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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung
von Formteilen sowie ein Verfahren zur Herstellung derselben und
mittels diesen hergestellte Formteile.
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Formteile,
insbesondere flächige,
welche nachfolgend gesintert werden, können durch unterschiedlichste
Herstellungsverfahren hergestellt werden. Bekannt ist, sinterbare
Materialien in Pulverform mit einem flüssigen Bindemittel zu versetzen
und die so erhaltene Mischung in eine Form zu gießen. Nachteilig
an dieser bekannten Methode ist, daß anschließend die Flüssigkeit, insbesondere das
Bindemittel, aufwendig wieder ausgetrieben werden muß.
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Alternative
bekannte Verfahren sind daher solche, bei welchen ohne Zusatz von
Flüssigkeiten
insbesondere sinterbare Materialien in Formen verfüllt und
anschließend
durch Sintern verfestigt werden. Liegen die sinterbaren Materialien
als sehr feine Pulver vor, so ist es aufgrund der vorliegenden großen Oberfläche und der
hierdurch bewirkten starken Adhäsion
der einzelnen Pulverpartikel untereinander nicht möglich, diese
auf trockenem Wege herzustellen. Daher müssen sinterbare Materialien
in sehr feiner Pulverform, beispielsweise bei Korngrößen < 10 μm, durch
Zugabe von Flüssigkeit
handhabbar gemacht werden. Dabei tritt wiederum der Nachteil auf,
daß anschließend die
Flüssigkeit
und insbesondere das in dieser enthaltene Bindemittel wieder in
einem zusätzlichen
Arbeitsschritt unter Aufwendung von Energie ausgetrieben werden
muß.
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Werden
als sinterbare Materialien Fasern, sowohl Kurz- als auch Langfasern
oder Mischungen derselben, eingesetzt, so wird das Verfüllen derselben
in eine Form dadurch behindert, daß die einzelnen Fasern sich
untereinander mechanisch verhaken. Andererseits lassen sich aufgrund
der großen
Oberfläche
insbesondere Kurzfasern aufgrund der auftretenden Reibung nicht
vereinzeln und somit nicht gleichmäßig in eine flächige Form
einfüllen.
Um hier Abhilfe zu schaffen, ist bekannt, mittels Sieben oder Lochblechen
eine gleichmäßige Verteilung
in einer flächigen
Form von geometrisch unterschiedlichen Fasern zu erzielen. Jedoch
werden bei Verwendung eines Siebes oder Lochbleches die geometrisch
unterschiedlichen Fasern entmischt, da zuerst die geometrisch kleinsten
Fasern das Sieb oder Lochblech passieren. Wird nun nicht gleichmäßig sinterbares
Material in Faserform in die Vorlage nachgefüllt, so steigt mit zunehmender
Siebdauer die geometrische Abmessung der das Sieb oder Lochblech
passierenden Fasern. Das hierdurch erhaltene Produkt ist dann letztendlich
vertikal ungleichmäßig aufgebaut.
Zusätzlich
treten jedoch auch horizontale Ungleichmäßigkeiten in den mittels eines
solchen Siebverfahrens hergestellten Formteilen auf, resultierend
aus einer ungleichmäßigen Beladung
des Siebes oder Lochbleches.
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Ein
weiteres alternatives Verfahren offenbart
DE 199 24 675 A1 . Dort
wird sinterbares Material in Faserform mittels eines Schwingförderers über einen
Faserzulauf in eine Form gegeben. Die von dem Faserzulauf fallenden
geometrisch unterschiedlichen Fasern fallen jedoch je nach Gewicht
unterschiedlich weit. Wird daher mittels des in der
DE 199 24 675 A1 offenbarten
Verfahrens versucht, Formteile herzustellen, so ist die erreichbare
Breite des Formteiles sehr gering. Zudem werden die vorliegenden
Faserknäuel
durch das dort offenbarte Verfahren nicht ausreichend getrennt,
wodurch eine starke Ungleichmäßigkeit
bei der Herstellung von Formteilen mittels des dort offenbarten
Verfahrens die Folge ist.
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US 3,764,308 offenbart ein
Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung streifenförmiger Artikel
aus eine Verbundwerkstoff. Diese streifenförmigen Artikel aus einem Verbundwerkstoff
können
mit einer Vorrichtung hergestellt werden, bei welcher faserförmiges Material
nach Passieren eines Ofens über
ein rotierendes Zuführrohr
in ein weiteres senkrecht angeordnetes Führungsrohr aufgegeben wird,
und dabei über
ein nicht näher
definiertes Prallblech geführt
wird. Dem vertikal angeordneten Zuführrohr wird weiterhin feinpulvriges Material
zugeführt,
welches im Weiteren sich mit dem fasrigen Material vermischt und
nach Durchführung durch
einen Walzenspalt zwischen zwei Walzen zu einem streifenförmigen Verbundmaterial
verfestigt wird.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die aus dem
Stand der Technik bekannten Nachteile bei der Herstellung von Formteilen
insbesondere auch aus schwer fließenden Materialien und Fasermaterialien
zu vermeiden.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
durch eine Vorrichtung zur Herstellung von Formteilen, insbesondere
flächiger
Formteile, umfassend ein Fördermittel
und mindestens ein Auffangmittel, wobei zwischen dem Fördermittel
und dem Auffangmittel mindestens ein Prallblech derart angeordnet
ist, daß das
mit dem Fördermittel transportierte
Material durch Gravitation auf das Prallblech und von diesem in
das Aufnahmemittel gelangt, wobei die dem auftreffenden Material
zugewandte Seite des Prallbleches gekrümmt, insbesondere konvex ausbildet
ist. Durch den Aufpralleffekt vereinzelt sich das in die Auffüllform einzufüllende Material
und wird gleichmäßig über die
gesamte Breite des Prallbleches gestreut. Hierdurch wird vorteilhafterweise
das Aufnahmemittel sehr gleichmäßig mit
dem einzufüllenden
Material gefüllt.
Daher lassen sich vorteilhafterweise mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung
beispielsweise poröse
gesinterte Formteile herstellen, welche Durchflußwerte gemäß DIN ISO 4022 für ein gesintertes
Formteil derart aufweisen, daß im
Vergleich zu mittels üblicher
Siebschüttung
hergestellten gesinterten Formteilen die hieraus ermittelte Standardabweichung
um mehr als 50%, bevorzugt mehr als 60% geringer ist als diejenige
für mittels
Siebschüttung
hergestellte gesinterte Formteile ermittelte.
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Des
weiteren sind vorteilhafterweise mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung
Formteile, insbesondere gesinterte, insbesondere gesinterte poröse herstellbar,
welche eine sehr gleichmäßige Gewichtsverteilung über die
gesamte Fläche
aufweisen. Bei der Herstellung von gesinterten porösen Formteilen
mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung
können
Porengrößenverteilungen
gemäß ASTM E
1294 erzielt werden, welche in einem sehr engen Bereich liegen.
Dadurch können
gesinterte poröse
Formteile mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestellt
werden mit ausgesprochen gleichmäßiger Porengrößenverteilung über die
gesamte Fläche
des Formteils.
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Unter
Materialien im Sinne der vorliegenden Erfindung werden sämtliche
Materialien verstanden, welche schüttbar und geeignet sind, Formteile
herzustellen. Insbesondere werden unter Materialien im Sinne der vorliegenden
Erfindung sinterbare Materialien, und zwar insbesondere solche aus
Fasern und/oder sehr feinen Pulvern mit Korngrößen von 20 μm oder weniger verstanden. Sinterbare
Materialien sind insbesondere solche, hergestellt aus Metall, Metalloxiden,
Keramiken, Glas, Salzen und/oder Kunststoffen. Verwendbare metallische
Materialien im Sinne der Erfindung sind nicht nur Materialien aus
Reinmetallen, sondern auch Materialien aus Metalllegierungen und/oder
Materialmischungen aus unterschiedlichen Metallen und Metalllegierungen
zu verstehen. Hierzu gehören
insbesondere Stähle,
vorzugsweise Chromnickelstähle,
Bronzen, Nickelbasislegierungen, Hastaloy, Inconel oder dergleichen,
wobei die Materialmischungen auch hochschmelzende Bestandteile enthalten
können,
wie beispielsweise Platin. Werden Fasern eingesetzt, so können diese
metallisch und/oder keramisch sein. Bevorzugt sind dabei Eisenwerkstoffe
(beispielsweise gemäß den deutschen
Werkstoffnormen 1.0495, 1.4113 oder 1.4841) und/oder Legierungen
auf Basis Eisen-Chrom-Aluminium oder Nickel-Aluminium. Aluminiumhaltige Legierungen
sind dabei bevorzugt, da diese eine hohe Temperaturbeständigkeit
und eine hohe Korrosionsbeständigkeit
aufweisen. Bevorzugt sind dabei Aluminiumgehalte in einem Bereich
von etwa 4 bis 40 Gew%, bezogen auf die Gesamtmenge der in der Legierung
vorhandenen Metalle. Bevorzugt werden die mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung
hergestellten Formteile ausschließlich aus metallischen, geometrisch
unterschiedlichen Fasern hergestellt. Allerdings können auch
Gemische aus Pulver mit Fasern als schüttfähige und sinterbare Materialien
Verwendung finden.
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Bevorzugte
eisenhaltige Materialien sind die Legierungen 316L, 304L, Inconel
600, Inconel 625, Monel und Hastaloy B, X und C. Werden Materialien
in Faserform eingesetzt, so weisen diese vorzugsweise einen Durchmesser
zwischen 2 μm
bis 500 μm
und eine Länge
von 50 μm
bis hin zu 50 mm auf. Besonders bevorzugt wird als Material zur
Herstellung von Formteilen faserförmiges Material eingesetzt,
welches in der
DE
101 11 892 C1 offenbart ist, deren Offenbarung hiermit
vollständig
zum Gegenstand der vorliegenden Erfindung gemacht wird. Fasern gemäß der
DE 101 11 892 C1 sind
auf einer und/oder beiden Seiten gewölbt ausgebildet, wobei die
eine Hauptachse kürzer
als etwa 1 mm und eine Nebenachse kürzer als 200 μm ist, und
wobei die Hauptachse größer als
die Nebenachse ist. Derartige Fasern weisen scharfe Kanten auf und
sind oftmals geknickt. Daher neigen sie sehr stark zu mechanischer
Verhkung untereinander, weshalb es zur Herstellung gleichmäßiger Formteile
aus diesen Fasern notwendig ist, eine hohe Vereinzelung derselben
als auch eine gleichmäßige Füllung des
Aufnahmemittels, das heißt
letztendlich der Form, welche dann auch der anschließend gesinterte
flächige
Formkörper
aufweist, zu erzielen.
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Bevorzugt
ist die Hauptachse der eingesetzten, in etwa einen ellipsoidalen
Querschnitt aufweisenden Fasern kürzer als etwa 500 μm sowie die
Nebenachse kürzer
als etwa 100 μm.
Die Fasern sind dabei vorteilhafterweise um ihre Längsachse
verdreht, wobei der Anteil derartig verdrehter Fasern mindestens
15 Gew%, bezogen auf die Gesamtmenge der eingesetzten Fasern, besonders
bevorzugt 40 bis 60 Gew% beträgt.
Vorteilhafterweise nimmt die Länge
der Nebenachse der Fasern von der Mitte bis zu den Enden ab. Beispielsweise
liegt die Länge
der Nebenachse in der Mitte einer Faser in einem Bereich von etwa
100 μm wohingegen
die Länge
der Nebenachse am Ende einer Faser in einem Bereich von etwa 20 μm liegt.
Das Verhältnis
der Länge der
Nebenachse in der Mitte einer Faser zu der Länge der Nebenachse am Ende
einer Faser beträgt
bevorzugt mehr als zwei zu eins, weiter bevorzugt mehr als drei
zu eins.
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Insbesondere
kann das Prallblech aus einem Halbzylinder bestehen, es kann jedoch
auch als Halb- oder Viertelkugel ausgebildet sein. Zusätzlich kann
das Prallblech mit einem angeformten Schutzblech versehen werden,
wobei das Schutzblech die Rieselrichtung des Materials in das Aufnahme mittel
beeinflußt.
Das Prallblech ist dabei vorzugsweise aus dem gleichen Material
hergestellt wie das einzufüllende
Material, da dadurch vorteilhafterweise Verunreinigungen desselben
verhindert werden. Vorzugsweise ist das Prallblech aus einem elastischen
Federstahl (beispielsweise gemäß der deutschen
Werkstoffnorm 1.5022) gefertigt, da hierdurch die Krümmung des
Prallbleches verstellt werden kann. Der Krümmungsradius des Prallbleches
liegt dabei bevorzugt in einem Bereich zwischen 30 und 145 mm, weiter
bevorzugt in einem Bereich zwischen 70 und 120 mm. Das Prallblech
kann aus einem oder auch mehreren übereinander angeordneten Blechen
bestehen, wobei die einzelnen Bleche eine Dicke in einem Bereich
von 5 bis 200 μm,
weiter bevorzugt in einem Bereich von 10 bis 100 μm aufweisen.
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Die
Oberflächengüte des eingesetzten
Prallbleches kann dabei dem Walzzustand entsprechen, das heißt es ist
nicht zusätzlich
nachbearbeitet oder beschichtet. Jedoch kann das Prallblech auch
mit einem Verschleißschutzwerkstoff
wie beispielsweise TiN oder TiCN oder ähnlichem beschichtet werden.
Auch kann eine DLC-Schicht (Diamond like Carbon-Schicht) aufgebracht
sein, wodurch die Reibzahl des Prallbleches vermindert wird. Durch
die Vorsehung von einerseits Verschleißschutzwerkstoffen als auch
Reibzahlen reduzierenden Beschichtungen wird eine ausgesprochen
glatte Oberfläche
des Prallbleches erreicht, wodurch dieses sehr geringe Reibungskoeffizienten
aufweist. Hierdurch wiederum wird die gleichmäßige Verteilung des eingesetzten
Materiales im Aufnahmemittel weiter verbessert.
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Das
Prallblech ist vorzugsweise in einem Neigungswinkel in einem Bereich
von etwa 15 bis 45° zur Horizontalen
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
angeordnet, weiter bevorzugt mit einem Neigungswinkel in einem Bereich
zwischen 20 und 35°.
Der Neigungswinkel des Prallbleches ist dabei verstellbar ausgebildet. Durch
die Verstellbarkeit des Neigungswinkels des Prallbleches zur Horizontalen
der erfindungsgemäßen Vorrich tung
ist es vorteilhaft möglich,
je nach Abmessung des Aufnahmemittels eine optimale Verfüllung des
in dieses aufgegebenen Materials zu erzielen.
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Vorteilhafterweise
ist zwischen dem Fördermittel
und dem Prallblech ein Fallrohr angeordnet. Hierdurch wird erreicht,
daß ohne
Einfluß von
Luftströmungen
das einzufüllende
Material auf das Prallblech gelangt. Es wird so eine Separation
des einzufüllenden
Materiales, insbesondere wenn dieses faserförmig vorliegt, vermieden. Die
Fallhöhe
zwischen dem Fördermittel
und dem Prallblech liegt in einem Bereich von etwa 5 bis 80 cm,
bevorzugt 10 bis 50 cm, weiter bevorzugt 20 bis 35 cm.
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In
einer weiter bevorzugten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
weist diese zwei Prallbleche auf. Grundsätzlich ist es möglich, auch
mehr als zwei Prallbleche kaskadenförmig aufzubauen. Als besonders
vorteilhaft hat sich jedoch herausgestellt, wenn ein Prallblech
in einem bestimmten Neigungsmittel zur Horizontalen der erfindungsgemäßen Vorrichtung
angeordnet ist und daß das
von diesem abprallende Material gegen ein nachfolgend angeordnetes
zweites Prallblech gelenkt wird, wobei dieses zweite Prallblech senkrecht
zum Aufnahmemittel angeordnet ist. Das zweite Prallblech weist dabei
vorzugsweise keine Krümmung
auf. Es minimiert die Streulänge
des in das Aufnahmemittel einzufüllenden
Materials.
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Vorteilhafterweise
ist vor dem ersten Prallblech ein Lenkblech angeordnet. Das Lenkblech
ist dabei vorzugsweise konkav ausgebildet, so daß das insbesondere über das
Fallrohr auf dieses gelangende Material durch das Lenkblech zielgerichtet
auf das erste Prallblech gelenkt werden kann. Insbesondere kann
durch das Lenkblech erreicht werden, daß das einzufüllende Material
exakt auf den Scheitelbereich des Prallbleches zielt. Durch den
Aufprall des einzufüllenden
Materials auf das Lenkblech wird dieses bereits vorteilhafterweise zumindest
teilweise vereinzelt.
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Das
Aufnahmemittel ist bevorzugt verfahrbar ausgebildet. Beispielsweise
kann für
die Herstellung rechteckiger Formteile das Aufnahmemittel als rechteckige
Flachform ausgebildet sein. Diese wird dann im Verhältnis zu
der sonstigen Vorrichtung vorzugsweise mit konstanter Geschwindigkeit
unter dem (den) Prallblech(en) verfahren. Dabei liegt der Umkehrpunkt
des verfahrbaren Aufnahmemittels vorzugsweise außerhalb des Streubereiches.
Durch Verfahrung des Aufnahmemittels hin und zurück baut sich in diesem schichtartig das
flächige
Formteil auf.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung
von Formteilen, insbesondere flächiger
Formteile, mit einer Vorrichtung, wobei das Material zur Herstellung
der Formteile über
ein Fördermittel
in mindestens einem Aufnahmemittel aufgenommen wird, wobei das Material
durch Gravitation vor Aufnahme in das Aufnahmemittel auf mindestens
ein Prallblech aufprallt und anschließend in das Auffangmittel überführt wird.
In einem weiteren Schritt wird das in dem Aufnahmemittel überführte Material
anschließend
gesintert. Vorteilhafterweise ist dabei vorgesehen, daß das von
dem ersten Prallblech abprallende Material auf ein zweites Prallblech
gelenkt und anschließend
in das Aufnahmemittel überführt wird.
Weiter bevorzugt wird während
dem Füllen
des Aufnahmemittels mit dem Material das Aufnahmemittel verfahren.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahren
wird das Material auf ein vor dem ersten Prallblech angeordnetes
Lenkblech überführt und
anschließend
auf das erste Prallblech zielgerichtet weitergeleitet.
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Schließlich betrifft
die vorliegende Erfindung ein Formteil, insbesondere ein flächiges,
hergestellt mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Die solchermaßen
hergestellten Formteile sind dadurch gekennzeichnet, daß sie eine
ausgesprochen hohe Gleichmäßigkeit
im Hinblick auf eine Anzahl Parameter von Formteilen aufweisen.
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So
weisen sie über
die gesamte Fläche
gesehen Gewichtsunterschiede im Flächengewicht von nicht mehr
als 5% oder weniger auf. Sind die Formteile als poröse Formteile
ausgebildet, so weisen diese gemäß DIN ISO
4022 über
die gesamte Fläche
gesehen einen Luft- bzw. Flüssigkeitsdurchfluß von nicht
mehr als 5% oder weniger auf. Im selben Bereich liegt auch die gemäß ASTM E
1294 gemessene Durchschnittsporengröße (MFP = mean flow pore diameter).
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Die
erfindungsgemäßen Formteile
finden insbesondere Anwendung als Filter für Flüssigkeiten und Gase, als Verdampfungs-
und Heizelemente, als Verteilerelemente, Dämpfungselemente und/oder Flammsperren.
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Diese
und weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der
nachfolgenden Beispiele und Figuren erläutert. Es zeigen im einzelnen:
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1: eine erste Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
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2: eine zweite Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
und
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3: eine graphische Darstellung
der Meßwerte
betreffend die Porengrößenverteilung
nach ASTM E 1294 einer gesinterten flächigen Probeplatte.
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1 zeigt eine insgesamt mit
dem Bezugszeichen 1 bezeichnete erfindungsgemäße Vorrichtung
zur Herstellung von Formteilen. Diese weist ein Fördermittel 2 auf,
welches einen Wendelförderer 7 mit
einer an diesem angeschlossenen Vibrationsrinne 8 umfaßt. Im Wendelförderer 7 ist
das einzufüllende
Material aufgenommen. Das Material kann in den Wendelförderer auch
automatisch laufend zugeführt
werden, so daß insbesondere
die aus diesem entnommene Menge an Material gleichmäßig oder
aber auch chargenweise ersetzt wird. Hierdurch werden im Wendelförderer die
Gewichtsschwankungen verringert, und die Gleichmäßigkeit der Förderleistung
des gesamten Fördermittels 2 erhöht. Alternativ
kann beispielsweise statt eines Wendelförderers 7 auch ein
Schwingförderer
oder ähnliches
vorgesehen werden.
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Die
Vorrichtung 1 weist weiterhin ein einziges Prallblech 4 auf,
welches als Halbzylinder ausgebildet ist. Die gekrümmte Außenseite
des Prallbleches 4 ist dem über die Vibrationsrinne 8 auf
das Prallblech 4 gelenkten Material zugewandt. Die Fallhöhe des Materials 9 von
der Vibrationsrinne auf das Prallblech 4 beträgt etwa
30 cm. Unterhalb des Prallbleches 4 ist ein Aufnahmemittel 3 verfahrbar
angeordnet, welches eine flache rechteckige Form aufweist. Das Material 9 wird
durch das Prallblech 4 gleichmäßig über die gesamte Breite des
Aufnahmemittels 3 gestreut. Das Aufnahmemittel 3 ist
in Richtung des Pfeils 10 hin und her verfahrbar. Bei Befüllen des
Aufnahmemittels 3 mit konstanter Geschwindigkeit in beide
Richtungen liegt dabei der Umkehrpunkt des Aufnahmemittels außerhalb
des Streubereiches des einzufüllenden
Materiales 9.
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Eine
weitere Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 ist
in 2 gezeigt. Die insgesamt
mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnete Vorrichtung weist wiederum
ein Fördermittel 2 auf,
welches einen Wendelförderer 7 mit
einer an diesem befestigten Vibrationsrinne 8 umfaßt. Im Wendelförderer liegt
das in das Aufnahmemittel 3, ausgebildet als rechteckige
flache Form, einzufüllende
Material 9 vor. Dieses kann, wie bereits zu 1 beschrieben, laufend,
auch automatisch, dem Wendelförderer 7 zugeführt werden.
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Direkt
anschließend
an die Vibrationsrinne 8 ist ein Fallrohr 9 vorgesehen,
durch welches das einzufüllende
Material alleinig durch die Gravitation unter Ausschaltung von Luftströmungseinflüssen auf
ein erstes Prallblech 4 gelenkt wird. Die Fallhöhe beträgt auch
wieder etwa 30 cm, gerechnet von der Förderrinne bis zum Aufprall
des Materials 9 auf das erste Prallblech 4. Das
erste Prallblech weist hier wiederum die Form eines Halbzylinders
auf, wobei die gekrümmte
Seite dem aufprallenden Material 9 zugewandt ist. Zusätzlich weist das
Prallblech 4 auch abgeflachte Bereiche 11 auf,
welche eine gewisse Lenkung dem aufprallenden Material 9 geben.
Somit vereint das in der 2 gezeigte
erste Prallblech 4 die Eigenschaften eines Prall- als auch diejenigen
eines Lenkbleches in einem. Das von dem Prallblech 4 abprallende
Material 9 wird gegen ein zweites Prallblech 4' gelenkt, welches
keinerlei Krümmung
aufweist und senkrecht zum Aufnahmemittel 3 angeordnet
ist.
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Das
einzufüllende
Material 9 wird durch den Aufprall auf das erste Prallblech 4 vereinzelt
und wird dann auf das in einem Abstand von etwa 5 cm hinter diesem
angeordnete zweite Prallblech 4' gelenkt, wodurch das einzufüllende Material 9 in
seiner Streulänge
begrenzt wird. Das erste Prallblech 4 ist dabei so ausgebildet, daß eine Streuung
des einzufüllenden
Materials 9 über
die gesamte Breite des Aufnahmemittels 3 erfolgt. Das Aufnahmemittel 3 selbst
ist, wie ebenfalls schon in 1 oben
beschrieben, verfahrbar ausgebildet, wobei auch hier die Verfahrung
gemäß dem Pfeil 10 in
die durch diesen vorgegebenen beiden Richtungen derart erfolgt,
daß der
Umkehrpunkt außerhalb
des Streubereiches des einzufüllenden
Materials 9 liegt.
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Mittels
der in der 2 gezeigten
Vorrichtung wurden poröse
und anschließend
gesinterte Formteile hergestellt.
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Das
eingesetzte Prallblech bestand aus einem Edelstahl gemäß der Deutschen
Werkstoffnorm 1.4841. Es bestand aus insgesamt drei übereinander
angeordneten Blechen mit einer Schichtdicke von jeweils 20 μm. Es wies
keinerlei Oberflächenvergütung auf,
das heißt
die Oberflächengüte entsprach
dem Walzzustand. Die Länge
des Prallbleches betrug etwa 200 mm, die Breite desselben 160 mm,
woraus eine Schüttformbreite
von 170 mm resultierte. Das Prallblech 4 wies dabei einen
Krümmungsradius
von 90 mm auf und war in einem Neigungswinkel von 30° zur Horizon talen
der Vorrichtung 1 in dieser angeordnet. Die Fallhöhe des einzufüllenden
Materials betrug 30 cm.
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Als
einzufüllendes
Material wurden eisenhaltige Fasern gemäß der Deutschen Werkstoffnorm
1.4841 verwendet. Die eingesetzten Fasern entsprachen in ihren geometrischen
Abmessungen denjenigen in dem deutschen Patent
DE 101 11 892 C1 offenbarten
mit einer Länge
von 10 μm
bis l0 mm und einer Hauptachse von 30 bis 500 μm. Die Oberfläche der
Faser war wellig ausgebildet, die Fasern waren teilweise um ihre
Längsachse
verdreht, wobei der Anteil an derart verdrehten Fasern etwa 40 Gew%,
bezogen auf die Gesamtmenge der eingesetzten Fasern, betrug. Die
eingesetzten Fasern wiesen damit eine hochgradig geometrisch ungleichmäßige Struktur
auf. Das erzielte Flächengewicht
betrug 3500 g/m2.
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Diese
Fasern wurden mittels der in 2 gezeigten
Vorrichtung in ein Aufnahmemittel 3 verfüllt, welches
rechteckig ausgebildet ist. Dabei wurde das Aufnahmemittel 3 mit
einer gleichmäßigen Geschwindigkeit hin-
und herverfahren, so daß schließlich Platten
mit einer Abmessung von 170 × 170
mm2 und einem Plattengewicht von 100 g nach
Sinterung hergestellt wurden. Die Sinterung der in das Aufnahmemittel 3 eingefüllten Fasern
erfolgte unter Vakuum bei einer Temperatur von etwa 1.280°C.
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Solchermaßen hergestellte
flächige
Platten wurden verglichen mit Platten, hergestellt mittels bekannter
Siebverfahren. In den Vergleichsversuchen wurden sämtliche
Material- und Sinterparameter gleichgehalten. Allerdings wurden
die zu sinternden Fasern über
ein Fördermittel
gemäß 1 oder 2 auf ein Rüttelsieb gegeben, welches über einem
verfahrbaren Aufnahmemittel, wie in den 1 und 2 gezeigt,
angeordnet war. Die Fallhöhe
betrug hierbei ebenfalls 30 cm, berechnet zwischen der Unterseite
des Rüttelsiebes
und dem Aufnahmemittel.
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Insgesamt
je 3 Platten, hergestellt mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung, und die im
Vergleichsversuch hergestellten Platten mittels eines Rüttelsiebes
wurden anhand von 10 Mepunkten in Hinblick auf ihre Durchflußwerte,
bestimmt gemäß DIN ISO
4022 verglichen. Die entsprechenden Werte (in [dm
3/cm
2/min] bei einem Differenzdruck von 200Pa)
sind in der Tabelle 1 wiedergegeben. Tabelle
1: Luftdurchfluß
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Aus
den ermittelten Werten (Mittelwert, Minimumwert, Maximumwert) wurde
die Standardabweichung bestimmt und hieraus wiederum die prozentuale
Standardabweichung. Wie der Tabelle 1 entnommen werden kann, ist
die prozentuale Standardabweichung von gesinterten porösen Platten,
hergestellt mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung, um weit über 50%
geringer als diejenige von Platten, hergestellt mittels der Vergleichsversuche.
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Den
Werten aus der Tabelle 1 kann entnommen werden, daß die mittels
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
hergestellten Platten einen hochgradig gleichmäßigen Aufbau aufweisen. Dies
wird auch belegt anhand der Bestimmung der Gewichtsverteilung innerhalb
der mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung
hergestellten Platten 1 bis 3 (Tabelle 2) sowie der gemäß ASTM E 1294
ermittelten Werte für
den sogenannten "mean
flow pore diameter" und "bubble point diameter" (Tabelle 3) der
Platte 2.
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Die
in Tabelle 2 angegebenen Werte für
die Gewichtsverteilung über
die Fläche
der Probenplatten 1 bis 3 (Flächengewicht)
wurden ermittelt durch Bestimmung des Gewichtes pro Fläche der
flächigen
porösen Probeplatte
(geometrische Ermittlung). Tabelle
2: Gewichtsverteilung über
die Platte
Tabelle
3: Porengrößenverteilung
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In
Tabelle 2 ist die Gewichtsverteilung über eine gesamte Fläche der
mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung
hergestellten Platten wiedergegeben, wobei diese jeweils an sechs
gestanzten Scheiben mit einem Durchmesser von 25 mm ermittelt wurde.
Wie aus der Tabelle 2 hervorgeht, sind die ermittelten prozentualen
Werte für
die Standardabweichung (Stabw.) ausgesprochen niedrig, was auf einen
ausgesprochenen gleichmäßigen Aufbau
der flächigen
porösen
Platten schließen
läßt.
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Tabelle
3 schließlich
zeigt die mittels ASTM E 1294 ermittelten Werte für den mean
flow pore diameter (MFP) und den bubble point diameter (BP), ermittelt
an jeweils fünf
gestanzten Scheiben mit einem Durchmesser von 25 mm, von Platte
2 gemäß den Tabellen
1 und 2. Es konnte ein Mittelwert von 121,6 μm für den MFP-Wert und von 213,6 μm für den BP-Mittelwert
ermittelt werden. 3 zeigt
eine Auftragung des gesamten Durchflusses (Cumulative Filter Flow)
in Prozent aufgetragen gegen den Porendurchmesser der Platte 2 gemäß Tabelle
3. Die Wendepunkte der fünf
Graphen, welche den fünf
gestanzten Probescheiben entsprechen, ergeben den Wert für den mean
flow pore diameter (MFP-Wert) wieder, wohingegen die Endpunkte der Graphen
bei den höchsten
Durchmessern dem bubble point diameter (BP-Wert) entsprechen.
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Durch
die vorliegende Erfindung werden eine Vorrichtung und ein Verfahren
zur Verfügung
gestellt, mittels welchem Formteile mit sehr gleichmäßigen Eigenschaften
hergestellt werden können.
Die Formteile, insbesondere gesinterte, hier insbesondere gesinterte
poröse
Formteile weisen hervorragende physikalische Kennwerte, insbesondere
des Flächengewichts,
der Durchflußwerte
als auch der Porengrößenverteilung
auf.
