-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen eines Reibungskoeffizienten zwischen einem Sinterungsboden einer Sinterungsvorrichtung und einem Bauteil während eines Sinterungsvorgangs des Bauteils in der Sinterungsvorrichtung. Ferner betrifft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt sowie eine Sinterungsvorrichtung.
-
Es ist bereits bekannt, dass die Reibung eine große Rolle bei der Sinterung spielt und zur Verformung beziehungsweise Schädigung von Bauteilen führen kann, welche gesintert werden. Um die Verformung und die Verzüge kompensieren zu können, ist es vorteilhaft, den Reibungskoeffizienten zwischen den Bauteilen und dem Sinterungsboden in der Ofeneinrichtung zu bestimmen. Hierbei ist bekannt, dass lediglich auf Basis von Nachmessungen der Reibungskoeffizient bestimmt wird. Ferner ist bekannt, dass mit Hilfe von kalibrierten FEM- (Fenite Element Method) Modellen und Experimenten ein durchschnittlicher Wert für den Reibungskoeffizienten bestimmt werden kann. Mit der Methode wird der Durchmesser einer zylindrischen Probe vermessen und der Reibungskoeffizient in dem FEM-Modell angepasst, so dass der Außendurchmesser in dem virtuellen Modell mit den empirisch ermittelten Werten übereinstimmt. Der Reibungskoeffizient ist jedoch von vielen Variablen abhängig, die sich über die Sinterungszeit ändern.
-
In der
EP 2 692 876 A1 wird ein gesintertes Reibungsmaterial bereitgestellt, das eine hohe Bremsleistung aufweist und eine Stabilität der Bremsleistung mit einer hohen Temperatur hat.
-
Die
EP 2 677 067 A1 stellt ein Verfahren zur Herstellung von gesinterten Gleitlagern mittels eines pulvermetallurgischen Prozesses bereit. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass eine poröse Oberflächenbeschichtung aus Weichmetall in das zentrale Loch der Kupplungsmatrix der Welle eingebracht wird, so dass die Abdichtung durch plastische Verformung der Poren der Beschichtung erleichtert wird.
-
Die
US 5,035,845 A bezieht sich auf Presslinge, die aus nichtmetallischen und metallischen Pulvern durch Gesenkpressen hergestellt werden. Insbesondere wird ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von Teilen aus Pulvern beschrieben, bei dem die Eigenschaften von Pulvern und Grünlingen leicht kontrolliert und modifiziert werden können, um Endprodukte entsprechend den gewünschten Spezifikationen und Abmessungen zu erhalten.
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren, ein Computerprogrammprodukt sowie eine Sinterungsvorrichtung zu schaffen, mittels welchen ein verbesserter Sinterungsvorgang für Bauteile realisiert werden kann.
-
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren, ein Computerprogrammprodukt sowie eine Sinterungsvorrichtung gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.
-
Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen eines Reibungskoeffizienten zwischen einem Sinterungsboden, einer Sinterungsvorrichtung und einem Bauteil während eines Sinterungsvorgangs des Bauteils in der Sinterungsvorrichtung. Das Bauteil wird in der Ofeneinrichtung der Sinterungsvorrichtung bereitgestellt. Der Sinterungsvorgang wird in der Ofeneinrichtung durchgeführt. Es erfolgt das Erfassen des Bauteils mittels einer Erfassungseinrichtung der Sinterungsvorrichtung während des Sinterungsvorgangs, insbesondere in-situ. Es erfolgt das Bestimmen des Reibungskoeffizienten in Abhängigkeit von einer Deformation von dem erfassten Bauteil während des Sinterungsvorgangs mittels einer elektronischen Recheneinrichtung der Sinterungsvorrichtung.
-
Somit kann während des Sinterungsvorgangs der Reibungskoeffizient zuverlässig bestimmt werden. Insbesondere wird somit in-situ der Reibungskoeffizient bestimmt.
-
Insbesondere, da der Reibungskoeffizient von vielen Variablen abhängig ist, die sich über die Sinterungszeit ändern, ist es vorteilhaft, den Reibungskoeffizienten bei unterschiedlichen Temperaturen und Materialzuständen in-situ zu bestimmen.
-
Insbesondere ist somit vorgesehen, dass die Porositätsreduzierungen während des Sinterungsvorgangs beobachtet werden, wobei entsprechende Effekte von Reibung und Schwerkraft auf das Bauteil erfasst werden können. Um diese Verformung wiederum kompensieren zu können, wird zunächst der Reibungskoeffizient zwischen dem Bauteil und dem Sinterungsboden, welcher insbesondere keramisch ist, ermittelt.
-
Einer der wichtigsten Gründe für Verformung bei der Sinterung ist die Reibung zwischen dem Bauteil und dem Sinterungsboden. Während der Sinterung kann sich die untere Fläche vom Sinterungsteil, welche der Reibungsfläche entspricht, welche direkten Kontakt mit dem Sinterungsboden hat, aufgrund von Reibung verformen. Das Verformungsverhalten sowie die Verformungswerte sind abhängig vom Reibungskoeffizienten. Der Reibungskoeffizient kann dabei beispielsweise eine Funktion der Temperatur, Oberflächenrauigkeit und des Materialzustands sein.
-
Die Erfindung beschreibt somit insbesondere eine Methode, bei der der Reibungskoeffizient während des Sinterungsvorgangs ermittelt werden kann. In der Methode werden in-situ-Messungen durchgeführt während des Sinterns, wobei dann wiederum der Sinterprozess fein kalibriert werden kann. Das Bauteil wird also während es sich bei dem Sinterungsvorgang verändert vermessen und dies wird entsprechend aufgezeichnet. Insbesondere kann somit der Reibungskoeffizient zwischen dem Bauteil und dem Sinterungsboden ermittelt werden. Das Reibungsverhalten kann dann zukünftig bei entsprechenden Simulationen berücksichtigt werden beziehungsweise können die entsprechenden Bauteile zukünftig entsprechend geformt werden, um nach der Sinterung die entsprechend korrekten Maße zu erhalten.
-
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsform wird mittels einer thermooptischen Erfassungseinrichtung als die Erfassungseinrichtung das Bauteil erfasst. Insbesondere handelt es sich bei der thermooptischen Erfassungseinrichtung um eine thermooptische Messanlage (TOM), welche insbesondere während des Sinterungsvorgangs, also in-situ, die Deformation des Bauteils beobachten kann. Dadurch kann während des Sinterungsvorgangs zuverlässig bereits der Reibungskoeffizient bestimmt werden.
-
Ebenfalls vorteilhaft ist, wenn auf Basis des bestimmten Reibungskoeffizienten und auf Basis des bereitgestellten Bauteils ein Modell für eine Simulation eines weiteren Sinterungsvorgangs mittels der elektronischen Recheneinrichtung erstellt wird. Bei dem Modell handelt es sich insbesondere um ein numerisches Modell. Insbesondere werden die numerischen Modelle auf Basis der in-situ-Messung erstellt, wobei dann wiederum der Sinterungsvorgang im Anschluss daran fein kalibriert werden kann. Durch das numerische Modell beziehungsweise durch die numerischen Modelle werden die Reibungskoeffizienten zwischen dem Bauteil und dem Sinterungsboden ermittelt. In einer Simulationsmethode kann dann das Reibungsverhalten berücksichtigt und untersucht werden. Die numerischen Modelle berechnen die Deformation sowie den Schrumpf über den gesamten Sinterungsvorgang und können zu jeder Zeit und bei jeder Temperatur das Verformungsfeld der Sinterungskörper kalkulieren. Somit kann eine zuverlässige Simulationsmethode entwickelt werden, um zukünftig Bauteile entsprechend verbessert herstellen zu können.
-
Weiterhin vorteilhaft ist, wenn zum Erstellen des Modells der Sinterungsvorgang mit einem als im Wesentlichen hufeisenförmigen Bauteil durchgeführt wird. Insbesondere kann somit das hufeisenförmige Bauteil als Standardprobe verwendet werden. Das hufeisenförmige Bauteil hat dabei im Wesentlichen eine Hufeisenform. Die Proben werden mittels einer Binder-Jetting-Technologie hergestellt. Vor der in-situ-Sinterung werden die Proben genau vermessen und dreidimensional gescannt. Darüber hinaus wird die Oberflächenrauigkeit erfasst. Insbesondere bei dem hufeisenförmigen Bauteil wird der Abstand zwischen den beiden Kiefern im Mundbereich laufend während der in-situ-Messung gemessen. Auf Basis der entsprechenden Änderungen kann dann zuverlässig das Modell erstellt werden. Es handelt sich somit bei dem hufeisenförmigen Bauteil um eine Standardprobe, welche verwendet wird, um im Anschluss daran das Modell für weitere Simulationen und weitere Sinterungsvorgänge zu nutzen, bei welchen der Reibungskoeffizient bereits berücksichtigt werden kann.
-
Ferner hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn zum Erstellen des Modells der Sinterungsvorgang mit einem im Wesentlichen quaderförmiges Bauteil durchgeführt wird. Bei dem quaderförmigen Bauteil handelt es sich ebenfalls um eine so genannte Standardprobe. Diese wird ebenfalls über Binder-Jetting-Technologie hergestellt. Vor der in-situ-Sinterung wird die Probe genau vermessen und 3D-gescannt. Ferner wird auch die Oberflächenrauigkeit entsprechend erfasst. Es kann der Abstand zwischen den entsprechenden Quaderflächen gemessen werden. Somit kann zuverlässig das Modell erstellt werden. Es handelt sich somit bei dem quaderförmiges Bauteil um eine Standardprobe, welche verwendet wird, um im Anschluss daran das Modell für weitere Simulationen und weitere Sinterungsvorgänge zu nutzen, bei welchen der Reibungskoeffizient bereits berücksichtigt werden kann.
-
Weiterhin vorteilhaft ist, wenn das quaderförmiges Bauteil mit zumindest einer ersten Seitenfläche mit einer ersten Dicke und mit einer zur ersten Seitenfläche unterschiedlichen zweiten Seitenfläche mit einer zur ersten Dicke unterschiedlichen zweiten Dicke bereitgestellt wird. Insbesondere können die beiden Seitenflächen gegenüberliegend voneinander ausgebildet sein. Insbesondere werden dabei die Seitenflächen sowie die entsprechende Frontflächen überwacht und vermessen. Der Abstand zwischen den beiden Seitenflächen wird ebenfalls gemessen. Die Sinterungsdeformationen von der Probe werden dann insbesondere mittels der Erfassungseinrichtung gemessen und das numerische Modell berechnet. Durch die unterschiedlichen Dicken der Seitenflächen kann der Sinterungsvorgang verbessert beobachtet werden und der Reibungskoeffizient bestimmt werden.
-
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform wird die Erfassung des Bauteils über einen vorgegebenen Zeitraum und/oder über einen vorgegebenen Temperaturbereich, insbesondere kontinuierlich, während des Sinterungsvorgangs durchgeführt. Insbesondere ist somit eine in-situ-Messung vorgeschlagen, welche über die vorgegebene Zeit und/oder den vorgegebenen Temperaturbereich durchgehend die Veränderungen an dem Bauteil überwacht. Insbesondere erfolgt somit eine kontinuierliche Überwachung über den gesamten Sinterungsvorgang. Es wird somit das Verformungsfeld auf der Reibungsfläche zu jeder Zeit und zu jeder Temperatur beobachtet. Da unterschiedliche Reibungskoeffizienten zu unterschiedlichen Deformationen führen, können diese Deformationen in Echtzeit durch die in-situ-Messung vermessen werden. Somit kann zuverlässig über den gesamten Temperaturbereich und über den gesamten Zeitraum die Deformation überwacht werden, wodurch ein zuverlässiges numerisches Modell für den Reibungskoeffizienten erstellt werden kann.
-
Ferner hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Reibungskoeffizient als Funktion einer Oberflächenrauigkeit des Bauteils und einer Temperatur während des Sinterungsvorgangs und einem Materialzustand des Bauteils während des Sinterungsvorgangs bestimmt wird. Insbesondere können diese drei Eigenschaften in-situ gemessen werden. Insbesondere kann auf Basis dessen zuverlässig der Reibungskoeffizient bestimmt werden und auf Basis dessen beispielsweise ein numerisches Modell erstellt werden, welches für zukünftige Simulationen des Sinterungsvorgangs genutzt werden kann.
-
Bei dem vorgestellten Verfahren handelt es sich um ein computerimplementiertes Verfahren. Daher betrifft ein weiterer Aspekt der Erfindung ein Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln, welche eine elektronische Recheneinrichtung dazu veranlassen, wenn die Programmcodemittel von der elektronischen Recheneinrichtung abgearbeitet werden, ein Verfahren nach dem vorhergehenden Aspekt durchzuführen. Daher betrifft ein nochmals weiterer Aspekt auch ein computerlesbares Speichermedium mit dem Computerprogrammprodukt.
-
Ein nochmals weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Sinterungsvorrichtung zum Bestimmen eines Reibungskoeffizienten zwischen einem Sinterungsboden der Sinterungsvorrichtung und einem Bauteil während eines Sinterungsvorgangs des Bauteils in der Sinterungsvorrichtung, mit zumindest einer Ofeneinrichtung, mit einer Erfassungseinrichtung und mit einer elektronischen Recheneinrichtung, wobei die Sinterungsvorrichtung zum Durchführen eines Verfahrens nach dem vorhergehenden Aspekt ausgebildet ist. Insbesondere wird das Verfahren mittels der Sinterungsvorrichtung durchgeführt.
-
Die elektronische Recheneinrichtung weist insbesondere elektronische Bauteile, beispielsweise Prozessoren, Schaltkreise, insbesondere integrierte Schaltkreise, sowie weitere elektronische Bauteile auf, um ein entsprechendes Verfahren durchführen zu können.
-
Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Sinterungsvorrichtung, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Sinterungsvorrichtung hier nicht noch einmal beschrieben.
-
Die Erfindung umfasst auch die Kombination der Merkmale der verschiedenen Ausführungsformen.
-
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:
- 1 eine schematische Perspektivansicht einer Ausführungsform einer Sinterungsvorrichtung;
- 2 eine schematische Perspektivansicht eines Bauteils;
- 3 eine weitere schematische Perspektivansicht eines weiteren Bauteils; und
- 4 ein schematisches Ablaufdiagramm gemäß einer Ausführungsform eines Verfahrens.
-
Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsbeispiele auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
-
In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
-
1 zeigt in einer schematischen Perspektivansicht eine Ausführungsform einer Sinterungsvorrichtung 1. Die Sinterungsvorrichtung 1 ist zum Bestimmen eines Reibungskoeffizienten µ zwischen einem Sinterungsboden 2 der Sinterungsvorrichtung 1 und einem Bauteil 3 während eines Sinterungsvorgangs 4 des Bauteils 3 ausgebildet. Die Sinterungsvorrichtung 1 weist zumindest eine Ofeneinrichtung 5, eine Erfassungseinrichtung 6 sowie eine elektronische Recheneinrichtung 7 auf. Die Erfassungseinrichtung 6 ist insbesondere als thermooptische Erfassungseinrichtung 6 bereitgestellt.
-
Beim Verfahren zum Bestimmen des Reibungskoeffizienten µ zwischen dem Sinterungsboden 2 und dem Bauteil 3 wird zunächst das Bauteil 3 in der Ofeneinrichtung 5 bereitgestellt. Es erfolgt das Durchführen des Sinterungsvorgangs 4 in der Ofeneinrichtung 5. Das Bauteil 3 wird mittels der Erfassungseinrichtung 6 während des Sinterungsvorgangs 4, insbesondere in-situ, erfasst. Es erfolgt das Bestimmen des Reibungskoeffizienten µ in Abhängigkeit von einer Deformation 8 (2) von dem erfassten Bauteil 3 während des Sinterungsvorgangs 4 mittels der elektronischen Recheneinrichtung 7.
-
Insbesondere ist vorgesehen, dass die Erfassung des Bauteils 3 über einen vorgegebenen Zeitraum und/oder einem vorgegebenen Temperaturbereich, insbesondere kontinuierlich, während des Sinterungsvorgangs 4 durchgeführt wird. Insbesondere handelt es sich somit bei der Erfassung des Bauteils 3 um eine so genannte in-situ-Messung. Der Reibungskoeffizient µ wird insbesondere als Funktion einer Oberflächenrauigkeit des Bauteils 3 und einer Temperatur während des Sinterungsvorgangs 4 und einem Materialzustand des Bauteils 3 während des Sinterungsvorgangs 4 bestimmt.
-
Insbesondere ist somit vorgesehen, dass beispielsweise mittels eines Binder-Jetting-Verfahrens ein Bindemittel auf ein Pulverbett gedruckt wird, um ein metallisches Ausgangspulver schichtweise zu verbinden, so dass ein Grünteil als Bauteil 3 hergestellt wird. Das Grünteil hat eine hohe Porosität und besitzt keine guten Materialeigenschaften. Um die mechanischen Eigenschaften von dem Grünteil zu verbessern, wird dieses Grünteil als Bauteil 3 in die Ofeneinrichtung 5 eingeführt und gesintert. Bei der Sinterung treten Porositätsreduzierungen auf, womit das Bauteil schrumpft. Während der Schrumpfung können sich die Bauteile 3 unter den Effekten von Reibung und Schwerkraft verformen. Um die Verformung zu kompensieren, wird der Reibungskoeffizient µ zwischen dem Bauteil 3 und dem Sinterungsboden 2 bestimmt.
-
Einer der wichtigsten Gründe für die Verformung bei der Sinterung ist die Reibung zwischen dem Bauteil 3 und dem Sinterungsboden 2. Während der Sinterung kann sich die untere Fläche vom Bauteil 3, welche insbesondere der Reibungsfläche entspricht, welche einen direkten Kontakt mit dem Sinterungsboden 2 hat, aufgrund von Reibung verformen. Das Verformungsverhalten sowie die Verformungswerte sind abhängig vom Reibungskoeffizienten µ. Der Reibungskoeffizient µ ist dabei eine Funktion der Temperatur, Oberflächenrauigkeit und des Materialzustands.
-
2 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform eines Bauteils 3. Insbesondere ist vorliegend ein im Wesentlichen quaderförmiges Bauteil 3 gezeigt. Das quaderförmige Bauteil 3 weist zumindest eine erste Seitenfläche 9 mit einer ersten Dicke sowie eine zur ersten Seitenfläche 9 unterschiedliche zweite Seitenfläche 10 mit einer zur ersten Dicke unterschiedlichen zweiten Dicke auf. Insbesondere kann das quaderförmige Bauteil 3 als Standardprobe verwendet werden, um ein Modell 11, insbesondere ein numerisches Modell 11, für den Sinterungsvorgang 4 zu erstellen. Somit können auf Basis der Standardprobe Simulationen durchgeführt werden, um für zukünftige Bauteile 3 ein entsprechendes Sinterungssimulationsverfahren bereitzustellen.
-
3 zeigt eine weitere schematische Perspektivansicht einer weiteren Ausführungsform eines Bauteils 3. Vorliegend ist insbesondere eine weitere Standardprobe gezeigt. Insbesondere ist gezeigt, dass das Bauteil 3 vorliegend im Wesentlichen hufeisenförmig ausgebildet ist. Das hufeisenförmige Bauteil 3 kann vorliegend ebenfalls zur Erstellung des Modells 11 verwendet werden. Das hufeneisenförmige Bauteil 3 weist dabei zwei Kiefer 12 auf.
-
4 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens. In einem ersten Schritt S1 beginnt das Verfahren. Es wird nun unterschieden zwischen der Bestimmung des Reibungskoeffizienten µ und der Erstellung des Modells 11 sowie einer Herstellung eines Bauteils 3 auf Basis des bestimmten Reibungskoeffizienten µ.
-
Zur Bestimmung des Reibungskoeffizienten µ wird ausgehend vom ersten Schritt S1 in einen zweiten Schritt S2 übergegangen, wobei dort an die elektronische Recheneinrichtung 7 die entsprechende Probe, beispielsweise die Proben gemäß 2 und 3 sowie weitere Sinterungsparameter eingegeben werden. Im dritten Schritt S3 erfolgt dann die Beobachtung beziehungsweise Erfassung der Probe in der Ofeneinrichtung 5 während des Sinterungsvorgangs 4. Im vierten Schritt S4 wird insbesondere angezeigt, dass das Messen des Verformungsfelds auf der Reibungsfläche in der gleichen Simulationszeit durchgeführt wird, wie beispielsweise für die Herstellung weiterer Bauteile 3. Ausgehend vom Schritt S4 wird im fünften Schritt S5 dann wiederum das Modell 11 erstellt.
-
Für die Herstellung eines Bauteils 3 wiederum wird ausgehend vom ersten Schritt S1 in einen sechsten Schritt S6 übergegangen, bei welchem die elektronische Recheneinrichtung 7 beispielsweise die Materialeigenschaften, die Geometrieeigenschaften, die Grünteileigenschaften sowie den Reibungskoeffizienten µ und weitere Sinterungsparameter erhält. In einem siebten Schritt S7 wird dann wiederum die Simulationszeit bestimmt, welche auch an den vierten Schritt S4 übergeben wird. Ausgehend vom siebten Schritt S7 kann dann in einem achten Schritt S8 eine entsprechende Aktualisierung beziehungsweise Kalibrierung des Reibungskoeffizienten µ durchgeführt werden. In einem neunten Schritt S9 können dann neue Zeitschrittzeiten eingegeben werden. In einem zehnten Schritt S10 wird dann überprüft, ob die Simulationszeit der Sinterungszeit entspricht. Sollte dies der Fall sein, so wird in einem elften Schritt S11 das Verfahren gestoppt. Sollte dies nicht der Fall sein, so wird in einem zwölften Schritt S12 die Bestimmung des Verformungsfelds auf der Reibungsfläche realisiert, wobei dies wiederum als Eingangsparameter für die Erstellung des Modells 11 im fünften Schritt S5 dienen kann. Im fünften Schritt S5 kann dann erneut überprüft werden, ob die Simulationsverformung auch der tatsächlichen Verformung entspricht. Sollte dies nicht der Fall sein, so wird erneut in den siebten Schritt S7 übergegangen. Sollte dies der Fall sein, so wird in den neunten Schritt S9 übergegangen.
-
Insbesondere ist somit eine Methode beschrieben, bei der der Reibungskoeffizient µ während des Sinterungsvorgangs 4 ermittelt werden kann. In der Methode wird das numerische Modell 11 beziehungsweise mehrere numerische Modelle 11 mit „in-situ-Messungen“ während des Sinterungsvorgangs 4 fein kalibriert. Durch das numerische Modell 11 werden die Reibungskoeffizienten µ zwischen den Bauteilen 3 und dem Sinterungsboden 2 ermittelt. In der Simulationsmethodik kann das Reibungsverhalten berücksichtigt und untersucht werden. Die numerischen Modelle 11 berechnen die Deformation sowie den Schrumpf über den gesamten Sinterungsvorgang 4 und können zu jeder Zeit und bei jeder Temperatur das Verformungsfeld des Bauteils 3 kalkulieren. Das Verformungsfeld auf der Reibungsfläche hängt vom Reibungskoeffizienten µ zu jeder Zeit und bei jeder Temperatur ab. Da unterschiedliche Reibungskoeffizienten µ zu unterschiedlichen Deformationen führen, können diese Deformationen in Echtzeit durch eine in-situ-Messung vermessen werden. Durch die thermooptische Erfassungseinrichtung 6 erfolgt die in-situ-Messung. Somit können zu jeder Zeit die Deformationswerte auf der Reibungsfläche abgelesen werden.
-
Um den Reibungskoeffizienten µ zu bestimmen, können insbesondere die zwei Standardproben gemäß 2 und 3 genutzt werden. Eine Probe davon hat die Form eines Hufeisens und die andere die Form eines Hohlquaders. Die Proben werden mittels der Binder-Jetting-Technologie hergestellt. Vor der in-situ-Sinterung werden die Proben genau vermessen und 3D-gescannt. Darüber hinaus soll die Oberflächenrauigkeit erfasst werden. Bei der Hufeisenprobe wird der Abstand zwischen den beiden Kiefern 12 im Mundbereich laufend während der in-situ-Messung gemessen. Die Seitenflächen bei der Hohlquader haben unterschiedliche Dicken. Bei der Probe wird zunächst die Form der Frontflächen, welche sich zwischen den Seitenflächen 9, 10 befinden, überwacht und vermessen. Der Abstand zwischen den beiden Seitenflächen 9, 10 wird ebenfalls gemessen. Die Sinterungsdeformationen von den Proben werden mit der Erfassungseinrichtung 6 gemessen und mit dem numerischen Modell 11 bestimmt. Der Reibungskoeffizient µ wird als eine Funktion der Oberflächenrauigkeit, der Temperatur und des Materialzustands in der Simulation kalibriert, so dass die Simulationsergebnisse möglichst genau an den abgelesenen Daten von der Sinterung mit den Proben entsprechen.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Sinterungsvorrichtung
- 2
- Sinterungsboden
- 3
- Bauteil
- 4
- Sinterungsvorgang
- 5
- Ofeneinrichtung
- 6
- Erfassungseinrichtung
- 7
- elektronische Recheneinrichtung
- 8
- Deformation
- 9
- erste Seitenfläche
- 10
- zweite Seitenfläche
- 11
- Modell
- 12
- Kiefer
- µ
- Reibungskoeffizient
- S1
- erster Schritt
- S2
- zweiter Schritt
- S3
- dritter Schritt
- S4
- vierter Schritt
- S5
- fünfter Schritt
- S6
- sechster Schritt
- S7
- siebter Schritt
- S8
- achter Schritt
- S9
- neunter Schritt
- S10
- zehnter Schritt
- S11
- elfter Schritt
- S12
- zwölfter Schritt
-
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
-
- EP 2692876 A1 [0003]
- EP 2677067 A1 [0004]
- US 5035845 A [0005]
