DE10333038B4 - Process for pressure infiltration of porous components - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Druckinfiltration poröser Bauteile dadurch gekennzeichnet,
dass in einem ersten Verfahrensschritt das Bauteil (1) mit einer ersten Infiltrationsflüssigkeit (2) bedeckt wird, derart,
dass mindestens zwei Bereiche der Bauteiloberfläche nicht mit der Infiltrationsflüssigkeit (2) in Kontakt kommen,
dass in einem zweiten Verfahrenschritt das Bauteil (1) oberflächlich weitgehend von der ersten Infiltrationsflüssigkeit (2) befreit wird und der verbleibende Anteil verfestigt wird, derart,
dass sich eine gasdichte Schicht (3) an und/oder in den Randbereichen des porösen Bauteils (1) ausbildet,
dass in einem dritten Verfahrenschritt das abgedichtete poröse Bauteil (1) in eine zweite Infiltrationsflüssigkeit (4) eingetaucht wird, derart
– dass mindestens ein erster der nicht mit der gasdichten Schicht bedeckten Bereiche in Kontakt mit der zweiten Infiltrationsflüssigkeit (4) kommt, und
– dass mindestens ein zweiter der nicht mit der gasdichten Schicht (3) bedeckten Bereiche mit einem gegenüber dem...
Process for pressure infiltration of porous components characterized
that in a first method step the component (1) is covered with a first infiltration liquid (2),
at least two areas of the component surface do not come into contact with the infiltration fluid (2),
that in a second method step, the component (1) is freed on the surface largely from the first infiltration liquid (2) and the remaining portion is solidified, in such a way
a gas-tight layer (3) is formed on and / or in the edge regions of the porous component (1),
in a third method step, the sealed porous component (1) is immersed in a second infiltration liquid (4), in such a way
That at least a first of the areas not covered by the gas-tight layer comes into contact with the second infiltration fluid (4), and
- That at least a second of the not with the gas-tight layer (3) covered areas with a relation to the ...

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Druckinfiltration poröser Bauteile gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The The invention relates to a method for pressure infiltration of porous components according to the generic term of claim 1

Die Druckinfiltration ist bekannt: Ein poröser Vorkörper wird in eine Form eingelegt. In diese Form wird unter hohem Druck eine Flüssigkeit eingebracht, welche dann den porösen Vorkörper infiltriert. Vgl. z.B. die DE 100 47 384 A1 . Nachteilig ist der verhältnismäßig große Zeitaufwand für die Herstellung von Vorkörper, Form und Endprodukt. Vorteilhaft sind die Materialeigenschaften eines derartigen Verbundwerkstoffes.The pressure infiltration is known: A porous preform is placed in a mold. In this form, a liquid is introduced under high pressure, which then infiltrates the porous preform. See eg the DE 100 47 384 A1 , The disadvantage is the relatively large amount of time for the production of preform, form and end product. The material properties of such a composite material are advantageous.

Zeitvorteile verspricht die Herstellung des porösen Vorkörpers mittels Lasersintern, vgl. DE 199 09 882 A1 . Der schnell hergestellte poröse Vorkörper soll anschließend durch einfaches Eintauchen in flüssiges Hartlot aufgrund der Kapillarwirkung infiltriert werden. Bei größeren Abmessungen oder schlechter Benetzung ist mit längeren Infiltrationszeiten und/oder ungleichmäßiger Infiltration zu rechnen. Fraglich ist auch die Formgenauigkeit aufgrund oberflächlich anhaftendem und nachfolgend verfestigtem Infiltrationsmaterial.The production of the porous preform by means of laser sintering promises time advantages, cf. DE 199 09 882 A1 , The rapidly produced porous preform is then to be infiltrated by simple immersion in liquid brazing material due to capillary action. With larger dimensions or poor wetting longer infiltration times and / or uneven infiltration are to be expected. Also questionable is the dimensional accuracy due to superficially adhering and subsequently solidified infiltration material.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, ein Verfahren ohne Werkzeugformen zur Infiltration poröser Bauteile anzugeben, welches hohe Bauteilgenauigkeit, gleichmäßige Infiltration, und geringe Durchlaufzeiten aufweist.The The object of the present invention is therefore a method to specify without tool molds for infiltration of porous components, which high component accuracy, uniform infiltration, and has low cycle times.

Diese Aufgabe wird von einem Verfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Patentanspruch 1 durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.These Task is by a method with the characteristics of the preamble of claim 1 solved by its characterizing features. advantageous Embodiments are specified in the subclaims.

Gemäß der Erfindung wird ein poröses Bauteil in einem ersten Verfahrensschritt mit einer ersten Infiltrationsflüssigkeit derart bedeckt,
dass mindestens zwei Bereiche der Bauteiloberfläche nicht mit der Infiltrationsflüssigkeit in Kontakt kommen,
in einem zweiten Verfahrenschritt wird das Bauteil oberflächlich weitgehend von der ersten Infiltrationsflüssigkeit befreit und der verbleibende Anteil verfestigt, derart,
dass sich eine gasdichte Schicht an und/oder in den Randbereichen des porösen Bauteils ausbildet,
in einem dritten Verfahrenschritt wird das abgedichtete poröse Bauteil in eine zweite Infiltrationsflüssigkeit eingetaucht, derart
dass mindestens ein erster der nicht mit der gasdichten Schicht bedeckten Bereiche in Kontakt mit der zweiten Infiltrationsflüssigkeit kommt, und
dass mindestens ein zweiter der nicht mit der gasdichten Schicht bedeckten Bereiche mit einem gegenüber dem ersten Bereich niedrigerem Druck beaufschlagt wird,
in einem vierten Verfahrenschritt wird das abgedichtete poröse Bauteil aus der zweiten Infiltrationsflüssigkeit entnommen, sobald die Infiltration beendet wird.
According to the invention, in a first method step, a porous component is covered with a first infiltration liquid,
at least two areas of the component surface do not come into contact with the infiltration liquid,
in a second process step, the component is freed on the surface largely from the first infiltration liquid and solidifies the remaining portion, in such a way
a gas-tight layer forms on and / or in the edge regions of the porous component,
In a third process step, the sealed porous member is immersed in a second infiltration liquid, such
at least a first of the regions not covered by the gastight layer comes into contact with the second infiltration liquid, and
at least a second of the areas not covered by the gas-tight layer is subjected to a lower pressure than the first area,
in a fourth process step, the sealed porous member is removed from the second infiltration fluid as soon as the infiltration is stopped.

Dabei wird die Infiltration beendet, wenn die Infiltrationsflüssigkeit an dem zweiten Bereich aus dem Bauteil austritt oder wenn kein weiterer Materialfluss stattfindet oder stattfinden soll.there the infiltration is stopped when the infiltration fluid at the second area exits the component or if no further Material flow takes place or should take place.

Üblicherweise wird die zweite Infiltrationsflüssigkeit innerhalb des porösen Bauteils anschließend verfestigt. Es ist jedoch auch denkbar deren Ein- und Austrittsöffnungen in den Sinterkörper zu versiegeln und so einen kontinuierlichen Austritt zu verhindern. Ein schnelles Ausfließen tritt aufgrund der Kapillarwirkung ohnehin kaum auf.Usually becomes the second infiltration fluid within the porous Component then solidified. However, it is also conceivable their inlet and outlet openings in the sintered body to seal and thus prevent a continuous leakage. A quick outflow anyway hardly occurs due to capillary action.

Mittels des ersten Verfahrensschrittes wird sehr schnell eine dünne Schicht auf die Oberfläche (und aufgrund der Kapillarwirkung auch hinein) gebracht, welche nach ihrer Verfestigung als gasdichte Form für die nachfolgende schnelle Druckinfiltration dient. Die Bedeckung des Bauteils mit der ersten Infiltrationsflüssigkeit erfolgt vorzugsweise durch Eintauchen, Aufsprühen oder Aufstreichen.through the first step very quickly becomes a thin layer on the surface (and due to capillary action also brought in), which after their solidification as a gas-tight form for the subsequent fast Pressure infiltration is used. The covering of the component with the first infiltration liquid is preferably done by dipping, spraying or brushing.

Der zweite Verfahrensschritt gewährleistet eine hohe Maßgenauigkeit des infiltrierten Bauteils. Der dritte Verfahrenschritt beinhaltet die eigentliche Druckinfiltration. Der vierte Verfahrensschritt gewährleistet die vollständige bzw. maximale oder gewünschte Füllung des porösen Bauteils zwischen Ein- und Auslassöffnung. Letztere sind entsprechend den Bauteilanforderungen anzuordnen. Anschließen kann sich eine erneute Befreiung von überschüssiger Infiltrationsflüssigkeit zur Gewährleistung der Maßhaltigkeit.Of the second step ensures a high dimensional accuracy of the infiltrated component. The third process step includes the actual pressure infiltration. The fourth process step guaranteed the complete or maximum or desired filling of the porous one Component between inlet and outlet. The latter are according to the To arrange component requirements. Can connect a renewed Relief of excess infiltration fluid to guarantee the dimensional stability.

Geeignete Ein- und Auslassöffnungen lassen sich besonders leicht durch Aufbringen von Masken auf das poröse Bauteil erzeugen. Dabei können die Masken grundsätzlich auf beliebige lösbare Art und Weise auf dem Bauteil befestigt werden. Vorteilhaft ist dabei eine Befestigung allein entlang des Randes der Maske. Besonders vorteilhaft ist es für die spätere Druckinfiltration, wenn zumindest eine Maske verwendet wird, die als Druckanschluss mit Durchlass zum porösen Bauteil ausgestaltet ist, so dass an diesen mindestens einen Druck anschluss im dritten Verfahrensschritt der niedrigere Druck angelegt werden kann.suitable Inlet and outlet openings are particularly easy to apply by applying masks to the porous Create component. The can Masks basically on any releasable Way to be fixed on the component. Is advantageous doing an attachment alone along the edge of the mask. Especially it is advantageous for the latter Pressure infiltration when at least one mask is used, the is designed as a pressure connection with passage to the porous component, so that at these at least one pressure connection in the third step the lower pressure can be applied.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Bauteil während des zweiten Verfahrensschrittes von einem Gasstrom derart angeströmt, dass die anhaftende erste Infiltrationsflüssigkeit zumindest anteilig von der Oberfläche abfließt und somit keine wesentliche Bauteilverdickung durch deren Verfestigung erfolgt. Geringe Mengen der restlichen Infiltrationsflüssigkeit werden in der Regel durch Kapillarwirkung in die oberflächennahen Poren eingesaugt, so dass keine Verdickung stattfindet. Die verfestigte dünne Schicht auf der Oberfläche und in den oberflächennahen Poren reicht aus, um als gasdichte Form für die nachfolgende Druckinfiltration zu dienen.According to an advantageous embodiment In the method according to the invention, during the second method step, the component is flowed through by a gas flow in such a way that the adhering first infiltration liquid flows off at least partially from the surface and thus no substantial thickening of the component occurs as a result of its solidification. Small amounts of the remaining infiltration liquid are usually sucked by capillary action in the near-surface pores, so that no thickening takes place. The solidified thin layer on the surface and in the near-surface pores is sufficient to serve as a gas-tight mold for subsequent pressure infiltration.

Nach dem zweiten Verfahrensschritt weist das poröse Bauteil eine verfestigte, gasdichte Hülle mit mindestens zwei Öffnungen auf. Die erste dieser Öffnungen wird in eine zweite Infiltrationsflüssigkeit getaucht und zwischen der ersten und zweiten Öffnung wird ein Druckgefälle angelegt, wodurch die zweite Infiltrationsflüssigkeit beschleunigt (gegenüber reinen Kapillareffekten) in das poröse Bauteil eindringt. Das Druckgefälle kann alternativ oder additiv durch Anlegen eines Unterdrucks an die zweite Öffnung (die vorzugsweise von einer Maske mit Druckanschluss bedeckt ist) und/oder durch Beaufschlagung der zweiten Infiltrationsflüssigkeit mit einem Überdruck erzeugt werden. Der Überdruck kann mittels Gas, nicht mischbarer Flüssigkeit oder eines Festkörpers (z.B. Kolben) auf die zweite Infiltrationsflüssigkeit ausgeübt werden.To In the second method step, the porous component has a solidified, gas-tight envelope with at least two openings on. The first of these openings is dipped in a second infiltration liquid and between the first and second openings becomes a pressure gradient which accelerates the second infiltration fluid (compared to pure Capillary effects) in the porous Component penetrates. The pressure gradient may alternatively or additionally by applying a negative pressure to the second opening (which is preferably covered by a mask with pressure connection) and / or by applying the second infiltration fluid with an overpressure be generated. The overpressure may be by gas, immiscible liquid or a solid (e.g. Piston) are exerted on the second infiltration fluid.

Das poröse Bauteil kann besonders schnell und kostengünstig mittels einem Rapid Prototyping Verfahren hergestellt werden. Geeignete Verfahren sind das Lasersintern oder das 3D-Drucken, aber auch mittels dem sogenannten Laminated Object Manufacturing (LOM) lassen sich geeignete poröse Bauteile schnell und kostengünstig herstellen, vgl. DE 10157757 A1 .The porous component can be produced particularly quickly and inexpensively by means of a rapid prototyping method. Suitable methods are laser sintering or 3D printing, but also by means of the so-called Laminated Object Manufacturing (LOM), suitable porous components can be produced quickly and inexpensively, cf. DE 10157757 A1 ,

Das Verfahren kann für beliebige Werkstoffkombinationen verwendet werden. Als Basismaterial für das poröse Bauteil sind sämtliche Feststoffe geeignet, insbesondere Kunststoffe, Metalle oder Keramiken sowie deren Gemische. Für die Infiltrationsflüssigkeiten gilt grundsätzlich das Gleiche, wobei jedoch Rücksicht auf die Materialeigenschaften des Basismaterials genommen werden muss: Für ein poröses Bauteil auf Kunststoffbasis ist eine Metallschmelze (mit Ausnahme der niedrigschmelzenden Legierungen) als Infiltrationsflüssigkeit nicht geeignet, da sie das Basismaterial zerstören würde. Geeignet sind härtbare Kunststoffe (Duromere, insbesondere Harze, z.B. Epoxid-, Acrylat-, Phenol- und Polyurethanharze; oder Thermoplaste, letztere insbesondere falls ein erneute Verflüssigung erforderlich ist) oder auch Wachse und Silikone. Für metallische oder keramische poröse Bauteile sind neben den bereits genannten Infiltrationsflüssigkeiten auch Metallschmelzen geeignet (Metall-Matrix-Composite).The Procedure can for Any combination of materials can be used. As base material for the porous component are all Suitable solids, in particular plastics, metals or ceramics as well as their mixtures. For the infiltration fluids applies in principle the same, but with consideration be taken on the material properties of the base material must: for a porous one Plastic-based component is a molten metal (except the low-melting alloys) as infiltration fluid not suitable because it would destroy the base material. Suitable are curable plastics (Duromers, in particular resins, for example epoxy, acrylate, phenolic and polyurethane resins; or thermoplastics, the latter in particular if a renewed liquefaction is required) or waxes and silicones. For metallic or ceramic porous Components are in addition to the already mentioned infiltration fluids also suitable for metal melts (metal matrix composite).

Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand von zwei Ausführungsbeispielen und der 1 bis 6 näher erläutert:
Dabei zeigen:
Hereinafter, the inventive method using two embodiments and the 1 to 6 explained in more detail:
Showing:

1 Ein abstrahiertes poröses Bauteil 1 1 An abstracted porous component 1

2 Das Bauteil 1 mit Masken 12 und 13 und einem Druckanschluss 14 2 The component 1 with masks 12 and 13 and a pressure port 14

3 Das mit den Masken 12, 13 versehene Bauteil 1 eingetaucht in eine erste Infiltrationsflüssigkeit 2 zur Erzeugung der gasdichten Schicht 3 3 That with the masks 12 . 13 provided component 1 immersed in a first infiltration fluid 2 to produce the gas-tight layer 3

4 Das aus der ersten Infiltrationsflüssigkeit 2 entnommene Bauteil 1 mit gasdichter Schicht 3 und entfernter Maske 12 4 That from the first infiltration fluid 2 removed component 1 with gas-tight layer 3 and removed mask 12

5 Das mit der Masken 13 und der gasdichten Schicht 3 versehene Bauteil 1 eingetaucht in eine zweite Infiltrationsflüssigkeit 4 zur Druckinfiltration 5 That with the masks 13 and the gas-tight layer 3 provided component 1 immersed in a second infiltration fluid 4 for pressure infiltration

6 Das vollständig infiltrierte Bauteil (ohne Maske) 6 The completely infiltrated part (without mask)

In einem ersten Ausführungsbauspiel wird mittels 3D-Drucken zunächst aus beschichteten PMMA-Partikeln ein poröses Bauteil 1 hergestellt; vgl. z.B. DE 10227224 A1 . Auf Ober- und Unterseite dieses Bauteils 1 werden zwei Masken 12 und 13 mittels handelsüblichen Klebers entlang des Maskenrandes lösbar aufgeklebt. Die Maske 13 weist eine Druckanschluss 14 mit Durchlass 15 zum porösen Bauteil auf.In a first embodiment, 3D-printing first of all becomes a porous component from coated PMMA particles 1 produced; see. eg DE 10227224 A1 , On the top and bottom of this component 1 become two masks 12 and 13 adhesively bonded by means of commercial adhesive along the mask edge. The mask 13 has a pressure connection 14 with passage 15 to the porous component.

In einem ersten Verfahrensschritt wird das so präparierte Bauteil 1 mit einem Epoxidharz 2 allseitig bestrichen, so dass nur die von den Masken 12, 13 bedeckten Bereiche frei von Epoxidharz 2 bleiben. Der an der Oberfläche anhaftende Harzrest wird durch Kapillarwirkung in den Körper eingesaugt. Dadurch wird das Bauteil oberflächlich von der ersten Infiltrationsflüssigkeit – dem Harz – befreit. Danach wird das Harz ausgehärtet und es entsteht eine verfestigte gasdichte Schicht 3.In a first process step, the thus-prepared component 1 with an epoxy resin 2 coated on all sides, leaving only the masks 12 . 13 covered areas free of epoxy resin 2 stay. The resin residue adhering to the surface is sucked into the body by capillary action. As a result, the component is superficially freed from the first infiltration liquid - the resin. Thereafter, the resin is cured and a solidified gas-tight layer is formed 3 ,

In einem alternativen ersten Verfahrensschritt wird das so präparierte Bauteil 1 mit einem niedrigschmelzenden Wachs 2 allseitig eingesprüht, so dass nur die von den Masken 12, 13 bedeckten Bereiche frei von Wachs 2 bleiben. In einem zweiten Verfahrensschritt wird das Bauteil 1 mit einem warmen Luftstrahl in gleichbleibender Richtung abgestrahlt, um so eine gleichmäßig dünne Wachsschicht auf und in der Bauteiloberfläche zu gewährleisten. Danach wird der Wachs durch Abkühlen ausgehärtet und es entsteht eine verfestigte gasdichte Schicht 3.In an alternative first method step, the thus-prepared component 1 with a low melting wax 2 sprayed on all sides, leaving only the masks 12 . 13 covered areas free of wax 2 stay. In a second process step, the component 1 emitted with a warm air jet in the same direction, so as to ensure a uniformly thin wax layer on and in the component surface. Thereafter, the wax is cured by cooling and there is a solidified gas-tight layer 3 ,

In einem dritten Verfahrenschritt wird die Maske 12 von dem Bauteil 1 entfernt und der Druckanschluss 14 der Maske 13 wird mit einer Unterdruckleitung verbunden. Das Bauteil 1 wird in flüssiges Epoxidharz 4, welches unter Normaldruck steht, soweit eingetaucht, dass zumindest die offene Bauteilunterseite (an der sich vorher die Maske 12 befand) bedeckt wird. Aufgrund der Druckdifferenz zwischen der offenen Bauteilunterseite und dem Druckanschluss 14 auf der Bauteiloberseite infiltriert die zweite Infiltrationsflüssigkeit Epoxidharz 4 das poröse Bauteil 1 mit vergleichsweise hoher Geschwindigkeit. Die Infiltration wird fortgesetzt bis das Epoxidharz 4 an der Bauteiloberseite austritt. Danach wird das infiltrierte Bauteil 1 entnommen, überschüssiges, außen anhaftendes Epoxidharz 4 wird mittels Gasstahl abgestrahlt und das infiltrierte Epoxidharz 4 wird verfestigt. Das infiltrierte Bauteil 5 ist fertiggestellt.In a third process step, the mask 12 from the component 1 removed and the pressure connection 14 the mask 13 is connected to a vacuum line. The component 1 is in liquid epoxy resin 4 , which is under normal pressure, so far submerged that at least the open bottom side of the component (at the previously mask 12 was covered). Due to the pressure difference between the open bottom of the component and the pressure connection 14 on the upper side of the component, the second infiltration liquid infiltrates epoxy resin 4 the porous component 1 with comparatively high speed. The infiltration is continued until the epoxy resin 4 exits at the top of the component. Thereafter, the infiltrated component 1 removed, excess, externally adherent epoxy resin 4 is emitted by means of gas steel and the infiltrated epoxy resin 4 is solidified. The infiltrated component 5 is finished.

In einem zweiten Ausführungsbauspiel wird mittels Lasersintern zunächst aus SiC- oder Stahl-Partikeln ein poröses Bauteil 1 hergestellt. Auf Ober- und Unterseite dieses Bauteils 1 werden zwei Masken 12 und 13 lösbar festgeklemmt. Die Maske 13 weist eine Druckanschluss 14 mit Durchlass 15 zum porösen Bauteil auf.In a second embodiment of the construction, laser sintering initially makes a porous component of SiC or steel particles 1 produced. On the top and bottom of this component 1 become two masks 12 and 13 releasably clamped. The mask 13 has a pressure connection 14 with passage 15 to the porous component.

In einem ersten Verfahrensschritt wird das so präparierte Bauteil 1 vorgewärmt und drucklos in eine hochschmelzende Aluminiumlegierungs-Schmelze 2 allseitig eingetaucht, so dass nur die von den Masken 12, 13 bedeckten Bereiche frei von der Schmelze 2 bleiben. In einem zweiten Verfahrensschritt wird das Bauteil 1 mit einem Schutzgasstrahl in gleichbleibender Richtung abgestrahlt, um so eine gleichmäßig dünne Aluminiumschicht auf und in der Bauteiloberfläche zu gewährleisten. Der Gasstrahl wirkt gleichzeitig abkühlend. Danach wird die Schmelze durch Abkühlen gehärtet und es entsteht eine verfestigte gasdichte Schicht 3.In a first process step, the thus-prepared component 1 preheated and depressurized in a high-melting aluminum alloy melt 2 dipped on all sides, leaving only the masks 12 . 13 covered areas free of the melt 2 stay. In a second process step, the component 1 Radiated with a protective gas jet in the same direction, so as to ensure a uniformly thin aluminum layer on and in the component surface. The gas jet acts simultaneously cooling. Thereafter, the melt is cured by cooling and there is a solidified gas-tight layer 3 ,

In einem dritten Verfahrenschritt wird die Maske 12 von dem Bauteil 1 entfernt und der Druckanschluss 14 der Maske 13 wird mit einer Unterdruckleitung verbunden. Das Bauteil 1 wird vorgewärmt und in eine niedriger schmelzende Aluminiumlegierungs-Schmelze 4, welche unter Überdruck steht, soweit eingetaucht, dass zumindest die offene Bauteilunterseite (an der sich vorher die Maske 12 befand) bedeckt wird. Die Kammertemperatur oberhalb der Schmelze 4 wird so eingestellt, dass die nicht eingetauchte höherschmelzende Schicht 3 nicht schmilzt, aber dass das vorgewärmte Bauteil ausreichend warm bleibt, damit die niedrigschmelzende Aluminiumlegierungs-Schmelze 4 nicht während der Infiltration im Bauteil durch Abkühlung aushärtet und eine vollständige Infiltration blockiert.In a third process step, the mask 12 from the component 1 removed and the pressure connection 14 the mask 13 is connected to a vacuum line. The component 1 is preheated and into a lower melting aluminum alloy melt 4 , which is under pressure, so far submerged that at least the open bottom of the component (at the previously mask 12 was covered). The chamber temperature above the melt 4 is adjusted so that the non-submerged higher melting layer 3 does not melt, but that the preheated component remains sufficiently warm, so that the low-melting aluminum alloy melt 4 does not harden during infiltration in the component by cooling and blocks complete infiltration.

Aufgrund der Druckdifferenz zwischen der offenen Bauteilunterseite und dem Druckanschluss 14 auf der Bauteiloberseite infiltriert die zweite Infiltrationsflüssigkeit Aluminiumlegierungs-Schmelze 4 das poröse Bauteil 1 mit vergleichs weise hoher Geschwindigkeit. Die Infiltration wird fortgesetzt bis die Aluminiumlegierungs-Schmelze 4 an der Bauteiloberseite austritt. Danach wird das infiltrierte Bauteil 1 entnommen, überschüssige, außen anhaftende Aluminiumlegierungs-Schmelze 4 wird mittels Gasstahl abgestrahlt und die infiltrierte Aluminiumlegierungs-Schmelze 4 wird durch Abkühlen verfestigt. Das infiltrierte Bauteil 5 ist fertiggestellt.Due to the pressure difference between the open bottom of the component and the pressure connection 14 on the upper side of the component, the second infiltration liquid infiltrates aluminum alloy melt 4 the porous component 1 with comparatively high speed. The infiltration is continued until the aluminum alloy melt 4 exits at the top of the component. Thereafter, the infiltrated component 1 taken, excess, externally adherent aluminum alloy melt 4 is emitted by means of gas steel and the infiltrated aluminum alloy melt 4 is solidified by cooling. The infiltrated component 5 is finished.

Das erfindungsgemäße Verfahren erweist sich in den Ausführungsformen der vorstehend beschriebenen Beispiele als besonders geeignet für den Bau von Prototypwerkzeugen und MMC-Funktionsbauteilen, insbesondere in der Automobilindustrie.The inventive method proves in the embodiments the examples described above are particularly suitable for construction prototype tools and MMC functional components, especially in the automotive industry.

Gerade MMC-Werkstoffe lassen sich damit besonders schnell und kostengünstig herstellen.Just MMC materials can thus be produced particularly quickly and inexpensively.

Die Erfindung ist nicht nur auf die zuvor geschilderten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern vielmehr auf weitere übertragbar.The Invention is not limited to the previously described embodiments limited, but rather transferable to others.

So erweisen sich insbesondere metallinfiltrierte poröse Keramikbauteile (z.B.: SiC/Al) als materialtechnisch besonders vorteilhaft.So In particular, metal-infiltrated porous ceramic components prove to be suitable (For example: SiC / Al) as material technology particularly advantageous.

Des weiteren ist das erfindungsgemäße Verfahren für Bauteile beliebiger Größe anwendbar. Gegebenenfalls sind jeweils mehrere Ein- und Auslassöffnungen in das poröse Bauteil vorzusehen oder das Bauteil ist zunächst zu teilen und nach der Infiltration zu vereinen.Of further is the inventive method for components any size applicable. Optionally, each have a plurality of inlet and outlet openings in the porous one Provide component or the component is first to divide and after the To unite infiltration.

11
Poröses BauteilPorous component
1212
Maske (unterseitig)mask (Underside)
1313
Maske (oberseitig)mask (Upper side)
1414
Druckanschlusspressure connection
1515
Durchlass zum Bauteilpassage to the component
22
Erste InfiltrationsflüssigkeitFirst infiltration liquid
33
Gasdichte SchichtSealed layer
44
Zweite InfiltrationsflüssigkeitSecond infiltration liquid
55
Infiltriertes Bauteilinfiltrated component

Claims (8)

Verfahren zur Druckinfiltration poröser Bauteile dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Verfahrensschritt das Bauteil (1) mit einer ersten Infiltrationsflüssigkeit (2) bedeckt wird, derart, dass mindestens zwei Bereiche der Bauteiloberfläche nicht mit der Infiltrationsflüssigkeit (2) in Kontakt kommen, dass in einem zweiten Verfahrenschritt das Bauteil (1) oberflächlich weitgehend von der ersten Infiltrationsflüssigkeit (2) befreit wird und der verbleibende Anteil verfestigt wird, derart, dass sich eine gasdichte Schicht (3) an und/oder in den Randbereichen des porösen Bauteils (1) ausbildet, dass in einem dritten Verfahrenschritt das abgedichtete poröse Bauteil (1) in eine zweite Infiltrationsflüssigkeit (4) eingetaucht wird, derart – dass mindestens ein erster der nicht mit der gasdichten Schicht bedeckten Bereiche in Kontakt mit der zweiten Infiltrationsflüssigkeit (4) kommt, und – dass mindestens ein zweiter der nicht mit der gasdichten Schicht (3) bedeckten Bereiche mit einem gegenüber dem ersten Bereich niedrigerem Druck beaufschlagt wird, dass in einem vierten Verfahrenschritt das abgedichtete poröse Bauteil (1) aus der zweiten Infiltrationsflüssigkeit (4) entnommen wird, sobald die Infiltration beendet wird.Method for pressure infiltration of porous components, characterized in that in a first method step, the component ( 1 ) with a first infiltration fluid ( 2 ) such that at least two regions of the component surface are not covered with the infiltration liquid ( 2 ) in contact come that in a second process step the component ( 1 ) superficially largely from the first infiltration fluid ( 2 ) and the remaining portion is solidified, such that a gas-tight layer ( 3 ) and / or in the edge regions of the porous component ( 1 ) that in a third process step the sealed porous component ( 1 ) into a second infiltration fluid ( 4 ) in such a way that at least a first of the regions not covered by the gas-tight layer is in contact with the second infiltration liquid ( 4 ), and - that at least a second of the non-gastight layer ( 3 ) is subjected to a lower pressure compared to the first region, that in a fourth process step the sealed porous component ( 1 ) from the second infiltration fluid ( 4 ) is removed as soon as the infiltration is stopped. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass beim Bedecken des Bauteils (1) mit der ersten Infiltrationsflüssigkeit (2) mindestens zwei Bereiche der Bauteiloberfläche mit Masken (12, 13) abgedeckt werden, so dass diese Bereiche nicht mit der ersten Infiltrationsflüssigkeit (2) in Kontakt kommen.A method according to claim 1, characterized in that when covering the component ( 1 ) with the first infiltration fluid ( 2 ) at least two areas of the component surface with masks ( 12 . 13 ) so that these areas do not interfere with the first infiltration fluid ( 2 ) get in touch. Verfahren nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Maske (13) verwendet wird, die als Druckanschluss (14) mit Durchlass (15) zum porösen Bauteil (1) ausgestaltet ist und dass an diesen mindestens einen Druckanschluss (14) im dritten Verfahrensschritt der niedrigere Druck angelegt wird.Method according to claim 2, characterized in that at least one mask ( 13 ), which is used as pressure connection ( 14 ) with passage ( 15 ) to the porous component ( 1 ) and that at least one pressure connection ( 14 ) is applied in the third step, the lower pressure. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (1) zur oberflächlichen Befreiung von der ersten Infiltrationsflüssigkeit (2) von einem Gasstrom derart angeströmt wird, dass die anhaftende Infiltrationsflüssigkeit (2) zumindest anteilig abfließt und somit keine wesentliche Bauteilverdickung durch deren Verfestigung erfolgt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the component ( 1 ) for the superficial liberation of the first infiltration fluid ( 2 ) is flown by a gas stream such that the adhering infiltration liquid ( 2 ) flows at least partially and thus no significant component thickening takes place by solidification. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem dritten Verfahrenschritt auf die zweite Infiltrationsflüssigkeit (4) ein gegenüber dem Normaldruck erhöhter Druck ausgeübt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that in the third method step to the second infiltration liquid ( 4 ) is exerted relative to the normal pressure increased pressure. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das poröse Bauteil (1) mittels einem Rapid Prototyping Verfahren, vorzugsweise Lasersintern oder 3D-Drucken, hergestellt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the porous component ( 1 ) is produced by means of a rapid prototyping method, preferably laser sintering or 3D printing. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als erste Infiltrationsflüssigkeit (2) ein Silikon und als zweite Infiltrationsflüssigkeit (4) ein Harz verwendet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that as the first infiltration liquid ( 2 ) a silicone and as a second infiltration fluid ( 4 ) a resin is used. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass als erste und zweite Infiltrationsflüssigkeit (2, 4) eine Metallschmelze verwendet wird.Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that as first and second infiltration liquid ( 2 . 4 ) a molten metal is used.
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Der Rapid Tool Prozeß: Werkzeugeinsätze für Kunst- stoffspritzguß und Metalldruckguß. Seitz, Esser, DTM GmbH Hilden
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