DE102021213299A1 - Method and device for processing a metal powder for a plant for the additive manufacturing of components - Google Patents

Method and device for processing a metal powder for a plant for the additive manufacturing of components Download PDF

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Holger Wuest
Philipp Rapp
Rainer Gumpinger
Jonas Ott
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Robert Bosch GmbH
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung eines Metallpulvers (M) für eine Anlage (100) zum generativen Herstellen von Bauteilen (1), bei dem das Metallpulver (M) in einer Aufbereitungseinrichtung (10) einer reduzierenden Atmosphäre (AT2) ausgesetzt wird.The invention relates to a method for processing a metal powder (M) for a plant (100) for the additive manufacturing of components (1), in which the metal powder (M) is exposed to a reducing atmosphere (AT2) in a processing device (10).

Description

Technisches Gebiettechnical field

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung eines Metallpulvers für eine Anlage zum generativen Herstellen von Bauteilen, das sich dadurch auszeichnet, dass ein hoher Anteil von durch vorhergehende Verwendung im Produktionsprozess verunreinigtem Metallpulver recycelt werden kann. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens.The invention relates to a method for processing a metal powder for a plant for the additive manufacturing of components, which is characterized in that a high proportion of metal powder contaminated by previous use in the production process can be recycled. Furthermore, the invention relates to a device for carrying out the method according to the invention.

Stand der TechnikState of the art

Verfahren zum generativen Herstellen von Bauteilen mittels Metallpulver sind in unterschiedlichen Ausgestaltungen Stand der Technik. Hierbei wird typischerweise ein schichtweiser Aufbau von Bauteilen erzeugt, bei dem die einzelnen Schichten im Bereich der herzustellenden Bauteile entweder selektiv, insbesondere mittels eines Laserstrahls, aufgeschmolzen werden, oder aber selektiv ein Bindemittel zur Vorverfestigung der Schichten im Bereich der zu fertigenden Bauteile eingesetzt wird. Zur Erzielung eines möglichst geringen Materialbedarfs bzw. um bei der Herstellung der Bauteile nicht benötigtes Metallpulver dem Produktionsprozess erneut zuführen zu können, ist es beispielsweise aus der DE 10 2017 009 833 B1 bei einem gattungsgemäßen Verfahren bekannt, Metallpulver aufzuarbeiten.Methods for the additive manufacturing of components using metal powder are state of the art in various configurations. In this case, a layered structure of components is typically produced, in which the individual layers in the area of the components to be produced are either melted selectively, in particular by means of a laser beam, or a binder is selectively used to pre-solidify the layers in the area of the components to be produced. In order to achieve the lowest possible material requirements or to be able to feed metal powder that is not required back into the production process during the manufacture of the components, it is possible, for example, from DE 10 2017 009 833 B1 known in a generic method to work up metal powder.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Aufbereitung eines Metallpulvers für eine Anlage zum generativen Herstellen von Bauteilen mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass es eine verbesserte Reinigungswirkung von an den Metallpartikeln anhaftenden Partikel bzw. Verunreinigungen und somit einen höheren Anteil von Metallpulver ermöglicht, der nach der Aufbereitung dem Produktionsprozess für die Bauteile erneut zugeführt werden kann. Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, oxidierte Metallpartikel zu reduzieren.The method according to the invention for the preparation of a metal powder for a plant for the additive manufacturing of components with the features of claim 1 has the advantage that it enables an improved cleaning effect of particles or impurities adhering to the metal particles and thus a higher proportion of metal powder, which after the preparation can be fed back into the production process for the components. The invention is based on the idea of reducing oxidized metal particles.

In einer Weiterbildung ist vorgesehen, durch eine gezielte Oxidation in einem der Reduktion vorgelagerten Verfahrensschritt oxidierte Metallpartikel zu generieren, die sich durch die in dem nachfolgenden Verfahrensschritt stattfindende Reduktion relativ einfach und in hohem Maße reinigen lassen, wobei ein höherer Reinigungseffekt an den Metallpartikeln des Metallpulvers erzielt wird als ohne den vorher stattgefundenen Oxydationsvorgang.In a further development, oxidized metal particles can be generated by targeted oxidation in a process step preceding the reduction, which can be cleaned relatively easily and to a large extent by the reduction taking place in the subsequent process step, with a higher cleaning effect being achieved on the metal particles of the metal powder is considered to be without the oxidation process that has previously taken place.

Vor dem Hintergrund der obigen Erläuterungen ist es daher bei der Weiterbildung vorgesehen, dass vor der Einwirkung der reduzierenden Atmosphäre auf das Metallpulver das Metallpulver in der Aufbereitungseinrichtung einer oxydierenden Atmosphäre ausgesetzt wird.Against the background of the above explanations, it is therefore provided in the development that before the reducing atmosphere acts on the metal powder, the metal powder is exposed to an oxidizing atmosphere in the processing device.

Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Aufbereitung eines Metallpulvers für eine Anlage zum generativen Herstellen von Bauteilen sind in den weiteren Unteransprüchen aufgeführt.Advantageous developments of the method according to the invention for processing a metal powder for a plant for the additive manufacturing of components are listed in the further dependent claims.

Besonders bevorzugt ist es, wenn das Metallpulver während dem Einwirken der reduzierenden und/oder oxydierenden Atmosphäre zumindest zeitweise, vorzugsweise kontinuierlich bewegt wird. Insbesondere findet vorzugsweise auch die Reduktion der vorher oxidierten Metallpartikel unter (ständigem) Bewegen der Metallpartikel statt. Durch das Bewegen der Metallpartikel wird insbesondere ein Verklumpen bzw. Versintern der Metallpartikel, auch bei relativ hohen Temperaturen, verhindert. Dadurch lassen sich gereinigte Metallpartikel einer gewünschten Partikelgröße relativ einfach realisieren.It is particularly preferred if the metal powder is moved at least intermittently, preferably continuously, during the action of the reducing and/or oxidizing atmosphere. In particular, the reduction of the previously oxidized metal particles preferably also takes place with (constant) movement of the metal particles. The movement of the metal particles in particular prevents clumping or sintering of the metal particles, even at relatively high temperatures. As a result, cleaned metal particles of a desired particle size can be produced relatively easily.

Weiterhin ist es besonders bevorzugt, wenn die Einwirkung der oxydierenden Atmosphäre bei einer Temperatur von mehr als 250°C, vorzugsweise mehr als 300 °C, erfolgt. Ganz besonders bevorzugt ist es, wenn zusätzlich auch die Behandlung mit der reduzierenden Atmosphäre bei einer Temperatur von mehr als 250°C, vorzugsweise mehr als 300°C, erfolgt. Dies vor dem Hintergrund, dass Temperaturen von mehr als 250°C den Oxidations- bzw. Reduktionsvorgang beschleunigen und somit zu einer Verkürzung der Prozessdauer beitragen. Insbesondere im Zusammenhang mit dem ständigen Bewegen der Metallpartikel während der Verfahrensschritte ist es auch denkbar, die Temperatur bis auf 700°C während der Behandlung der Metallpartikel zu erhöhen.Furthermore, it is particularly preferred if the action of the oxidizing atmosphere takes place at a temperature of more than 250.degree. C., preferably more than 300.degree. It is very particularly preferred if the treatment with the reducing atmosphere also takes place at a temperature of more than 250.degree. C., preferably more than 300.degree. This is against the background that temperatures of more than 250°C accelerate the oxidation or reduction process and thus contribute to shortening the process duration. Particularly in connection with the constant movement of the metal particles during the process steps, it is also conceivable to increase the temperature to 700° C. during the treatment of the metal particles.

Ein weiteres bevorzugtes Verfahren sieht vor, dass das Metallpulver zusätzlich zur oxidierenden und zur reduzierenden Atmosphäre in einem weiteren Behandlungsschritt mit einer weiteren, sich von der oxidierenden und reduzierenden Atmosphäre unterscheidenden Atmosphäre behandelt wird. Dadurch lassen sich gezielt gewünschte Reaktionen an den Metallpartikeln des Metallpulvers bewirken. Zum Beispiel kann neben einem reduzierend wirkenden Schutzgas/Wasserstoff-Gemisch auch synthetische Luft (80% Stichstoff + 20% Sauerstoff) als weitere Atmosphäre für die Behandlung des Metallpulvers dienen. Dadurch ergeben sich folgende Vorteile: Zunächst kann die synthetische Luft in einem ersten Schritt bei erhöhten Temperaturen eine Vorreaktion der organischen Verunreinigungen auf den Pulverpartikeln des Metallpulvers ermöglichen, um dann in einem Folgeschritt die Reduktion der Oxide und Verflüchtigung der Gase (ggf. dann mit einer anderen Temperatur) durchzuführen. Auch ist es möglich, dass die synthetische Luft, oder alternativ einfach Luft von außerhalb der Aufbereitungseinrichtung bzw. deren Prozesskammer, abschließend bewusst in die Prozesskammer eingeleitet wird, um das vorher vollständig reduzierte Pulver gezielt zu oxidieren. Dies kann von Vorteil sein, da das Metallpulver sowieso ungesteuert oxidieren würde, wenn der Gesamtprozess nicht vollständig unter Schutzgas durchgeführt wird, was sehr aufwendig und teuer ist. Weiterhin ist leicht oxidiertes Metallpulver deutlich rieselfähiger und damit erst für die Verwendung für eine Pulveraufbringeinrichtung geeignet.Another preferred method provides that, in addition to the oxidizing and reducing atmosphere, the metal powder is treated in a further treatment step with a further atmosphere that differs from the oxidizing and reducing atmosphere. As a result, desired reactions can be brought about in a targeted manner on the metal particles of the metal powder. For example, in addition to a protective gas/hydrogen mixture with a reducing effect, synthetic air (80% nitrogen + 20% oxygen) can also serve as an additional atmosphere for the treatment of the metal powder. This results in the following advantages: In a first step, the synthetic air can enable a pre-reaction of the organic impurities on the powder particles of the metal powder at elevated temperatures, and then in a subsequent step the reduction of the oxides and volatilization of the gases (possibly with a different temperature). Also it is possible that the synthetic air, or alternatively simply air from outside the processing device or its process chamber, is then deliberately introduced into the process chamber in order to oxidize the previously completely reduced powder in a targeted manner. This can be advantageous since the metal powder would oxidize in an uncontrolled manner if the entire process is not carried out completely under protective gas, which is very complex and expensive. Furthermore, slightly oxidized metal powder is significantly more free-flowing and is therefore only suitable for use in a powder application device.

Insbesondere eignen sich die soweit beschriebenen Verfahren im Zusammenhang mit der Verwendung von Kupferpartikeln als Hauptbestandteil des Metallpulvers.The methods described so far are particularly suitable in connection with the use of copper particles as the main component of the metal powder.

Weiterhin umfasst die Erfindung auch eine Vorrichtung, insbesondere zum Durchführen eines soweit beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens, bei der eine Aufbereitungseinrichtung vorgesehen ist, die eine Kammer zur Aufnahme des Metallpulvers umfasst. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die Aufbereitungseinrichtung dazu ausgebildet ist, das Metallpulver in der Kammer mit, insbesondere unterschiedlichen, Atmosphären zu beaufschlagen, und dass innerhalb der Kammer eine Einrichtung zum Bewegen des Metallpulvers vorhanden ist.Furthermore, the invention also includes a device, in particular for carrying out a method according to the invention described so far, in which a processing device is provided which includes a chamber for receiving the metal powder. The device according to the invention is characterized in that the processing device is designed to subject the metal powder in the chamber to atmospheres, in particular different atmospheres, and that a device for moving the metal powder is present inside the chamber.

In Weiterbildung einer derartigen Vorrichtung ist es vorgesehen, dass die Einrichtung zum Bewegen des Metallpulvers als mechanische Mischeinrichtung ausgebildet ist.In a development of such a device, it is provided that the device for moving the metal powder is designed as a mechanical mixing device.

Weiterhin ist es von Vorteil, wenn der Kammer eine Abscheideeinrichtung zum Gewinnen des Metallpulvers vorgeschaltet ist. Dadurch lassen sich vollautomatisierte Prozesse realisieren, bei der (verunreinigtes) Metallpulver beispielsweise mittels eines Zyklonenabscheiders gesammelt und anschließend in die Kammer eingebracht wird.Furthermore, it is advantageous if the chamber is preceded by a separating device for extracting the metal powder. This allows fully automated processes to be implemented in which (contaminated) metal powder is collected, for example, using a cyclone separator and then introduced into the chamber.

Das mittels der Aufbereitungseinrichtung gewonnene, gereinigte Metallpulver kann dazu verwendet werden, mit neuem, bisher noch nicht im Produktionsprozess verwendetem Metallpulver gemischt zu werden, um daraus Bauteile herzustellen.The cleaned metal powder obtained by means of the processing device can be used to be mixed with new metal powder that has not yet been used in the production process in order to produce components from it.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung sowie anhand der Zeichnungen.Further advantages, features and details of the invention result from the following description of preferred embodiments of the invention and from the drawings.

Figurenlistecharacter list

  • 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fertigungsprozesses von Bauteilen, 1 shows a schematic representation of a manufacturing process of components,
  • 2 einen Längsschnitt einer Fertigungsanlage zum generativen Herstellen von Bauteilen im Bereich einer Aufbereitungseinrichtung und 2 a longitudinal section of a production plant for the additive manufacturing of components in the area of a processing facility and
  • 3 ein Diagramm des zeitlichen Verlaufs der Temperatur und der relativen Masse eines Metallpulvers während einer erfindungsgemäßen Behandlung durch Prozessgase. 3 a diagram of the time course of the temperature and the relative mass of a metal powder during a treatment according to the invention by process gases.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

Gleiche Elemente bzw. Elemente mit gleicher Funktion sind in den Figuren mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet.Identical elements or elements with the same function are denoted by the same reference numerals in the figures.

In der 1 ist vereinfacht ein Prozessablauf beim Herstellen von lediglich in der 2 dargestellten Bauteilen 1 aus Metallpulver M in einem generativen Verfahren in einer Anlage 100 dargestellt. Der Prozessablauf sieht in einem Prozessblock A beispielsweise vier Prozessschritte a1 bis a4 vor, die beispielsweise das Vorbereiten von Daten (der Bauteile 1) und das Versenden der Daten an die Anlage 100 umfasst. Andere Prozessschritte können beispielsweise das Einstellen der Anlage 100 oder das Füllen eines Reservoirs mit Metallpulver M (a4) umfassen.In the 1 is simplified a process flow in manufacturing only in the 2 shown components 1 made of metal powder M in a generative process in a system 100. In a process block A, the process flow provides, for example, four process steps a 1 to a 4 , which include, for example, the preparation of data (of the components 1 ) and the sending of the data to the system 100 . Other process steps can include, for example, adjusting the system 100 or filling a reservoir with metal powder M (a 4 ).

An den Prozessblock A schließt sich ein Prozessblock B mit beispielhaft fünf Prozessschritten b1 bis b5 an. Die Prozessschritte b1 bis b5 werden typischerweise im Bereich der Anlage 100 ausgeführt und umfassen beispielsweise das Erzeugen von Schichten im Bereich eines Pulverbetts aus dem Metallpulver M, das selektive Aufschmelzen oder das Applizieren von Binder im Bereich des Pulverbetts zur Erzeugung der einzelnen Schichten der Bauteile 1 und beispielhaft als letztem Prozessschritt b5 das Entfernen von nicht benötigtem Metallpulver M von den Bauteilen 1.Process block A is followed by a process block B with, for example, five process steps b 1 to b 5 . The process steps b 1 to b 5 are typically carried out in the area of the system 100 and include, for example, the production of layers in the area of a powder bed from the metal powder M, the selective melting or the application of binder in the area of the powder bed to produce the individual layers of the components 1 and, as an example, as the last process step b 5, the removal of unnecessary metal powder M from the components 1.

An den Prozessblock B schließt sich der Prozessblock C an, der beispielhaft zwei Prozessschritte c1 und c2 umfasst, wobei die Prozessschritte c1 und c2 beispielsweise einen Sinterschritt zum Verfestigen des Metallpulvers M (im Falle der Verwendung von Binder) und weitere, nachgelagerte Fertigungsschritte, wie beispielsweise Oberflächenbehandlungen o.ä., umfassen.Process block B is followed by process block C, which comprises two process steps c 1 and c 2 , for example, with process steps c 1 and c 2 including, for example, a sintering step for solidifying the metal powder M (if a binder is used) and other downstream steps Manufacturing steps such as surface treatments or the like include.

Weiterhin erkennt man, dass sich an den Prozessschritt b5 ein Prozessblock D anschließt, der im Folgenden noch näher erläutert wird, und der die Aufbereitung bzw. das Recycling von nicht zum Aufbau der Bauteile 1 benötigtem Metallpulver M im Bereich der Anlage 100 umfasst.It can also be seen that process step b 5 is followed by a process block D, which will be explained in more detail below and which includes the processing or recycling of metal powder M not required for assembling components 1 in the area of system 100 .

Durch einen weiteren Prozessblock E ist dargestellt, dass das in dem Prozessblock D recycelte bzw. aufbereitete Metallpulver M in den Prozessschritt a4 des Prozessblocks A überführt wird.A further process block E shows that the metal powder M recycled or processed in the process block D is transferred to the process step a 4 of the process block A.

Zusätzlich zum recycelten bzw. aufbereiteten Metallpulver M wird auch neues, für bisherige Produktionsprozesse für die Bauteile 1 nicht verwendetes Metallpulver M aus einem Lagerbestand zugeführt. Dieses neue Metallpulver M wird in einem Prozessblock F bereitgestellt und entweder in den Prozessblock D eingebracht, oder alternativ - wie gestrichelt dargestellt - vom Prozessblock F direkt in den Prozessschritt a4 des Prozessblocks A überführt.In addition to the recycled or processed metal powder M, new metal powder M that has not been used in previous production processes for the components 1 is also supplied from a stock. This new metal powder M is provided in a process block F and either introduced into the process block D, or alternatively—as shown in broken lines—from the process block F directly into the process step a 4 of the process block A.

In der 2 ist der Endbereich der Anlage 100, in der die Bauteile 1 im generativen Verfahren hergestellt werden, dargestellt. Man erkennt eine Aufbereitungseinrichtung 10, in deren Bereich für die Bauteile 1 nicht benötigtes Metallpulver M von den Bauteilen 1 entfernt und, wie im Folgenden noch näher erläutert, aufbereitet wird. Bei dem Metallpulver M handelt es sich insbesondere um Metallpulver M, welches Kupfer als Grundbestandteil enthält.In the 2 the end area of the plant 100, in which the components 1 are produced in the additive process, is shown. A processing device 10 can be seen, in the area of which metal powder M that is not required for the components 1 is removed from the components 1 and, as explained in more detail below, processed. The metal powder M is, in particular, metal powder M which contains copper as a basic component.

Die Aufbereitungseinrichtung 10 umfasst beispielhaft eine Abscheideeinrichtung 12 in Form eines Zyklonenabscheiders, die dazu ausgebildet ist, im Bodenbereich 14 Metallpulver M anzusammeln, welches aus dem Produktionsprozess nach dem Entfernen/Entpulvern der Bauteile 1 gewonnen wird. Der Bodenbereich 14 bildet gleichzeitig einen oberen Bereich einer (Prozess-) Kammer 16 aus, wobei der Bodenbereich 14 mittels einer Klappe 15 verschließbar bzw. zu öffnen ist, um Metallpulver M in die Kammer 16 zu überführen.The processing device 10 comprises, for example, a separating device 12 in the form of a cyclone separator, which is designed to collect metal powder M in the bottom area 14, which is obtained from the production process after the components 1 have been removed/depowdered. The bottom area 14 simultaneously forms an upper area of a (process) chamber 16 , the bottom area 14 being closable or openable by means of a flap 15 in order to transfer metal powder M into the chamber 16 .

Die Kammer 16 weist in einem Bodenbereich 17 ebenfalls eine Klappe 18 auf, um aufbereitetes Metallpulver M aus der Kammer 16 in einen Auffangbehälter 19 zu überführen. In der Kammer 16 ist eine Mischeinrichtung 20 in Form einer mechanischen Rühreinheit angeordnet, die dazu ausgebildet ist, das Metallpulver M zu durchmischen bzw. zu rühren. Weiterhin erkennt man beispielhaft drei Gaszuführungen 21, 22 und 23, die über Ventileinrichtungen 24, 26 und 28 mit Vorratsbehältern bzw. entsprechenden Einrichtungen zum Erzeugen einer ersten Atmosphäre AT1, einer zweiten Atmosphäre AT2 und einer dritten bzw. weiteren Atmosphäre AT3 gekoppelt sind. Bei der ersten Atmosphäre AT1 handelt es sich um eine das Metallpulver M oxidierende Atmosphäre, beispielsweise ein Stickstoff/Sauerstoff-Gemisch, wobei Stickstoff beispielsweise 80% und Sauerstoff beispielsweise 20% der Atmosphäre AT1 umfasst. Demgegenüber handelt es sich bei der zweiten Atmosphäre AT2 um eine das Metallpulver M reduzierende Atmosphäre, beispielsweise um Wasserstoff oder um ein Mischgas aus einem Schutzgas und Wasserstoff (Formiergas, Argon/Wasserstoff, usw.). Bei der dritten bzw. weiteren Atmosphäre AT3 handelt es sich ähnlich wie bei der ersten Atmosphäre AT1 um ein das Metallpulver M oxydierendes Gas, d.h. entweder um dasselbe Gas, wie es bei der ersten Atmosphäre AT1 verwendet wird, oder beispielsweise um Umgebungsluft.The chamber 16 also has a flap 18 in a floor area 17 in order to transfer processed metal powder M from the chamber 16 into a collecting container 19 . A mixing device 20 in the form of a mechanical stirring unit is arranged in the chamber 16 and is designed to mix or stir the metal powder M thoroughly. Furthermore, three gas feeds 21, 22 and 23 can be seen, for example, which are coupled via valve devices 24, 26 and 28 to reservoirs or corresponding devices for generating a first atmosphere AT 1 , a second atmosphere AT 2 and a third or additional atmosphere AT 3 . The first atmosphere AT 1 is an atmosphere that oxidizes the metal powder M, for example a nitrogen/oxygen mixture, with nitrogen for example comprising 80% and oxygen for example 20% of the atmosphere AT 1 . In contrast, the second atmosphere AT 2 is an atmosphere that reduces the metal powder M, for example hydrogen or a mixed gas composed of a protective gas and hydrogen (forming gas, argon/hydrogen, etc.). The third or further atmosphere AT 3 is, similar to the first atmosphere AT 1 , a gas which oxidizes the metal powder M, ie either the same gas as is used in the first atmosphere AT 1 or, for example, ambient air.

Zur Regeneration bzw. Aufbereitung des Metallpulvers M ist es in einem ersten, optionalen Verfahrensschritt vorgesehen, das in der Kammer 16 befindliche Metallpulver M bei gleichzeitigem Rühren zu oxidieren, wozu in die Kammer 16 Gas der ersten Atmosphäre AT1 eingeleitet wird. Die sich auf den Metallpartikeln M bildenden Oxide werden anschließend in einem zweiten Verfahrensschritt, bei dem die Metallpartikel bzw. das Metallpulver M der zweiten Atmosphäre AT2 ausgesetzt ist, reduziert. Der zweite Verfahrensschritt kann beispielsweise 25min dauern. Beide Verfahrensschritte verlaufen vorzugsweise unter einer erhöhten Temperatur, insbesondere einer Temperatur von mehr als 250°C, vorzugsweise einer Temperatur von mehr als 300°C ab. Hierzu ist die Kammer 16 auf nicht dargestellte Art und Weise mit entsprechenden Heizeinrichtungen ausgestattet. Bei gleichzeitigen Mischen bzw. Rühren des Metallpulvers M durch die Mischeinrichtung 20 ist es auch möglich, Temperaturen von bis zu 700°C vorzusehen, ohne dass es zum Versintern der Partikel des Metallpulvers M kommt. Als weiterer, dritter Verfahrensschritt kann es rein beispielhaft vorgesehen sein, das (reduzierte) Metallpulver M anschließend dem Gas der dritten bzw. weiteren Atmosphäre AT3 auszusetzen, um eine gezielte Oxydation des Metallpulvers M zu bewirken.In order to regenerate or prepare the metal powder M, a first, optional method step is to oxidize the metal powder M located in the chamber 16 while stirring at the same time, for which purpose gas of the first atmosphere AT 1 is introduced into the chamber 16 . The oxides forming on the metal particles M are then reduced in a second process step, in which the metal particles or the metal powder M are exposed to the second atmosphere AT 2 . The second method step can take 25 minutes, for example. Both process steps preferably take place at an elevated temperature, in particular a temperature of more than 250°C, preferably a temperature of more than 300°C. For this purpose, the chamber 16 is equipped with appropriate heating devices in a manner that is not shown. With simultaneous mixing or stirring of the metal powder M by the mixing device 20, it is also possible to provide temperatures of up to 700° C. without the particles of the metal powder M sintering. As a further, third method step, purely by way of example, the (reduced) metal powder M can then be exposed to the gas of the third or further atmosphere AT 3 in order to bring about targeted oxidation of the metal powder M.

In der 3 ist durch die Kurve X der Verlauf der Temperatur T des Metallpulvers M, im Ausführungsbeispiel von Kupfer, während der Behandlungszeit t, welche beispielhaft etwa 7,5 Std. umfasst, dargestellt. Hierbei erkennt man insbesondere, dass die Temperatur T von der Umgebungstemperatur auf einen Wert von 350°C erhöht wird, der während des weiteren Prozesses zumindest nahezu konstant eingehalten wird. Weiterhin ist durch die Kurve Y die relative Masse m des Metallpulvers M gekennzeichnet. Insbesondere erkennt man, dass dieser zunächst von einem Wert von 100% bis zu einem Wert von 110% zunimmt, welcher durch die Oxidation verursacht wird. Anschließend erfolgt die Reduktion durch die Atmosphäre AT2, wobei die relative Masse der Kupfer-Partikel wieder auf 100% sinkt.In the 3 the course of the temperature T of the metal powder M, in the exemplary embodiment of copper, is represented by the curve X during the treatment time t, which, for example, comprises about 7.5 hours. It can be seen in particular that the temperature T is increased from the ambient temperature to a value of 350° C., which is kept at least almost constant during the further process. Furthermore, the relative mass m of the metal powder M is characterized by the curve Y. In particular, it can be seen that this initially increases from a value of 100% to a value of 110%, which is caused by the oxidation. The reduction then takes place through the atmosphere AT 2 , with the relative mass of the copper particles dropping back to 100%.

Das in der Kammer 16 aufbereitete Metallpulver M wird nach dem Abgeben in den Auffangbehälter 19 entweder mit bisher noch nicht am Produktionsprozess der Bauteile 1 verwendetem (neuen) Metallpulver M in einem bestimmten Mischungsverhältnis gemischt, oder aber zusätzlich mit neuem Metallpulver M unmittelbar der Anlage 100 zugeführt, wie dies bereits erläutert wurde.The metal powder M processed in the chamber 16 is, after it has been discharged into the collection container 19, either mixed with (new) Metal powder M is mixed in a specific mixing ratio, or additionally fed directly to the system 100 with new metal powder M, as has already been explained.

Das soweit beschriebene Verfahren bzw. die soweit beschriebene Aufbereitungseinrichtung 10 können in vielfältiger Art und Weise abgewandelt bzw. modifiziert werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen.The method described so far and the processing device 10 described so far can be altered or modified in many ways without deviating from the idea of the invention.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • DE 102017009833 B1 [0002]DE 102017009833 B1 [0002]

Claims (11)

Verfahren zur Aufbereitung eines Metallpulvers (M) für eine Anlage (100) zum generativen Herstellen von Bauteilen (1), bei dem das Metallpulver (M) in einer Aufbereitungseinrichtung (10) einer reduzierenden Atmosphäre (AT2) ausgesetzt wird.Method for processing a metal powder (M) for a plant (100) for the additive manufacturing of components (1), in which the metal powder (M) is exposed to a reducing atmosphere (AT 2 ) in a processing device (10). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vor und/oder nach der Einwirkung der reduzierenden Atmosphäre (AT2) auf das Metallpulver (M) das Metallpulver (M) in der Aufbereitungseinrichtung (10) einer oxydierenden Atmosphäre (AT1) ausgesetzt wird.procedure after claim 1 , characterized in that before and / or after the action of the reducing atmosphere (AT 2 ) on the metal powder (M), the metal powder (M) in the processing device (10) is exposed to an oxidizing atmosphere (AT 1 ). Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallpulver (M) während dem Einwirken der reduzierenden Atmosphäre (AT2) und/oder oxydierenden Atmosphäre (AT1) zumindest zeitweise, vorzugsweise kontinuierlich bewegt wird.procedure after claim 1 or 2 , characterized in that the metal powder (M) during the action of the reducing atmosphere (AT 2 ) and / or oxidizing atmosphere (AT 1 ) is at least temporarily, preferably continuously moved. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einwirkung der oxydierenden Atmosphäre (AT1) bei einer Temperatur (T) von mehr als 250°C, vorzugsweise mehr als 300 °C, erfolgt.procedure after claim 1 or 2 or 3 , characterized in that the action of the oxidizing atmosphere (AT 1 ) takes place at a temperature (T) greater than 250°C, preferably greater than 300°C. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich auch das Einwirken der reduzierenden Atmosphäre (AT2) auf das Metallpulver (M) bei einer Temperatur (T) von mehr als 250°C, vorzugsweise mehr als 300 °C, erfolgt.procedure after claim 4 , characterized in that the reducing atmosphere (AT 2 ) also acts on the metal powder (M) at a temperature (T) of more than 250°C, preferably more than 300°C. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallpulver (M) zusätzlich zur oxydierenden und/oder reduzierenden Atmosphäre (AT1, AT2) in einem weiteren Behandlungsschritt mit einer weiteren Atmosphäre (AT3) behandelt wird.Procedure according to one of Claims 1 until 5 , characterized in that the metal powder (M) is treated in addition to the oxidizing and/or reducing atmosphere (AT 1 , AT 2 ) in a further treatment step with a further atmosphere (AT 3 ). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Metallpulver (M) ein Metallpulver (M) verwendet wird, das Kupfer als Grundbestandteil aufweist.Procedure according to one of Claims 1 until 6 , characterized in that a metal powder (M) is used as the metal powder (M), which has copper as a basic component. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zum Herstellen der Bauteile (1) zusätzlich zum in der Aufbereitungseinrichtung (10) aufbereitetem Metallpulver (M) Metallpulver (M) verwendet wird, das noch nicht für den Produktionsprozess von Bauteilen (1) verwendet wurde.Procedure according to one of Claims 1 until 7 , characterized in that to produce the components (1) in addition to the in the processing device (10) processed metal powder (M) metal powder (M) is used, which has not yet been used for the production process of components (1). Vorrichtung, insbesondere zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, mit einer Aufbereitungseinrichtung (10), die eine Kammer (16) zur Aufnahme des Metallpulvers (M) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufbereitungseinrichtung (10) dazu ausgebildet ist, das Metallpulver (M) in der Kammer (16) mit, insbesondere unterschiedlichen, Atmosphären (AT1, AT2, AT3) zu beaufschlagen, und dass innerhalb der Kammer (16) eine Einrichtung (20) zum Bewegen des Metallpulvers (M) vorhanden ist.Device, in particular for carrying out a method according to one of Claims 1 until 7 , With a processing device (10) which has a chamber (16) for receiving the metal powder (M), characterized in that the processing device (10) is designed to the metal powder (M) in the chamber (16) with, in particular different, atmospheres (AT 1 , AT 2 , AT 3 ) to apply, and that within the chamber (16) means (20) for moving the metal powder (M) is present. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (20) zum Bewegen des Metallpulvers (M) als mechanische Mischeinrichtung ausgebildet ist.device after claim 9 , characterized in that the device (20) for moving the metal powder (M) is designed as a mechanical mixing device. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Kammer (16) eine Abscheideeinrichtung (12) zum Gewinnen des Metallpulvers (M) vorgeschaltet ist.device after claim 9 or 10 , characterized in that the chamber (16) is preceded by a separating device (12) for obtaining the metal powder (M).
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