DE102020108361A1

DE102020108361A1 - Bearbeitungswerkzeug, insbesondere Bohr- oder Meißelwerkzeug zur Bearbeitung von harten Werkstoffen

Info

Publication number: DE102020108361A1
Application number: DE102020108361.0A
Authority: DE
Inventors: Axel Wittig; Maximilian Bronner
Original assignee: FormTechnology GmbH
Current assignee: FormTechnology GmbH
Priority date: 2020-03-26
Filing date: 2020-03-26
Publication date: 2021-09-30

Abstract

Bearbeitungswerkzeug, insbesondere Bohr- oder Meisselwerkzeug zur Bearbeitung von harten Werkstoffen, bestehend aus einem als Metallteil (3) ausgebildeten Werkzeugkörper, an dessen Eingriffsseite ein oder mehrere Hartmetalleinsätze (10) befestigt sind, wobei die Hartmetalleinsätze (10) durch ein selektives Laserschmelzverfahren oder Lasersinterverfahren stoffschlüssig mit der Eingriffsseite des Werkzeugkörpers (1, 2, 3) verbunden sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Bearbeitungswerkzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Derartige Bearbeitungswerkzeuge dienen zur Bearbeitung harter Werkstoffe, wie z. B. Stein, Beton, Metalle und dergleichen und sind z. B. als Bohrkrone ausgebildet. Dabei ist es bekannt, dass ein rotationssymmetrischer Werkzeugkörper durch mechanische Bearbeitung hergestellt wird und dann die Eingriffsseite des so hergestellten Werkzeugkörpers beispielsweise mit einem Diamantpulver beschichtet oder mit Hartmetalleinsätzen versehen wird. Derartige Hartmetalleinsätze können z. B. Plättchen sein, die durch Löten oder Schweißen aufgebracht werden.
Mit der DE 41 34 425 C2 wird ein Drehbohrkopf beschrieben, bei dem die als Hartmetalleinsätze ausgebildeten Schneidstifte angelötet sind.
Das deutsche Gebrauchsmuster DE 74 16 922 U1 beschreibt einen Bohrer mit Förderwendel, bei dem die Hartmetalleinsätze als Hartmetall-Stifte ausgebildet sind, die in zugeordnete Ausnehmungen an der Bohrerspitze eingesetzt und dort festgelegt sind. Nachteil der beschriebenen Bearbeitungswerkzeuge mit den bekannten Hartmetalleinsätzen ist jedoch, dass es an einer materialeinstückigen, stoffschlüssigen Verbindung zwischen dem Hartmetalleinsatz und dem Metall des Werkzeugkörpers fehlt, weil es bisher nur bekannt war, die Hartmetalleinsätze mit getrennten Maßnahmen festzulegen. Solche bekannten Maßnahmen waren das Anlöten, Anschweißen oder das formschlüssige Versenken von Hartmetalleinsätzen in die Spitze des Bearbeitungswerkzeuges.
Mit dem Gegenstand der DE 695 16 312 D2 ist es bekannt, eine Sintercarbid-Bohrkrone im Umformverfahren herzustellen, was allerdings mit dem Nachteil verbunden ist, dass die gesamte Bohrkrone aus einem einheitlichen Sintermaterial besteht, was zu hohen Herstellungskosten führt.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Bearbeitungswerkzeug der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass der oder die mit dem Bearbeitungswerkzeug verbundenen MMCs (Metal-Matrix-Composits oder auch Metallmatrix-Verbundwerkstoffe genannt) im folgenden auch „Hartmetalleinsätze“ genannt, einfacher und sicherer zu befestigen sind und dass insgesamt eine kostengünstige Herstellung eines solchen Bearbeitungswerkzeuges möglich ist.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist die Erfindung durch die technische Lehre des Anspruches 1 gekennzeichnet.
Bei den erfindungsgemäßen Hartmetalleinsätzen handelt es sich jeweils um einen Metallgrundkörper, der vorzugsweise eine aus Stahl oder Eisen bestehende Matrix ausbildet, welche einzelne Legierungseinsätze bzw. Zusatzstoffe einschließt und damit neue technische Eigenschaften erfährt. Eine solche Zusammensetzung ist Gegenstand der vorliegenden Erfindungsbeschreibung und die die mit dem Werkzeuggrundkörper stoffschlüssig verbundenen Hartmetalleinsätze sind erfindungsgemäß aus Metallmatrix-Verbundwerkstoffen gebildet.
Metallmatrix-Verbundwerkstoffe (engl. metal matrix composite, MMC) bestehen aus einer zusammenhängenden Metallmatrix mit einer diskontinuierlichen keramischen oder organischen Verstärkung in ihrem Inneren, häufig in Form von Fasern oder Whiskern. Auch so genannte Preform-MMCs, bei denen beide Phasen kontinuierlich sind, werden häufig als MMCs bezeichnet. Dabei handelt es sich um einen sehr leichten (ca. 1,8-3,5 g/cm³), schwer zerspanbaren Werkstoff mit guter Wärmeleitfähigkeit und geringer Wärmeausdehnung. Auch andere Eigenschaften lassen sich bei der Herstellung den Anforderungen entsprechend gezielt einstellen. Weitere Merkmale und Eigenschaften dieser MMCs sind Gegenstand der Patentansprüche 4 bis 6.
Bei MMC handelt es sich meist um ein eisenhaltiges Material vorzugsweise jedoch auch verstärktes Aluminium oder Titan, in Sonderfällen auch um verstärkte Magnesium- und Kupferwerkstoffe, Aus diesem Grund wurde in der vorliegenden Erfindungsbeschreibung allgemein ein rotationssymmetrisches Metallteil beschrieben, dessen schneidende Eingriffsseite mit den erfindungsgemäßen Hartmetalleinsätzen bestückt werden. Die beschriebenen Hartmetalleinsätze werden auch als MMCs bezeichnet.
Ein Verfahren zur Verbindung der MMCs mit dem Rand des Metallteils ist Gegenstand der Patentansprüche 7 bis 12.
Die Matrix liegt als elementares Metall oder in Form einer Legierung vor. Als Verstärkungsphase kommen unter anderem keramische Partikel (z. B. Siliciumcarbid), zum Einsatz. Es kann jedoch auch Diamantpulver entsprechend dem Patentanspruch 14 in Alleinstellung oder zusätzlich zu dem Siliciumcarbid hinzugefügt werden.
Bei den hier verwendeten Hartmetalleinsätzen ist vorzugsweise ein Stahlbestandteil von z.B. 50 % vorhanden, zu dem vorzugsweise annähernd 50% an Legierungsbestandteilen oder Zusatzstoffen hinzukommen.
Merkmal der Erfindung ist, dass die Hartmetalleinsätze erfindungsgemäß durch ein selektives Laserschmelzverfahren oder ein selektives Lasersinterverfahren stoffschlüssig mit der Eingriffsseite des Werkzeugkörpers verbunden sind. Damit ergeben sich wesentliche Vorteile gegenüber dem Stand der Technik, denn bei der Ausbildung des Werkzeugkörpers als Metallteil ist ein besonders einfaches, werkzeugloses Umformen aus einem Metallblech möglich, um so den Werkzeugkörper herzustellen. Eine spanende Bearbeitung kann deshalb entfallen.
Die Bestückung mit Hartmetalleinsätzen erfolgt nun erfindungsgemäß durch ein selektives Laserschmelz- oder Lasersinterverfahren, was mit dem Vorteil verbunden ist, dass die metallischen Hartmetalleinsätze aufgrund des Laserstrahls bei der Herstellung aus dem Pulverbett eine stoffschlüssige Verbindung mit dem metallischen Material des Werkzeugkörpers eingehen, weil es sich in beiden Gegenständen, dem Werkzeugkörper und dem Hartmetalleinsatz, um ein eisenhaltiges Grundmaterial handelt.
Nach dem Gegenstand der Patentansprüche 11 und 12 ist vorgesehen, dass die Hartmetalleinsätze durch Laserschmelzen oder Lasersintern von aufeinander gelegten Pulverschichten des Pulvermaterials aus dem Pulverbett gebildet sind und dass das durch den Laserstrahl erzeugte Schmelzbad mindestens zwei - vorzugsweise jedoch drei - aufeinander liegende Pulverschichten im Pulverbett durchsetzt und miteinander verschmilzt.
Damit nach dem Patentanspruch 12 ist der Vorteil verbunden, dass beim wiederholten Aufschmelzen eines bestimmten Schichtaufbaus an einer bestimmten Stelle die im Schmelzbad miteinander verschmolzenen Pulverschichten in zeitlich hintereinander folgenden Schmelzschritten mehrmals aufgeschmolzen werden und bei Hinzunahme der jeweils obersten Pulverschicht ein wiederholtes Aufschmelzen der darunter liegenden Pulverschichten stattfindet. Dadurch werden diese Schichten mehrmals hintereinander folgend verschmolzen wodurch sich ein besonders dichtes Gefüge und eine Verbesserung der Homogenität ergibt.
Zwar ist mit dem Gegenstand der EP 3 013 502 B1 ein Verfahren und eine Bearbeitungsmaschine zum Generieren eines dreidimensionalen Bauteils durch selektives Laserschmelzen bekannt. Bei diesem bekannten Verfahren und der für das Verfahren verwendeten Bearbeitungsmaschine besteht jedoch der Nachteil, dass insgesamt ein dreidimensionales Bauteil hergestellt wird und nicht Teile eines Bauteils, wie es im vorliegenden Fall bei der Anschmelzung von Hartmetalleinsätzen an die Eingriffsseite eines Bearbeitungswerkzeuges der Fall ist.
Es kommt also nicht mehr zu einer materialgetrennten Befestigung von Hartmetalleinsätzen am eisenhaltigen Material des Werkzeugkörpers, sondern es bei der Einwirkung des selektiven Laserstrahls auf das Pulverbett fließt das eisenhaltige Material des Hartmetalleinsatzes in das eisenhaltige Material des Werkzeugkörpers hinein, so dass es zu einer stoffschlüssigen (Schmelz- oder Schweiß-) Verbindung kommt, die besonders hoch belastbar ist, kostengünstig herstellbar ist und keiner wesentlichen Bearbeitungszeit bedarf, weil der Werkzeugkörper als Metallteil in einem Zug gezogen werden kann und nicht bearbeitet werden muss.
Statt der Ausbildung des Metallteils als metallisches Tiefziehteil sind jedoch auch andere Formgebungen möglich. Beispielsweise kann das Metallteil als massiver Vollkörper oder als Drehteil ausgebildet sein.
Die beschriebenen MMCs werden somit als Hartmetalleinsätze im selektiven Laserschmelz- oder Lasersinterverfahren mit dem Randbereich des Metallteils verbunden, was besonders einfach und kostengünstig ist.
Nach dem Gegenstand des Anspruches 2 können damit eine Vielzahl von Bearbeitungswerkzeugen auf besonders einfache und kostengünstige Weise hergestellt werden, wobei solche mit den Hartmetalleinsätzen stoffschlüssig bestückten metallischen Bearbeitungswerkzeuge als Hochleistungsschneidwerkzeuge (vorzugsweise als Matrizen und Stempel) oder als Fräser oder als Räumnadel oder als Schnitt-, Stanz- und Schneidwerkzeug oder als Gewindewalz- und Rollwerkzeuge oder als Holzbearbeitungswerkzeuge oder als Maschinenmesser; Kunststoffformen, Meßzeuge oder als Werkzeuge der Stanztechnik oder als Zieh-, Tief- und Fließpresswerkzeuge oder als Presswerkzeuge für die keramische und pharmazeutische Industrie oder als Kaltwalzen für Mehrrollengerüste oder als Umform- und Biegewerkzeuge ausgebildet sein können.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Bearbeitungswerkzeug aus einem Eisen-metallischen, mindestens einseitig offenen, topfförmigen Metallteil besteht, dessen Eingriffsseite durch den oberen umlaufenden Rand des Metallteils gebildet ist und dass die Hartmetalleinsätze erhaben am Umfang des Randes in gegenseitigem Abstand gleichmässig verteilt angeordnet sind und stoffschlüssig mit dem Rand verbunden sind.
Wie bereits eingangs ausgeführt, kommt es bei der Erfindung auf eine stoffschlüssige Schmelzverbindung zwischen den verwendeten Hartmetalleinsätzen und dem aus einen Eisenmetall bestehenden Metallteil des Werkzeugkörpers an.

Dabei wird es bevorzugt, wenn die Hartmetalleinsätze durch Laserschmelzen oder Lasersintern eines Pulvermaterials aus dem Pulverbett gebildet sind, das aus einer Mischung von mindestens zwei Pulverelementen besteht, wobei die Pulvermischung durch den Hauptbestandteil Eisenpulver und weitere Pulverlegierungselemente gebildet ist, die in elementarer, vorlegierter oder teilweise vorlegierter Form vorliegen, wobei die Pulverelemente jedes für sich oder in beliebiger Kombination in folgenden Mengen gemäß der DIN-Norm EN 10027-2 Nr. 1.33XX, insbesondere gemäß der DIN-Norm EN 10027-2 Nr. 1.3343 mit dem Kurznamen HS6-5-2C oder andere Chrom-Nickelstähle zugegeben werden, insbesondere wenn die chemische Zusammensetzung folgende Kennzahlen aufweist:

4.1	Eisen bis zu 79,75 M.-%,
4.2	Kohlenstoff im Bereich zwischen 0,86 bis 0,94 M.-%,
4.3	Chrom im Bereich zwischen 3,80 bis zu 4,50 M.-%,
4.4	Mangan weniger als 0,40 M.-%,
4.5	Phosphor weniger als 0,03 M.-%,
4.6	Schwefel bis zu 0,03 M.-%,
4.7	Silizium weniger als 0,45 M.-%,
4.8	Vanadium im Bereich zwischen 1,70 bis zu 2,00 M.-%,
4.9	Wolfram im Bereich zwischen 5,9 bis zu 6,7 M.-%
4.10	Molybdän im Bereich zwischen 4,7 bis zu 5,2 M.-%

wobei folgende, in elementarer, legierter oder vorlegierter Form vorliegende Pulverelemente jedes für sich oder in beliebiger Kombination der Legierung zusätzlich beigegeben werden:

4.11	Kohlenstoff in der Form von Diamantpulver im Bereich zwischen 1, 15 bis
50 M.-%,	bevorzugt 15 M.-%.

Bei der Zusammensetzung derartiger Hartmetalleinsätze zur Verbindung mit den Werkzeugkörpern von Bearbeitungswerkzeugen wird es nach dem Gegenstand des Anspruches 5 insbesondere bevorzugt, wenn die Hartmetalleinsätze durch Laserschmelzen oder Lasersintern eines Pulvermaterials aus dem Pulverbett gebildet sind, das aus einer Mischung von mindestens zwei Pulverelementen besteht, wobei die Pulvermischung durch den Hauptbestandteil Eisenpulver und weitere Pulverlegierungselemente gebildet ist, die in elementarer, vorlegierter oder teilweise vorlegierter Form vorliegen, wobei die Pulverelemente jedes für sich oder in beliebiger Kombination in folgenden Mengen gemäß der DIN-Norm EN 10027-2 Nr. 1.33XX oder DIN EN 10027-2 Nr. 1.27XX, wobei die Kombination XX eine zweistellige Zahl ist, und die Pulverelemente insbesondere gemäß der DIN-Norm EN 10027-2 Nr. 1.3343 mit dem Kurznamen HS6-5-2C oder DIN EN 10027-2 Nr. 1.2709 mit dem Kurznamen X3NiCoMoTi18-9-5 zugegeben werden:

5.1	Eisen bis zu 79,75 M.-%
5.2	Kohlenstoff: von 0,86 bis zu 0,94 M.-%,
5.3	Chrom: von 3,80 bis zu 4,50 M.-%,
5.4	Mangan: weniger als 0,40 M.-%,
5.5	Phosphor: bis zu 0,03 M.-%,
5.6	Schwefel bis zu 0,03 M.-%,
5.7	Silizium: weniger als 0,45 M.-%,
5.8	Vanadium von 1,70 bis zu 2,00 M.-%,
5.9	Wolfram: von 5,9 bis zu M.-6,7%
5.10	Molybdän: von 4,7 bis 5,2 M.-%

wobei im Verlaufe des Laserschmelz- oder Sinterprozesses aus diesen Pulverelementen eine Pulverlegierung entsteht, wobei folgende, in elementarer, legierter oder vorlegierter Form vorliegende Pulverelemente jedes für sich oder in beliebiger Kombination der Legierung zusätzlich beigegeben werden:

5.11	Wolfram im Bereich zwischen 0,7, 10 und 35 M.-%, bevorzugt 10 M.-%,
5.12	Titan im Bereich zwischen 0,2, 3,2 bis 10,7 M.-%, bevorzugt 3,2 M.-%,
5.13	Kohlenstoff im Bereich zwischen 0,08, 1,23 bis zu 4,1 M.-%, bevorzugt 1,23 M.-%,
5.14	O im Bereich zwischen 0,00 bis zu 0,02 M.-%,
5.15	N im Bereich zwischen 0,00 bis zu 0,02 M.-%
5.16	Nicht definierte Reststoffe weniger als 0,05 M.-%.

Nach dem Gegenstand des Anspruches 6 wird es ferner bevorzugt, wenn die Hartmetalleinsätze durch Laserschmelzen oder Lasersintern eines Pulvermaterials aus dem Pulverbett gebildet sind, das aus einer Mischung von mindestens zwei Pulverelementen besteht, wobei die Pulvermischung durch den Hauptbestandteil Eisenpulver und weitere Pulverlegierungselemente gebildet ist, die in elementarer, vorlegierter oder teilweise vorlegierter Form vorliegen, wobei die Pulverelemente jedes für sich oder in beliebiger Kombination in folgenden Mengen gemäß der DIN-Norm EN 10027-2 Nr. 1.33XX, insbesondere gemäß der DIN-Norm EN 10027-2 Nr. 1.3343 mit dem Kurznamen HS6-5-2C oder andere Chrom-Nickelstähle zugegeben werden, insbesondere wenn die chemische Zusammensetzung folgende Kennzahlen aufweist:

6.1	Eisen bis zu 79,75 M.-%,
6.2	Kohlenstoff im Bereich zwischen 0,86 bis 0,94 M.-%,
6.3	Chrom im Bereich zwischen 3,80 bis zu 4,50 M.-%,
6.4	Mangan weniger als 0,40 M.-%,
6.5	Phosphor weniger als 0,03 M.-%,
6.6	Schwefel bis zu 0,03 M.-%,
6.7	Silizium weniger als 0,45 M.-%,
6.8	Vanadium im Bereich zwischen 1,70 bis zu 2,00 M.-%,
6.9	Wolfram im Bereich zwischen 5,9 bis zu 6,7 M.-%
6.10	Molybdän im Bereich zwischen 4,7 bis zu 5,2 M.-%

6.11	Bor bis zu 56,18 M.-%,
6.12	Stickstoff bis zu 43,53 M.-%

Die Erfindung betrifft auch ein Bearbeitungswerkzeug mit Hartmetalleinsätzen, vorzugsweise Zerspanungswerkzeuge oder Kaltumformwerkzeuge, Kaltfließpressstempel und Matrizen durch Laserschmelzen oder Lasersintern eines Pulvermaterials, wobei das zur Herstellung der Hartmetalleinsätze erforderliche Pulverbett aus einer Mischung von mindestens zwei Pulverelementen besteht, wobei zur Herstellung des Pulverbettes folgende Verfahrensschritte ablaufen:

1. Verarbeiten eines Materials 1.33XX oder 3.71XX oder 1.23XX oder 1.44XX oder 1.45XX oder 1.27XX im SLM- oder SLS-Verfahren
2. Mischen des 1.33XX- oder 3.71XX- oder 1.23XX- oder 1.44XX- oder 1.45XX- oder 1.27XX Materials mit Karbiden
3. insbesondere Mischen des 1.33XX- oder 3.71XX- oder 1.23XX- oder 1.44XX- oder 1.45XX- oder 1.27XX Materials mit 1% bis 50% Karbiden
4. Mischen des Grundmaterials mit Karbiden nach Ziffer 3 im SLM- oder SLS Verfahren
5. Mischen von den hier erwähnten ausgesuchten Materialien mit Karbiden
6. Mischen von Pulverkomponenten nach Ziffer 2 bis 5 mit Bornitriden
7. Generelles Mischen von Grundmaterial mit Karbiden für die additive Herstellung (FDM, LAS und ähnliche)
8. Hinzumischung von Diamantpulver in allen Pulverzubereitungen nach Ziffer 1 bis7.

Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch aus der Kombination der einzelnen Patentansprüche untereinander.
Alle in den Unterlagen, einschließlich der Zusammenfassung offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellte räumliche Ausbildung, könnten als erfindungswesentlich beansprucht werden, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind. Die Verwendung der Begriffe „wesentlich“ oder „erfindungsgemäß“ oder „erfindungswesentlich“ ist subjektiv und impliziert nicht, dass die so benannten Merkmale zwangsläufig Bestandteil eines oder mehrerer Patentansprüche sein müssen.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich einen Ausführungsweg darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.
Es zeigen:

1: perspektivische Ansicht eines Bearbeitungswerkzeuges in der Ausbildung als Bohrkrone
2: Schnitt gemäß der Linie II-II durch die Wandung der Bohrkrone
3: ein vergrößerter Längsschnitt gemäß der Linie III-II durch die Bohrkrone nach 1 mit Darstellung eines bestimmten Bearbeitungsschrittes
4: eine schematisierte Schnittansicht der Anordnung des Bearbeitungswerkzeuges in einer Laserschmelzvorrichtung.
5. Die Draufsicht auf das Bearbeitungswerkzeug in 4
6: eine vergrößerte Schnittdarstellung ähnlich der Linie III-III in 3 in einem ersten Verfahrensschritt
7: die Schnittdarstellung nach 6 in einem zweiten Verfahrensschritt
8: die Schnittdarstellung nach 6 in einem dritten Verfahrensschritt

Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird beispielhaft ein rotationssymmetrisches Bearbeitungswerkzeug 1 vorgestellt, welches als Bohrkrone 2 zur Bearbeitung von Beton oder Stein oder zur Anbringung von Dübellöchern und dergleichen in diesen Materialien geeignet ist.
Es handelt sich um ein topfförmiges, zylindrisches Metallteil 3, welches in der Perspektive in 1 und im Schnitt in 3 dargestellt ist, wobei ein solches Metallteil 3 besonders einfach herstellbar ist, denn es kann in einem Umformgesenk in einem einzigen Verfahrensschritt hergestellt werden, wobei der topfförmige Werkzeugkörper einen Boden 4 aufweist. Im Mittenbereich des Bodens 4 ist eine Ausnehmung 5 für den Eingriff eines drehenden Antriebes vorgesehen.
Die Ausnehmung 5 dient zur Koppelung mit einem nicht näher dargestellten Kopplungsteil, welches zentrisch mit einer drehend angetriebenen Antriebswelle verbunden ist.
Die werkstoffeinstückig mit dem Boden 4 verbundenen Wände sind als Zylinderwände 7 ausgebildet.
Erfindungsgemäß werden auf dem umlaufenden Rand 8 des als Werkzeugkörper ausgebildeten Metallteils 3 in regelmäßigen Abständen Hartmetalleinsätze 10 aufgeschmolzen, die im selektiven Laserschmelz- oder Lasersinterverfahren stoffschlüssig auf das Metall des Metallteils 3 aufgeschmolzen werden. Das vorwiegend eisenhaltige Grundmaterial des Pulverbettes 14 fließt in geschmolzenem Zustand mit dem Randbereich des Bearbeitungswerkzeuges ineinander.
Die 3 zeigt schematisiert in starker Vergrößerung und im Schnitt, dass der Laserstrahl 16 einer Laserquelle 23 (siehe 4) mindestens zwei aufeinander liegende Pulverschichten vorzugsweise jedoch drei aufeinander liegende Pulverschichten 19, 20, 21 durchsetzt, wodurch die Pulverschichten 19-21 und der Randbereich der Zylinderwand 7 mehrmals nacheinander folgend aufgeschmolzen werden, was zu einer besonders dichten und homogenen Schmelzverbindung führt. Dies wird anhand der späteren 6 bis 8 noch näher erläutert werden.
Zu diesem Zweck ist das Metallteil 3 gemäß 4 in ein Pulverbett 14 einer Laserschmelzanlage eingebettet, und das Metallteil 3 wird bevorzugt auf einen Temperaturbereich zwischen 100 °C bis 700 °C vorgeheizt. Dazu liegt der Boden 4 des Metallteils 3 in wärmeleitendem Verbund auf einer Heizplatte 22 auf, die von einer nicht dargestellten Energiequelle aufgeheizt wird.
Um zu vermeiden, dass der Innenraum 6 des Metallteils 3 mit Pulver aus dem Pulverbett 14 aufgefüllt wird, wird es bevorzugt, wenn der Innenraum 6 formfüllend, wärmeleitend und möglichst spielfrei mit einem hitzebeständigen zylindrischen Füllkörper 13 ausgefüllt ist, der bevorzugt aus einem Keramikmaterial besteht. Die Oberkante des Füllkörpers 13 ist annähernd bündig mit dem in gleicher Höhe umlaufenden Rand 8 des Metallteils 3.
Zur besseren und gleichmäßigeren Erhitzung des Außenumfangs des Metallteils 3 ist vorgesehen, dass das Metallteil 3 mit seinem Außenumfang formfüllend in eine zentrale Ausnehmung 28 eines hitzebeständigen Füllringkörpers 27 eingesetzt ist, der sich ebenfalls wärmeleitend am Außenumfang des Metallteils 3 anlegt und in Wärmeleitungskontakt mit der Heizplatte 22 steht. Auch hier schließt die Oberkante des Füllringkörpers annähernd bündig mit dem Rand des Metallteils 3 ab.
Durch die Anordnung von das Metallteil formfüllend ausfüllenden bzw. umschließenden hitzebeständigen Füllkörpern 13, 27 wird der Vorteil einer gleichmäßigen Heizung des Metallteils 3 über seine gesamte Form erreicht.
Es kann vorgesehen werden, dass im Zwischenraum zwischen den Flächen der Füllkörper 13, 27 und den gegenüberliegenden Flächen des Metallteils 3 eine hitzebeständige Wärmeleitpaste eingebracht wird, welche die Wärmeübertragung von den vorgeheizten Füllkörpern auf das Metallteil 3 verbessert.
Gleichzeitig wird Pulvermaterial eingespart, weil dieses nur noch den Rand 8 des Metallteils 3 überdeckt. An anderen Stellen wird das Pulvermaterial jedoch mit einem Wischer 25 und dessen Wischlippe 29 in Pfeilrichtung 26 entfernt und kann für einen neuen Auftrag einer Pulverschicht verwendet werden.
Die Heizplatte 22 dient einerseits der Vorheizung und andererseits dem schrittweisen Hub des Metallteils 3 in vertikaler Richtung nach unten.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass in den Innenraum 6 des Metallteils 3 ein innerer Füllkörper 13 vorzugsweise in der Form eines Keramikzylinders eingesetzt ist, der sich mit seinem Randbereich an die Innenseite der Zylinderwand 7 berührend anlegt. Damit wird erreicht, dass das Pulverbett 14 nicht den gesamten Innenraum des Metallteils 3 ausfüllt, sondern nur noch auf der Oberseite des Füllkörper 13 aufliegt. Die Verwendung des wärmeleitenden Füllkörpers 13 hat den weiteren Vorteil, dass das Metallteil 3 während des Laserschmelz- oder Lasersinterverfahrens vollflächig von der Innenseite her beheizt wird.
Die Bettoberfläche 17 des Pulverbettes 14 ist im ersten Verfahrensschritt bündig mit dem Rand 8 des Metallteils 3, und in an sich bekannter Weise wird das Pulvermaterial mit der Wischlippe 29 eines Wischer 25 über den Rand 8 gestrichen. Dabei schmilzt ein Laserstrahl 16 selektiv den Bereich im Pulverbett und den jeweiligen Randbereich des Werkzeugkörpers an, aus dem schichtweise die aufgeschmolzenen Hartmetalleinsätze 10 entstehen.
Dies ist in 2 schematisiert dargestellt, wo erkennbar ist, dass der Schmelzprozess zu einem Schmelzbad 11 im Bereich der Zylinderwand 7 des Metallteils 3 führt und sich gleichzeitig auch das geschmolzene Material des Hartmetalleinsatzes 10 in dieses Schmelzbad 11 hinein erstreckt, so dass es zu einer stoffschlüssigen Verbindung 18 zwischen den unteren Schichten des Hartmetalleinsatzes 10 und der Zylinderwand 7 des Metallteils 3 im Bereich des Randes 8 kommt. Die ineinander verschmolzenen Metallmaterialien des Hartmetalleinsatzes 10 und dem Metallmaterial der Zylinderwand 7 sind materialähnlich, wie sich aus den Unteransprüchen 3 bis 6 ergibt, weil es sich in allen Fällen um eisenhaltige Materialien handelt, so dass die stoffschlüssige Verbindung 18 in das Materialgefüge der Zylinderwand 7 hinein reicht und dort eine unlösbare, besonders hoch belastbare Schmelz-Verbindung eingeht.
Nachdem nun eine erste Schicht der Hartmetalleinsätze 10 in gleichmäßigem Abstand gemäß 1 auf dem Rand 8 aufgeschmolzen wurde, ergeben sich im Bereich des umlaufenden Randes zwischen den Hartmetalleinsätzen 10 vom Laserstrahl unbeeinflusste Zwischenräume 15.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel weisen die Hartmetalleinsätze 10 noch zusätzlich radial einwärts und auswärts gerichtete Riffelungen 9 auf.
Es können selbstverständlich auch weitere Riffelungen oder anders geformte Eingriffsflächen oder Schneidkanten an den oberen Schneidflächen 12 der Hartmetalleinsätze 10 eingearbeitet werden.
Nach der Herstellung der ersten Schmelzschicht des Hartmetalleinsatzes 10 im Bereich des Schmelzbades 11 am umlaufenden Rand 8 der Zylinderwand 7 gemäß 6 wird das gesamte Metallteil 3 um ein geringes Maß im Pulverbett abgesenkt und mit der Wischlippe 29 wird erneut Pulver gemäß der 7 über den Rand 8 mit den dort schichtweise angeschmolzenen Hartmetalleinsätzen 10 gestrichen, um in einem weiteren Schritt mit dem von einer Spiegeloptik 24 gesteuerten Laserstrahl 16 eine neue Aufbauschicht auf den Schichten der Hartmetalleinsätzen 10 zu erbringen.
Auf diese Weise wird das Material des Hartmetalleinsatzes 10 schichtweise aufgebaut, indem immer aus dem Pulverbett 14 Material auf die Oberfläche des Hartmetalleinsatzes 10 gestrichen wird und nur in diesem Bereich der Schmelzprozess stattfindet, so dass der jeweilige Hartmetalleinsatz 10 schrittweise und schichtweise aufgebaut wird, bis die Bohrkrone den in 1 dargestellten Endzustand aufweist.
Die 3 zeigt, dass sich das Schmelzbad 11 aufgrund des einwirkenden Laserstrahls 16 vorzugsweise mindestens durch zwei übereinander liegende Schichten 19, 20 erstreckt, jedoch wird es besonders bevorzugt, wenn zeitlich hintereinander folgend und wiederholt insgesamt drei übereinander liegende Pulverschichten 19, 20, 21 von dem Schmelzbad 11 durchsetzt sind. Durch das wiederholte Aufschmelzen von übereinander liegenden Pulverschichten werden ein besonders homogener Materialverbund, ein besonders festes Gefüge bei Erhöhung der Festigkeit erzielt.
Dies wird anhand der 6 bis 8 noch näher erläutert werden.
Die 4 zeigt schematisiert im Schnitt, dass ausgehend von einer Laserquelle 23 der Laserstrahl 16 über eine Spiegeloptik 24 oder andere Ablenkmittel auf das Pulverbett 14 gelenkt wird und dass das Metallteil 3 formfüllend und wärmeleitend durch zwei verschiedene Füllkörper 13, 27 ausgefüllt ist.
Beide Füllkörper 13, 27 liegen berührend an den Innen- bzw. Außenwänden des Metallteils 3 an, und zur Verbesserung der Wärmeübertragung können in diesen Berührungsbereichen noch zusätzlich eine Wärmeleitpaste oder andere Wärmeübertragungsmittel angeordnet sein.
Der innere Füllkörper 13 besteht bevorzugt aus einem zylindrischen Füllkörper aus einem Keramikmaterial, der mit seinem Außenumfang berührend am Innenumfang im Bereich des Innenraumes 6 an den Zylinderwänden 7 und am Boden 4 des Metallteils 3 anliegt.
In gleicher Weise legt sich am Außenumfang des Metallteils 3 ein Füllringkörper 27 an, der mit seiner zentralen Ausnehmung 28 und den dort angeordneten Wandungen wärmeleitend am Außenumfang des Metallteils 3 anlegt.
Dabei ist es bevorzugt, wenn die wärmeleitenden Füllkörper 13, 27 ebenfalls in wärmeleitendem Kontakt mit der Heizplatte 22 sind, die durch eine nicht näher dargestellte Heizquelle auf die hier angegebenen Temperaturen aufgeheizt wird.
Durch die Anordnung der beiden Füllkörper 13, 27 wird somit das Metallteil 3 mit allen seinen Flächen auf eine gleichmäßige Temperatur vorgeheizt, die von der Heizplatte 22 erzeugt wird.
Der von der Spiegeloptik 24 oder einer anderen Ablenkeinheit erzeugte Laserstrahl 16 gelangt gemäß 5 in die Bereiche, wo die Hartmetalleinsätze 10 an den Rand 8 des Metallteils 3 aufgeschmolzen werden sollen. Der Laserstrahl 16 dringt in das Pulverbett und führt zu einem Schmelzvorgang im Bereich von mehreren übereinander liegenden Schichten, wie es in den 2, 3 und 6-8 schematisiert dargestellt ist.
Nach der Beendigung eines Aufschmelzvorganges wird die Heizplatte 22 mit der darauf lagernden Anordnung des Metallteils 3 und den Füllkörpern 13, 27 um einen bestimmten Schritt nach unten abgesenkt, und es wird ein neues Pulverbett 14 aufgetragen, wobei der Wischer 25 mit seiner Wischlippe 29 in Pfeilrichtung 26 bewegt wird. Dabei zeigt die 6 das anfängliche Aufschmelzen der ersten Pulverschicht 19 auf das Material im Bereich der Zylinderwand 7 des Metallteils 3, wo erkennbar ist, dass der Laserstrahl 16 ein Schmelzbad 11 bis weit in den Bereich der Zylinderwand 7 des Metallteils 3 erzeugt.
Die 7 zeigt, dass eine auf die erste Pulverschicht 19 aufgelagerte weitere Pulverschicht 20 zu einem erneuten Aufschmelzen des bereits schon in 6 hergestellten Schmelzverbundes führt, so dass das erneut erzeugte Schmelzbad 11a nunmehr die zweite Pulverschicht 20, die erste Pulverschicht 19 und die Zylinderwand 7 nochmals aufschmilzt.
Beim Auftragen einer dritten Pulverschicht 21 gemäß 8 findet der gleiche Vorgang nochmals statt, was bedeutet, dass das Schmelzbad 11 und das Schmelzbad 11a nochmals aufgeschmolzen werden und ein neues Schmelzbad 11b erzeugt wird, welches die drei Pulverschichten 19-21 durchsetzt und ebenfalls noch in den Bereich der Zylinderwand 7 hinein reichen kann.
Durch das zeitlich aufeinanderfolgende wiederholte Aufschmelzen von Schichtbereichen der Pulverschichten 19-21 während der Herstellung der Hartmetalleinsätze 10 wird ein besonders guter Stoffverbund mit dem Metallmaterial des Metallteils 3 im Bereich der Zylinderwand 7 erreicht und eine Homogenisierung des Gefüges in diesem Bereich. Damit erhalten die mehrfach aufgeschmolzenen Hartmetalleinsätze 10 ein besonders homogenes Gefüge bei verbesserter Festigkeit.
Es ist für den Fachmann selbstverständlich, dass das hier dargestellte Ausführungsbeispiel einer Bohrkrone 2 in einer Vielzahl von geänderten Ausführungen ausführbar ist.
Statt der Ausbildung des Metallteils 3 als Tiefziehteil können auch andere Formgebungen verwendet werden, wie z.B. ein aus einem Vollmaterial bestehendes Bearbeitungswerkzeug 1. Das Metallteil 3 ist in diesem Ausführungsbeispiel dann als Vollzylinder ausgebildet. Statt der Zylinderform können auch andere rotationssymmetrische Formgebungen verwendet werden.
Im Patentanspruch 2 wurde angegeben, welche anderen Bearbeitungswerkzeuge mit derartigen aufgeschmolzenen Hartmetalleinsätzen hergestellt werden können, so dass es nicht auf die Anbringung von Hartmetalleinsätzen am Umfang des Randes 8 einer Zylinderwand 7 eines Metallteils 3 ankommt. In gleicher Weise können somit auch Bohrwendeln im Bereich der Schneidkante mit derartigen Hartmetalleinsätzen 10 im selektiven Laserschmelz- oder -sinterverfahren ausgerüstet werden, sowie alle anderen im Anspruch 2 genannten Bearbeitungswerkzeuge.
Bezugszeichenliste

1: Bearbeitungswerkzeug
2: Bohrkrone
3: Metallteil
4: Boden
5: Ausnehmung
6: Innenraum
7: Zylinderwand
8: Rand
9: Riffelung
10: Hartmetalleinsatz
11: Schmelzbad
12: Schneidfläche
13: Füllkörper (innen)
14: Pulverbett
15: Zwischenraum
16: Laserstrahl
17: Bettoberfläche
18: stoffschlüssige Verbindung
19: erste Pulverschicht
20: zweite Pulverschicht
21: dritte Pulverschicht
22: Heizplatte
23: Laserquelle
24: Spiegeloptik
25: Wischer
26: Pfeilrichtung
27: Füllringkörper
28: Ausnehmung (von 27)
29: Wischlippe

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 4134425 C2 [0003]
DE 7416922 U1 [0004]
DE 69516312 D2 [0005]
EP 3013502 B1 [0018]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

DIN-Norm EN 10027-2 Nr. 1.3343 [0025, 0026, 0027]
DIN EN 10027-2 Nr. 1.2709 [0026]

Claims

Bearbeitungswerkzeug, insbesondere Bohr- oder Meisselwerkzeug zur Bearbeitung von harten Werkstoffen, bestehend aus einem als Metallteil (3) ausgebildeten rotationssymmetrischen Werkzeugkörper, an dessen schneidender Eingriffsseite ein oder mehrere Hartmetalleinsätze (10) befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Hartmetalleinsätze (10) durch ein selektives Laserschmelzverfahren oder Lasersinterverfahren stoffschlüssig mit der Eingriffsseite des Werkzeugkörpers (1, 2, 3) verbunden sind.
Bearbeitungswerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mit den Hartmetalleinsätzen (10) stoffschlüssig bestückte metallische Bearbeitungswerkzeug (1) als Hochleistungsschneidwerkzeuge (z.B. als Matrizen und Stempel) oder als Fräser oder als Räumnadel oder als Schnitt-, Stanz- und Schneidwerkzeug oder als Gewindewalz- und Rollwerkzeug oder als Holzbearbeitungswerkzeug oder als Maschinenmesser; Kunststoffform, Meßzeug oder als Werkzeug der Stanztechnik oder als Zieh-, Tief- und Fließpresswerkzeug oder als Presswerkzeug für die keramische und pharmazeutische Industrie oder als Kaltwalze für Mehrrollengerüste oder als Umform- und Biegewerkzeug ausgebildet ist.
Bearbeitungswerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Bearbeitungswerkzeug (1) aus einem Eisen-metallischen, mindestens einseitig offenen, topfförmigen Metallteil (3) besteht, dessen schneidende Eingriffsseite durch den oberen umlaufenden Rand (8) des Metallteils (3) gebildet ist und dass die Hartmetalleinsätze (10) erhaben am Umfang des Randes (8) in gegenseitigem Abstand gleichmässig verteilt sind und stoffschlüssig mit dem Rand (8) des Metallteils (3) verschmolzen sind.
Bearbeitungswerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Hartmetalleinsätze (10) durch Laserschmelzen oder Lasersintern eines Pulvermaterials aus dem Pulverbett (14) gebildet sind, das aus einer Mischung von mindestens zwei Pulverelementen besteht, wobei die Pulvermischung (14) durch den Hauptbestandteil Eisenpulver und weitere Pulverlegierungselemente gebildet ist, die in elementarer, vorlegierter oder teilweise vorlegierter Form vorliegen, wobei die Pulverelemente jedes für sich oder in beliebiger Kombination in folgenden Mengen gemäß der DIN-Norm EN 10027-2 Nr. 1.33XX, insbesondere gemäß der DIN-Norm EN 10027-2 Nr. 1.3343 mit dem Kurznamen HS6-5-2C oder andere Chrom-Nickelstähle zugegeben werden, insbesondere wenn die chemische Zusammensetzung folgende Kennzahlen aufweist: 4.1 Eisen bis zu 79,75 M.-%, 4.2 Kohlenstoff im Bereich zwischen 0,86 bis 0,94 M.-%, 4.3 Chrom im Bereich zwischen 3,80 bis zu 4,50 M.-%, 4.4 Mangan weniger als 0,40 M.-%, 4.5 Phosphor weniger als 0,03 M.-%, 4.6 Schwefel bis zu 0,03 M.-%, 4.7 Silizium weniger als 0,45 M.-%, 4.8 Vanadium im Bereich zwischen 1,70 bis zu 2,00 M.-%, 4.9 Wolfram im Bereich zwischen 5,9 bis zu 6,7 M.-% 4.10 Molybdän im Bereich zwischen 4,7 bis zu 5,2 M.-%

wobei folgende, in elementarer, legierter oder vorlegierter Form vorliegende Pulverelemente jedes für sich oder in beliebiger Kombination der Legierung zusätzlich beigegeben werden: 4.11 Kohlenstoff in der Form von Diamantpulver im Bereich zwischen 1, 15 bis 50 M.-%, bevorzugt 15 M.-%.
Bearbeitungswerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Hartmetalleinsätze (10) durch Laserschmelzen oder Lasersintern eines Pulvermaterials aus dem Pulverbett (14) gebildet sind, das aus einer Mischung von mindestens zwei Pulverelementen besteht, wobei die Pulvermischung durch den Hauptbestandteil Eisenpulver und weitere Pulverlegierungselemente gebildet ist, die in elementarer, voriegierter oder teilweise vorlegierter Form vorliegen, wobei die Pulverelemente jedes für sich oder in beliebiger Kombination in folgenden Mengen gemäß der DIN-Norm EN 10027-2 Nr. 1.33XX oder DIN EN 10027-2 Nr. 1.27XX, wobei die Kombination XX eine zweistellige Zahl ist, und die Pulverelemente insbesondere gemäß der DIN-Norm EN 10027-2 Nr. 1.3343 mit dem Kurznamen HS6-5-2C oder DIN EN 10027-2 Nr. 1.2709 mit dem Kurznamen X3NiCoMoTi18-9-5 zugegeben werden: 5.1 Eisen bis zu 79,75 M.-% 5.2 Kohlenstoff: von 0,86 bis zu 0,94 M.-%, 5.3 Chrom: von 3,80 bis zu 4,50 M.-%, 5.4 Mangan: weniger als 0,40 M.-%, 5.5 Phosphor: bis zu 0,03 M.-%, 5.6 Schwefel bis zu 0,03 M.-%, 5.7 Silizium: weniger als 0,45 M.-%, 5.8 Vanadium von 1,70 bis zu 2,00 M.-%, 5.9 Wolfram: von 5,9 bis zu M.-6,7% 5.10 Molybdän: von 4,7 bis 5,2 M.-%

wobei im Verlaufe des Laserschmelz- oder Sinterprozesses aus diesen Pulverelementen eine Pulverlegierung entsteht, wobei folgende, in elementarer, legierter oder vorlegierter Form vorliegende Pulverelemente jedes für sich oder in beliebiger Kombination der Legierung zusätzlich beigegeben werden: 5.11 Wolfram im Bereich zwischen 0,7, 10 und 35 M.-%, bevorzugt 10 M.-%, 5.12 Titan im Bereich zwischen 0,2, 3,2 bis 10,7 M.-%, bevorzugt 3,2 M.-%, 5.13 Kohlenstoff im Bereich zwischen 0,08, 1,23 bis zu 4,1 M.-%, bevorzugt 1,23 M.-% 5.14 O im Bereich zwischen 0,00 bis zu 0,02 M.-%, 5.15 N im Bereich zwischen 0,00 bis zu 0,02 M.-% 5.16 Nicht definierte Reststoffe weniger als 0,05 M.-%.
Bearbeitungswerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Hartmetalleinsätze (10) durch Laserschmelzen oder Lasersintern eines Pulvermaterials aus dem Pulverbett (14) gebildet sind, das aus einer Mischung von mindestens zwei Pulverelementen besteht, wobei die Pulvermischung durch den Hauptbestandteil Eisenpulver und weitere Pulverlegierungselemente gebildet ist, die in elementarer, vorlegierter oder teilweise vorlegierter Form vorliegen, wobei die Pulverelemente jedes für sich oder in beliebiger Kombination in folgenden Mengen gemäß der DIN-Norm EN 10027-2 Nr. 1.33XX, insbesondere gemäß der DIN-Norm EN 10027-2 Nr. 1.3343 mit dem Kurznamen HS6-5-2C oder andere Chrom-Nickelstähle zugegeben werden, insbesondere wenn die chemische Zusammensetzung folgende Kennzahlen aufweist: 6.1 Eisen bis zu 79,75 M.-%, 6.2 Kohlenstoff im Bereich zwischen 0,86 bis 0,94 M.-%, 6.3 Chrom im Bereich zwischen 3,80 bis zu 4,50 M.-%, 6.4 Mangan weniger als 0,40 M.-%, 6.5 Phosphor weniger als 0,03 M.-%, 6.6 Schwefel bis zu 0,03 M.-%, 6.7 Silizium weniger als 0,45 M.-%, 6.8 Vanadium im Bereich zwischen 1,70 bis zu 2,00 M.-%, 6.9 Wolfram im Bereich zwischen 5,9 bis zu 6,7 M.-% 6.10 Molybdän im Bereich zwischen 4,7 bis zu 5,2 M.-%

wobei folgende, in elementarer, legierter oder vorlegierter Form vorliegende Pulverelemente jedes für sich oder in beliebiger Kombination der Legierung zusätzlich beigegeben werden: 6.11 Bor bis zu 56,18 M.-%, 6.12 Stickstoff bis zu 43,53 M.-%
Verfahren zur Herstellung eines Bearbeitungswerkzeuges mit Hartmetalleinsätzen (10) hergestellt durch Laserschmelzen oder Lasersintern eines Pulvermaterials, vorzugsweise ausgebildet als Zerspanungswerkzeuge oder Kaltumformwerkzeuge, Kaltfließpressstempel oder Matrizen, wobei das zur Herstellung der Hartmetalleinsätze (10) erforderliche Pulverbett (14) aus einer Mischung von mindestens zwei Pulverelementen besteht, wobei zur Herstellung des Pulverbettes (14) folgende Verfahrensschritte ablaufen: 1. Verarbeiten eines Materials 1.33XX oder 3.71XX oder 1.23XX oder 1.44XX oder 1.45XX oder 1.27XX im SLM- oder SLS-Verfahren 2. Mischen des 1.33XX- oder 3.71XX- oder 1.23XX- oder 1.44XX- oder 1.45XX- oder 1.27XX Materials mit Karbiden 3. insbesondere Mischen des 1.33XX- oder 3.71XX- oder 1.23XX- oder 1.44XX- oder 1.45XX- oder 1.27XX Materials mit 1% bis 50% Karbiden 4. Mischen des Grundmaterials mit Karbiden nach Ziffer 3 im SLM- oder SLS Verfahren 5. Mischen von den hier erwähnten ausgesuchten Materialien mit Karbiden 6. Mischen von Pulverkomponenten nach Ziffer 2 bis 5 mit Bornitriden 7. Generelles Mischen von Grundmaterial mit Karbiden für die additive Herstellung (FDM, LAS) 8. Hinzumischung von Diamantpulver in allen Pulverzubereitungen nach Ziffer 1 bis7.
Verfahren nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte bei der Herstellung des Pulverbettes (14): 1. Verarbeiten des Materials 1.3343 oder 3.7165 oder 1.2379 oder 1.4404 oder 1.4562 oder 1.2709 im SLM- oder SLS-Verfahren 2. Mischen des 1.3343- oder 3.7165- oder 1.2379- oder 1.4404- oder 1.4562- oder 1.2709 Materials mit Karbiden 3. insbesondere Mischen des 1.3343- oder 3.7165- oder 1.2379- oder 1.4404- oder 1.4562- oder 1.2709 - mit 1% bis 50% Karbiden 4. Mischen des Grundmaterials mit Karbiden nach Ziffer 3 im SLM oder SLS Verfahren 5. Mischen von den hier erwähnten ausgesuchten Materialien mit Karbiden 6. Mischen von Pulverkomponenten nach Ziffer 2 bis 5 mit Bornitriden 7. Generelles Mischen von Grundmaterial mit Karbiden für die additive Herstellung (FDM, LAS) 8. Hinzumischung von Diamantpulver in allen Pulverzubereitungen nach Ziffer 1 bis7.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Hartmetalleinsätze (10) durch Laserschmelzen oder Lasersintern von aufeinander gelegten Pulverschichten (19-21) des Pulvermaterials aus dem Pulverbett (14) gebildet sind und dass der Innenraum (6) des Metallteils (3) während des Laserschmelzens oder Lasersinterns formfüllend mit einem hitzebeständigen Füllkörper (13) ausgefüllt ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Hartmetalleinsätze (10) durch Laserschmelzen oder Lasersintern von aufeinander gelegten Pulverschichten (19-21) des Pulvermaterials aus dem Pulverbett (14) gebildet sind und dass das Metallteil (3) während des Laserschmelzens oder Lasersinterns mit seinem Außenumfang formfüllend in einer zentralen Ausnehmung (28) eines hitzebeständigen Füllringkörpers (27) aufgenommen ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Hartmetalleinsätze (10) durch Laserschmelzen oder Lasersintern von aufeinander gelegten Pulverschichten (19-21) des Pulvermaterials aus dem Pulverbett (14) gebildet sind und dass das durch den Laserstrahl (16) erzeugte Schmelzbad (11) mindestens zwei - vorzugsweise jedoch drei - aufeinander liegende Pulverschichten (19-21) im Pulverbett (14) durchsetzt und miteinander verschmilzt.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die im Schmelzbad (11) miteinander verschmolzenen Pulverschichten (19-21) in zeitlich hintereinander folgenden Schmelzschritten mehrmals aufgeschmolzen werden und bei Hinzunahme der jeweils obersten Pulverschicht (21) ein wiederholtes Aufschmelzen auch der darunter liegenden Pulverschichten (19, 20) stattfindet.
Bearbeitungswerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, welches nach einem Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 7 bis 12 hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Hartmetalleinsätze (10) durch Laserschmelzen oder Lasersintern eines Pulvermaterials aus dem Pulverbett (14) gebildet sind, das aus einer Mischung von mindestens zwei Pulverelementen besteht, wobei die Pulvermischung durch den Hauptbestandteil Eisenpulver und weitere Pulverlegierungselemente gebildet ist, die in elementarer, vorlegierter oder teilweise vorlegierter Form vorliegen, und dass der Pulverzusammensetzung pulverförmige Bornitride und/oder ein pulverförmiges Diamantpulver und/oder ein pulverförmiges Karbidpulver hinzugefügt sind.
Bearbeitungswerkzeug nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die verwendeten Bornitrid- und/oder Karbid- und/oder Diamant-Pulverkörper eine Korngröße im Bereich zwischen 1 bis 40 Mikrometer und eine kubische Form (CBN) und/oder eine gebrochene Form aufweisen.