserschmelzen oder auch ein selektives Sintern oder Schmelzen unter Einsatz eines zweidimensional auslenkbaren Elektronenstrahls einsetzen.For example, a printing process, selective laser sintering, selective laser melting or also selective sintering or melting using a two-dimensionally deflectable electron beam can be used as additive manufacturing processes.

Es besteht prinzipiell die Möglichkeit, käfigförmige Elemente mit einem Druckverfahren zu einem grünfesten Vorprodukt zu verarbeiten und das Vorprodukt bei mindestens einer Wärmebehandlung dann zu sintern.In principle, there is the possibility of processing cage-shaped elements with a printing process into a green-solid preliminary product and then sintering the preliminary product with at least one heat treatment.

Bei Druckverfahren kann pulverförmiger sinterfähiger Werkstoff in Form einer Suspension oder Paste, in der ein organischer oder anorganischer Binder enthalten ist, schichtweise gedruckt werden, bis ein dreidimensionales Vorprodukt erhalten worden ist, das der Geometrie des jeweils herzustellenden Bauelements entspricht.In printing processes, powdery sinterable material in the form of a suspension or paste containing an organic or inorganic binder can be printed in layers until a three-dimensional preliminary product has been obtained that corresponds to the geometry of the respective component to be produced.

Bei einer Wärmebehandlung kann dann nicht nur eine Sinterung erreicht werden. Es können auch die organischen Bestandteile thermisch zersetzt oder anderweitig auf an sich bekannte Weise ausgetrieben werden.With a heat treatment, not only sintering can then be achieved. The organic constituents can also be thermally decomposed or otherwise expelled in a manner known per se.

Eine weitere Möglichkeit zur Herstellung erfindungsgemäßer Bauelemente besteht in der Herstellung eines Vorproduktes aus einem thermisch zersetzbaren Werkstoff mit einem additiven Herstellungsverfahren. Dabei werden käfigförmige Elemente, die mit dem thermisch zersetzbaren Werkstoff gebildet und ineinander verschlungen sind, hergestellt, aus denen das Vorprodukt aufgebaut wird. Bei der Herstellung dürfen sich die Elemente jedoch nicht unmittelbar berühren und müssen einen Mindestabstand zueinander aufweisen.Another possibility for producing components according to the invention consists in producing a preliminary product from a thermally decomposable material using an additive production process. Cage-shaped elements, which are formed with the thermally decomposable material and intertwined, are produced from which the intermediate product is built. During manufacture, however, the elements must not touch each other directly and must have a minimum distance from one another.

Anschließend werden diese käfigförmigen Elemente des Vorproduktes mit einem pulverförmigen sinterfähigen keramischen Werkstoff an ihren Oberflächen beschichtet. Diese Beschichtung kann durch Aufsprühen, Aufstreichen einer Suspension, die mit pulverförmigem sinterfähigen keramischen Werkstoff gebildet ist, oder Eintauchen des Vorproduktes in eine Suspension erreicht werden.These cage-shaped elements of the preliminary product are then coated on their surfaces with a powdery sinterable ceramic material. This coating can be achieved by spraying on, brushing on a suspension formed with powdery sinterable ceramic material, or by immersing the preliminary product in a suspension.

Im Anschluss an diese Beschichtung kann bei dem so entstandenen Halbzeug dann bei mindestens einer Wärmebehandlung der thermisch zersetzbare Werkstoff des Vorproduktes ausgetrieben und der pulverförmige sinterfähige Werkstoff gesintert werden. Innerhalb der Stege käfigförmiger Elemente wird dabei mindestens ein Hohlraum ausgebildet. Der thermische zersetzbare Werkstoff des Vorproduktes erfüllt dabei die Funktion eines Platzhalters für die Ausbildung mindestens eines von Stegen umgebenden Hohlraumes.Subsequent to this coating, the thermally decomposable material of the preliminary product can then be driven out of the semi-finished product thus created in at least one heat treatment and the powdery sinterable material can be sintered. At least one cavity is formed within the webs of cage-shaped elements. The thermally decomposable material of the preliminary product fulfills the function of a placeholder for the formation of at least one cavity surrounded by webs.

Mit innen hohlen käfigförmigen Elementen kann die Masse eines Bauelements reduziert werden. Die Verringerung der thermisch trägen Masse verbessert nicht nur die Temperaturwechselbeständigkeit, sie verringert gleichsam die notwendige Energiemenge um das Bauelement auf eine bestimmte Temperatur zu erwärmen bzw. kann diese dadurch deutlich schneller gleichmäßig über das Volumen erwärmen. Damit ist es auch aus energetischer Sicht vorteilhaft derartige Hohlstrukturen zu verwenden. Da die Stege des Vorproduktes variabel geformt sein können, ist es möglich, diese rund zu gestalten. Im Vergleich zu einem Vollsteg weist ein Hohlsteg gleicher Masse eine höhere spezifische mechanische Festigkeit auf.With internally hollow cage-shaped elements, the mass of a component can be reduced. The reduction in the thermally inert mass not only improves the resistance to temperature changes, it also reduces the amount of energy required to heat the component to a certain temperature or can therefore heat it evenly over the volume much faster. It is therefore also advantageous to use such hollow structures from an energetic point of view. Since the webs of the preliminary product can be shaped variably, it is possible to make them round. Compared to a full web, a hollow web of the same mass has a higher specific mechanical strength.

Bei der Dimensionierung des Halbzeuges kann das Maß der jeweiligen Schwindung im Verlauf des Sinterprozesses vorab berücksichtigt und somit enge Fertigungstoleranzen erreicht werden.When dimensioning the semi-finished product, the amount of shrinkage in each case in the course of the sintering process can be taken into account in advance and thus close manufacturing tolerances can be achieved.

Neben der Verdichtung der Pulverpartikel ist auch eine Infiltration des nach der Zersetzung des Vorproduktes am Ende der ersten Wärmebehandlung nur lose gebundenen Pulverhaufwerkes mit einer Schmelze möglich. Dies könnte eine Schmelze aus Glas, Metall oder Halbmetall, wie beispielsweise Silicium sein.In addition to the compression of the powder particles, it is also possible for the powder heap, which is only loosely bound after the decomposition of the preliminary product at the end of the first heat treatment, to be infiltrated with a melt. This could be a melt of glass, metal or semi-metal, such as silicon.

Die Trägerstruktur, die gleichzeitig die Bauplattform, auf der die käfigförmigen Elemente ausgebildet werden, darstellen kann, kann die Aufgabe erfüllen, die einzelnen Bereiche des Vorproduktes während der Beschichtung und auch während der Sinterung zu trennen und eine Versinterung der einzelnen käfigförmigen Elemente des Halbzeuges miteinander zu verhindern. Erst nach der Sinterung kann diese Trägerstruktur entfernt werden, wodurch die einzelnen käfigförmigen Elemente ihre Beweglichkeit erhalten.The support structure, which at the same time can represent the construction platform on which the cage-shaped elements are formed, can fulfill the task of separating the individual areas of the pre-product during the coating and also during sintering and sintering the individual cage-shaped elements of the semi-finished product with one another prevent. This support structure can only be removed after sintering, which means that the individual cage-shaped elements retain their mobility.

Das additive Herstellungsverfahren kann auf einem Trägerelement durchgeführt und ein damit hergestelltes Halbzeug vor oder bei einer Wärmebehandlung, mit der eine Sinterung des sinterfähigen Werkstoffs erreicht wird, stabilisieren. Das Trägerelement kann daher zweckmäßiger Weise nach dem Wärmebehandlungsschritt von der eigentlichen Struktur gelöst werden.The additive manufacturing process can be carried out on a carrier element and stabilize a semifinished product manufactured with it before or during a heat treatment with which sintering of the sinterable material is achieved. The carrier element can therefore expediently be detached from the actual structure after the heat treatment step.

Das als offenporiges Element erhaltene Bauelement kann aus einer beliebigen Anzahl käfigförmiger Elemente bestehen, die durch Verschlingung miteinander verbunden sind. Wie bereits angedeutet, kann ein erfindungsgemäßes Bauelement durch Auswahl auch unterschiedlicher käfigförmiger Elemente und gewählter Anordnung von käfigförmigen Elementen je nach Applikation gestaltet werden.The component obtained as an open-pore element can consist of any number of cage-shaped elements that are connected to one another by interlocking. As already indicated, a component according to the invention can also be designed by selecting different cage-shaped elements and a selected arrangement of cage-shaped elements depending on the application.

Durch die additive Herstellung, insbesondere durch dreidimensionales Drucken, können käfigförmige Elemente erhalten werden, die sich untereinander nicht unmittelbar berühren müssen.Through additive manufacturing, in particular through three-dimensional printing, cage-shaped elements can be obtained that do not have to be in direct contact with one another.

Käfigförmige Elemente können ineinander greifen und so ein dreidimensionales, in gewissen Grenzen flexibel verformbares Netzwerk bilden.Cage-shaped elements can interlock and thus form a three-dimensional network that can be flexibly deformed within certain limits.

Ein Halbzeug oder Vorprodukt kann additiv so hergestellt werden, dass während einer Beschichtung kein Werkstoffkontakt zwischen käfigförmigen Elementen auftritt.A semi-finished product or pre-product can be manufactured additively in such a way that there is no material contact between cage-shaped elements during coating.

Um eine Kontaktbildung, insbesondere eine stoffschlüssige Verbindung käfigförmiger Elemente zu vermeiden, können käfigförmige Elemente bis zur vollständigen Sinterung auf einem ebenfalls additiv hergestellten Trägerelement mit einer Trägerstruktur verankert werden. Dadurch kann ein bestimmter Abstand zwischen käfigförmigen Elementen eingehalten werden, mit dem eine stoffschlüssige Verbindung vor oder während der Sinterung vermieden werden kann. Nach der Sinterung kann dieses Trägerelement mit Trägerstruktur entfernt werden und die miteinander verschlungen käfigförmigen Elemente können sich dann in definierten und einstellbaren geometrischen Grenzen frei bewegen.In order to avoid the formation of contact, in particular a material connection of cage-shaped elements, cage-shaped elements can be anchored on a carrier element with a carrier structure, which is also produced additively, until they are completely sintered. As a result, a certain distance can be maintained between cage-shaped elements, with which a material connection can be avoided before or during sintering. After sintering, this carrier element with carrier structure can be removed and the cage-shaped elements intertwined with one another can then move freely within defined and adjustable geometric limits.

Durch die so erreichbare mechanische Entkopplung, ohne starre Verbindungen zwischen käfigförmigen Elementen können auftretende mechanische und thermomechanische Spannungen minimiert werden.The mechanical decoupling that can be achieved in this way, without rigid connections between cage-shaped elements, enables mechanical and thermomechanical stresses to be minimized.

Mittels der Kontaktstellen, an denen die käfigförmigen Elemente lose aufliegen und sich dort berühren, kann eine ausreichende thermische Leitfähigkeit erreicht werden, so dass eine schnelle Angleichung der Temperatur an einem erfindungsgemäßen Bauelement erreichbar ist.Sufficient thermal conductivity can be achieved by means of the contact points at which the cage-shaped elements rest loosely and touch each other there, so that a rapid adjustment of the temperature on a component according to the invention can be achieved.

Es können an einem erfindungsgemäßen Bauelement auch käfigförmige Elemente vorhanden sein, die jeweils aus unterschiedlichen Werkstoffen bestehen, so dass an einem Bauelement lokal in konstruktiv vorgebbaren Bereichen unterschiedliche Eigenschaften erreicht werden können. Dadurch kann eine optimale Funktionsauslegung erreicht werden.Cage-shaped elements can also be present on a component according to the invention, each of which consists of different materials, so that different properties can be achieved locally on a component in structurally specifiable areas. This enables an optimal functional design to be achieved.

Käfigförmige Elemente können jeweils einstückig bzw. monolythisch und insbesondere ohne Fügestellen hergestellt worden sein. Sie können eine gitterförmige Struktur bilden.Cage-shaped elements can each have been produced in one piece or monolithic and in particular without joints. They can form a grid-like structure.

Es besteht die Möglichkeit, je nach Anforderung, auch Gittersegmente zu erzeugen und diese mit anderen einzel- oder mehrzelligen Elementen zu verbinden. Auf diese Weise können rissanfällige Platten in zusammenhängende und doch flexibel verknüpfe Teilbereiche segmentiert werden. Da die einzelnen käfigförmigen Elemente des Bauelements sich in gewissen Grenzen in allen drei Raumrichtungen bewegen können, können mechanische Spannungen durch die Behinderung der thermischen Dehnung infolge der Fixierung eines solchen Bauelementes in einer Halterung unterbunden werden. Dabei müssen nicht alle Bestandteile in Form eines Gitters ausgeführt werden. Stattdessen können auch einige Elemente als kompakte Monolithen mit äußeren Schlaufen bzw. Verschlingungen erzeugt und auf diese Weise mit den gitterähnlichen Elementen verbunden werden.It is possible, depending on the requirements, to create grid segments and connect them to other single or multi-cell elements. In this way, crack-prone panels can be integrated into one another and yet flexible linked sub-areas are segmented. Since the individual cage-shaped elements of the component can move within certain limits in all three spatial directions, mechanical stresses due to the hindrance of thermal expansion due to the fixation of such a component in a holder can be suppressed. Not all components have to be designed in the form of a grid. Instead, some elements can also be produced as compact monoliths with outer loops or entanglements and in this way connected to the grid-like elements.

Ein erfindungsgemäßes Bauelement kann dreidimensional je nach gewünschter Applikation ausgebildet werden. Dabei kann die Größe der Oberfläche angepasst werden. Sofern für bestimmte Applikationen relevant, ist es möglich, in verschiedenen Elementen und/oder Bereichen des Bauelementes Variationen der Stauwirkung eines Fluides einzustellen und damit lokal den Druckverlust bzw. Druckanstieg und auch eine bevorzugte Strömungsführung einzustellen. Bei lokal differenziertem Aufbau eines Bauelements mit unterschiedlichen käfigförmigen Elementen, die in bestimmten vorgebbaren Bereichen eines Bauelements angeordnet sind, kann eine bestimmte Strömungsführung eines Fluids beim Durchströmen eines Bauelements vorgegeben werden.A component according to the invention can be designed three-dimensionally depending on the desired application. The size of the surface can be adjusted. If relevant for certain applications, it is possible to set variations of the damming effect of a fluid in different elements and / or areas of the component and thus to set the pressure loss or pressure increase locally and also a preferred flow guidance. With a locally differentiated structure of a component with different cage-shaped elements which are arranged in specific predeterminable regions of a component, a specific flow guidance of a fluid when flowing through a component can be specified.

Nach dem Sintern sind, bis auf eine ggf. erforderliche Entfernung von einem Trägerelement mit oder ohne Bauplattform, keine Nacharbeiten, insbesondere keine mechanische Nachbearbeitung mehr erforderlich.After sintering, apart from a possibly required removal from a carrier element with or without a construction platform, no further work, in particular no mechanical rework, is required.

Ein erfindungsgemäßes Bauelement kann als Brenner, insbesondere Porenbrenner, Strahlungsbrenner, Hochimpulsbrenner oder Brennereinsatz, oder als Solarabsorber oder als Katalysatorträger oder als Brennhilfsmittel bzw. Zwischenschicht zwischen Brennhilfsmittel und Brenngut, das im Stande ist eine auftretende Sinterschwindung des Brenngutes auszugleichen und somit dem Verzug des Brenngutes entgegenzuwirken, verwendet werden.A component according to the invention can be used as a burner, in particular a pore burner, radiant burner, high-pulse burner or burner insert, or as a solar absorber or as a catalyst carrier or as a kiln furniture or intermediate layer between kiln furniture and the kiln, which is able to compensate for any sintering shrinkage of the kiln and thus counteract the warping of the kiln , be used.

Nachfolgend soll die Erfindung beispielhaft näher erläutert werden.The invention is to be explained in more detail below by way of example.

Dabei zeigen:

  • 1 in schematischer Form ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Bauelements, das mit quaderförmigen Elementen A und zylinderförmigen Elementen B als käfigförmige Elemente gebildet ist, die jeweils ineinander verschlungen sind, wobei die senkrechten Stege der zylinderförmigen Elemente B zwischen den quaderförmigen Elementen A verlaufen;
  • 2 in schematischer Form ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Bauelements, das mit quader- und zylinderförmigen Elementen gebildet ist, die jeweils ineinander verschlungen sind, wobei die senkrechten Stege der zylinderförmigen Elemente B in diesem Fall innerhalb der quaderförmigen Elemente A verlaufen;
  • 3 in schematischer Form ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Bauelements, das mit nur mit quaderförmigen Elementen A unterschiedlicher Größe A1 und A2 gebildet ist, die jeweils ineinander verschlungen sind und
  • 4 in schematischer Form ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Bauelements, das mit nur mit nur zylinderförmigen Elementen B unterschiedlicher Größe B1 und B2 gebildet ist und zusätzliche senkrechte Stege C zur Stabilisierung aufweisen, die jeweils ineinander verschlungen sind und
  • 5 in schematischer Form ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Bauelements analog 2, das mit quader- und zylinderförmigen Elementen gebildet ist, die jeweils ineinander verschlungen sind und das Bauelement auf einer Trägerstruktur D angeordnet ist.
Show:
  • 1 in schematic form an example of a component according to the invention, which with cuboid elements A. and cylindrical elements B. is formed as cage-shaped elements which are each intertwined, with the vertical webs of the cylindrical elements B. between the cuboid elements A. run away;
  • 2 in schematic form an example of a component according to the invention, which is formed with cuboid and cylindrical elements which are each intertwined, the vertical webs of the cylindrical elements B. in this case within the cuboid elements A. run away;
  • 3 in schematic form an example of a component according to the invention, which with only cuboid elements A. different size A1 and A2 is formed, which are each intertwined and
  • 4th in schematic form an example of a component according to the invention, which with only only cylindrical elements B. different size B1 and B2 is formed and have additional vertical webs C for stabilization, which are each intertwined and
  • 5 an example of a component according to the invention analogously in schematic form 2 , which is formed with cuboid and cylindrical elements that are each intertwined and the component on a support structure D. is arranged.

1 zeigt ein Bauelement, das mit quader- und zylinderförmigen Elementen A und B als käfigförmige Elemente gebildet ist, die jeweils ineinander verschlungen sind. Dabei ist jeweils ein zylinderförmiges Element B mit vier rahmenförmigen Elementen A, die eine quadratische Form aufweisen, verschlungen. Die senkrechten Stege der zylinderförmigen Elemente B, die ringförmige Elemente, mit denen zylinderförmige Elemente B gebildet sind, verlaufen genau zwischen den quaderförmigen Elementen A und halten diese so auf Abstand. 1 shows a component made with cuboid and cylindrical elements A. and B. is formed as cage-shaped elements, which are each intertwined. There is one cylindrical element in each case B. with four frame-shaped elements A. that are square in shape, entwined. The vertical bars of the cylindrical elements B. who have favourited annular elements with which cylindrical elements B. are formed, run exactly between the cuboid elements A. and keep them at a distance.

2 zeigt ein Bauelement, das mit quader- und zylinderförmigen Elementen A und B gebildet ist, die jeweils ineinander verschlungen sind. Dabei ist jeweils ein zylinderförmiges Element B mit vier rahmenförmigen Elementen A, die eine quadratische Form aufweisen, verschlungen. Die senkrechten Stege der zylinderförmigen Elemente B verlaufen in diesem Fall innerhalb der quaderförmigen Elemente A. 2 shows a component made with cuboid and cylindrical elements A. and B. is formed, which are each intertwined. There is one cylindrical element in each case B. with four frame-shaped elements A. that are square in shape, entwined. The vertical bars of the cylindrical elements B. run in this case within the cuboid elements A. .

3 zeigt ein Bauelement, das nur mit quaderförmigen Elementen A1 und A2 gebildet ist, die jeweils ineinander verschlungen sind. Dabei wurden mehrere rahmenförmige Elemente A1 und A2, die unterschiedliche Geometrien und Dimensionierungen aufweisen und Bestandteil jeweils eines quaderförmigen Elements sind, eingesetzt. 3 shows a component that only consists of cuboid elements A1 and A2 is formed, which are each intertwined. There were several frame-shaped elements A1 and A2 , which have different geometries and dimensions and are part of a cuboid element, are used.

4 zeigt ein Bauelement, das mit ringförmigen Elementen B1 und B2 gebildet ist, die jeweils ineinander verschlungen sind. Dabei weisen die ringförmigen Elemente B1 und B2 in ihrem Inneren Stege C1 und C2 auf, die jeweils senkrecht innerhalb eines ringförmigen Elements B1 und B2 angeordnet sind und die die Stabilität erhöhen können. Die ringförmigen Elemente B1 und B2 sind jeweils mit senkrechten Stegen verbunden, so dass sie zylinderförmige Elemente bilden. 4th shows a component made with annular elements B1 and B2 is formed, which are each intertwined. The ring-shaped elements B1 and B2 in their interior webs C1 and C2 on, each perpendicular within an annular element B1 and B2 are arranged and which can increase the stability. The annular elements B1 and B2 are each connected with vertical webs so that they form cylindrical elements.

5 zeigt ein Bauelement, das mit quader- und zylinderförmigen Elementen A und B, wie beim Beispiel nach 2 gebildet ist, die jeweils ineinander verschlungen sind. Dabei sind quader- und zylinderförmige Elemente A und B mit einer Trägerstruktur D verbunden. 5 shows a component made with cuboid and cylindrical elements A. and B. as in the example after 2 is formed, which are each intertwined. There are cuboid and cylindrical elements A. and B. with a support structure D. connected.

Beispiel 1example 1

Für industrielle Trocknungsprozesse bei der Papierherstellung, werden flächige Strahlungsbrenner eingesetzt. Diese werden bisher häufig mit einem metallischen Glühkörper versehen, um die entstehende Wärme optimal an das zu beheizende Gut abzustrahlen. Die chemische Stabilität des Metalls und dessen Tendenz zur Erweichung begrenzen die Brenntemperaturen. Um eine Steigerung des Wirkungsgrades zu erzielen und die Energieeffizienz zu verbessern, ist es vorteilhaft Glühkörper aus Keramik einzusetzen. Dabei sind insbesondere offenzellige Netzwerke, wie beispielsweise keramische Schäume oder Strukturen auf Basis technischer Textilien interessant. Diese besitzen häufig nur einen Materialvolumenanteil von 50 % bis 10 % und sind entsprechend gut durchströmbar. Durch die hohe thermische Beständigkeit des Siliciumcarbids werden diese Strukturen bevorzugt aus einer der beiden Materialvarianten SSiC (drucklos gesintertes SiC) oder SiSiC (Silicium-infiltriertes SiC) hergestellt. Trotz des geringen Werkstoffvolumenanteils und den Vorzügen der netzwerkartigen Struktur neigen derartige keramische Strahlkörper zur Rissbildung infolge der auftretenden Temperaturgradienten, insbesondere bei Modulationsprozessen und beim Brennerstart.Flat radiant burners are used for industrial drying processes in paper production. Up to now, these have often been provided with a metallic incandescent body in order to optimally radiate the resulting heat to the item to be heated. The chemical stability of the metal and its tendency to soften limit the firing temperatures. In order to increase the efficiency and improve the energy efficiency, it is advantageous to use ceramic incandescent bodies. Open-cell networks such as ceramic foams or structures based on technical textiles are of particular interest. These often only have a material volume fraction of 50% to 10% and are accordingly easy to flow through. Due to the high thermal resistance of silicon carbide, these structures are preferably made from one of the two material variants SSiC (pressureless sintered SiC) or SiSiC (silicon-infiltrated SiC). Despite the low proportion of material volume and the advantages of the network-like structure, ceramic radiant bodies of this type tend to crack as a result of the temperature gradients that occur, especially during modulation processes and when the burner is started.

Bei der Erfindung können solche Strahlkörper von Strahlungsbrennern, in denen die Verbrennungsreaktion abläuft, durch die Segmentierung in einzelne, miteinander verbundene, aber flexible bewegliche käfigförmige Elemente hergestellt werden. Die Elemente eines Strahlkörpers können dabei die während des Zünd- und Moduliervorganges auftretenden Temperaturgradienten deutlich besser verkraften als monolithische Platten aus keramischem Schaum, regelmäßigen oder unregelmäßigen Netzwerken.In the invention, such radiant burner radiant bodies, in which the combustion reaction takes place, can be produced by segmenting into individual, interconnected, but flexible, movable cage-shaped elements. The elements of a radiant body can withstand the temperature gradients that occur during the ignition and modulation process much better than monolithic plates made of ceramic foam, regular or irregular networks.

Für die Herstellung eines solchen Bauelements wird zunächst eine Konstruktion angefertigt, die die Gestalt der einzelnen Elemente A und B und ihre spätere Anordnung zueinander definiert. Diese kann beispielsweise aus zwei käfigförmigen Elementarten A und B bestehen. Die Einheitszelle des quaderförmigen Elements A sei dabei ein einfacher Würfel mit Stegen einer Kantenlänge von 15 mm. Die Einheitszelle des Elementes B sei ein zylinderförmiger Volumenkörper bestehend aus zwei ringförmigen Elementen mit einem Durchmesser von ebenfalls 15 mm und vier rotationssymmetrisch angeordneten Stegen C mit einer Länge von 15 mm, die die beiden ringförmigen Elemente miteinander zu einem zylinderförmigen Element verbinden. Die quader- und zylinderförmigen Elemente A und B sollen in diesem Fall aus zwei übereinander angeordneten Einheitszellen bestehen, so dass der jeweilige Strahlkörper in Summe aus zwei Ebenen besteht. Die Stegdicke aller Elemente sei mit 2,5 mm und der Außendurchmesser bei rotationssymmetrischen Stegen bzw. die Länge der Flächendiagonale bei nichtrotationssymmetrischen Stegen mit 2,5 mm definiert. Jedes Element besitzt zusätzliche Stege C, die es nach unten mit einer Trägerstruktur D verbinden können, um den Abstand der einzelnen Elemente A und B zueinander zu gewährleisten. Auf dieser Trägerstruktur D seien die Elemente A mit einem Abstand von 5 mm zueinander angeordnet. Die mittlere Längsachse (Zentralachse) durch die ringförmigen Elemente B sei symmetrisch im Schnittpunkt der Diagonalen zwischen den quaderförmigen Elementen, die mit rahmenförmigen Elementen A gebildet sind, angeordnet (vgl. 5). Die vertikal verlaufenden Stege C der quaderförmigen Elemente A durchdringen dabei die Volumen der zylinderförmigen Elemente B und verknüpfen so beide Strukturen. Die vertikalen Stege D der zylinderförmigen Elemente B ihrerseits verlaufen in den Zwischenräumen der quaderförmigen Elemente A und definieren so den minimal möglichen Abstand zwischen den Gitterelementen. Die zylinderförmigen Elemente B seien überdies durch die Trägerstruktur D so angeordnet, dass sie um eine halbe Einheitszelle höher angeordnet sind als die Elemente des Typs A (vgl. 5). Das gesamte Bauelement soll aus einem Raster von 10 x 7 quaderförmigen Elementen A und 9 x 6 zylinderförmigen Elementen B bestehen und so eine Gesamtdimension von 200 mm x 140 mm aufweisen.For the production of such a component, a construction is first made that shows the shape of the individual elements A. and B. and their subsequent arrangement to one another is defined. This can, for example, consist of two types of cage-shaped elements A. and B. consist. The unit cell of the cuboid element A. be a simple cube with bars with an edge length of 15 mm. The unit cell of the element B. Let be a cylindrical volume body consisting of two ring-shaped elements with a diameter of 15 mm and four webs arranged in a rotationally symmetrical manner C. with a length of 15 mm, which connect the two ring-shaped elements together to form a cylindrical element. The cuboid and cylindrical elements A. and B. should in this case consist of two unit cells arranged one above the other, so that the respective radiating body consists of two levels in total. The web thickness of all elements is defined as 2.5 mm and the outer diameter for rotationally symmetrical webs or the length of the surface diagonal for non-rotationally symmetrical webs as 2.5 mm. Each element has additional webs C, which it down with a support structure D. can connect to the spacing of each element A. and B. to ensure each other. On this support structure D. be the elements A. arranged at a distance of 5 mm from each other. The middle longitudinal axis (central axis) through the annular elements B. be symmetrical at the intersection of the diagonals between the cuboid elements and those with frame-shaped elements A. are formed, arranged (cf. 5 ). The vertically extending webs C of the cuboid elements A. penetrate the volume of the cylindrical elements B. and thus link both structures. The vertical bars D. of the cylindrical elements B. in turn run in the spaces between the cuboid elements A. and thus define the minimum possible distance between the grid elements. The cylindrical elements B. are also through the support structure D. arranged so that they are arranged higher than the elements of the type by half a unit cell A. (see. 5 ). The entire component should consist of a grid of 10 x 7 cuboid elements A. and 9 x 6 cylindrical elements B. exist and thus have an overall dimension of 200 mm x 140 mm.

Für ein Beispiel soll die konstruierte Struktur mittels 3D-Druck in ein polymeres Vorprodukt (Templat) überführt werden. Dieses polymere Vorprodukt, das beispielsweise mittels selektivem Lasersintern aus Polyamid gefertigt werden kann, soll dann mit einer keramischen Suspension aus SiC-Partikeln nach dem oben beschriebenen Verfahren beschichtet werden. Die auf Wasserbasis beruhende Suspension kann beispielsweise sinterfähige SiC-Partikel in Form einer bimodalen Mischung aufweisen, deren mittlere Partikelgröße d50 zwischen 0,01 µm und 50 um beträgt. Daneben kann diese Suspension noch anorganische und/oder organische Additive zur Einstellung eines geeigneten Fließ- und Benetzungsverhaltens, sowie Hilfsmittel, zur Einstellung des Sinterverhaltens enthalten. Im Falle einer Siliciumcarbid-Suspension enthält diese beispielsweise eine bimodale SiC-Partikelgrößenverteilung, hergestellt durch Mischung von SiC-Pulvern mit mittleren Partikelgrößen d50 von 2 µm und 25 µm im Verhältnis von 60 % zu 40 %; außerdem 0,7 % Borcarbid und 12 % eines wasserlöslichen Polysaccharids (entspricht 2,5 % Kohlenstoff nach der Pyrolyse) als Sinteradditiv. Bei den Prozentangaben soll es sich generell um Masse-% handeln.For an example, the constructed structure is to be converted into a polymeric preliminary product (template) using 3D printing. This polymeric preliminary product, which can be manufactured from polyamide by means of selective laser sintering, for example, is then to be coated with a ceramic suspension of SiC particles by the method described above. The water-based suspension can, for example, have sinterable SiC particles in the form of a bimodal mixture, the average particle size d 50 of which is between 0.01 μm and 50 μm. In addition, this suspension can also contain inorganic and / or organic additives for setting a suitable flow and wetting behavior, as well as auxiliaries for setting the sintering behavior. In the case of a silicon carbide suspension, this contains, for example, one bimodal SiC particle size distribution, produced by mixing SiC powders with mean particle sizes d 50 of 2 µm and 25 µm in a ratio of 60% to 40%; also 0.7% boron carbide and 12% of a water-soluble polysaccharide (corresponds to 2.5% carbon after pyrolysis) as a sintering additive. The percentages should generally be% by mass.

Das Fließverhalten der Suspension sollte so eingestellt sein, dass alle zu beschichtenden Oberflächenbereiche des gedruckten Vorprodukts mit Suspension benetzt werden können. Hierzu wird ein Feststoffgehalt von ca. 87 Masse% bezogen auf die gesamte Masse der Suspension eingestellt. Die Beschichtung selbst kann mittels eines Tauchverfahrens erfolgen, bei dem das zuvor gedruckte gitterförmige Vorprodukt in ein Suspensionsreservoir eingetaucht und nach einer definierten Verweilzeit wieder entnommen wird. Nach dem Tränkprozess kann überschüssige Suspension durch Rütteln oder Zentrifugieren entfernt werden, wobei die Wahl der Prozessparameter die Schichtdicke der Beschichtung bestimmt. Hierbei ist darauf zu achten, dass die einzelnen Elemente A und B nicht durch Suspensionsfilme bzw. Tropfen miteinander verbunden werden. Die Beschichtungsparameter sind so einzustellen, dass möglichst eine gleichmäßige Stegumhüllung im gesamten Bauteil vorliegt. Die Dicke der Beschichtung sollte zwischen 50 µm und 750 µm, bevorzugt zwischen 120 µm und 500 µm liegen. Es ist möglich, die Dicke der Beschichtung auch durch mehrfache aufeinanderfolgende Tauchvorgänge mit zwischengelagerten Trocknungszeiten zu erreichen. Nach einem abschließenden Trocknungsprozess bei 60 °C bis 80 °C über einen Zeitraum von 1 Stunde bis 8 Stunden erfolgt eine Hochtemperaturwärmebehandlung, die mit der thermischen Zersetzung oder der Ausschmelzung der gedruckten, polymeren Vorproduktstruktur beginnt. Die Temperatur für diesen Prozessschritt ist so zu wählen, dass ein vollständiges Entfernen des Vorproduktes durch Ausschmelzen oder thermische Zersetzung möglich ist, bevor der Verdichtungsprozess durch das Sintern beginnt. Im vorliegenden Fall kann diese Temperatur bis zu 1200 °C betragen, wobei die Zersetzung oder Ausschmelzung des Kernelementwerkstoffs, mit dem das Vorprodukt hergestellt worden ist, günstigstenfalls unter Inertgasatmosphäre durchgeführt werden kann. Ist dies erfolgt, kann durch das Sintern das abgeformte Halbzeug in ein keramisches Bauelement mit geometrisch verbundenen, aber stofflich getrennten Elementen A und B überführt werden. Dazu wird das verbliebene SiC-Pulvergerüst unter ArgonAtmosphäre bei einer Temperatur zwischen 2000 °C und 2200 °C gesintert. Die lineare Schwindung der Struktur kann zwischen 3 % und 20 % betragen und wird durch die Wahl des Ausgangspulververhältnisses, die Sintertemperatur und die Art und Menge der zugesetzten Additive bestimmt.The flow behavior of the suspension should be adjusted so that all surface areas of the printed preproduct to be coated can be wetted with suspension. For this purpose, a solids content of approx. 87% by mass based on the total mass of the suspension is set. The coating itself can be done by means of an immersion process, in which the previously printed grid-like preliminary product is immersed in a suspension reservoir and removed again after a defined dwell time. After the impregnation process, excess suspension can be removed by shaking or centrifuging, the choice of process parameters determining the layer thickness of the coating. It is important to ensure that the individual elements A. and B. are not connected to one another by suspension films or drops. The coating parameters must be set in such a way that there is as even a web coating as possible in the entire component. The thickness of the coating should be between 50 μm and 750 μm, preferably between 120 μm and 500 μm. It is possible to achieve the thickness of the coating by multiple successive dipping processes with intermediate drying times. After a final drying process at 60 ° C to 80 ° C over a period of 1 hour to 8 hours, a high-temperature heat treatment takes place, which begins with the thermal decomposition or melting of the printed, polymeric preproduct structure. The temperature for this process step should be selected so that the preliminary product can be completely removed by melting or thermal decomposition before the densification process begins with sintering. In the present case, this temperature can be up to 1200 ° C., with the decomposition or melting of the core element material with which the intermediate product has been produced can, at best, be carried out under an inert gas atmosphere. Once this is done, the sintered semi-finished product can be converted into a ceramic component with geometrically connected, but materially separated elements A. and B. be convicted. For this purpose, the remaining SiC powder framework is sintered under an argon atmosphere at a temperature between 2000 ° C and 2200 ° C. The linear shrinkage of the structure can be between 3% and 20% and is determined by the choice of the starting powder ratio, the sintering temperature and the type and amount of additives added.

Nach Abschluss des Sintervorganges muss die Trägerstruktur D mechanisch entfernt werden. Dadurch erlangen die einzelnen käfigförmigen Elemente A und B ihre Beweglichkeit innerhalb der zuvor definierten geometrischen Grenzen.After the sintering process is complete, the carrier structure must D. removed mechanically. This gives the individual cage-shaped elements A. and B. their mobility within the previously defined geometric limits.

Die flexible Gitterstruktur kann nun in eine Rahmenkonstruktion für Strahlungsbrenner eingebunden werden. Hierbei empfiehlt es sich nur wenige Elemente der Randbereiche fest einzubinden und den anderen die Bewegung zur Minimierung mechanischer Spannungen zu ermöglichen.The flexible grid structure can now be integrated into a frame construction for radiant burners. It is advisable to firmly integrate only a few elements of the edge areas and to allow the others to move in order to minimize mechanical stresses.

Beispiel 2Example 2

Ein zweites Anwendungsbeispiel sind Strahlbrenner, wie sie unter anderem bei Temperprozessen in der Glas- und Stahlindustrie zum Einsatz kommen. Sie dienen beispielsweise zu Erwärmung von Halbzeugen für deren nachfolgende Umformung. Durch das Eindüsen heißer Verbrennungsgase kann eine bessere Umwälzung der Ofenatmosphäre erreicht werden, was zu einer gleichmäßigeren und schnelleren Durchwärmung des Brenngutes führt. Die Brennerdüsen dieser Strahlbrenner bestehen zumeist aus Silicium-infiltriertem Siliciumcarbid. Um eine höhere Brennereffizienz zu erreichen können in den Brennraum der Siliciumcabrid-rohre poröse Flammhalter eingebaut werden, die dann als eine Art Porenbrenner fungieren. Für diesen Anwendungsfall können monolithische poröse Flammhalterstrukturen aus Hochtemperaturwerkstoffen, wie beispielsweise Siliciumcarbid nicht mehr eingesetzt werden, da sie der schlagartigen Belastung im pulsenden Betrieb nicht standhalten. Eine Brennerkomponente aus einem flexiblen keramischen Netzwerk hingegen ist hierbei in der Lage die hohen mechanischen Belastungen durch die schlagartige Ausbreitung der gezündeten Brenngase ebenso zu ertragen, wie die auftretenden thermomechanischen Spannungen durch die Temperaturgradienten.A second application example are jet burners, such as those used in tempering processes in the glass and steel industry. They are used, for example, to heat semi-finished products for their subsequent forming. By injecting hot combustion gases, better circulation of the furnace atmosphere can be achieved, which leads to more even and faster heating of the material to be fired. The burner nozzles of these jet burners mostly consist of silicon-infiltrated silicon carbide. In order to achieve a higher burner efficiency, porous flame holders can be built into the combustion chamber of the silicon cabrid tubes, which then function as a kind of pore burner. For this application, monolithic porous flame holder structures made of high-temperature materials such as silicon carbide can no longer be used, since they cannot withstand the sudden load in pulsating operation. A burner component made of a flexible ceramic network, on the other hand, is able to withstand the high mechanical loads caused by the sudden spread of the ignited fuel gases as well as the thermomechanical stresses caused by the temperature gradients.

Im Gegensatz zu den im Beispiel 1 beschriebenen flachen Strahlungsbrennern mit häufig rechteckiger Grundfläche, sind die Brennerdüsen vorzugsweise rund gestaltet. Erfindungsgemäß kann auch hierfür eine optimale konstruktive Lösung gefunden werden, die eine maximale Stabilität der Struktur als Ganzes bzw. ihrer einzelnen Elemente ermöglicht. Der Herstellungsprozess von der Konstruktion über den Druck bis hin zur Beschichtung, Wärmebehandlung und anschließenden Entfernung der Stützstruktur D ist äquivalent zum Beispiel 1.In contrast to the flat radiant burners described in Example 1, which often have a rectangular base area, the burner nozzles are preferably round. According to the invention, an optimal structural solution can also be found for this, which enables maximum stability of the structure as a whole or its individual elements. The manufacturing process from construction to printing to coating, heat treatment and subsequent removal of the support structure D. is equivalent to example 1.

Da die mechanische Belastung aber ungleich höher ist, können die Stege C der Elemente A und/oder B dicker ausgeführt werden. Auch ist es möglich alle oder einzelne Elemente A und/oder B konstruktiv besonders unempfindlich gegenüber mechanischen Lastspitzen zu gestalten, indem diese beispielsweise keine scharfen Kanten aufweisen. So kann eine solche Struktur unter anderem aus kugelartigen Elementen aufgebaut sein, die ihrerseits aus drei ringförmigen Stegen bestehen.But since the mechanical load is much higher, the webs C of the elements A. and or B. be made thicker. It is also possible all or individual elements A. and or B. to be structurally particularly insensitive to mechanical load peaks, for example by not having any sharp edges. Such a structure can, among other things, be constructed from spherical elements which in turn consist of three annular webs.

Beispiel 3Example 3

Brennhilfsmittel und Sinterunterlagen werden in der keramischen Industrie in vielfältigen Formen benötigt. Ihre Aufgabe besteht in der stabilen Lagerung von Brenngut über den gesamten Prozess der Wärmebehandlung. Aus energetischer Sicht ist es nützlich, wenn diese Brennhilfsmittel hohe Aufheiz- und Abkühlraten ertragen können und überdies möglichst leicht sind, damit so wenig Masse wie möglich zusätzlich zum eigentlich Brenngut erwärmt werden muss. Da viele keramische Produkte im Verlauf der Sinterung eine Schwindung erfahren, sind mitschwindende Unterlagen von hohem Interesse. Gemäß der vorliegenden Erfindung können Brennhilfsmittel aus verschiedenen Materialien gefertigt werden, die durch ihre netzwerkartige Struktur besonders leicht sind. Die Beweglichkeit der einzelnen käfigförmigen Elemente ermöglicht es die Schwindung von Brenngut auszugleichen oder reduziert zumindest die sonst üblicherweise auftretende Behinderung der Schwindung.Kiln furniture and sintering supports are required in the ceramic industry in a variety of forms. Their task is the stable storage of the items to be fired throughout the entire heat treatment process. From an energetic point of view, it is useful if these kiln furniture can withstand high heating and cooling rates and, moreover, are as light as possible so that as little mass as possible has to be heated in addition to the actual material to be fired. Since many ceramic products shrink in the course of sintering, substrates that shrink with them are of great interest. According to the present invention, kiln furniture can be made from various materials which are particularly light due to their network-like structure. The mobility of the individual cage-shaped elements makes it possible to compensate for the shrinkage of the items to be fired or at least to reduce the hindering shrinkage that otherwise usually occurs.

Beispielhaft können derartige Brennhilfsmittel aus Cordierit aufgebaut werden. Hierfür kann Cordieritschamotte mit Ballclay, Speckstein und Aluminiumoxid in einem Verhältnis von ca. 60 zu 20 zu 15 zu 5 gemischt werden. Dafür werden die pulverförmigen Ausgangstoffe mit einer mittleren Partikelgröße d50 von ca. 20 µm mit Wasser vermischt und zu einer fließfähigen Suspension mit ca. 80 % bis 85 % Feststoffanteil verarbeitet. Das Fließverhalten kann wesentlich über die Korngröße der Cordieritschamotte beeinflusst werden. Anschließend erfolgt analog zu Beispiel 1 die Beschichtung eines mit gedruckter Trägerstruktur versehenen Vorproduktes, das entsprechend der Aufgabe auch aus einem zusammenhängenden Grundgitter gefertigt sein kann, in das flexible Einzelelemente als zweites Gitter eingebracht sind. Bei einer Wärmebehandlung von ca. 1300 °C wird das Material gebrannt, wobei zunächst das Vorprodukt thermisch zersetzt wird. Das verbleibende zusammenhängende untere Gitter übernimmt dabei die Funktion der Lastaufnahme und Weiterleitung zu den Stützen des Ofenaufbaus. Die beliebig gestalteten kleineren Elemente, die aus mindestens einer Elementzelle aufgebaut sind, bilden die zweite Ebene, auf der das Brenngut ablegt werden kann. Durch die gezielt ausgewählten Kontaktpunkte und die konstruktive Vorgabe ihrer Beweglichkeit können Dimensionsänderungen des Brenngutes während der Sinterung ausgeglichen werden.For example, such kiln furniture can be made from cordierite. For this, cordierite chamotte can be mixed with ball clay, soapstone and aluminum oxide in a ratio of approx. 60: 20: 15: 5. For this purpose, the powdery starting materials with an average particle size d 50 of approx. 20 µm are mixed with water and processed into a flowable suspension with approx. 80% to 85% solids content. The flow behavior can be significantly influenced by the grain size of the cordierite chamotte. Then, analogously to Example 1, a preproduct provided with a printed carrier structure is coated, which according to the task can also be made from a coherent basic grid into which flexible individual elements are introduced as a second grid. With a heat treatment of approx. 1300 ° C, the material is fired, whereby the preliminary product is first thermally decomposed. The remaining coherent lower grid takes on the function of load absorption and transmission to the supports of the furnace structure. The arbitrarily designed smaller elements, which are made up of at least one element cell, form the second level on which the items to be fired can be placed. Through the specifically selected contact points and the structural specification of their mobility, dimensional changes in the firing material can be compensated for during sintering.

Ein solches Brennhilfsmittel kann beispielsweise ein quadratisches Grundgitter mit 460 mm Kantenlänge aufweisen, dessen einzelne käfigförmigen Elemente ca. 20 mm Kantenlänge besitzen. Erfindungsgemäß können voneinander unabhängige Elemente A mit einer Kantenlänge von beispielsweise 20 mm bis 50 mm in dieses Gitter eingepasst sein. Diese bilden die eigentliche Kontaktfläche zum Brenngut. Um eine Ebene Auflage zu ermöglichen können Elemente A auch einseitig an der Oberseite mit einer ebenen Platte verschlossen sein.Such a kiln furniture can, for example, have a square basic grid with an edge length of 460 mm, the individual cage-shaped elements of which have an edge length of approximately 20 mm. According to the invention, independent elements A. be fitted into this grid with an edge length of, for example, 20 mm to 50 mm. These form the actual contact surface with the items to be fired. In order to enable a level support can elements A. also be closed on one side at the top with a flat plate.

Claims (8)

Temperaturwechselbeständiges Bauelement, insbesondere ein Brenner, ein Solarabsorber, ein Katalysatorträger, ein Brennhilfsmittel oder ein Schwindungsvermittler, an dem während des Betriebs lokal Temperaturdifferenzen von mindestens 100 K auftreten und dabei das dreidimensionale Bauelement mit käfigförmigen Elementen (A, B), die einen inneren Hohlraum umschließen, gebildet ist; wobei die käfigförmigen Elemente (A, B) aus einem sinterbaren keramischen Werkstoff bestehen und die einzelnen käfigförmigen Elemente (A, B) nicht stoffschlüssig oder mittels Gelenken verbunden, sondern formschlüssig und ineinander verschlungen und nicht zerstörungsfrei lösbar sind, so dass Relativbewegungen zwischen nebeneinander angeordneten käfigförmigen Elementen (A, B) möglich sind.Thermal shock-resistant component, in particular a burner, a solar absorber, a catalyst carrier, a kiln furniture or a shrinkage mediator, at which local temperature differences of at least 100 K occur during operation, and the three-dimensional component with cage-shaped elements (A, B) that enclose an inner cavity , is formed; The cage-shaped elements (A, B) are made of a sinterable ceramic material and the individual cage-shaped elements (A, B) are not materially bonded or connected by means of joints, but form-fitting and intertwined and cannot be released without being destroyed, so that relative movements between adjacent cage-shaped Elements (A, B) are possible. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die käfigförmigen Elemente (A, B) rahmen-, ring-, zylinder- oder kugelförmig ausgebildet sind.Component after Claim 1 , characterized in that the cage-shaped elements (A, B) are frame-shaped, ring-shaped, cylindrical or spherical. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Stege der käfigförmigen Elemente (A, B) einen Hohlraum umschließen, der mindestens 60 % des Volumens des jeweiligen käfigförmigen Elements (A, B) ausmacht.Component according to one of the preceding claims, characterized in that webs of the cage-shaped elements (A, B) enclose a cavity which makes up at least 60% of the volume of the respective cage-shaped element (A, B). Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an Stegen käfigförmiger Elemente (A, B) ein Aspektverhältnis Länge zu Durchmesser oder Länge zu Querschnittsflächendiagonale von mindestens 3 zu 1 eingehalten ist.Component according to one of the preceding claims, characterized in that an aspect ratio of length to diameter or length to cross-sectional area diagonal of at least 3 to 1 is maintained on webs of cage-shaped elements (A, B). Verfahren zur Herstellung eines Bauelements nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die dreidimensionalen käfigförmigen Elemente (A, B) mit einem additiven Herstellungsverfahren und anschließender Sinterung oder Schmelzinfiltration unter Einsatz mindestens eines pulverförmigen sinterfähigen keramischen Werkstoffs so ausgebildet werden, dass sie bei der Herstellung ineinander verschlungen werden und so eine Verbindung der so miteinander verbundenen käfigförmigen Elemente (A, B) erreicht wird, die Relativbewegungen zwischen nebeneinander angeordneten käfigförmigen Elementen (A; B) ermöglicht und eine stoffschlüssige Verbindung zwischen käfigförmigen (A, B) vermieden wird.Method for producing a component according to one of the preceding claims, characterized in that the three-dimensional cage-shaped elements (A, B) are formed with an additive production process and subsequent sintering or melt infiltration using at least one powdery sinterable ceramic material so that they are formed during production are intertwined and thus a connection of the cage-shaped elements (A, B) connected to one another is achieved, the relative movements between one another arranged cage-shaped elements (A; B) and a material connection between cage-shaped (A, B) is avoided. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass käfigförmige Elemente (A, B) mit einem Druckverfahren zu einem grünfesten Halbzeug verarbeitet und das Halbzeug bei mindestens einer Wärmebehandlung gesintert wird.Method according to the preceding claim, characterized in that cage-shaped elements (A, B) are processed into a green-solid semi-finished product using a printing process, and the semi-finished product is sintered in at least one heat treatment. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Vorprodukt aus einem thermisch zersetzbaren Werkstoff mit einem additiven Herstellungsverfahren hergestellt wird, bei dem käfigförmige Elemente (A, B), die mit dem thermisch zersetzbaren Werkstoff gebildet sind, ineinander verschlungen sind, und anschließend diese käfigförmigen Elemente (A, B) des Vorproduktes mit einem pulverbasierten sinterfähigen keramischen Werkstoff an ihren Oberflächen beschichtet werden und im Anschluss an diese Beschichtung aus dem grünfesten Halbzeug bei mindestens einer Wärmebehandlung der thermisch zersetzbare Werkstoff des Vorproduktes ausgetrieben und der pulverförmige sinterfähige Werkstoff gesintert oder mit Schmelze infiltriert und in käfigförmigen Elementen (A, B) mindestens ein Hohlraum ausgebildet wird.Procedure according to Claim 6 , characterized in that a preliminary product is produced from a thermally decomposable material using an additive manufacturing process, in which cage-shaped elements (A, B), which are formed with the thermally decomposable material, are intertwined, and then these cage-shaped elements (A, B) of the preliminary product are coated on their surfaces with a powder-based sinterable ceramic material and, following this coating, the thermally decomposable material of the preliminary product is expelled from the green-solid semi-finished product with at least one heat treatment and the powdery sinterable material is sintered or infiltrated with melt and in cage-shaped elements (A, B) at least one cavity is formed. Verfahren nach einem der drei vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das additive Herstellungsverfahren auf einem Trägerelement (D) durchgeführt und ein damit hergestelltes Halbzeug vor einer Wärmebehandlung, mit der eine Sinterung des sinterfähigen Werkstoffs erreicht wird, vom Trägerelement (D) gelöst wird.Method according to one of the three preceding claims, characterized in that the additive manufacturing process is carried out on a carrier element (D) and a semi-finished product produced therewith is detached from the carrier element (D) before a heat treatment with which sintering of the sinterable material is achieved.
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