DE112015000639T5

DE112015000639T5 - Verfahren zum Giessen von Keramikkomponenten

Info

Publication number: DE112015000639T5
Application number: DE112015000639.7T
Authority: DE
Inventors: Naoto Matsuyuki; Douglas J. Weber
Original assignee: Apple Inc
Current assignee: Apple Inc
Priority date: 2014-02-04
Filing date: 2015-01-30
Publication date: 2016-10-20
Also published as: JP2017507051A; JP6434053B2; US20150217479A1; WO2015119857A1; CN105980119A; CN105980119B; US10328605B2

Abstract

Verfahren zum verbesserten Gießen von Keramikkomponenten. Ein bestimmtes solches Verfahren kann ein Absaugen einer Schlickermischung auf Keramikbasis und/oder ein Absaugen einer Komponentenform einschließen. Das Absaugen der Schlickermischung auf Keramikbasis und der Komponentenform kann erfolgen, um Luftblasen aus den jeweiligen Elementen zu entfernen. Insbesondere kann das Absaugen Luftblasen aus der Schlickermischung auf Keramikbasis bzw. aus einer Kavität der Komponentenform entfernen. Das Verfahren kann zudem ein Anordnen der Schlickermischung auf Keramikbasis in der Kavität der Komponentenform und ein kontinuierliches Absaugen der Kavität der Komponentenform, einschließlich der Schlickermischung auf Keramikbasis, für eine vorbestimmte Zeit einschließen, um jegliche zusätzliche, in der Schlickermischung auf Keramikbasis enthaltene Luftblasen zu entfernen. Schließlich kann das Verfahren ein Ausbilden einer Keramikkomponente innerhalb der kontinuierlich abgesaugten Kavität der Komponentenform für die Dauer der vorbestimmten Zeit einschließen. Die Keramikkomponente wird aus der Schlickermischung auf Keramikbasis ausgebildet.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
Diese PCT-Patentanmeldung beansprucht Priorität der am 4. Februar 2014 eingereichten, nicht vorläufigen US-Anmeldung Nr. 14/172,375 mit dem Titel „Ceramic Component Casting”, deren Inhalt durch Bezugnahme in seiner Gesamtheit hierin aufgenommen wird.
TECHNISCHES GEBIET
Die Offenbarung betrifft allgemein Herstellungsprozesse und insbesondere Verfahren zum Gießen von Keramikkomponenten.
HINTERGRUND
Komponenten auf Keramikbasis können in einer Vielfalt von Produkten verwendet werden, einschließlich Bau-/Gebäudematerialien, Küchen- und Geschirrwaren, Automobilkomponenten, medizinischer Vorrichtungen und elektronischer Vorrichtungen. Diese Komponenten auf Keramikbasis können aufgrund der wünschenswerten physikalischen Eigenschaften und Charakteristika in solch einer Vielfalt von Branchen verwendet werden. Als ein bestimmtes Beispiel können Materialien auf Keramikbasis abhängig von der Herstellung hohe Festigkeitseigenschaften einschließen (z. B. Bruchzähigkeit, Duktilität), Dielektrizitätskonstanten-Eigenschaften einschließen und im Wesentlichen transparent sein. Herkömmliche Komponenten auf Keramikbasis werden typischerweise unter Verwendung zweier Techniken hergestellt: Keramikspritzgießen (CIM) und Keramikgelgießen.
Eine herkömmliche CIM-Verarbeitung beinhaltet typischerweise die Verwendung einer Form und eines Materials auf Keramikbasis, das bei Erwärmen im Wesentlichen flüssig sein kann. Das Material auf Keramikbasis kann auf eine spezifische Temperatur erwärmt werden, um vollständig verflüssigt zu sein, und kann dann in die Form gegossen werden. Die Form kann dann unter Verwendung einer hohen Druckkraft zusammengedrückt und schnell abgekühlt werden. Das Abkühlen der Form und des flüssigen Materials innerhalb der Form kann verursachen, dass das Material auf Keramikbasis im Wesentlichen fest wird und die Gestalt der Form annimmt.
Die bei CIM verwendeten Formen können sehr teuer und schwierig zu erzeugen sein. Insbesondere können die Formen zumindest teilweise aufgrund der Strukturen, die in der Form enthalten sein können, und der erforderlichen Materialzusammensetzung, die dem schnellen Erwärmen und Abkühlen von CIM standhalten können, sehr teuer und schwierig und zeitaufwändig herzustellen sein. Wenn zusätzlich eine Form fehlerhaft ist, kann sie üblicherweise nicht korrigiert werden, und eine neue Form muss erzeugt werden. Des Weiteren kann das im CIM-Prozess verwendete, schnelle Erwärmen und Abkühlen letztendlich eine negative Auswirkung auf die physikalischen Eigenschaften der im CIM-Prozess ausgebildeten Keramikkomponente haben. Wenn zum Beispiel das Material auf Keramikbasis während des CIM-Prozesses über eine gewünschte Temperatur erwärmt wird, kann die unter Verwendung von CIM ausgebildete Keramikendkomponente verringerte Duktilitätseigenschaften besitzen.
Keramikgelgießen stellt einen weiteren herkömmlichen Herstellungsprozess zum Erzeugen von Keramikkomponenten dar. Beim Gelgießen wird typischerweise ein Monomer mit einer flüssigen Mischung kombiniert, die ein Keramikmaterial einschließt, und die Kombination wird innerhalb einer Form angeordnet. Nachdem ähnlich zu CIM die flüssige Mischung und das Monomer in der Form enthalten sind, wird die Mischung auf eine vorbestimmte Temperatur erwärmt, um die Flüssigkeit zu polymerisieren und letztendlich eine Keramikkomponente auszubilden. Ebenfalls ähnlich zu CIM schließt der herkömmliche Gelgießprozess ein Setzen der Form unter hohen Druck während des Gießprozesses und ein schnelles Abkühlen der Mischung ein, um die Keramikkomponente auszubilden.
Herkömmliches Gelgießen kann zusätzliche Komplikationen beinhalten. Zum Beispiel kann herkömmliches Gelgießen verursachen, dass Luftblasen in der Keramikendkomponente ausgebildet sind, was im Wesentlichen die Festigkeit der Keramikkomponente verringern und unerwünschte, kosmetische Defekte verursachen kann. Luftblasen können in der Mischung vor dem Ausgießen oder anderweitigen Platzieren der Mischung in der Form vorhanden sein, und/oder Luftblasen können innerhalb der Form während des Gießprozesses vorhanden sein. Zusätzlich ist das in der Mischung enthaltene Keramikmaterial während des Gelgießprozesses unter Umständen nicht gleichförmig und/oder vollständig mit dem Monomermaterial kombiniert, was dazu führen kann, dass eine Keramikkomponente eine variierende Dichte besitzt. Das heißt, ein aus der Mischung ausgebildeter Abschnitt der Keramikkomponente mit einer hohen Konzentration von Keramikmaterial kann im Wesentlichen dicht sein, während ein aus der Mischung ausgebildeter Abschnitt der Keramikkomponente mit einer geringen Konzentration von Keramikmaterial eine minimale Dichte beinhalten kann.
ZUSAMMENFASSUNG
Allgemein betreffen hierin erläuterte Ausführungsformen Verfahren zum verbesserten Gießen von Keramikkomponenten. Die Gießverfahren können ein Kombinieren zweier Materialien einschließen, wobei das Kombinieren der zwei Materialien einen Aushärtungsprozess einleitet, um eine Keramikkomponente auszubilden. Mindestens eines der zwei Materialien kann Zirkoniumdioxidpartikel einschließen. Die kombinierten Materialien, einschließlich der Zirkoniumdioxidpartikel, können innerhalb einer Kavität einer Keramikkomponentenform angeordnet werden und über eine vorbestimmte Zeit aushärten, um eine Keramikkomponente auszubilden. Das Ausbilden der Keramikkomponente kann erreicht werden, indem eine minimale Druckkraft und eine relativ konstante Temperatur um die zwei Materialien, einschließlich der Zirkoniumdioxidpartikel, aufrechterhalten werden. Das heißt, die Ausbildung erfordert unter Umständen keinen zusätzlichen Druck zu der Menge von Druck, die notwendig ist, um die Komponentenform zusammenzuhalten. Zusätzlich erfordert die Ausbildung unter Umständen keine Zufuhr von Wärme zu den zwei Materialien, einschließlich des Zirkoniumdioxids, um die Keramikkomponente auszubilden. Als ein Ergebnis muss die Form keinem raschen Erwärmen und Abkühlen standhalten und kann aus einem kostengünstigeren Material hergestellt werden. Zusätzlich können durch den Gießprozess die zwei Materialien, einschließlich des Zirkoniumdioxids, und/oder die Form einem Vakuum ausgesetzt werden, um Luftblasen zu entfernen, welche die ausgebildete Keramikkomponente negativ beeinflussen können.
Eine bestimmte Ausführungsform kann ein Verfahren zum verbesserten Keramikgießen einschließen. Das Verfahren kann ein Absaugen von mindestens einem einschließen von: einer Schlickermischung auf Keramikbasis, um Luftblasen aus der Schlickermischung auf Keramikbasis zu entfernen, und einer Komponentenform, um Luftblasen aus einer Kavität der Komponentenform zu entfernen. Das Verfahren kann zudem ein Anordnen der Schlickermischung auf Keramikbasis in der Kavität der Komponentenform und ein Ausbilden einer Keramikkomponente innerhalb der Kavität der Komponentenforen für die Dauer einer vorbestimmten Zeit einschließen. Die Keramikkomponente kann aus der Schlickermischung auf Keramikbasis ausgebildet werden.
Eine weitere Ausführungsform kann ein zusätzliches Verfahren zum verbesserten Keramikgießen einschließen. Das Verfahren kann ein Absaugen von mindestens einem einschließen von: einer Schlickermischung auf Keramikbasis, um Luftblasen aus der Schlickermischung auf Keramikbasis zu entfernen, und einer Komponentenform, um Luftblasen aus einer Kavität der Komponentenform zu entfernen. Das Verfahren kann zudem ein Anordnen der Schlickermischung auf Keramikbasis in der Kavität der Komponentenform und ein kontinuierliches Absaugen der Kavität der Komponentenform, einschließlich der Schlickermischung auf Keramikbasis, während einer vorbestimmten Zeit einschließen. Zusätzlich kann das Verfahren ein Ausbilden einer Keramikkomponente innerhalb der kontinuierlich abgesaugten Kavität der Komponentenform für die Dauer der vorbestimmten Zeit einschließen. Die Keramikkomponente kann aus der Schlickermischung auf Keramikbasis ausgebildet werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Offenbarung wird leicht durch die folgende, detaillierte Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen verstanden, in denen gleiche Bezugsziffern gleiche strukturelle Elemente bezeichnen, und in denen:
1A gemäß Ausführungsformen ein veranschaulichendes, erstes Material und ein zweites Material zeigt, die in einer Schlickermischung auf Keramikbasis enthalten sind.
1B gemäß Ausführungsformen eine veranschaulichende Schlickermischung auf Keramikbasis zeigt, die das kombinierte, erste Material und zweite Material von 1A einschließt.
2 ein Ablaufplan ist, der ein Verfahren zum Gießen einer Keramikkomponente veranschaulicht. Dieses Verfahren kann unter Verwendung der Schlickermischung auf Keramikbasis, wie in 1B gezeigt, durchgeführt werden.
3A bis 3G gemäß Ausführungsformen veranschaulichende Ansichten eines eine Schlickermischung auf Keramikbasis enthaltenden Gießsystems zeigen, das Gießprozesse, wie in 2 dargestellt, durchläuft.
3H und 3I gemäß Ausführungsformen eine veranschaulichende Keramikkomponente zeigen, die durch Gießprozesse, wie in 2 dargestellt, ausgebildet wurde.
Es wird festgehalten, dass die Zeichnungen der Erfindung nicht notwendigerweise maßstabsgetreu sind. Die Zeichnungen sollen nur typische Aspekte der Erfindung darstellen und sollten daher nicht als den Umfang der Erfindung einschränkend aufgefasst werden. In den Zeichnungen steht eine gleiche Nummerierung für gleiche Elemente zwischen den Zeichnungen.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Es wird nun detailliert auf stellvertretende Ausführungsformen Bezug genommen, die in den begleitenden Zeichnungen veranschaulicht sind. Es sollte verstanden werden, dass die folgenden Beschreibungen nicht als die Ausführungsformen auf eine einzige bevorzugte Ausführungsform einschränkend beabsichtigt sind. Im Gegenteil ist es beabsichtigt, dass Alternativen, Modifikationen und Äquivalente abgedeckt sind, wie sie innerhalb des Geistes und Umfangs der beschriebenen, durch die angehängten Ansprüche definierten Ausführungsformen eingeschlossen sein können.
Die folgende Offenbarung betrifft allgemein einen Herstellungsprozess und insbesondere verbesserte Verfahren zum Gießen von Keramikkomponenten.
In einer bestimmten Ausführungsform kann ein Gießverfahren ein Kombinieren zweier Materialien einschließen, wobei das Kombinieren der zwei Materialien einen Aushärtungsprozess einleitet, um eine Keramikkomponente auszubilden. Mindestens eines der zwei Materialien kann Zirkoniumdioxidpartikel einschließen. Die kombinierten Materialien, einschließlich der Zirkoniumdioxidpartikel, können innerhalb einer Kavität einer Keramikkomponentenform angeordnet werden und über eine vorbestimmte Zeit aushärten, um eine Keramikkomponente auszubilden. Das Ausbilden der Keramikkomponente kann erreicht werden, indem eine minimale Druckkraft und eine relativ konstante Temperatur um die zwei Materialien, einschließlich des Zirkoniumdioxids, aufrechterhalten werden. Das heißt, die Ausbildung erfordert unter Umständen keinen zusätzlichen Druck zu der Menge von Druck, die notwendig ist, um die Komponentenform zusammenzuhalten. Zusätzlich erfordert die Ausbildung unter Umständen keine Zufuhr von Wärme zu den zwei Materialien, einschließlich des Zirkoniumdioxids, um die Keramikkomponente auszubilden. Als ein Ergebnis muss die Form keinem raschen Erwärmen und Abkühlen standhalten und kann aus einem kostengünstigeren Material hergestellt werden. Zusätzlich können durch den Gießprozess die zwei Materialien, einschließlich des Zirkoniumdioxids, und/oder die Form abgesaugt werden, um Luftblasen zu entfernen, welche die ausgebildete Keramikkomponente negativ beeinflussen können.
Ein beispielhaftes, nicht einschränkendes Verfahren zum verbesserten Keramikgießen kann ein Absaugen von mindestens einem einschließen von: einer Schlickermischung auf Keramikbasis, um Luftblasen aus der Schlickermischung auf Keramikbasis zu entfernen; und einer Komponentenform, um Luftblasen aus einer Kavität der Komponentenform zu entfernen. Das Verfahren kann zudem ein Anordnen der Schlickermischung auf Keramikbasis in der Kavität der Komponentenform und ein Ausbilden einer Keramikkomponente innerhalb der Kavität der Komponentenform für die Dauer einer vorbestimmten Zeit einschließen. Die Keramikkomponente kann aus der Schlickermischung auf Keramikbasis ausgebildet werden.
Ein alternatives Verfahren zum verbesserten Keramikgießen kann allgemein die vorstehend dargelegten Operationen sowie ein kontinuierliches (oder periodisches) Absaugen der Kavität der Komponentenform, einschließlich der Schlickermischung auf Keramikbasis, für eine vorbestimmte Zeit einschließen. Zusätzlich kann das Verfahren ein Ausbilden einer Keramikkomponente innerhalb der kontinuierlich abgesaugten Kavität der Komponentenform für die Dauer der vorbestimmten Zeit einschließen. Die Keramikkomponente kann aus der Schlickermischung auf Keramikbasis ausgebildet werden.
Diese und weitere Ausführungsformen werden nachstehend unter Bezugnahme auf 1 bis 3I erläutert. Für den Fachmann wird jedoch leicht ersichtlich sein, dass die hierin in Hinblick auf diese Figuren gegebene, detaillierte Beschreibung nur erklärenden Zwecken dient und nicht als einschränkend aufgefasst werden sollte.
Unter Bezugnahme auf 1A und 1B wird nun eine perspektivische Ansicht eines bestimmten Beispiels einer Schlickermischung auf Keramikbasis 100 gezeigt. In einer Ausführungsform, wie in 1A gezeigt, kann die Schlickermischung auf Keramikbasis 100 ein erstes Material 102 und ein zweites Material 104 einschließen. Insbesondere kann die Schlickermischung auf Keramikbasis 100 aus der Kombination des ersten Materials 102 und des zweiten Materials 104 aufgebaut sein, wie in 1B gezeigt. Jedes vom ersten Material 102 und zweiten Material 104 kann aus bestimmten Materialien aufgebaut sein, die chemisch miteinander reagieren, um einen Aushärtungsprozess der Schlickermischung auf Keramikbasis 100 einzuleiten, wie hierin erläutert. Das heißt, und wie hierin erläutert, das erste Material 102 und das zweite Material 104 können kombiniert werden, um die Schlickermischung auf Keramikbasis 100 auszubilden, die nachfolgend beginnen kann, nachzuhärten, und letztendlich eine Keramikkomponente ausbilden kann (3F). In einer nicht einschränkenden Ausführungsform kann das erste Material 102 ein beliebiges herkömmliches, vorgemischtes Epoxidmaterial einschließen. Zusätzlich, und wie hierin erläutert, kann das erste Material 102 auch ein beliebiges herkömmliches Verteilmaterial einschließen, das bei einem im Wesentlichen gleichförmigen Verteilen oder einer im Wesentlichen gleichförmigen Dispersion von im ersten Material 102 eingeschlossenen Partikeln helfen kann. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann das zweite Material 104 ein beliebiges, herkömmliches Epoxidhärtermaterial einschließen. Das heißt, das zweite Material 104 kann ein beliebiges Epoxidreaktandmaterial einschließen, welches das erste Material 102 veranlassen kann, auszuhärten, wenn das zweite Material 104 mit dem ersten Material 102 gemischt wird. In nicht einschränkenden Beispielen können das erste Material 102 und das zweite Material 104 ein Epoxid auf Polyesterbasis oder ein Acrylatepoxid einschließen oder gemischt werden, um dieses zu bilden.
Wie in 1A und 1B gezeigt, kann mindestens eines von dem ersten Material 102 und dem zweiten Material 104 eine Vielzahl von Zirkoniumdioxidpartikeln 106 einschließen. Insbesondere kann nur das erste Material 102 eine Vielzahl von Zirkoniumdioxidpartikeln 106 einschließen, die innerhalb des ersten Materials 102 aufgeschlämmt sind. Wie in 1A gezeigt, kann die Vielzahl von Zirkoniumdioxidpartikeln 106 gleichförmig im ersten Material 102 verteilt sein, sodass bei jeder Viskosität des ersten Materials 102 eine im Wesentlichen homogene Dispersion der Vielzahl von Zirkoniumdioxidpartikeln 106 innerhalb der Materialien vorhanden sein kann. Das heißt, die Vielzahl von Zirkoniumdioxidpartikeln 106 ist unter Umständen, abhängig von den Auftriebseigenschaften des ersten Materials 102, nicht unerwünscht an der oberen oder unteren Oberfläche des ersten Materials 102 versammelt. Vielmehr kann die Vielzahl von Zirkoniumdioxidpartikeln 106 gleichförmig im Material „schweben”. Die gleichförmige Verteilung oder Dispersion der Vielzahl von Zirkoniumdioxidpartikeln 106 kann ein Ergebnis des Verteilmaterials sein, das im ersten Material 102 eingeschlossen ist. Das heißt, das im ersten Material 102 eingeschlossene Verteilmaterial kann sicherstellen, dass die Vielzahl von Zirkoniumdioxidpartikeln 106 gleichförmig in der Gesamtheit des ersten Materials 102 verteilt oder dispergiert sein kann.
In einer alternativen Ausführungsform sind die Zirkoniumdioxidpartikel 106 unter Umständen nicht gleichförmig innerhalb mindestens eines vom ersten Material 102 und vom zweiten Material 104 verteilt. In der alternativen Ausführungsform, in der die Zirkoniumdioxidpartikel 106 nicht gleichförmig im ersten Material 102 und/oder zweiten Material 104 verteilt sind, können die Zirkoniumdioxidpartikel 106 gleichförmig verteilt sein, wenn sie kombiniert werden, um die Schlickermischung auf Keramikbasis 100 auszubilden, wie hierin erläutert. Zusätzlich kann, wie hierin erläutert, eine homogene Dispersion der Vielzahl von Zirkoniumdioxidpartikeln 106 innerhalb des ersten Materials 102 und/oder zweiten Materials 104 beim Ausbilden einer starren Keramikkomponente mit einer im Wesentlichen gleichförmigen Dichte helfen.
Wenn, wie in 1B gezeigt, das erste Material 102 und das zweite Material 104 kombiniert werden, um die Schlickermischung auf Keramikbasis 100 zu bilden, können Luftblasen 108 oder kleine Taschen aus Luft in der Schlickermischung auf Keramikbasis 100 ausgebildet werden. Insbesondere kann als ein Ergebnis des Kombinierens und/oder Mischen des die Zirkoniumdioxidpartikel 106 einschließenden ersten Materials 102 und des zweiten Materials 104 eine Vielzahl von Luftblasen 108 innerhalb der Schlickermischung auf Keramikbasis 100 ausgebildet und in dieser dispergiert werden. Wie in 1B gezeigt, können die Luftblasen 108 ungleichförmig in der Schlickermischung auf Keramikbasis 100 dispergiert sein und können in der Schlickermischung auf Keramikbasis 100 neben und/oder im Wesentlichen um die Zirkoniumdioxidpartikel 106 ausgebildet sein.
Die Luftblasen 108 können innerhalb der Schlickermischung auf Keramikbasis 100 als ein Ergebnis davon ausgebildet werden, dass während des Kombinierprozesses zum Ausbilden der Schlickermischung auf Keramikbasis 100 Luft zwischen oder innerhalb des ersten Materials 102 und des zweiten Materials 104 gefangen ist. Wenn zum Beispiel das erste Material 102 und das zweite Material 104 in einen Mischbehälter 110 gegossen und gerührt werden, um die Schlickermischung auf Keramikbasis 100 auszubilden, können die Luftblasen 108 aus im Behälter 110 durch die jeweiligen Materialien gefangener Luft ausgebildet werden oder durch den Rührvorgang in das Material gelangen. Wie hierin erläutert, können die Luftblasen 108 unerwünschte Effekte (z. B. kosmetische, strukturelle usw.) in einer Keramikkomponente verursachen (nachstehend detaillierter in Hinblick auf 3G erläutert).
Unter Hinwendung zu 2 kann nun ein Prozess eines Gießens einer Keramikkomponente erläutert werden. Insbesondere ist 2 ein Ablaufplan, der ein bestimmtes, beispielhaftes Verfahren 200 zum Herstellen oder Gießen einer Keramikkomponente darstellt.
In Operation 202 kann die Schlickermischung auf Keramikbasis 100 einem Gießsystem bereitgestellt werden (siehe 3A). Insbesondere kann die Schlickermischung auf Keramikbasis 100 in ein Gießsystem zum Ausbilden einer Keramikkomponente (wovon ein bestimmtes Beispiel in 3G gezeigt ist) gegossen oder in diesem platziert werden, wie hierin erläutert. Die Schlickermischung auf Keramikbasis 100 kann dem Gießsystem vorgemischt bereitgestellt werden, oder das erste Material 102 und das zweite Material 104 (wie in 1A und 1B gezeigt), welche die Schlickermischung auf Keramikbasis 100 ausbilden, können innerhalb des Gießsystems kombiniert werden. Das heißt, die Schlickermischung auf Keramikbasis 100 kann ausgebildet und nachfolgend innerhalb des Gießsystems angeordnet werden, oder die Schlickermischung auf Keramikbasis 100 kann direkt im Gießsystem ausgebildet werden.
In Operation 204 kann die Schlickermischung auf Keramikbasis 100 abgesaugt werden. Insbesondere kann in Operation 204 die Schlickermischung auf Keramikbasis 100 einem Vakuum ausgesetzt werden, um eine Druckdifferenz zu erzeugen. Indem die Schlickermischung auf Keramikbasis 100 einem Vakuum ausgesetzt wird, können die Luftblasen 108 durch die Schlickermischung auf Keramikbasis 100 in eine Region niedrigen Drucks wandern, was die Luftblasen 108 letztendlich aus der Schlickermischung auf Keramikbasis 100 entfernen kann. Wie hierin erläutert, können durch Entfernen der Luftblasen 108 vor dem Platzieren der Schlickermischung auf Keramikbasis 100 in einer Keramikkomponentenform (wie hierin nachstehend detaillierter in Hinblick auf Operation 208 beschrieben) des Gießsystems Defekte (ungeachtet dessen, ob kosmetisch oder strukturell) der aus der Schlickermischung auf Keramikbasis 100 ausgebildeten Keramikkomponente im Wesentlichen minimiert und/oder beseitigt werden.
In Operation 206 kann ein Vakuum oder Nahe-Vakuum an der Komponentenform des Gießsystems erzeugt werden. Insbesondere kann in Operation 206 eine Kavität der Komponentenform des Gießsystems einem Vakuum ausgesetzt werden, um Luft im Wesentlichen aus der Komponentenform zu entfernen. Indem anfänglich Luft aus der Komponentenform entfernt wird, bevor weitere Operationen durch ein Gießsystem 300 durchgeführt werden, kann die Gefahr von Defekten in einer Keramikkomponente im Wesentlichen minimiert und/oder beseitigt werden, wie hierin erläutert.
Es versteht sich, dass Operation 204 und Operation 206 innerhalb des Systems 300 gleichzeitig durchgeführt werden können. Das heißt, die Schlickermischung auf Keramikbasis 100 kann zur selben Zeit einem Vakuum ausgesetzt werden, zu der die Komponentenform des Gießsystems einem Vakuum ausgesetzt wird. Des Weiteren versteht es sich, dass die Schlickermischung auf Keramikbasis 100 für eine vorbestimmte Zeit abgesaugt werden kann, um im Wesentlichen Luft und/oder die Luftblasen 108 zu entfernen, und nachfolgend abgeschlossen werden kann, um zu verhindern, dass sich zusätzliche Luft und oder Luftblasen 108 innerhalb des Gießsystems ausbilden.
In Operation 208 kann die Schlickermischung auf Keramikbasis 100 in der Kavität der Komponentenform des Gießsystems angeordnet werden. Das Anordnen oder Bereitstellen der Schlickermischung auf Keramikbasis 100 kann ein Fließen der Schlickermischung auf Keramikbasis 100 von unterhalb der Komponentenform in die Kavität einschließen. Das heißt, die Schlickermischung auf Keramikbasis 100 kann in einer Weise bereitgestellt werden, welche die Kavität der Komponentenform des Gießsystems von der Unterseite der Kavität zur Oberseite der Kavität füllt. Das Anordnen der Schlickermischung auf Keramikbasis 100 in Operation 208 kann zudem ein Zuführen einer vorbestimmten Menge der Schlickermischung auf Keramikbasis 100 zur Komponentenform des Gießsystems einschließen. Das heißt, abhängig von der Geometrie der Kavität der Komponentenform, wie hierin erläutert, kann der Komponentenform des Gießsystems eine vorbestimmte Menge der Schlickermischung auf Keramikbasis 100 zugeführt werden. Während des Anordnungsprozesses in Operation 208 können die Luftblasen 108 in der in der Komponentenform des Gießsystems angeordneten Schlickermischung auf Keramikbasis 100 gebildet werden. Das heißt, der Anordnungsprozess in Operation 208 kann die vorhandenen Luftblasen 108 im Gießsystem verursachen oder verursachen, dass neue Luftblasen 108 in der vorbestimmten Menge der Schlickermischung auf Keramikbasis 100 gebildet werden, die in der Komponentenform des Gießsystems angeordnet oder dieser bereitgestellt wird.
In einer optionalen Operation 210 (gestrichelt dargestellt) kann die Kavität der Komponentenform, welche die Schlickermischung auf Keramikbasis 100 einschließt, für eine vorbestimmte Zeit kontinuierlich abgesaugt werden. Wie gleichermaßen in Hinblick auf Operation 204 erläutert, kann in Operation 210 die in der Komponentenform des Gießsystems eingeschlossene Schlickermischung auf Keramikbasis 100 einem Vakuum ausgesetzt werden, um eine Druckdifferenz zu verursachen. Indem die Schlickermischung auf Keramikbasis 100 einem Vakuum ausgesetzt wird, können die Luftblasen 108 durch die Schlickermischung auf Keramikbasis 100 in eine Region niedrigen Drucks wandern, was die Luftblasen 108 letztendlich aus der Schlickermischung auf Keramikbasis 100 entfernen kann, die in der Komponentenform des Gießsystems angeordnet ist.
In Operation 212 kann auf das Anordnen der Schlickermischung auf Keramikbasis 100 in Operation 208 folgend einer Kavität 314 einer Komponentenform 316 abgesaugt werden. Wie gleichermaßen vorstehend erläutert, kann in Operation 212 die in der Komponentenform des Gießsystems eingeschlossene Schlickermischung auf Keramikbasis 100 einem Vakuum ausgesetzt werden. In Operation 212 kann der Schritt, in dem die Schlickermischung auf Keramikbasis 100 einem Vakuum ausgesetzt wird, während sie sich in der Form 316 befindet, im Wesentlichen sicherstellen, dass die Schlickermischung auf Keramikbasis 100 vor einem weiteren Verarbeiten innerhalb des Gießsystems frei von Luftblasen 108 ist.
In Operation 214 kann aus der Schlickermischung auf Keramikbasis 100 innerhalb der Kavität der Komponentenform für die Dauer einer vorbestimmten Zeit eine Keramikkomponente ausgebildet werden. Insbesondere kann die Schlickermischung auf Keramikbasis 100, welche die Zirkoniumdioxidpartikel 106 einschließt, für die Dauer einer vorbestimmten Zeit aushärten, um eine im Wesentlichen starre Komponente auf Zirkoniumdioxidpartikelbasis auszubilden (z. B. eine Keramikkomponente). Die vorbestimmte Zeit zum Ausbilden einer Keramikkomponente 342 kann zumindest zum Teil von chemischen Eigenschaften der Schlickermischung auf Keramikbasis 100 abhängen. Das heißt, die vorbestimmte Zeit zum Ausbilden der Keramikkomponente kann von der Zusammensetzung des ersten Materials 102 und des zweiten Materials 104, welche die Schlickermischung auf Keramikbasis 100 ausbilden, und der chemischen Reaktion abhängig sein, die stattfinden kann, wenn das erste Material 102 und das zweite Material 104 kombiniert werden, um die Schlickermischung auf Keramikbasis 100 auszubilden, wie hierin erläutert. Die vorbestimmte Zeit kann aufgrund ihrer Abhängigkeit von der Reaktion zwischen dem ersten Material 102 und dem zweiten Material 104 eine ausgedehnte Zeitperiode dauern. Zum Beispiel kann die vorbestimmte Zeit zum Ausbilden der Keramikkomponente 342 annähernd dreißig (30) Minuten einschließen.
Unter Hinwendung zu 3A bis 3G kann ein Mustergießsystem 300 dargestellt werden, das verschiedene Operationen des Verfahrens 200 von 2 durchläuft. Zusätzlich stellen 3H und 3I eine beispielhafte Keramikkomponente dar, die unter Verwendung des Gießsystems 300 ausgebildet ist. Es versteht sich, dass gleich nummerierte Komponenten in einer im Wesentlichen gleichen Weise funktionieren können. Eine redundante Erklärung dieser Komponenten wurde der Klarheit willen weggelassen.
Wie in 3A gezeigt, kann die Schlickermischung auf Keramikbasis 100 in einer Kammer 304 eines Zufuhrtanks 302 des Gießsystems 300 angeordnet, bereitgestellt und/oder enthalten sein, um bei einem Gießen einer Keramikkomponente verwendet zu werden, wie hierin erläutert. Die im Zufuhrtank 302 enthaltene Schlickermischung auf Keramikbasis 100, wie in 3A gezeigt, kann Operation 202 von 2 entsprechen. Die Schlickermischung auf Keramikbasis 100 kann dem Zufuhrtank 302 vorgemischt bereitgestellt werden, oder das erste Material 102 und das zweite Material 104 können innerhalb des Zufuhrtanks 302 kombiniert werden, um die Schlickermischung auf Keramikbasis 100 auszubilden. Das heißt, die Schlickermischung auf Keramikbasis 100 kann ausgebildet und nachfolgend innerhalb des Zufuhrtanks 302 des Gießsystems 300 angeordnet werden, oder die Schlickermischung auf Keramikbasis 100 kann direkt in Zufuhrtank 302 ausgebildet werden. Der Zufuhrtank 302 des Gießsystems 300 kann eine beliebige, herkömmliche Speicherkomponente einschließen, die in der Lage ist, ein in Wesentlichen flüssiges Material (z. B. die Schlickermischung auf Keramikbasis 100) zu speichern.
Wie in 3B gezeigt, kann ein Zufuhrtankvakuum 306 mit der Kammer 304 über eine Tanköffnung 308 in Fluidverbindung stehen, um die Schlickermischung auf Keramikbasis 100 einem Vakuumdruck zu unterwerfen, wie vorstehend in Hinblick auf Operation 204 in 2 angegeben. In einer Beispielausführungsform kann das Zufuhrtankvakuum 306 neben der Tanköffnung 308 des Zufuhrtanks 302 positioniert sein, um die in der Kammer 304 des Zufuhrtanks 302 eingeschlossene Schlickermischung auf Keramikbasis 100 im Wesentlichen abzusaugen. Das Zufuhrtankvakuum 306 kann die Schlickermischung auf Keramikbasis 100 absaugen, um die Luftblasen 108, die in der Schlickermischung auf Keramikbasis 100 ausgebildet sein können, im Wesentlichen zu entfernen, wie hierin erläutert. Wie in 3B gezeigt, kann das Zufuhrtankvakuum 306 durch Anwenden einer Vakuumkraft (F_VAC) innerhalb des Zufuhrtanks 302 gleichzeitig Luft innerhalb der Kammer 304 des Zufuhrtanks 302 entfernen und die in der Schlickermischung auf Keramikbasis 100 ausgebildeten Luftblasen 108 entfernen.
Wie in 3B gezeigt, können weitere Operationen an der Schlickermischung auf Keramikbasis 100 des Zufuhrtanks 302 während des Absuagens in Operation 204 von 2 durchgeführt werden. Zum Beispiel kann der Zufuhrtank 302 mit einer Vibrationskomponente 310 des Gießsystems 300 gekoppelt sein oder darauf positioniert sein, wobei die Vibrationskomponente 310 der Schlickermischung auf Keramikbasis 100 vor der Durchführung zusätzlicher Operationen des Gießsystems 300 (z. B. dem Anordnen in Operation 208) Vibrationen bereitstellen kann. Die Vibrationskomponente 310 kann dem Zufuhrtank 302 einschließlich der Schlickermischung auf Keramikbasis 100 eine Vibration bereitstellen, um beim Entfernen der innerhalb der Schlickermischung auf Keramikbasis 100 ausgebildeten Luftblasen 108 zu helfen. Wie in 3B gezeigt, kann die Vibrationskomponente 310 insbesondere dem Zufuhrtank 302 und der im Zufuhrtank 302 eingeschlossenen Schlickermischung auf Keramikbasis 100 eine Vibration bereitstellen, um die Luftblasen 108 zur oberen Oberfläche 312 der Schlickermischung auf Keramikbasis 100 zu bewegen. Indem die Luftblasen 108 zur oberen Oberfläche 312 der Schlickermischung auf Keramikbasis 100 bewegt werden, können die Luftblasen 108 in die Kammer 304 abgeführt und/oder durch die durch das Zufuhrtankvakuum 306 aufgebrachte Vakuumkraft (F_VAC) aus der Schlickermischung auf Keramikbasis 100 entfernt werden. Die Vibrationskomponente 310 kann ein beliebiges, herkömmliches Vibrationssystem einschließen, das Vibrationen bereitstellen kann, um die Luftblasen 108 der Schlickermischung auf Keramikbasis 100 zur oberen Oberfläche 312 zu bewegen. Zum Beispiel können die bereitgestellten Vibrationssysteme einschließen, sind jedoch nicht beschränkt auf: ein physikalisches Vibrationssystem, ein Ultraschallvibrationssystem oder ein Rotationsvibrationssystem.
Wie in 3B gezeigt, kann ein Formvakuum 318 über eine Vakuumleitung 320 in Fluidverbindung mit der Kavität 314 der Komponentenform 316 stehen, um Luft aus der Kavität 314 abzusaugen. Dass die Kavität 314 der Formkomponente 316 unter Verwendung des Formvakuums 318 unterworfen wird, kann Operation 206 von 2 entsprechen. Wie gleichermaßen in Hinblick auf den Zufuhrtank 302 und das Zufuhrtankvakuum 306 erläutert, kann das Formvakuum 318 des Gießsystems 300 eine Vakuumkraft (F_VAC) aufbringen, um Luft aus der Kavität 314 zu entfernen, bevor weitere Operationen durch das Gießsystem 300 durchgeführt werden. Wie in 3B gezeigt, kann die Vakuumleitung 320 durch einen oberen Abschnitt 322 der Komponentenform 316 so positioniert sein, dass das Formvakuum 318 in der Kavität 314 der Komponentenform 316 enthaltene Luft aus der Vakuumleitung 320 abziehen kann.
Wie in 3B gezeigt, kann die Kavität 314 der Komponentenform 316 eine einzigartige oder benutzerangepasste Geometrie einschließen, die verwendet werden kann, um eine Keramikkomponente auszubilden (3G). Das heißt, die Kavität 314 kann eine Öffnung mit einer benutzerangepassten Geometrie einschließen, welche die Schlickermischung auf Keramikbasis 100 formen kann, die verwendet wird, um während des hierin erläuterten Gießprozesses eine Keramikkomponente auszubilden. Die Kavität 314 kann, wie in 3B gezeigt, in einem Winkel innerhalb der Komponentenform 316 ausgerichtet sein. Insbesondere kann die Kavität 314 innerhalb der Komponentenform 316 so ausgebildet oder ausgerichtet sein, dass sie mindestens eine abgewinkelte Seitenwand 324 einschließt, die neben der Vakuumleitung 320 der Komponentenform 316 positioniert ist. Wie hierin erläutert, kann die abgewinkelte Seitenwand 324 der Kavität 314 dabei helfen, dass Luft und/oder Luftblasen 108 sich innerhalb der Kavität 314 bewegen können, um neben der Vakuumleitung 320 positioniert zu werden und nachfolgend über das Formvakuum 318 aus der Kavität 314 entfernt zu werden. Wie in 3B gezeigt, kann die Kavität 314 zusätzlich eine Beschichtung 326 einschließen. Die Beschichtung 326 kann ein beliebiges herkömmliches Material mit im Wesentlichen hydrophoben Eigenschaften einschließen. Wie hierin erläutert, kann die Beschichtung 326 auch dabei helfen, es den Luftblasen 108 zu erlauben, sich durch die in der Kavität 314 angeordnete Schlickermischung auf Keramikbasis 100 zu bewegen (z. B. Operation 208), um neben der Vakuumleitung 320 positioniert zu werden und nachfolgend über das Formvakuum 318 aus der Kavität 314 entfernt zu werden.
Das Zufuhrtankvakuum 306 und das Formvakuum 318 können separate Vakuumsysteme einschließen (nicht gezeigt), oder es kann sich um zwei separate Vakuumschläuche handeln, die in einem einzigen Vakuumsystem eingeschlossen sind (nicht gezeigt).
Wie in 3C bis 3E gezeigt, kann die im Zufuhrtank 302 eingeschlossene Schlickermischung auf Keramikbasis 100 innerhalb der Kavität 314 der Komponentenform 316 angeordnet werden, wie gleichermaßen in Hinblick auf Operation 208 von 2 erläutert. Das heißt, wie hierin erläutert, die Kombination des ersten Materials 102 und des zweiten Materials 104, welche die Schlickermischung auf Keramikbasis 100 ausbilden, kann der Kavität 314 der Komponentenform 316 über eine Zufuhrleitung 328 des Gießsystems 300 bereitgestellt werden. Wie in 3C bis 3E gezeigt, kann die Zufuhrleitung 328 die Kammer 304 des Zufuhrtanks 302, welche die Schlickermischung auf Keramikbasis 100 einschließt, und die Kavität 314 der Komponentenform 316 fluidtechnisch koppeln. Insbesondere kann, wie in 3C bis 3E gezeigt, die Komponentenform 316 über die Zufuhrleitung 328 angehoben sein, und/oder die Zufuhrleitung 328 kann mit einem unteren Abschnitt 330 der Komponentenform 316 gekoppelt sein. Durch Koppeln der Zufuhrleitung 328 mit dem unteren Abschnitt 330 der Komponentenform 316 kann die Kavität 314 der Komponentenform 316 mit der Schlickermischung auf Keramikbasis 100 vom unteren Abschnitt 330 zum oberen Abschnitt 322 gefüllt werden. Das heißt, 3C bis 3E können ein Fortschreiten der Schlickermischung auf Keramikbasis 100, die innerhalb der Kavität 314 der Komponentenform 316 angeordnet ist, zeigen, um die Kavität 314 vom unteren Abschnitt 330 zum oberen Abschnitt 322 zu füllen. Die Schlickermischung auf Keramikbasis 100 kann der Kavität 314 aus dem Zufuhrtank 302 unter Verwendung einer beliebigen Fluidströmungstechnik oder -vorrichtung (nicht gezeigt) zugeführt werden, einschließlich, aber nicht beschränkt auf: Schwerkraftzufuhr, Fluidpumpe und Druckströmung.
Wie in Hinblick auf Operation 208 in 2 erläutert, kann die der Kavität 314 zugeführte, vorbestimmte Menge der Schlickermischung auf Keramikbasis 100 unter Verwendung einer beliebigen, herkömmlichen Technik zum Steuern oder Regeln einer Fluidströmung innerhalb eines Systems (z. B. des Gießsystems 300) gemessen und oder reguliert werden. Zum Beispiel kann ein Fluidsteuersystem 332 (hierin nachstehend „Steuersystem 332”) verwendet werden, um der Kavität 314 der Komponentenform 316 die vorbestimmte Menge der Schlickermischung auf Keramikbasis 100 zuzuführen. Wie in 3C bis 3E gezeigt, kann das Steuersystem 332 ein Ventil 334 in Fluidverbindung mit der Zufuhrleitung 328 und einen innerhalb der Zufuhrleitung 328 positionierten und in elektronischer Kommunikation mit dem Steuersystem 332 stehenden Strömungssensor 336 einschließen. Das Ventil 334 kann konfiguriert sein, die Zufuhrleitung 328 im Wesentlichen zu öffnen und/oder schließen, sodass sobald das Ventil 334 geöffnet ist, die Schlickermischung auf Keramikbasis 100 zur Kavität 314 strömen kann, und im Falle, dass das Ventil 334 geschlossen ist, die Schlickermischung auf Keramikbasis 100 nicht zur Kavität 314 strömen kann. Der Strömungssensor 336 kann konfiguriert sein, Strömungseigenschaften der durch die Zufuhrleitung 328 strömenden Schlickermischung auf Keramikbasis 100 zu ermitteln. Die Strömungseigenschaften der Schlickermischung auf Keramikbasis 100 können einschließen, sind jedoch nicht beschränkt auf: ein Strömungsvolumen der Schlickermischung auf Keramikbasis 100, eine Strömungsgeschwindigkeit der Schlickermischung auf Keramikbasis 100 und eine Dauer einer Strömungszeit für die Schlickermischung auf Keramikbasis 100. Das Steuersystem 332 kann konfiguriert sein, Strömungseigenschaften vom Sensor 336 zu empfangen und zu ermitteln, ob der Kavität 314 die vorbestimmte Menge der Schlickermischung auf Keramikbasis 100 zugeführt wurde. Wenn das Steuersystem 332 feststellt, dass der Kavität 314 die vorbestimmte Menge der Schlickermischung auf Keramikbasis 100 zugeführt wurde, wie in 3D gezeigt, kann das Steuersystem 332 das Ventil 334 schließen, um zu verhindern, dass zusätzliche Schlickermischung auf Keramikbasis 100 in die Kavität 314 der Komponentenform 316 eindringt. Wie in 3D gezeigt, kann der Kavität 314 im Wesentlichen die vorbestimmte Menge der Schlickermischung auf Keramikbasis 100 zugeführt werden, und etwaig verbleibende Schlickermischung auf Keramikbasis 100 innerhalb der Zufuhrleitung 328 kann in den Zufuhrtank 302 zurückströmen.
Wie in 3C bis 3E gezeigt, können während des Anordnen der Schlickermischung auf Keramikbasis 100 in Operation 208 in 2 die Luftblasen 108 innerhalb der in der Kavität 314 angeordneten Schlickermischung auf Keramikbasis 100 ausgebildet werden. Insbesondere können, während die Schlickermischung auf Keramikbasis 100 in der Kavität 314 der Komponentenform 316 angeordnet wird, die Luftblasen 108 in der vorbestimmten Menge der in der Kavität 314 angeordneten Schlickermischung auf Keramikbasis 100 eingeschlossen und darin dispergiert werden. Die in der Kavität 314 eingeschlossenen Luftblasen 108 können Luftblasen 108 einschließen, die im Wesentlichen nicht aus der Schlickermischung auf Keramikbasis 100 in der Kammer 304 des Zufuhrtanks 302 entfernt wurden, wie vorstehend erläutert. Zusätzlich können die Luftblasen 108 neue Luftblasen 108 einschließen, die in der vorbestimmten Menge der in der Kavität 314 eingeschlossenen Schlickermischung auf Keramikbasis 100 ausgebildet werden. Die neu ausgebildeten Luftblasen 108 können aus in der Zufuhrleitung 328 gefangener Luft, in der Kavität 314 der Komponentenform 316 gefangener Luft ausgebildet werden, und/oder es kann sich um Luftblasen 108 handeln, die aus der Schlickermischung auf Keramikbasis 100 ausgebildet werden, die mit einer unerwünschten Strömungsrate in der Kavität 314 angeordnet wird (z. B. in die Kavität 314 spritzt).
Unter Hinwendung zu 3E kann als ein Ergebnis der abgewinkelten Ausrichtung der Kavität 314 und/oder der Beschichtung 326 der Kavität 314 die Vielzahl von Luftblasen kombiniert werden, sodass sie eine einzige Luftblase 340 bilden, die im oberen Abschnitt 322 der Komponentenform 316 positioniert ist. Insbesondere kann sich als ein Ergebnis dessen, dass die abgewinkelten Seitenwände 324 zur Vakuumleitung 320 der Komponentenform 316 abgewinkelt sind, und dass die Beschichtung 326 der Kavität 314 hydrophobe Eigenschaften besitzt, die Vielzahl von Luftblasen 108 der Schlickermischung auf Keramikbasis 100 entlang der abgewinkelten Seitenwände 324 zum oberen Abschnitt 322 hin bewegen und kann durch die abgewinkelten Seitenwände 324 zur Vakuumleitung 320 geleitet werden. Wenn die Beschichtung 326 hydrophobe Eigenschaften besitzt, kann die Beschichtung 326 der Kavität 314 die Luftblasen 108 von der Beschichtung 326 abweisen, und die abgewinkelten Seitenwände 324 können Luftblasen zum einzigen Abschnitt der Kavität 314 leiten, der keine Beschichtung 326 einschließt, – der Vakuumleitung 320. Da die Vielzahl von Luftblasen 108 neben der Vakuumleitung 320 positioniert wird, können sie sich vereinen, um eine einzige, große Luftblase 340 zu bilden, die neben der Vakuumleitung 320 oder im Wesentlichen mit ihr in Ausrichtung positioniert ist. Nachdem sich die Luftblasen 108 zur Vakuumleitung 320 der Komponentenform 316 bewegen und die einzige Luftblase 340 bilden, wie in 3E gezeigt, kann der Rest der Kavität 314, einschließlich der Schlickermischung auf Keramikbasis 100, im Wesentlichen frei von den Luftblasen 108 sein. Insofern kann die Schlickermischung auf Keramikbasis 100 in der Kavität 314 als ein Ergebnis des Entfernens aller Luftblasen 108 und der einzigen Luftblase 340 im Wesentlichen verhindern, dass Defekte innerhalb einer Keramikkomponente ausgebildet werden.
Wie zudem in 3D und 3E gezeigt, kann die Komponentenform 316, einschließlich der Schlickermischung auf Keramikbasis 100, innerhalb der Kavität 314 im Wesentlichen in Vibration versetzt werden. Das heißt, und wie gleichermaßen in Hinblick auf den Zufuhrtank 302, wie in 3B gezeigt, erläutert wurde, kann der Schlickermischung auf Keramikbasis 100 auf das Anordnen der Schlickermischung auf Keramikbasis 100 in der Kavität 314 der Komponentenform 316 folgend eine Vibration bereitgestellt werden. Die der Komponentenform 316, einschließlich der Schlickermischung auf Keramikbasis 100, bereitgestellten Vibrationen können dabei helfen, es der in der Kavität 314 ausgebildeten Vielzahl von Luftblasen 108 zu erlauben (3D), sich entlang der abgewinkelten Seitenwände 324 der Kavität 314 zu bewegen und die einzelne Luftblase 340 neben der Vakuumleitung 320 der Komponentenform 316 zu sammeln/diese auszubilden (3E). Die Vibrationen können der Komponentenform 316 unter Verwendung einer beliebigen, herkömmlichen Vorrichtung und/oder einer beliebigen, herkömmlichen Technik bereitgestellt werden, wie hierin erläutert. Zum Beispiel, und gleichermaßen in Hinblick auf 3B erläutert, kann die Komponentenform 316 mit einer separaten Vibrationskomponente 310 (nicht gezeigt) gekoppelt sein, um der in der Kavität 314 der Komponentenform 316 eingeschlossenen Schlickermischung auf Keramikbasis 100 Vibrationen bereitzustellen.
Wie in 3C bis 3E gezeigt, kann das Formvakuum 318 kontinuierlich eine (gestrichelt gezeigte) Vakuumkraft (F_VAC) zum Entfernen der Luft/Luftblasen 108 aufbringen, die während des Anordnens der Schlickermischung auf Keramikbasis 100 innerhalb der Kavität 314 der Komponentenform 316 in der Kavität 314 ausgebildet wurden. Das kontinuierliche Absaugen des Formvakuums 318 kann der optionalen Operation 210 von 2 entsprechen. Das Absaugen der Kavität 314 der Komponentenform 316 in Operation 206 kann kontinuierlich sein und durch das Anordnen der Schlickermischung auf Keramikbasis 100 in der Kavität 314 der Komponentenform 316 hindurch fortfahren, sodass ein Absaugen der Kavität 314 und das Anordnen der Schlickermischung auf Keramikbasis 100 in der Kavität 314 gleichzeitig auftreten. Die vorbestimmte Zeit für das kontinuierliche Absaugen der Kavität 314 kann von einer Reihe von Faktoren abhängen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf: ein Strömungsvolumen der Schlickermischung auf Keramikbasis 100, eine Strömungsgeschwindigkeit der Schlickermischung auf Keramikbasis 100 und eine Dauer einer Strömungszeit für die der Kavität 314 bereitgestellte, vorbestimmte Menge der Schlickermischung auf Keramikbasis 100. Wie hierin erläutert, kann das kontinuierliche Absaugen der Kavität 314, einschließlich der Schlickermischung auf Keramikbasis 100, beim Entfernen der unerwünschten Luftblasen 108 helfen, die während des Anordnungsprozesses ausgebildet werden.
Wie in 3F gezeigt, kann das Formvakuum 318 eine Endvakuumkraft (F_VAC) auf die Kavität 314, einschließlich der vorbestimmten Menge der Schlickermischung auf Keramikbasis 100, aufbringen, um im Wesentlichen sicherzustellen, dass die Schlickermischung auf Keramikbasis 100 frei von Luftblasen 108 ist. Das Aufbringen der Endvakuumkraft (F_VAC) unter Verwendung des Formvakuums 318 kann Operation 212 von 2 entsprechen.
Nachdem die vorbestimmte Menge der Schlickermischung auf Keramikbasis 100 in der Kavität 314 angeordnet oder in diese geströmt ist, kann das Formvakuum 318 eine Vakuumkraft (F_VAC) aufbringen, um die einzige Luftblase 340 zu entfernen. Diese Endvakuumkraft (F_VAC) kann im Wesentlichen sicherstellen, dass eine aus der Schlickermischung auf Keramikbasis 100 in der Kavität 314 ausgebildete Keramikkomponente (3G) frei von Defekten sein kann, die durch die Luftblasen 108/die einzige Luftblase 340 verursacht werden. Wie in 3F gezeigt, können die einzige Luftblase 340 und die Vielzahl von Luftblasen (3D), welche die einzige Luftblase 340 ausbilden, über das Formvakuum 318 aus der Kavität 314 entfernt werden. Als ein Ergebnis kann die in der Kavität 314 der Komponentenform 316 eingeschlossene Schlickermischung auf Keramikbasis 100 bereit für eine weitere Verarbeitung durch das Gießsystem 300 sein, um eine Keramikkomponente auszubilden (3G).
3G zeigt die in der Kavität 314 eingeschlossene Schlickermischung auf Keramikbasis 100 beim Aushärten, um die im Wesentlichen starre Keramikkomponente 342 auszubilden, was Operation 214 von 2 entsprechen kann. Insbesondere kann die Schlickermischung auf Keramikbasis 100, welche die Zirkoniumdioxidpartikel 106 einschließt, für die Dauer einer vorbestimmten Zeit aushärten, um eine im Wesentlichen starre Komponente auf Zirkoniumdioxidpartikelbasis auszubilden (z. B. die Keramikkomponente 342). Beim Vergleich von 3F und 3G können während des Aushärtungsprozesses die Zirkoniumdioxidpartikel 106 bei der Ausbildung der Keramikkomponente 342 helfen. Insbesondere können, wie in 3F gezeigt und hierin erläutert, die Zirkoniumdioxidpartikel 106 gleichförmig in der Schlickermischung auf Keramikbasis 100 dispergiert sein. Wenn der Aushärtungsprozess abgeschlossen und die Keramikkomponente 342 von 3G ausgebildet wird, kann die Vielzahl von gleichförmig verteilten Zirkoniumdioxidpartikeln 106 beim Ausbilden der starren Keramikkomponente 342 helfen, damit sie eine in Wesentlichen einheitliche Dichte aufweist. Das heißt, wie hierin erläutert, dass dort, wo die Zirkoniumdioxidpartikel 106 während des Ausbildungs- oder Aushärtungsprozesses gleichförmig in der Schlickermischung auf Keramikbasis 100 verteilt sind, die Keramikkomponente 342 eine im Wesentlichen einheitliche Dichte aufweisen kann.
Aufgrund der Zusammensetzung der Schlickermischung auf Keramikbasis 100 (z. B. erstes Material 102, zweites Material 104) und der entsprechenden, chemischen Reaktion, die beim Kombinieren der Materialien stattfindet, um die Schlickermischung auf Keramikbasis 100 auszubilden, kann das Ausbilden der Keramikkomponente 342 auftreten, ohne zusätzliche Prozesse an der Schlickermischung auf Keramikbasis 100 durchzuführen. Insbesondere kann, nachdem die Schlickermischung auf Keramikbasis 100 in der Kavität 314 der Komponentenform 316 angeordnet ist und die Luftblasen 108/die einzige Luftblase 340 aus der Kavität 314 abgesaugt werden, die Schlickermischung auf Keramikbasis 100, die verwendet wird, um die Keramikkomponente 342 auszubilden, unter Umständen nur noch eine Aushärtungszeit erfordern. Insofern kann das Ausbilden der Keramikkomponente 342 ein angemessenes Aufrechterhalten einer Umgebungstemperatur um die Komponentenform 316, einschließlich der Schlickermischung auf Keramikbasis 100, und ein angemessenes Aufrechterhalten einer Mindestdruckkraft auf die in der Komponentenform 316 eingeschlossene Schlickermischung auf Keramikbasis 100 einschließen. Das heißt, weder erfordert die Schlickermischung auf Keramikbasis 100 während des Ausbildungsprozesses ein Erwärmen oder Kühlen, um die Keramikkomponente 342 auszubilden, noch erfordert die Schlickermischung auf Keramikbasis 100 nach dem Anordnen in der Kavität 314 eine große Druckkraft, um die Keramikkomponente 342 auszubilden. Die Mindestdruckkraft auf die Schlickermischung auf Keramikbasis 100 kann eine Druckkraft einschließen, die eine zweiteilige Komponentenform 316 zusammenhalten kann. Wenn die Komponentenform 316 eine einzige integrale Komponente einschließt, kann die Mindestdruckkraft auf die Schlickermischung auf Keramikbasis 100 einen Atmosphärendruck einschließen.
Es versteht sich, dass das Formvakuum 318 die Kavität 314 während des Ausbildens der Keramikkomponente 342 in Operation 214 kontinuierlich absaugen kann. Das heißt, die Kavität 314 kann während des Ausbildungsprozesses kontinuierlich abgesaugt werden, um zu verhindern, dass die Luftblasen 108 unerwünscht in die Schlickermischung auf Keramikbasis 100 und/oder die Keramikkomponente 342 eingeschlossen werden. Zusätzlich dazu kann das kontinuierliche Absaugen während des Ausbildungsprozesses die Gefahr verhindern oder beseitigen, dass Luft in der Kavität 314 gefangen wird und negative Auswirkungen auf die Keramikkomponente 342 hat, indem ein kosmetischer Defekt erzeugt wird (z. B. Höcker oder Delle) und/oder indem eine variable Dichte in der Keramikkomponente 342 erzeugt wird, wie vorstehend erläutert.
Sobald sie ausgebildet ist, kann die Keramikkomponente 342 aus der Komponentenform 316 entfernt und weiter bearbeitet werden, falls notwendig. Wie in 3H gezeigt, kann die vom Gießsystem 300 ausgebildete, im Wesentlichen starre Keramikkomponente 342 auf das Entfernen aus der Komponentenform 316 folgend gezeigt werden. Die Keramikkomponente 342 kann aus der Komponentenform 316 entfernt werden und kann unmittelbar zu einer Komponente, Vorrichtung oder einem System implementiert werden, das die Keramikkomponente 342 verwenden kann. Alternativ dazu und wie in 3H und 3I gezeigt, kann die Keramikkomponente 342 ein weiteres maschinelles Bearbeiten erfordern. Insbesondere kann, wie in 3H gezeigt, die Keramikkomponente 342 Vorsprünge 346, 348 einschließen. Der Vorsprung 346 kann aus einem Abschnitt der Schlickermischung auf Keramikbasis 100 ausgebildet sein, der während des Ausbildungsprozesses innerhalb der Vakuumleitung 320 der Komponentenform 316 positioniert sein kann. Der Vorsprung 348 kann aus einem Abschnitt der Schlickermischung auf Keramikbasis 100 ausgebildet sein, der während des Ausbildungsprozesses in der Komponentenform 316 zwischen der Kavität 314 und der Zufuhrleitung 328 positioniert sein kann. Wenn gewünscht wird, dass die Keramikkomponente 342 im Wesentlichen rechteckig ist, können diese unerwünschten Vorsprünge 346, 348 von der Keramikkomponente 342 entfernt werden. Insbesondere kann ein Materialentfernungsprozess an der Keramikkomponente 342 durchgeführt werden, um die Vorsprünge 346, 348 zu entfernen und der Keramikkomponente 342 eine wünschenswerte/erforderliche Geometrie zu verleihen, wie in 3I gezeigt. Der an der Keramikkomponente 342 verwendete Materialentfernungsprozess kann einen beliebigen herkömmlichen Materialentfernungsprozess einschließen, einschließlich, ohne beschränkt zu sein auf: Schleifen, Fräsen, Drehen und Schneiden.
Durch Verwenden der Schlickermischung auf Keramikbasis 100, die sich auf Grundlage der chemischen Reaktion zwischen dem ersten Material 102 und dem zweiten Material 104 selbst aushärten kann, kann die Keramikkomponente 342 ohne die Herstellungsbeanspruchungen (z. B. schnelles Erwärmen-Abkühlen, hohe Druckkraft) ausgebildet werden, die typischerweise mit herkömmlichem Keramikgießen verbunden sind. Diese den herkömmlichen Herstellungsprozessen zugeordneten Beanspruchungen tragen typischerweise zur Ausbildung von Defekten in herkömmlichen Keramikkomponenten bei. Indem die Verwendung von schnellem Erwärmen und Abkühlen und/oder die Verwendung von hohen Druckkräften beim Ausbilden der Keramikkomponente 342 beseitigt werden, kann die Gefahr von in der Keramikkomponente 342 ausgebildeten Defekten im Wesentlichen verringert und/oder beseitigt werden.
Indem die Schlickermischung auf Keramikbasis 100 verwendet wird, um die Keramikkomponente 342 auszubilden, und das schnelle Erwärmen-Abkühlen und/oder die hohe Druckkraft im Ausbildungsprozess beseitigt werden, kann die Komponentenform 316 aus weniger teurem und einfacher hergestelltem Material hergestellt werden. Das heißt, in Hinblick auf den vorstehend erläuterten Prozess des Ausbildens der Keramikkomponente 342 wird die Komponentenform 316 unter Umständen keinen schnellen Temperaturänderungen und/oder hohen Druckkräften unterworfen. Insofern erfordert die Komponentenform 316 unter Umständen keine Materialien, die widerstandsfähig gegen schnelle Temperaturänderungen und/oder hohe Druckkräfte sind, was typischerweise ein maschinelles Bearbeiten eines sehr teuren und schwierigen Materials einschließt. Vielmehr kann die Komponentenform 316 aus einfacher maschinell bearbeitetem Material hergestellt werden, das kostengünstiger ist. Da weiterhin die Komponentenform 316 aus Material hergestellt werden kann, das einfacher maschinell bearbeitet wird und/oder kostengünstiger ist, und da kein Erwärmen/Abkühlen und/oder keine hohe Druckkraft erforderlich ist, kann eine Vielzahl von Komponentenformen 316 hergestellt werden. Als Ergebnis kann eine große Anzahl von Keramikkomponenten 342 gleichzeitig ausgebildet oder hergestellt werden.
Obwohl des Weiteren vorstehend nur eine grundlegende, rechteckige Geometrie erläutert wird, versteht es sich, dass die Kavität 314 der Komponentenform 316 komplexere, geometrische Konfigurationen zum Ausbilden der Keramikkomponente 342 einschließen kann. Da insbesondere die Komponentenform 316 aus maschinell einfacher bearbeitetem Material ausgebildet sein kann, wie vorstehend erläutert, kann die Kavität 314, die verwendet wird, um die Keramikkomponente 342 auszubilden, komplexer sein und sehr spezielle Geometrien für die Keramikkomponente 342 einschließen. Insofern kann die Keramikkomponente 342 bei Entfernen aus der Komponentenform 316 exakte oder im Wesentlichen präzise, komplexe Geometrien einschließen und ein minimales oder kein zusätzliches maschinelles Bearbeiten erfordern, um innerhalb einer Komponente, einer Vorrichtung oder eines Systems implementiert zu werden.
Die vorhergehende Beschreibung verwendete zu Zwecken der Erklärung eine spezifische Nomenklatur, um ein vollständiges Verständnis der beschriebenen Ausführungsformen bereitzustellen. Es wird jedoch für den Fachmann ersichtlich sein, dass die spezifischen Details nicht benötigt werden, um die beschriebenen Ausführungsformen auszuführen. Somit werden die vorstehenden Beschreibungen der spezifischen Ausführungsformen zu Zwecken der Veranschaulichung und Beschreibung vorgelegt. Sie haben nicht zum Ziel, umfassend zu sein oder die Ausführungsformen auf die präzisen, offenbarten Formen zu beschränken. Es wird für den Fachmann ersichtlich sein, dass viele Modifikationen und Variationen in Hinblick auf die vorstehenden Lehren möglich sind.

Claims

Verfahren, umfassend: Absaugen von mindestens einem von: einer Schlickermischung auf Keramikbasis, um Luftblasen aus der Schlickermischung auf Keramikbasis zu entfernen, und einer Komponentenform, um Luftblasen aus einer Kavität der Komponentenform zu entfernen; Anordnen der Schlickermischung auf Keramikbasis in der Kavität der Komponentenform; und Ausbilden einer Keramikkomponente innerhalb der Kavität der Komponentenform für die Dauer einer vorbestimmten Zeit, wobei die Keramikkomponente aus der Schlickermischung auf Keramikbasis ausgebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend ein kontinuierliches Absaugen der Kavität der Komponentenform, einschließlich der Schlickermischung auf Keramikbasis, für die vorbestimmte Zeit.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend ein Bereitstellen von Vibrationen für die Schlickermischung auf Keramikbasis vor dem Anordnen der Schlickermischung auf Keramikbasis, um die Luftblasen aus der Schlickermischung auf Keramikbasis zu entfernen.
Verfahren nach Anspruch 4, ferner umfassend ein Bereitstellen der Vibrationen für die Schlickermischung auf Keramikbasis auf das Anordnen der Schlickermischung auf Keramikbasis in der Kavität der Komponentenform folgend.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die bereitgestellten Vibrationen mindestens eine physikalische Vibration oder eine Ultraschallvibration oder eine Rotationsvibration beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Ausbilden der Keramikkomponente ein Ausbilden einer Zirkoniumdioxidkomponente einschließt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Anordnen der Schlickermischung auf Keramikbasis ferner ein Zuführen einer vorbestimmten Menge der Schlickermischung auf Keramikbasis über einen Zufuhrtank in die Kavität der Komponentenform einschließt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Absaugen der Komponentenform und das Anordnen der Schlickermischung auf Keramikbasis gleichzeitig auftreten.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Ausbilden der Keramikkomponente innerhalb der Kavität der Komponentenform für die Dauer der vorbestimmten Zeit einschließt: angemessenes Aufrechterhalten einer Umgebungstemperatur um die Komponentenform, einschließlich der Schlickermischung auf Keramikbasis; und angemessenes Aufrechterhalten einer Mindestdruckkraft innerhalb der Komponentenform, einschließlich der Schlickermischung auf Keramikbasis.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: Absaugen der Kavität der Komponentenform im Anschluss an das Anordnen der Schlickermischung auf Keramikbasis in der Kavität der Komponentenform.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Kavität der Komponentenform mindestens eine abgewinkelte Seitenwand einschließt, um es Luftblasen zu erlauben, während der Anordnens der Schlickermischung auf Keramikbasis in der Kavität der Komponentenform im Wesentlichen zu einer Vakuumleitung der Komponentenform zu strömen.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Vakuumleitung der Komponentenform durch einen oberen Abschnitt der Komponentenform positioniert werden kann.
Verfahren, umfassend: Absaugen von mindestens einem von: einer Schlickermischung auf Keramikbasis, um Luftblasen aus der Schlickermischung auf Keramikbasis zu entfernen, und einer Komponentenform, um Luftblasen aus einer Kavität der Komponentenform zu entfernen; Anordnen der Schlickermischung auf Keramikbasis in der Kavität der Komponentenform; kontinuierliches Absaugen der Kavität der Komponentenform einschließlich der Schlickermischung auf Keramikbasis für eine vorbestimmte Zeit; und Ausbilden einer Keramikkomponente innerhalb der kontinuierlich abgesaugten Kavität der Komponentenform für die Dauer der vorbestimmten Zeit, wobei die Keramikkomponente aus der Schlickermischung auf Keramikbasis ausgebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Schlickermischung auf Keramikbasis Folgendes einschließt: ein erstes Material; und ein zweites Material, wobei mindestens eines von dem ersten Material und dem zweiten Material eine Vielzahl von Zirkoniumdioxidpartikeln einschließt.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei die Zirkoniumdioxidpartikel innerhalb von mindestens einen von dem ersten Material und dem zweiten Material aufgeschlämmt sind und in dem entsprechenden ersten Material und zweiten Material gleichförmig verteilt sind.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Anordnen der Schlickermischung auf Keramikbasis in der Kavität der Komponentenform ein Bereitstellen einer Kombination des ersten Materials und des zweiten Materials in der Kavität der Komponentenform einschließt.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei das Bereitstellen der Kombination des ersten Materials und des zweiten Materials ein Strömen der Kombination des ersten Materials und des zweiten Materials von unterhalb der Komponentenform einschließt.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Kavität der Komponentenform abgewinkelt ausgerichtet ist.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Anordnen der Schlickermischung auf Keramikbasis in der Kavität der Komponentenform ein Ausbilden einer einzigen Luftblase nur in einem oberen Abschnitt der Kavität einschließt.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Kavität der Komponentenform eine Beschichtung einschließt.