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HINTERGRUND
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Technisches Gebiet
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Der beschriebene Erfindungsgegenstand betrifft Verfahren und Prozesse zur Fertigung von Ausrüstung.
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Stand der Technik.
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Metallspritzgussteile und -ausrüstung können bei einem Sinterprozess verbunden werden. Sintern ist ein Verfahren, durch welches pulverförmiges Metall und Klebstoff auf eine Temperatur knapp unter dem Schmelzpunkt des Metalls erwärmt wird, um die pulverförmigen Partikel miteinander zu verbinden. Die Erwärmung kann durch einen Laser, in einem Ofen oder dergleichen erfolgen. Die Metallspritzgussteile können Fertigungsbegrenzungen aufweisen, welche dem Metallspritzgießprozess inhärent sind.
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Additive Fertigungsprozesse haben sich herausgebildet, wie etwa dreidimensionales (3D-)Drucken. Bei einem 3D-Druckprozess werden aufeinanderfolgende Schichten eines Teils abgeschieden, bis das Teil gebildet ist. Jede Schicht ist im Grunde ein dünn geschnittener Querschnitt des gebildeten Teils. Eine solche Fertigung ermöglicht die Bildung komplexer Formen. Es kann erstrebenswert sein, Systeme und Verfahren zu haben, welche sich von denen unterscheiden, welche derzeit verfügbar sind.
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KURZBESCHREIBUNG
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In einer oder mehreren Ausführungsformen wird ein Verfahren bereitgestellt, welches ein Erhitzen eines sinterbaren ersten Ausrüstungsteils und gleichzeitiges Sichern des ersten Ausrüstungsteils an einem zweiten Ausrüstungsteil, um ein monolithisches endgültiges Ausrüstungsteil zu bilden, umfassen kann.
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In einer oder mehreren Ausführungsformen wird ein Verfahren bereitgestellt, welches ein additives Fertigen eines leitfähigen Grünkörpers; und Erlangen eines nichtsinterbaren leitfähigen Körpers umfassen kann. Das Verfahren kann ein Erhitzen sowohl des leitfähigen Grünkörpers als auch des nichtsinterbaren leitfähigen Körpers zusammen, um den leitfähigen Grünkörper zu sintern und um den leitfähigen Grünkörper mit dem nichtsinterbaren leitfähigen Körper zu koppeln, umfassen.
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In einer oder mehreren Ausführungsformen wird ein Verfahren bereitgestellt, welches ein Koppeln eines sinterbaren leitfähigen Grünkörpers mit einem nichtsinterbaren Körper und ein Sintern des sinterbaren leitfähigen Grünkörpers und des nichtsinterbaren Körpers umfassen kann, um eine kombinierte Anordnung bzw. Baugruppe eines gesinterten leitfähigen Körpers und des nichtsinterbaren Körpers zu bilden.
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Figurenliste
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Der Erfindungsgegenstand ist aus der Lektüre der folgenden Beschreibung nichtbeschränkender Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ersichtlich, wobei nachstehend:
- 1 ein schematisches Prozessdiagramm eines Prozesses zur Fertigung von Ausrüstung veranschaulicht;
- 2 eine perspektivische Ansicht von Ausrüstung veranschaulicht;
- 3 eine Schnittansicht von Ausrüstung veranschaulicht;
- 4 eine perspektivische Ansicht von Ausrüstung veranschaulicht;
- 5 eine Schnittansicht von Ausrüstung veranschaulicht;
- 6 eine perspektivische Ansicht von Ausrüstung veranschaulicht; und
- 7 eine Schnittansicht von Ausrüstung veranschaulicht.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Ausführungsformen des hier beschriebenen Gegenstands betreffen Verfahren und Prozesse zum Bilden von Ausrüstung unter Verwendung eines Kombinierens von Ausrüstungsteilen. Ein erstes Teil der Ausrüstung kann unter Verwendung eines ersten Fertigungsverfahrens gebildet werden, während das zweite Teil unter Verwendung eines zweiten Fertigungsverfahrens gebildet wird. In einem Beispiel wird das erste Teil aus Metallspritzgießen hergestellt, während das zweite Teil unter Verwendung eines additiven Prozesses gefertigt wird. Eines des ersten oder des zweiten Teils kann sinterbar sein, sodass das erste und das zweite Teil dann erhitzt werden können, um die Teile miteinander zu verbinden, um einen einzelnen monolithischen Ausrüstungsgegenstand zu bilden.
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Der hier verwendete Begriff nichtsinterbar bezieht sich auf einen Körper, ein Teil, einen Abschnitt usw., welcher/welches in einem Endzustand bereitgestellt ist, sodass der Körper nicht imstande sein kann, gesintert zu werden. Konkret wurde der Körper, das Teil, der Abschnitt usw. bereits verfestigt, sodass der Körper, das Teil, der Abschnitt usw. bei einem Kombinations- oder Kopplungsprozess oder -schritt mit einem anderen Körper, Teil, Abschnitt usw. nicht gesintert werden kann. Solche nichtsinterbaren Materialien umfassen Materialien, welche nicht gesintert werden können, und Materialien, welche gesintert werden können, den Sinterprozess jedoch bereits durchlaufen haben und somit nicht erneut gesintert werden können. Beispielsweise kann ein Metallpulver ein Sintern in einem bestimmten Temperaturbereich für einen bestimmten Zeitraum durchlaufen, um jedes der Metallpulverpartikel miteinander zu verbinden. Nach dem bestimmten Zeitraum können die verbundenen Partikel gekühlt werden, um ein(-en) einzelnen/-s gebildeten/-s metallischen/-s Körper, Teil, Abschnitt usw. zu bilden. Wenn der/das einzelne gebildete metallische Körper, Teil, Abschnitt usw. dann zurück in den bestimmten Temperaturbereich zum Sintern erneut erhitzt wird, bleiben keine Partikel zurück, was ein zusätzliches Sintern verhindert, obwohl der/das gebildete metallische Körper, Teil, Abschnitt und dergleichen innerhalb des bestimmten Temperaturbereichs liegt. Durch Transformieren von den Pulverpartikeln in den/das gebildete(-n) metallische(-n) Körper, Teil, Abschnitt, usw. ist der gebildete metallische Körper nun ein Material, welches nichtsinterbar ist, obwohl die Pulverform des Materials sinterbar war.
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Der hier verwendete Begriff sinterbar bezieht sich auf einen Körper, ein Teil, einen Abschnitt usw., welcher/welches nicht in einem Endzustand bereitgestellt ist, sodass der Körper imstande sein kann, gesintert zu werden. Konkret wurde der Körper, das Teil, der Abschnitt usw. nicht verfestigt, sodass der Körper, das Teil, der Abschnitt usw. bei einem Kombinations- oder Kopplungsprozess oder -schritt mit einem anderen Körper, Teil, Abschnitt usw. gesintert werden kann. Ein sinterbarer/-s Beispiel-Körper, -Teil, -Abschnitt usw. ist ein pulverförmiges Metall, des Öfteren unter Verwendung eines Klebebindemittels, welches Partikel aufweist, welche durch einen Sinterprozess miteinander verbunden werden können.
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1 veranschaulicht ein Verfahren oder einen Prozess 100 zum Bilden eines einzelnen monolithischen Ausrüstungsgegenstands. Der Prozess kann in Anwendung gebracht werden, um mit Körpern, Teilen, Abschnitten oder dergleichen zu kombinieren oder zu koppeln, um die Ausrüstung zu bilden. In Schritt 102 wird ein sinterbares erstes Ausrüstungsteil gebildet. Das sinterbare erste Ausrüstungsteil kann ein pulverförmiges Metall, einschließlich Stahl, rostfreien Stahl, Aluminium, Titan, Kupfer, Eisen, Legierungen usw. aufweisen. In einer Ausführungsform kann das pulverförmige Metall ein Bindemittel aufweisen, welches das Pulver zusammenhält. In einem Beispiel ist das pulverförmige Metall Teil eines Grünkörpers, welcher ein schwach verbundenes Gemisch aus dem pulverförmigen Metall und dem Bindemittel (Verbindungsmittel) darstellt, bevor ein Sintern auftritt. Auf diese Weise kann das sinterbare erste Ausrüstungsteil ein sinterbarer dreidimensionaler Grünkörper sein. Optional kann bei dem Erhitzungsprozess das Bindemittel oder Verbindungsmittel verdunsten. Konkret bleibt durch Auswählen eines Verbindungsmittels, welches in dem Erhitzungstemperaturbereich verdunstet, lediglich ein Metall als Teil des Ausrüstungsteils zurück, was das Ausrüstungsteil verstärkt.
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In einem anderen Beispiel kann lediglich ein Abschnitt des ersten Ausrüstungsteils das pulverförmige Metall aufweisen, wobei der Rest des ersten Ausrüstungsteils nicht imstande ist, gesintert zu werden. Alternativ kann ein Flussmittel an einer Schnittstelle zwischen dem sinterbaren ersten Ausrüstungsteil und dem zweiten Ausrüstungsteil aufgebracht werden. Das Flussmittel kann eingerichtet sein, um beim Erhitzen das sinterbare erste Ausrüstungsteil mit dem zweiten Ausrüstungsteil zu verbinden. In noch einem anderen Beispiel kann beim Bilden des sinterbaren ersten Ausrüstungsteils das sinterbare erste Ausrüstungsteil eine oder mehrere Aussparungen an einer Schnittstelle zwischen dem sinterbaren ersten Ausrüstungsteil und dem zweiten Ausrüstungsteil aufweisen. Solche Aussparungen können eine Kopplung zwischen dem sinterbaren ersten Ausrüstungsteil und einem zweiten Ausrüstungsteil ferner erleichtern.
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Durch Bilden des sinterbaren ersten Ausrüstungsteils getrennt von einem zweiten Ausrüstungsteil kann das sinterbare erste Ausrüstungsteil ein unterschiedliches Metall sein oder aus einem Fertigungsprozess gebildet werden, welcher günstiger als das zweite Ausrüstungsteil ist. Folglich können beim Bilden des einzelnen monolithischen Ausrüstungsgegenstands die schlichteren Abschnitte, welche weniger Komplexität, Flexibilität, Festigkeit oder andere unterschiedliche Eigenschaften erfordern, getrennt von einem zweiten Ausrüstungsteil gebildet werden, welches teurer, komplexer in der Fertigung ist, eine höhere Flexibilität oder Festigkeit benötigt oder dergleichen, und dennoch kombiniert werden, um den einzelnen monolithischen Ausrüstungsgegenstand herzustellen.
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In Schritt 104 wird ein zweites Ausrüstungsteil gebildet. Das zweite Ausrüstungsteil kann unter Verwendung eines additiven Prozesses wie etwa dreidimensionalen Druckens gebildet werden. Insbesondere sind additive Prozesse imstande, im Vergleich zu anderen Fertigungsverfahren wie etwa Metallspritzgießen Ausrüstungsteile mit komplexeren Geometrien zu bilden. Dennoch sind additive Prozesse des Öfteren teurer als andere Fertigungsprozesse. Somit werden durch lediglich Bilden der Ausrüstungsteile mit komplexen Geometrien mit einem additiven Prozess und Bilden anderer Teile mit weniger teuren Prozessen die Vorteile additiver Fertigung bei reduzierten Kosten verwirklicht. In einem Beispiel kann das zweite Ausrüstungsteil gebildet werden, um eine überstehende Verlängerung aufzuweisen, welche sich weiter von dem zweiten Ausrüstungsteil als jedwede Verlängerung des sinterbaren ersten Ausrüstungsteils erstreckt. Somit kann eine zusätzliche Konstruktionsflexibilität des zweiten Ausrüstungsteils erzielt werden.
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In Schritt 106 wird optional ein Sinterhilfsmittel zu dem sinterbaren ersten Ausrüstungsteil hinzugefügt, um eine Sintertemperatur des sinterbaren ersten Ausrüstungsteils zu senken. Die Verwendung eines Sinterhilfsmittels kann die Sintertemperatur eines Ausrüstungsteils ändern. Geeignete Sinterhilfsmittel können Nanopartikel-Sinterhilfsmittel sowie mesoporöse Materialien umfassen. Geeignete Sinterhilfsmittel können ein Übergangsmetall aufweisen. Geeignete Übergangsmetalle können Kupfer und/oder Eisen und/oder Nickel und/oder Palladium und/oder Cobalt und dergleichen umfassen. Das Sinterhilfsmittel kann bei Raumtemperatur in einer flüssigen oder festen Form sein und auf Grundlage der Endverwendungsanwendung, der verwendeten Materialien und des eingesetzten additiven Fertigungsverfahrens ausgewählt werden. In einer Ausführungsform können unterschiedliche Mengen an Sinterhilfsmittel zu unterschiedlichen Abschnitten des sinterbaren ersten Ausrüstungsteils hinzugefügt werden. Auf diese Weise kann der Abschnitt des ersten Ausrüstungsteils, in dem eine Verbindung durch den Sinterprozess angestrebt wird, das Sinterhilfsmittel dementsprechend aufnehmen. In einer Ausführungsform ermöglicht eine Steuerung der Menge an Sinterhilfsmittel, welche in verschiedenen Abschnitten vorhanden ist, ein gesteuertes Sintern, sodass einige Abschnitte vor anderen Abschnitten sintern.
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In einem Beispiel kann das sinterbare erste Ausrüstungsteil aus in einem Grünkörper zusammengefassten Metallpartikeln durch additive Fertigung gebildet werden. Eine erste Dichte der Metallpartikel in dem Grünkörper kann vor Hinzufügen des Sinterhilfsmittels in dem Grünkörper durchweg im Wesentlichen gleich sein. Das sinterbare erste Ausrüstungsteil kann nach Erhitzen des sinterbaren ersten Ausrüstungsteils unterschiedliche Dichten in den unterschiedlichen Volumina des sinterbaren ersten Ausrüstungsteils aufweisen. In einigen Ausführungsformen können unterschiedliche Mengen an Sinterhilfsmittel zu unterschiedlichen Abschnitten des sinterbaren ersten Ausrüstungsteils hinzugefügt werden. Zum Beispiel kann es ein Aufweisen von mehr Sinterhilfsmittel nahe einer Oberfläche dem Oberflächenabschnitt ermöglichen, vor einem Innenabschnitt zu sintern. Dies kann eine Spannungsrelaxation der gesamten Komponente bei deren Bau ermöglichen. Umgekehrt kann ein Aufweisen von mehr Sinterhilfsmittel im Inneren (relativ zu dem Hautabschnitt) eine innere Stützung für die Komponente ermöglichen, während sie den Sinterprozess beendet, und kann in einigen Fällen eine Oberflächenrissbildung vermindern. In noch anderen Ausführungsformen kann die Verteilung von Sinterhilfsmittel in einem ersten Abschnitt der gebildeten Komponente homogen sein, in einem zu dem ersten Abschnitt distalen anderen Abschnitt jedoch nicht vorhanden oder in einer unterschiedlichen Konzentration sein. Auf Grundlage zumindest teilweise anwendungsspezifischer Parameter kann sich die Konzentration des Sinterhilfsmittels über ein definiertes Volumen abrupt ändern oder die Konzentration kann sich über einen definierten und/oder gesteuerten Konzentrationsgradienten ändern. Ein anderer Steuergrad kann unter Verwendung unterschiedlicher Sinterhilfsmittelzusammensetzungen in unterschiedlichen Abschnitten des Teils erzielt werden. Dementsprechend kann der Sinterprozess bezüglich Rate, Position und Reihenfolge gesteuert werden.
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In Schritt 108 wird das sinterbare erste Ausrüstungsteil erhitzt, während das erste Ausrüstungsteil an einem zweiten Ausrüstungsteil gesichert wird, um die Ausrüstung zu bilden. Erhitzen des sinterbaren Materials des ersten Ausrüstungsteils kann durch einen Laser, Ofen oder dergleichen bereitgestellt werden. Die Temperatur des sinterbaren ersten Ausrüstungsteils wird auf knapp unter dem Schmelzpunkt des Metallpulvers erhöht, was eine Verbindung des Metallpulvers einhergehend mit einer Verbindung des ersten Ausrüstungsteils und zweiten Ausrüstungsteils verursacht.
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In einem Beispiel sintert Erhitzen des sinterbaren ersten Ausrüstungsteils das erste Ausrüstungsteil, während in einem anderen Beispiel Erhitzen des sinterbaren ersten Ausrüstungsteils das zweite Ausrüstungsteil nicht sintert. In einem Beispiel sind das sinterbare erste Ausrüstungsteil und das zweite Ausrüstungsteil beide sinterbar und das sinterbare erste Ausrüstungsteil weist eine erste Sintertemperatur auf und das zweite Ausrüstungsteil weist eine zweite Sintertemperatur auf, welche sich von der ersten Sintertemperatur unterscheidet. Insbesondere kann sich das Material des ersten Ausrüstungsteils von dem Material des zweiten Ausrüstungsteils unterscheiden, was zu unterschiedlichen Sintertemperaturbereichen für jedes Ausrüstungsteil führt.
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In einer Ausführungsform tritt Erhitzen des sinterbaren ersten Ausrüstungsteils bei einer Temperatur auf, welche mindestens so heiß wie eine heißere Sintertemperatur der ersten Sintertemperatur und der zweiten Sintertemperatur ist. Konkret kann Erhitzen des ersten Ausrüstungsteils und des zweiten Ausrüstungsteils Steigern einer Temperatur, bei welcher das sinterbare erste Ausrüstungsteil und das zweite Ausrüstungsteil erhitzt werden, auf die erste Sintertemperatur umfassen. Die Erhitzungstemperatur des sinterbaren ersten Ausrüstungsteils und des zweiten Ausrüstungsteils kann dann bei der ersten Sintertemperatur und/oder einer Temperatur gehalten werden, welche heißer als die erste Sintertemperatur, aber kühler als die zweite Sintertemperatur ist. Dann kann die Erhitzungstemperatur des ersten Ausrüstungsteils und des zweiten Ausrüstungsteils auf die zweite Sintertemperatur gesteigert werden. Auf diese Weise tritt ein Sintern für sowohl das erste Ausrüstungsteil als auch das zweite Ausrüstungsteil auf. Demnach verbindet Erhitzen des sinterbaren ersten Ausrüstungsteils das sinterbare erste Ausrüstungsteil mit dem zweiten Ausrüstungsteil, ohne das sinterbare erste Ausrüstungsteil mit dem zweiten Ausrüstungsteil zu verschweißen oder hartzulöten.
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In noch einer anderen Ausführungsform schrumpft Erhitzen des sinterbaren ersten Ausrüstungsteils das sinterbare erste Ausrüstungsteil, um eine Übermaßpassung an das zweite Ausrüstungsteil zu bilden, ohne das sinterbare erste Ausrüstungsteil mit dem zweiten Ausrüstungsteil zu verschweißen oder hartzulöten. Konkret können das Metallpulver und Bindematerial des sinterbaren ersten Ausrüstungsteils unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen, was eine Größenvarianz der Ausrüstungsteile infolge der Erhitzung verursacht. Daher kann die Größenänderung verwendet werden, um zusätzliche Kopplungen zwischen dem ersten Ausrüstungsteil und zweiten Ausrüstungsteil bereitzustellen. Alternativ können das sinterbare erste Ausrüstungsteil und das zweite Ausrüstungsteil im Wesentlichen analoge Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen. Ungeachtet dessen kann, wenn die Teile in einem Ofen mit gesteuerter/-m Temperatur, Atmosphärenzusammensetzung (z.B. Argon, Stickstoff usw.) und Druck (z.B. ausgeübtem Druck, Atmosphärendruck, Vakuum usw.) gesintert werden, die Größe eines Ausrüstungsteils durch Anpassen dieser drei Variablen variiert werden. Somit kann eine Schrumpfung bei dem Prozess dementsprechend gesteuert werden. Alternativ kann das Verhältnis von Metallpulver zu Bindematerial innerhalb des sinterbaren Teils ebenso angepasst und berücksichtigt werden, um die Schrumpfungsgröße zu steuern.
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Die 2-3 veranschaulichen einen Beispiel-Ausrüstungsgegenstand 200, welcher unter Verwendung des Fertigungsprozesses aus 1 gebildet wird. Insbesondere wird ein erstes sinterbares Ausrüstungsteil 202 mit einem zweiten Ausrüstungsteil 204 an einer Verbindungsschnittstellenfläche 206 verbunden. In dem Beispiel ist das erste sinterbare Ausrüstungsteil ein gewalztes Rohr, welches aus einer Metallspritzverfahrensweise oder anderweitig gebildet sein kann. Indes weist das zweite Ausrüstungsteil einen Einlass 208, welcher die Verbindungsfläche aufweist, und einen Auslass 210 auf, welcher eine bogenförmige verjüngte Fläche aufweist. Insbesondere weist das zweite Ausrüstungsteil komplexere Geometrien auf und kann somit aus einem additiven Fertigungsprozess gebildet und dann an das gewalzte Rohr angesintert werden. In einem Beispiel ist das erste sinterbare Ausrüstungsteil aus demselben Material wie das zweite Ausrüstungsteil. Alternativ ist das erste sinterbare Ausrüstungsteil aus einem anderen Material als das zweite Ausrüstungsteil. In einer solchen Ausführungsform kann das erste sinterbare Ausrüstungsteil durch Halten einer Hitze bei einer ersten Sintertemperatur und dann Steigern der Hitze und Halten der Hitze bei einer zweiten Sintertemperatur mit dem zweiten Ausrüstungsteil verbunden werden. Alternativ kann ein Sinterhilfsmittel aufgebracht werden, um übereinstimmende Sintertemperaturen bereitzustellen, selbst wenn sich die Materialien des ersten sinterbaren Ausrüstungsteils und zweiten Ausrüstungsteils unterscheiden.
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Die 4-5 veranschaulichen einen Beispiel-Ausrüstungsgegenstand 400, welcher unter Verwendung des Fertigungsprozesses aus 1 gebildet wird. Ein erstes sinterbares Ausrüstungsteil 402 kann mit einem zweiten Ausrüstungsteil 404 an einer ersten Verbindungsschnittstellenfläche 406 verbunden werden, während ein drittes Ausrüstungsteil 405 an einer zweiten Verbindungsschnittstellenfläche 407 ebenso mit dem ersten sinterbaren Ausrüstungsteil verbunden werden kann. Beispielsweise kann das erste sinterbare Ausrüstungsteil ein gewalztes Rohr sein, welches aus einer Metallspritzverfahrensweise oder anderweitig gebildet sein kann. Indes kann das zweite Ausrüstungsteil aufweisen einen Einlass 408, welcher die erste Verbindungsfläche aufweist, und einen Auslass 410, welcher eine bogenförmige verjüngte Fläche aufweist. Insbesondere weist das zweite Ausrüstungsteil komplexere Geometrien auf und kann somit aus einem additiven Fertigungsprozess gebildet und dann an das gewalzte Rohr angesintert werden. In einem Beispiel ist das erste sinterbare Ausrüstungsteil aus demselben Material wie das zweite Ausrüstungsteil. Analog dazu weist das dritte Ausrüstungsteil ebenso einen Einlass 412, welcher die dritte Verbindungsschnittstellenfläche aufweist, und einen Auslass 414 auf. In einer Ausführungsform kann der Auslass eine bogenförmige verjüngte Fläche aufweisen, in anderen Ausführungsformen kann der Auslass eine verhältnismäßig komplexere Geometrie aufweisen. Demnach kann das dritte Ausrüstungsteil aus einem additiven Fertigungsprozess hergestellt werden.
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Das erste sinterbare Ausrüstungsteil kann aus einem anderen Material als das zweite Ausrüstungsteil und/oder das dritte Ausrüstungsteil sein. Zu diesem Zweck können das erste, das zweite und das dritte Ausrüstungsteil jeweils aus einem unterschiedlichen Material, demselben Material sein oder zwei der drei können aus demselben Material sein, wobei das dritte aus einem unterschiedlichen Material ist. Auf Grundlage der Materialien kann bei dem Sinterprozess die Temperatur gesteigert und bei einer ersten Sintertemperatur, zweiten Sintertemperatur und/oder dritten Sintertemperatur gehalten werden. Alternativ kann ein Sinterhilfsmittel auf eine oder beide der ersten und der zweiten Verbindungsfläche aufgebracht werden, um übereinstimmende Sintertemperaturen bereitzustellen, selbst wenn sich die Materialien des ersten sinterbaren Ausrüstungsteils, zweiten Ausrüstungsteils und/oder dritten Ausrüstungsteils unterscheiden.
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Die 6-7 zeigen noch ein anderes Beispiel eines Ausrüstungsgegenstands 600, welcher unter Verwendung des Prozesses aus 1 gebildet werden kann. In der Ausführungsform der 6-7 können mehrere sinterbare Ausrüstungsteile 602 aus einem ersten Fertigungsprozess gebildet werden. Insbesondere sind in einem Beispiel die mehreren sinterbaren Ausrüstungsteile mehrere Platten, welche als Wärmetauscher oder Kühlkörper verwendet werden können. Die mehreren sinterbaren Ausrüstungsteile können mit einem zweiten Ausrüstungsteil 604 verbunden werden, welches mehrere Nuten 606 oder Öffnungen zur Aufnahme eines entsprechenden sinterbaren Ausrüstungsteils der mehreren sinterbaren Ausrüstungsteile aufweist. Das zweite Ausrüstungsteil weist somit die komplexe Geometrie der Nuten auf und kann aus einem additiven Fertigungsprozess gebildet werden. Analog zu anderen Ausführungsformen können die Materialien der mehreren sinterbaren Ausrüstungsteile und des zweiten Ausrüstungsteils dieselben oder unterschiedlich sein. Zudem kann ein Sintern unter Verwendung eines Sinterhilfsmittels oder -hilfsmitteln oder dergleichen bei unterschiedlichen Verbindungstemperaturen auftreten. Somit werden beim Sichern des ersten Ausrüstungsteils an dem zweiten Ausrüstungsteil diese jeweils erhitzt, um ein monolithisches endgültiges Ausrüstungsteil zu bilden. Wie bereits erwähnt können wie bei den anderen Ausführungsformen unter Verwendung des unterschiedlichen Fertigungsverfahrens für die unterschiedlichen Ausrüstungsteile und durch Sintern der Ausrüstungsteile aneinander die Fertigungskosten reduziert werden, während die Gesamtfestigkeit des Gegenstands der Ausrüstung nicht reduziert wird. Zu diesem Zweck können komplexe Geometrien erzielt werden. Eine technische Wirkung kann ein verbesserter Fertigungsprozess sein.
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In einer oder mehreren Ausführungsformen kann ein Verfahren bereitgestellt sein, welches das Erhitzen eines sinterbaren ersten Ausrüstungsteils und gleichzeitiges Sichern des ersten Ausrüstungsteils an einem zweiten Ausrüstungsteil umfasst, um ein monolithisches endgültiges Ausrüstungsteil zu bilden. Optional kann Erhitzen des sinterbaren ersten Ausrüstungsteils das erste Ausrüstungsteil sintern. Alternativ sintert Erhitzen des sinterbaren ersten Ausrüstungsteils das zweite Ausrüstungsteil möglicherweise nicht. In einem anderen Aspekt kann das Verfahren zudem Bilden des sinterbaren ersten Ausrüstungsteils als sinterbaren dreidimensionalen Grünkörper umfassen. Optional können das sinterbare erste Ausrüstungsteil und das zweite Ausrüstungsteil beide sinterbar sein. Das sinterbare erste Ausrüstungsteil kann eine erste Sintertemperatur aufweisen und das zweite Ausrüstungsteil kann eine zweite Sintertemperatur aufweisen, welche sich von der ersten Sintertemperatur unterscheidet. Das Verfahren kann zudem das Erhitzen des sinterbaren ersten Ausrüstungsteils bei einer Temperatur umfassen, welche mindestens so heiß wie eine heißere Sintertemperatur der ersten Sintertemperatur und der zweiten Sintertemperatur sein kann. In einem anderen Aspekt kann das Erhitzen des ersten Ausrüstungsteils und des zweiten Ausrüstungsteils das Steigern einer Temperatur, bei welcher das sinterbare erste Ausrüstungsteil und das zweite Ausrüstungsteil erhitzt werden, auf die erste Sintertemperatur und das Halten der Erhitzungstemperatur des sinterbaren ersten Ausrüstungsteils und des zweiten Ausrüstungsteils bei (a) der ersten Sintertemperatur und/oder (b) einer Temperatur umfassen, welche heißer als die erste Sintertemperatur, aber kühler als die zweite Sintertemperatur ist. Das Erhitzen des ersten Ausrüstungsteils und zweiten Ausrüstungsteils kann zudem das Steigern der Erhitzungstemperatur des sinterbaren ersten Ausrüstungsteils und des zweiten Ausrüstungsteils auf die zweite Sintertemperatur umfassen.
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Optional kann Erhitzen des sinterbaren ersten Ausrüstungsteils das sinterbare erste Ausrüstungsteil mit dem zweiten Ausrüstungsteil verbinden, ohne das sinterbare erste Ausrüstungsteil mit dem zweiten Ausrüstungsteil zu verschweißen oder hartzulöten. In einem Aspekt kann Erhitzen des sinterbaren ersten Ausrüstungsteils das sinterbare erste Ausrüstungsteil schrumpfen, um eine Übermaßpassung an das zweite Ausrüstungsteil zu bilden, ohne das sinterbare erste Ausrüstungsteil mit dem zweiten Ausrüstungsteil zu verschweißen oder hartzulöten. In einem anderen Beispiel kann das sinterbare erste Ausrüstungsteil ein Grünkörper mit einem Verbindungsmittel sein und Erhitzen des sinterbaren ersten Ausrüstungsteils kann das Verbindungsmittel von dem Grünkörper entfernen. In einem anderen Aspekt können das sinterbare erste Ausrüstungsteil und das zweite Ausrüstungsteil im Wesentlichen analoge Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen.
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Optional kann das Verfahren Aufbringen eines Flussmittels an einer Schnittstelle zwischen dem sinterbaren ersten Ausrüstungsteil und dem zweiten Ausrüstungsteil umfassen. Das Flussmittel kann beim Erhitzen das sinterbare erste Ausrüstungsteil mit dem zweiten Ausrüstungsteil verbinden. In einem anderen Aspekt kann das Verfahren zudem das Hinzufügen eines Sinterhilfsmittels zu dem sinterbaren ersten Ausrüstungsteil umfassen, um eine Sintertemperatur des sinterbaren ersten Ausrüstungsteils zu senken. In einem anderen Aspekt können unterschiedliche Mengen des Sinterhilfsmittels zu unterschiedlichen Volumina des sinterbaren ersten Ausrüstungsteils hinzugefügt werden. In einem anderen Aspekt kann das sinterbare erste Ausrüstungsteil aus in einem Grünkörper zusammengefassten Metallpartikeln durch additive Fertigung gebildet werden, wobei eine erste Dichte der Metallpartikel in dem Grünkörper vor Hinzufügen des Sinterhilfsmittels in dem Grünkörper durchweg im Wesentlichen gleich ist, wobei das sinterbare erste Ausrüstungsteil nach Erhitzen des sinterbaren ersten Ausrüstungsteils unterschiedliche Dichten in den unterschiedlichen Volumina des sinterbaren ersten Ausrüstungsteils aufweist.
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Optional kann das Verfahren zudem das Bilden des sinterbaren ersten Ausrüstungsteils umfassen, um eine oder mehrere Aussparungen an einer Schnittstelle zwischen dem sinterbaren ersten Ausrüstungsteil und dem zweiten Ausrüstungsteil aufzuweisen. In einem anderen Aspekt kann das Verfahren zudem das Bilden des zweiten Ausrüstungsteils umfassen, um eine überstehende Verlängerung aufzuweisen, welche sich weiter von dem zweiten Ausrüstungsteil als jedwede Verlängerung des sinterbaren ersten Ausrüstungsteils erstreckt. In einer oder mehreren Ausführungsformen ist ein Verfahren bereitgestellt, welches additives Fertigen eines leitfähigen Grünkörpers; und das Erlangen eines nichtsinterbaren leitfähigen Körpers umfassen kann. Das Verfahren kann zudem das Erhitzen sowohl des leitfähigen Grünkörpers als auch des nichtsinterbaren leitfähigen Körpers zusammen umfassen, um den leitfähigen Grünkörper zu sintern und um den leitfähigen Grünkörper mit dem nichtsinterbaren leitfähigen Körper zu koppeln.
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Optional können der leitfähige Grünkörper und der nichtsinterbare leitfähige Körper aus unterschiedlichen Sorten von rostfreiem Stahl gebildet werden. In einem anderen Beispiel können der leitfähige Grünkörper und der nichtsinterbare leitfähige Körper aus unterschiedlichen Übergangsmetallen gebildet werden. In einem anderen Aspekt kann der nichtsinterbare leitfähige Körper aus einem Cermet oder Keramikmaterial gebildet werden. In noch einem anderen Aspekt umfasst das Erlangen des leitfähigen Grünkörpers das Drucken eines dreidimensionalen Grünkörpers. In einer oder mehreren Ausführungsformen ist ein Verfahren bereitgestellt, welches das Koppeln eines sinterbaren leitfähigen Grünkörpers mit einem nichtsinterbaren Körper und das Sintern des sinterbaren leitfähigen Grünkörpers und des nichtsinterbaren Körpers umfassen kann, um eine kombinierte Anordnung eines gesinterten leitfähigen Körpers und des nichtsinterbaren Körpers zu bilden.
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In einer Ausführungsform kann eine Sintertemperaturdifferenz in Verbindung mit einem Schmelzpunktdifferential zwischen zwei Materialien in einem/einer einzelnen Teil oder Komponente verwendet werden. Eine Temperatursteuerung kann verwendet werden, um ein(-e) erste(-s) Struktur oder Gerüst bei einer ersten Sintertemperatur mit einer geringfügig höheren Schmelztemperatur als die erste Sintertemperatur zu schaffen. Dann kann die Hitze erhöht werden, um eine zweite Struktur zu schaffen, welche sich von der ersten Struktur ableitet. Zum Beispiel kann, da das erste Sintermaterial bei der zweiten, höheren Sintertemperatur schmilzt - das nun geschmolzene erste Material zum Beispiel fließen, abfließen (wenn ein Weg vorhanden ist), im Inneren eine Lache bilden und dergleichen. Das heißt, anstatt ein statisches Sinterteil aus einem Material zu bilden, wird ein erstes und vorläufiges Teil hergestellt, gefolgt von einem zweiten Ableitungsteil, welches auf Grundlage der Struktur des ersten, vorläufigen Teils, wo das zweite Material sintert (und dabei eine zweite Struktur schafft), kombiniert mit dem Schmelzfluss des ersten Materials (welches nach Kühlen des endgültigen Teils aushärtet) strukturiert wird.
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Die Singularformen „ein“, „eine“ und „der/die/das“ umfassen Bezugnahmen auf den Plural, sofern der Zusammenhang nicht eindeutig etwas anderes vorgibt. „Optional“ bedeutet, dass das/der anschließend beschriebene Ereignis oder Umstand auftreten kann oder nicht und dass die Beschreibung Fälle, in denen das Ereignis auftritt, und Fälle, in denen dies nicht geschieht, umfassen kann. Eine ungefähre Ausdrucksweise, welche hier in der Beschreibung und den Ansprüchen durchweg verwendet wird, kann angewendet werden, um jedwede quantitative Darstellung zu modifizieren, welche in zulässigem Maße variieren könnte, ohne dass sich daraus eine Änderung der grundlegenden Funktion ergibt, auf welche sie bezogen sein kann. Dementsprechend ist ein Wert, welcher durch einen Begriff oder Begriffe wie etwa „ungefähr“, „im Wesentlichen“ und „annähernd“ modifiziert ist, möglicherweise nicht auf den angegebenen präzisen Wert zu beschränken. In zumindest einigen Fällen kann die ungefähre Ausdrucksweise der Präzision eines Instruments zur Messung des Werts entsprechen. Hierbei und durchweg in der Beschreibung und den Ansprüchen können Bereichsbegrenzungen kombiniert und/oder ausgetauscht werden, solche Bereiche können identifiziert werden und umfassen sämtliche darin enthaltenen Teilbereiche, sofern der Zusammenhang oder die Ausdrucksweise nicht auf etwas anderes hindeutet.
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Diese schriftliche Beschreibung verwendet Beispiele, um die Ausführungsformen, einschließlich der besten Art und Weise, zu offenbaren, und um es dem Fachmann zu ermöglichen, die Ausführungsformen zu verwirklichen, einschließlich der Herstellung und Verwendung jeglicher Vorrichtungen oder Systeme und Durchführung jeglicher einbezogenen Verfahren. Die Ansprüche definieren den patentierbaren Rahmen der Offenbarung und umfassen andere Beispiele, welche vom Fachmann erdacht werden. Solche anderen Beispiele sind dazu vorgesehen, innerhalb des Rahmens der Ansprüche zu liegen, wenn sie strukturelle Elemente aufweisen, welche nicht vom Wortlaut der Ansprüche abweichen, oder wenn sie gleichwertige strukturelle Elemente mit unwesentlichen Unterschieden zu dem Wortlaut der Ansprüche aufweisen.
