DE102020004310A1

DE102020004310A1 - Verfahren und Einrichtung zur Herstellung eines Körpers

Info

Publication number: DE102020004310A1
Application number: DE102020004310.0A
Authority: DE
Inventors: Jörg Hübler; Hagen Bankwitz
Original assignee: Hochschule Mittweida FH
Current assignee: Hochschule Mittweida FH
Priority date: 2020-07-15
Filing date: 2020-07-15
Publication date: 2022-01-20

Abstract

Die Erfindung betrifft Verfahren und Einrichtungen zur Herstellung eines Körpers. Diese zeichnen sich insbesondere dadurch aus, dass Körper aus wenigstens einem Metall, wenigstens einer Keramik oder einem Verbundwerkstoff additiv einfach herstellbar und so bereitstellbar sind. Dazu wird wenigstens ein mit Partikeln aus wenigstens einem Metall oder wenigstens einer Keramik hochgefüllter Kunststoff auf einen Träger oder einen Bestandteil des Körpers mittels wenigstens einer Düse aufgetragen. Weiterhin wird zur Ausbildung eines Körperteils aus dem wenigstens einem Metall oder der wenigstens einen Keramik der aufgetragene Kunststoff während des Auftrags oder nach dem Auftrag mit energiereichen Strahlen wenigstens einer Quelle energiereicher Strahlung beaufschlagt, so dass der Kunststoff verdampft und die Partikel zu einem Körperteil sintern und/oder schmelzen oder zur Ausbildung eines Körperteils aus dem Kunststoff mit den Partikeln aus dem wenigstens einem Metall oder der wenigstens einen Keramik der aufgetragene Kunststoff nicht mit energiereicher Strahlung beaufschlagt wird.

Description

Die Erfindung betrifft Verfahren und Einrichtungen zur Herstellung eines Körpers.
Im Wesentlichen sind vier Verfahren für eine additive Fertigung etabliert, im Einzelnen

- das FDM-Verfahren (Fused Deposition Modeling), in Form einer Schmelzschichtung mit schmelzfähigen Kunststoff,
- das SLM-Verfahren (Selective Laser Melting), in Form eines selektiven Laserschmelzens mit Pulverauftrag in einer dünnen Schicht,
- das SLS-Verfahren (Selective Laser Sintering), in Form eines selektiven Lasersinterns mit Pulverauftrag in einer dünnen Schicht und
- das SLA-Verfahren (Stereolithografie).

Für eine Herstellung metallischer Bauteile eignet sich das SLS-Verfahren und das SLM-Verfahren. Nachteilig dieser Verfahren ist, dass pro Layer (Druckebene) nur ein Material verarbeitbar ist. Weiterhin ist der Rohmaterialeinsatz (Pulver) besonders für kleine Bauteile im Verhältnis zu den Druckraum sehr groß im Verhältnis zum gedruckten Teil. Sollen mehrere Werkstoffe in einem Teil verarbeitet werden ist dies nur mit hohem Aufwand und Schichtweise möglich. Das nicht verwendete Pulver im Druckraum wird vermischt und muss entsorgt oder mit hohem Aufwand wieder getrennt werden.
Bei dem FDM-Verfahren wird geschmolzener Kunststoff auf eine Werkplattform aufgetragen. Voraussetzung dazu ist ein druckfähiges digitales 3D-Modell, welches von einem Datenverarbeitungssystem in eine Vielzahl von Schichten zerlegt (slicen) ist. Diese Schichten werden mittels eines Extruders auf eine Werkebene aufgetragen, wobei der Extruder insbesondere eine beheizbare Düse ist. Die Kunststofffäden (Filament) werden durch den Extruder erhitzt, bis sie sich verflüssigen. Dieser flüssige Thermoplast wird durch den Extruder entsprechend der Schichten des 3D-Modells auf die Werkebene aufgetragen. Sobald das Material abkühlt, härtet es aus. Auf eine ausgehärtete Schicht wird die nächste Schicht des flüssigen Kunststoffs aufgetragen. So entsteht Schicht für Schicht, das reale Abbild des 3D-Modells. Volumenkörper können bei dem Verfahren nicht solide, sondern mit Füllstrukturen aufgebaut werden. Für überhängende Elemente sind Stützstrukturen vorzusehen. Mit diesen Verfahren können nur thermoplastische Kunststoffe oder Elastomere verarbeitet werden.
Beim SLA-Verfahren werden lichtaushärtende Kunststoffe (Duroplast) in dünnen Schichten mittels Laserstrahlen ausgehärtet. Das sind Photopolymere, beispielsweise Kunst- oder Epoxidharze. Das Bauteil entsteht in einem flüssigen Kunststoffbad, welches aus den Basismonomeren des zu verarbeitenden lichtempfindlichen Kunststoffs besteht. Der flüssige Kunststoff wird mit einem Wischer gleichmäßig über der vorherigen Schicht verteilt. Der Laserstrahl wird über die Oberfläche bewegt, so dass die beaufschlagten Bereiche aushärten. Ist die Schicht ausgehärtet, wird die Bauplattform abgesenkt und in eine Position zurückgefahren, welche um genau den Betrag einer Schichtstärke unter der Schichtstärke davor liegt. Danach wird die nächste Schicht gedruckt. Schicht für Schicht wird so das Objekt aufgebaut. Beim 3D-Druck des Objekts sind Stützstrukturen erforderlich. Das Bauteil kann nicht in das flüssige Kunststoffbad gedruckt werden, ohne die Stützstrukturen würde es wegschwimmen. Die Stützstrukturen bestehen aus dem Material des Bauteils und müssen mechanisch entfernt werden.
Das SLS-Verfahren ist eines der ersten additiven Herstellungsverfahren. Ein Pulver wird in einer dünnen Schicht auf einer Plattform innerhalb der Baukammer verteilt aufgetragen. Das Pulver wird auf eine Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes des Rohmaterials insbesondere mit Laserstrahlung beaufschlagt und damit erwärmt. Die Partikel des Pulvers sintern zu einem festen Körper. Das nicht gesinterte Pulver stützt den Körper während der schichtweisen Realisierung, so dass keine speziellen Stützstrukturen notwendig sind. Nach Realisierung einer Schicht des Körpers wird die Bauplattform abgesenkt und mittels einer Rakel wird eine neue Pulverschicht aufgetragen. Das wiederholt sich, bis der Körper hergestellt ist.
Das SLM-Verfahren ist ähnlich dem SLS-Verfahren. Beim SLM-Verfahren wird im Gegensatz zum SLS-Verfahren der Schmelzpunkt des Materials überschritten. Mit dem SLM-Verfahren werden insbesondere Körper aus Metall realisiert.
Mit dem SLM-Verfahren und dem SLS-Verfahren können pro Layer keine unterschiedlichen Materialien in einem Arbeitsschritt gefertigt werden. Weiterhin ist der Materialeinsatz des Pulvers besonders bei kleinen Bauteilen im Verhältnis zum Druckraum sehr groß. Somit muss viel Material entsorgt oder aufbereitet werden. Der Auftrag der Pulverschichten mittels der Rakel ist zur Realisierung einer gleichmäßigen Schicht langsam. Daraus resultieren lange Zykluszeiten.
Durch die Druckschrift DE 10 2016 010 923 A1 ist ein Kombinationsdruck zur additiven Fertigung eines Bauteils aus einer Metall-Kunststoff-Kombination bekannt. Das Bauteil wird durch Extrusion eines niederschmelzenden oder amorphen Metalls und eines thermoplastischen Kunststoffs hergestellt, wobei das Bauteil schichtweise aufgebaut wird. Der so realisierte Kombinationsdruck führt mittels zweier oder mehrerer Extruder zu einem Multikomponentenbauteil aus einem oder mehreren Metallen und einem oder mehreren thermoplastischen Kunststoffen.
Der in den Patentansprüchen 1, 9 und 11 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Körper aus wenigstens einem Metall, wenigstens einer Keramik oder einem Verbundwerkstoff additiv einfach herzustellen und so bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird mit den in den Patentansprüchen 1, 9 und 11 aufgeführten Merkmalen gelöst.
Die Verfahren und Einrichtungen zur Herstellung eines Körpers zeichnen sich insbesondere dadurch aus, dass Körper aus wenigstens einem Metall, wenigstens einer Keramik oder einem Verbundwerkstoff additiv einfach herstellbar und so bereitstellbar sind.
Dazu wird wenigstens ein mit Partikeln aus wenigstens einem Metall oder wenigstens einer Keramik hochgefüllter Kunststoff auf einen Träger oder einen Bestandteil des Körpers mittels wenigstens einer Düse aufgetragen. Weiterhin wird zur Ausbildung eines Körperteils aus dem wenigstens einem Metall oder der wenigstens einen Keramik der aufgetragene Kunststoff während des Auftrags oder nach dem Auftrag mit energiereichen Strahlen wenigstens einer Quelle energiereicher Strahlung beaufschlagt, so dass der Kunststoff verdampft und die Partikel zu einem Körperteil sintern und/oder schmelzen oder zur Ausbildung eines Körperteils aus dem Kunststoff mit den Partikeln aus dem wenigstens einem Metall oder der wenigstens einen Keramik der aufgetragene Kunststoff nicht mit energiereicher Strahlung beaufschlagt wird.
Bei Einrichtungen zur Herstellung eines Körpers sind wenigstens zwei Düsen zum Austritt jeweils eines mit Partikeln hochgefüllten Kunststoffes und eine die energiereichen Strahlen beeinflussende Vorrichtung mit einer ersten Antriebsvorrichtung verbunden. Ein Träger der Kunststoffe oder des Körpers ist mit einer zweiten Antriebsvorrichtung verbunden. Weiterhin sind die Antriebsvorrichtungen mit einer Steuereinrichtung verbunden, so dass die Kunststoffe während oder nach dem Auftrag auf den Träger oder einen Bestandteil des Körpers verbleiben oder mittels der energiereichen Strahlen verdampfen und die Partikel zu einem Körperteil sintern oder schmelzen.
Bei Einrichtungen zur Herstellung eines Körpers ist ein Träger der mit Partikeln hochgefüllten Kunststoffe oder des Körpers mit einer Antriebsvorrichtung verbunden. Weiterhin sind eine erste Düse zum Austritt eines ersten mit Partikeln hochgefüllten Kunststoffes, wenigstens eine zweite Düse zum Austritt eines zweiten mit Partikeln hochgefüllten Kunststoffes und eine energiereiche Strahlen wenigstens einer Quelle energiereicher Strahlung beeinflussende und/oder auskoppelnde Vorrichtung jeweils mit einem Antrieb, in einer Kombination mit Antrieben oder zusammen mit einem Antrieb verbunden. Die Antriebsvorrichtung und der wenigstens eine Antrieb sind darüber hinaus mit einer Steuereinrichtung verbunden, so dass die mit Partikeln hochgefüllten Kunststoffe während oder nach dem Auftrag auf den Träger oder einen Bestandteil des Körpers verbleiben oder die Kunststoffe mittels der energiereichen Strahlen verdampfen und die Partikel zu einem Körperteil sintern oder schmelzen.
Die Antriebsvorrichtung und der wenigstens eine Antrieb können insbesondere in x-Richtung, in y-Richtung und/oder in z-Richtung wirkende Linearantriebe sein. Die Düsen und die die energiereiche Strahlung beeinflussende und/oder auskoppelnde Vorrichtung können vorteilhafterweise einzeln mit Antrieben oder zusammen mit einem Antrieb verbunden sein.
Damit kann der aus den Körperteilen bestehende Körper aufgebaut werden. Dadurch sind mittels eines urformenden Verfahrens Körper aus wenigstens einem Metall, wenigstens einer Keramik, einem Metall/Keramik-Verbund, einem Metall/KunststoffVerbund, einem Keramik/Kunststoff-Verbund oder einem Metall/Keramik/KunststoffVerbund herstellbar und bereitstellbar. Der Kunststoff ist dazu ein thermoplastischer Kunststoff mit einer niedrigen Schmelztemperatur und Verdampfungstemperatur. Der Füllungsgrad der Kunststoffe sollte größer/gleich 60 Gew.-% und kleiner 100 Gew.-% Metall/Keramik betragen. Der mit den Partikeln hochgefüllte Kunststoff kann insbesondere ein mit den Partikeln gefülltes Kunststofffilament sein.
Zur Herstellung eines Körpers auf den Träger werden wenigstens eine Düse, ein Träger und wenigstens eine Quelle energiereicher Strahlen verwendet.
Dazu wird entweder wenigstens ein mit Partikeln aus wenigstens einem Metall oder wenigstens einer Keramik hochgefüllter, mit der Düse auf den Träger oder einen Bestandteil des Körpers aufgetragener und durch die Quelle energiereicher Strahlung beaufschlagter Kunststoff zur Ausbildung eines Körperteils des Körpers aus dem wenigstens einem Metall oder der wenigstens einen Keramik verwendet, wobei der Kunststoff während der Beaufschlagung der energiereichen Strahlung verdampft und die Partikel zu dem Körperteil sintern und/oder schmelzen, oder wenigstens ein mit Partikeln aus wenigstens einem Metall oder wenigstens einer Keramik hochgefüllter, mit der Düse auf den Träger oder einen Bestandteil des Körpers aufgetragener Kunststoff zur Ausbildung eines Körperteils des Körpers aus dem Kunststoff mit den Partikeln verwendet.
Die wenigstens eine Düse ist zum Austritt des mit Partikeln hochgefüllten Kunststoffes mit einer den Kunststoff mit den Partikeln fördernde Einrichtung verbunden. Die fördernde Einrichtung kann dazu mit einer Steuereinrichtung verbunden sein. Derartige Einrichtungen sind bekannt. Darüber hinaus kann die Düse eine Heizeinrichtung aufweisen oder mit einer Heizeinrichtung verbunden sein, so dass beispielsweise ein mit Partikeln hochgefülltes Kunststoff-Filament zum Auftrag aufgeschmolzen oder pastös ist.
Das Verfahren stellt somit eine Kombination des FDM-Verfahrens und des SLS/SLM-Verfahrens dar, so dass auch Körper mit unterschiedlichen Materialkombinationen in einem additiven Verfahren herstellbar sind. Die so aus den Körperteilen bestehenden Körper sind effizient herstellbar, ohne dass wesentliche Materialverluste zu verzeichnen sind. Die Körper sind so schnell realisierbar, da insbesondere ein Auftrag von Partikeln mit einer Rakel entfällt. Weiterhin zeichnet sich das Verfahren dadurch aus, dass unterschiedliche Materialien in einem additiven Herstellungsverfahren miteinander kombinierbar sind. Während des Sinterns oder Schmelzens der Partikel des aufgetragenen Kunststoffes mit den Partikeln sintern oder schmelzen diese vorteilhafterweise gleichzeitig mit dem Körperteil, auf dem der Kunststoff mit den Partikeln aufgebracht wurde.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen 2 bis 8, 10 und 12 angegeben.
In einer Ausführungsform wird ein erster mit Partikeln aus einem ersten Metall oder einer ersten Keramik hochgefüllter Kunststoff auf den Träger oder den Bestandteil des Körpers mittels einer ersten Düse aufgetragen. Gleichzeitig wird wenigstens ein zweiter mit Partikeln aus einem zweiten Metall oder einer zweiten Keramik hochgefüllter Kunststoff mittels wenigstens einer zweiten Düse aufgetragen. Zur Ausbildung des Körperteils aus den Metallen oder den Keramiken werden der erste aufgetragene Kunststoff mit den Partikeln und der zweite aufgetragene Kunststoff mit den Partikeln während des Auftrags oder nach dem Auftrag mit energiereichen Strahlen der Quelle energiereicher Strahlung beaufschlagt, so dass die Kunststoffe verdampfen und die Partikel zu einem Körperteil aus den Metallen oder den Keramiken sintern und/oder schmelzen.
In einer Ausführungsform wird ein erster mit Partikeln aus einem ersten Metall oder einer ersten Keramik hochgefüllter Kunststoff auf den Träger oder den Bestandteil des Körpers mittels einer ersten Düse aufgetragen. Gleichzeitig wird wenigstens ein zweiter mit Partikeln aus einer zweiten Keramik oder einem zweiten Metall hochgefüllter Kunststoff mittels wenigstens einer zweiten Düse aufgetragen. Zur Ausbildung des Körperteils werden der erste aufgetragene Kunststoff mit den Partikeln und der zweite aufgetragene Kunststoff mit den Partikeln während des Auftrags oder nach dem Auftrag mit energiereichen Strahlen der Quelle energiereicher Strahlung beaufschlagt, so dass die Kunststoffe verdampfen und die Partikel zu einem Körperteil aus dem ersten Metall und der zweiten Keramik oder der ersten Keramik und dem zweiten Metall sintern und/oder schmelzen.
In einer Ausführungsform wird ein erster mit Partikeln aus einem ersten Metall oder einer ersten Keramik hochgefüllter Kunststoff auf den Träger oder den Bestandteil des Körpers mittels einer ersten Düse aufgetragen. Gleichzeitig wird oder werden wenigstens ein zweiter mit Partikeln aus einer zweiten Keramik und/oder einem zweiten Metall hochgefüllter Kunststoff mittels Düsen aufgetragen. Zur Ausbildung des Körperteils werden die aufgetragenen Kunststoffe mit den Partikeln während des Auftrags oder nach dem Auftrag mit energiereichen Strahlen der Quelle energiereicher Strahlung beaufschlagt, so dass die Kunststoffe verdampfen und die Partikel zu einem Körperteil sintern und/oder schmelzen.
Die mit den Partikeln hochgefülten Kunststoffe können vorteilhafterweise übereinander aufgetragen werden.
Zur Ausbildung des Körperteils kann wenigstens ein Laser und/oder eine Quelle für Elektronenstrahlen verwendet werden. Mit der Bestrahlung des Kunststoffes mit den Partikeln mit Laserstrahlung und/oder Elektronenstrahlen erhitzen sich insbesondere die Partikel, wobei Partikel schmelzen und der Kunststoff verdampft.
Der mit den Partikeln hochgefüllte Kunststoff kann insbesondere ein thermoplastischer Kunststoff sein.
Die Düse zum Auftrag des mit Partikeln hochgefüllten Kunststoffes kann eine heizbare Düse sein.
Die Austritte der Düsen sind vorteilhafterweise so angeordnet, dass die mit Partikeln hochgefüllten Kunststoffe wenigstens bereichsweise übereinander aufgetragen werden.
Wenigstens ein mit Partikeln aus wenigstens einem ersten Metall oder wenigstens einer ersten Keramik hochgefüllter und mit einer ersten Düse auf den Träger oder einen Bestandteil des Körpers aufgetragener erster Kunststoff, wenigstens ein mit Partikeln aus wenigstens einem zweiten Metall oder wenigstens einer zweiten Keramik hochgefüllter und mit einer zweiten Düse gleichzeitig aufgetragener zweiter Kunststoff und die durch die Quelle energiereicher Strahlung beaufschlagten Kunststoffe mit den Partikeln werden optional zur Ausbildung eines Körperteils des Körpers aus der Kombination der Metalle oder der Keramiken oder des Metalls und der Keramik verwendet, wobei die Kunststoffe während der Beaufschlagung der energiereichen Strahlung verdampfen und die Partikel zu dem Körperteil sintern und/oder schmelzen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen jeweils prinzipiell dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:

1 eine Einrichtung zur Herstellung eines Körpers und
2 eine Einrichtung zur Herstellung eines Körpers mit zwei Düsen.

Im nachfolgenden Ausführungsbeispiel werden ein Verfahren und eine Einrichtung zur Herstellung eines Körpers zusammen näher erläutert.
Eine Einrichtung zur Herstellung eines Körpers besteht im Wesentlichen aus einem Träger 1 in Verbindung mit einer Antriebsvorrichtung 10, wenigstens einer Düse 3 in Verbindung mit einem Antrieb 8, einer Laserstrahlung 6 beeinflussenden und/oder auskoppelnden Vorrichtung 5 in Verbindung mit einem Laser 4 als Quelle energiereicher Strahlen und dem Antrieb 8 oder einem weiteren Antrieb 7 und einer Steuereinrichtung 9.
Die 1 zeigt eine Einrichtung zur Herstellung eines Körpers in einer prinzipiellen Darstellung.
In einem kombinierten Schmelzschicht/Sinter-Verfahren für Werkstoffe mit höherer Schmelztemperatur wird wenigstens ein mit Partikeln gefüllter Kunststoff in Form eines gefüllten Kunststoff-Filaments 4 aufgeschmolzen und durch die Düse 3 schichtweise auf den wenigstens vertikal beweglichen Träger 1 in der gewünschten Form des Körpers aufgebracht. Direkt nach der Düse 3 wird der mit Partikeln gefüllte Kunststoff mit der Laserstrahlung 6 beaufschlagt. Die Düse 3 und die die Laserstrahlung 6 beeinflussende und/oder auskoppelnde Vorrichtung 5, beispielsweise in Form eines Scanners, sind mittels des Antriebs oder der Antriebe 7, 8 beweglich. Die Laserstrahlung 6 und die Düse 3 vollziehen die gleiche Bewegung, so dass der aus der Düse 3 austretende Kunststoff verdampft. Anschließend werden die Partikel aus dem Metall oder der Keramik durch den Energieeintrag gesintert und/oder aufgeschmolzen. Dieser Ablauf wird schichtweise wiederholt, indem der Träger 1 nach Beendigung einer Schicht um einen bestimmten Weg mittels der Antriebsvorrichtung 10 wenigstens in vertikaler Richtung bewegt wird. Das Kunststoff-Filament 2 besteht aus einem Kunststoff, der lediglich die Aufgabe hat, die Metallpartikel oder die Keramikpartikel zu binden. Weiterhin ist es möglich, mit mehreren Düsen 3 unterschiedliche mit Partikeln gefüllte Kunststoff-Filamente parallel zu verwenden. Damit können Körper hergestellt werden, die aus unterschiedlichen Materialien bestehen. Wird der Laser 4 deaktiviert, bleibt der Kunststoff erhalten. In der 1 sind die Antriebe 7, 8, die Antriebsvorrichtung 10 und die Steuereinrichtung einfach halber nicht gezeigt.
Die 2 zeigt eine Einrichtung zur Herstellung eines Körpers mit zwei Düsen 3a, 3b in einer prinzipiellen Darstellung.
Bei einer Einrichtung zur Herstellung eines Körpers sind in einer Ausführungsform zwei Düsen 3a, 3b zum Austritt jeweils eines mit Partikeln gefüllten Kunststoffes und eine die energiereichen Strahlen beeinflussende und/oder auskoppelnde Vorrichtung 5 mit einem Antrieb oder jeweils einzeln oder in Kombination mit Antrieben 7, 8 verbunden. Der Träger 1 des Körpers ist mit der Antriebsvorrichtung 10 verbunden. Der Laser 4, die Antriebe 7, 8 und die Antriebsvorrichtung 10 sind mit der Steuereinrichtung 9 verbunden, so dass die Kunststoffe mit den Partikeln während oder nach dem Auftrag auf den Träger 1 oder einen Bestandteil des Körpers verbleiben oder mittels der Laserstrahlung 6 des Lasers 4 verdampfen und die Partikel zu einem Körperteil sintern oder schmelzen. Die Austritte der Düsen 3a, 3b können so angeordnet sein, dass die Kunststoffe mit den Partikeln aus mit den Partikeln gefüllten Kunststoff-Filamenten 2 übereinander aufgetragen werden. Dazu sind diese jeweils mit einer den Kunststoff mit den Partikeln fördernden Einrichtung verbunden, die weiterhin mit der Steuereinrichtung 9 verbunden sind.
In einer Ausführungsform wird ein erster mit Partikeln aus einem ersten Metall oder einer ersten Keramik hochgefüllter Kunststoff auf den Träger 1 oder den Bestandteil des Körpers mittels einer ersten Düse 3a aufgetragen. Gleichzeitig wird wenigstens ein zweiter mit Partikeln aus einem zweiten Metall oder einer zweiten Keramik hochgefüllter Kunststoff mittels wenigstens einer zweiten Düse 3b aufgetragen, so dass beide mit den Partikeln hochgefüllte Kunststoffe übereinander angeordnet werden und damit sind. Zur Ausbildung des Körperteils aus den Metallen oder den Keramiken werden der erste aufgetragene Kunststoff und der zweite aufgetragene Kunststoff während des Auftrags oder nach dem Auftrag mit der Laserstrahlung 6 des Lasers 4 beaufschlagt, so dass die Kunststoffe verdampfen und die Partikel zu einem Körperteil aus den Metallen oder den Keramiken sintern und/oder schmelzen.
In einer weiteren Ausführungsform wird ein erster mit Partikeln aus einem ersten Metall oder einer ersten Keramik hochgefüllter Kunststoff auf den Träger 1 oder den Bestandteil des Körpers mittels einer ersten Düse 3a aufgetragen. Gleichzeitig wird wenigstens ein zweiter mit Partikeln aus einer zweiten Keramik oder einem zweiten Metall hochgefüllter Kunststoff mittels wenigstens einer zweiten Düse 3b aufgetragen, so dass beide mit den Partikeln hochgefüllte Kunststoffe übereinander angeordnet werden und damit sind. Zur Ausbildung des Körperteils werden die mit den Partikeln hochgefüllten Kunststoffe während des Auftrags oder nach dem Auftrag mit der Laserstrahlung 6 des Lasers 4 beaufschlagt, so dass die Kunststoffe verdampfen und die Partikel zu einem Körperteil aus dem ersten Metall und der zweiten Keramik oder der ersten Keramik und dem zweiten Metall sintern und/oder schmelzen.
In einer weiteren Ausführungsform wird ein erster mit Partikeln aus einem ersten Metall oder einer ersten Keramik hochgefüllter Kunststoff auf den Träger 1 oder den Bestandteil des Körpers mittels einer ersten Düse 3a aufgetragen. Gleichzeitig wird oder werden wenigstens ein zweiter mit Partikeln aus einer zweiten Keramik und/oder einem zweiten Metall hochgefüllter Kunststoff mittels Düsen 3 aufgetragen. Zur Ausbildung des Körperteils werden die aufgetragenen mit den Partikeln hochgefüllten Kunststoffe während des Auftrags oder nach dem Auftrag mit der Laserstrahlung 6 des Lasers 4 beaufschlagt, so dass die Kunststoffe verdampfen und die Partikel zu einem Körperteil sintern und/oder schmelzen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102016010923 A1 [0009]

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Körpers, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein mit Partikeln aus wenigstens einem Metall oder wenigstens einer Keramik hochgefüllter Kunststoff auf einen Träger (1) oder einen Bestandteil des Körpers mittels wenigstens einer Düse (3) aufgetragen wird und dass zur Ausbildung eines Körperteils aus dem wenigstens einem Metall oder der wenigstens einen Keramik der aufgetragene Kunststoff mit den Partikeln während des Auftrags oder nach dem Auftrag mit energiereichen Strahlen wenigstens einer Quelle energiereicher Strahlung beaufschlagt wird, so dass der Kunststoff verdampft und die Partikel zu einem Körperteil sintern und/oder schmelzen, oder dass zur Ausbildung eines Körperteils aus dem Kunststoff mit den Partikeln aus dem wenigstens einem Metall oder der wenigstens einen Keramik der aufgetragene Kunststoff nicht mit energiereicher Strahlung beaufschlagt wird.
Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster mit Partikeln aus einem ersten Metall oder einer ersten Keramik hochgefüllter Kunststoff auf den Träger (1) oder den Bestandteil des Körpers mittels einer ersten Düse (3a) aufgetragen wird, dass gleichzeitig wenigstens ein zweiter mit Partikeln aus einem zweiten Metall oder einer zweiten Keramik hochgefüllter Kunststoff mittels wenigstens einer zweiten Düse (3b) aufgetragen wird und dass zur Ausbildung des Körperteils aus den Metallen oder den Keramiken der erste aufgetragene Kunststoff mit den Partikeln und der zweite aufgetragene Kunststoff mit den Partikeln während des Auftrags oder nach dem Auftrag mit energiereichen Strahlen der Quelle energiereicher Strahlung beaufschlagt werden, so dass die Kunststoffe verdampfen und die Partikel zu einem Körperteil aus den Metallen oder den Keramiken sintern und/oder schmelzen.
Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster mit Partikeln aus einem ersten Metall oder einer ersten Keramik hochgefüllter Kunststoff auf den Träger (1) oder den Bestandteil des Körpers mittels einer ersten (3a) Düse aufgetragen wird, dass gleichzeitig wenigstens ein zweiter mit Partikeln aus einer zweiten Keramik oder einem zweiten Metall hochgefüllter Kunststoff mittels wenigstens einer zweiten Düse (3b) aufgetragen wird und dass zur Ausbildung des Körperteils der erste aufgetragene Kunststoff mit den Partikeln und der zweite aufgetragene Kunststoff mit den Partikeln während des Auftrags oder nach dem Auftrag mit energiereichen Strahlen der Quelle energiereicher Strahlung beaufschlagt werden, so dass die Kunststoffe verdampfen und die Partikel zu einem Körperteil aus dem ersten Metall und der zweiten Keramik oder der ersten Keramik und dem zweiten Metall sintern und/oder schmelzen.
Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster mit Partikeln aus einem ersten Metall oder einer ersten Keramik hochgefüllter Kunststoff auf den Träger (1) oder den Bestandteil des Körpers mittels einer ersten Düse (3a) aufgetragen wird, dass gleichzeitig wenigstens ein zweiter mit Partikeln aus einer zweiten Keramik und/oder einem zweiten Metall hochgefüllter Kunststoff mittels Düsen (3) aufgetragen wird oder werden und dass zur Ausbildung des Körperteils die aufgetragenen Kunststoffe mit den Partikeln während des Auftrags oder nach dem Auftrag mit energiereichen Strahlen der Quelle energiereicher Strahlung beaufschlagt werden, so dass die Kunststoffe verdampfen und die Partikel zu einem Körperteil sintern und/oder schmelzen.
Verfahren nach Patentanspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mit den Partikeln hochgefüllten Kunststoffe übereinander aufgetragen werden.
Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ausbildung des Körperteils wenigstens ein Laser (4) und/oder eine Quelle für Elektronenstrahlen verwendet wird.
Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mit den Partikeln hochgefüllte Kunststoff ein thermoplastischer Kunststoff ist.
Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse zum Auftrag des mit Partikeln hochgefüllten Kunststoffes eine heizbare Düse (3) ist.
Einrichtung zur Herstellung eines Körpers, dadurch gekennzeichnet, dass ein Träger (1) der mit Partikeln hochgefüllten Kunststoffe oder des Körpers mit einer Antriebsvorrichtung (10) verbunden ist, dass eine erste Düse (3a) zum Austritt eines ersten mit Partikeln hochgefüllten Kunststoffes, wenigstens eine zweite Düse (3b) zum Austritt eines zweiten mit Partikeln hochgefüllten Kunststoffes und eine energiereiche Strahlen wenigstens einer Quelle energiereicher Strahlung beeinflussende und/oder auskoppelnde Vorrichtung (5) jeweils mit einem Antrieb (7, 8), in einer Kombination mit Antrieben (7, 8) oder zusammen mit einem Antrieb verbunden sind, dass die Antriebsvorrichtung (10) und der wenigstens eine Antrieb mit einer Steuereinrichtung (9) verbunden sind, so dass die mit Partikeln hochgefüllten Kunststoffe während oder nach dem Auftrag auf den Träger (1) oder einen Bestandteil des Körpers verbleiben oder die Kunststoffe mittels der energiereichen Strahlen verdampfen und die Partikel zu einem Körperteil sintern oder schmelzen.
Einrichtung nach Patentanspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Austritte der Düsen (3) so angeordnet sind, dass die mit Partikeln hochgefüllten Kunststoffe wenigstens bereichsweise übereinander aufgetragen werden.
Verwendung wenigstens einer Düse (3), eines Trägers (1) und wenigstens einer Quelle energiereicher Strahlen zur Herstellung eines Körpers auf den Träger (1), dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein mit Partikeln aus wenigstens einem Metall oder wenigstens einer Keramik hochgefüllter, mit der Düse (3) auf den Träger (1) oder einen Bestandteil des Körpers aufgetragener und durch die Quelle energiereicher Strahlung beaufschlagter Kunststoff zur Ausbildung eines Körperteils des Körpers aus dem wenigstens einem Metall oder der wenigstens einen Keramik verwendet wird, wobei der Kunststoff während der Beaufschlagung der energiereichen Strahlung verdampft und die Partikel zu dem Körperteil sintern und/oder schmelzen, oder dass wenigstens ein mit Partikeln aus wenigstens einem Metall oder wenigstens einer Keramik hochgefüllter, mit der Düse auf den Träger oder einen Bestandteil des Körpers aufgetragener Kunststoff zur Ausbildung eines Körperteils des Körpers aus dem Kunststoff mit den Partikeln verwendet wird.
Verwendung nach Patentanspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein mit Partikeln aus wenigstens einem ersten Metall oder wenigstens einer ersten Keramik hochgefüllter und mit einer ersten Düse (3a) auf den Träger oder einen Bestandteil des Körpers aufgetragener erster Kunststoff, wenigstens ein mit Partikeln aus wenigstens einem zweiten Metall oder wenigstens einer zweiten Keramik hochgefüllter und mit einer zweiten Düse (3b) gleichzeitig aufgetragener zweiter Kunststoff und die durch die Quelle energiereicher Strahlung beaufschlagten Kunststoffe mit den Partikeln zur Ausbildung eines Körperteils des Körpers aus der Kombination der Metalle oder der Keramiken oder des Metalls und der Keramik verwendet werden, wobei die Kunststoffe während der Beaufschlagung der energiereichen Strahlung verdampfen und die Partikel zu dem Körperteil sintern und/oder schmelzen.