DE112019006223T5 - Hydraulikzusammensetzung für additive fertigungsvorrichtung und verfahren zum herstellen einer gussform - Google Patents

Hydraulikzusammensetzung für additive fertigungsvorrichtung und verfahren zum herstellen einer gussform Download PDF

Info

Publication number
DE112019006223T5
DE112019006223T5 DE112019006223.9T DE112019006223T DE112019006223T5 DE 112019006223 T5 DE112019006223 T5 DE 112019006223T5 DE 112019006223 T DE112019006223 T DE 112019006223T DE 112019006223 T5 DE112019006223 T5 DE 112019006223T5
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
hydraulic composition
additive manufacturing
mass
manufacturing device
cement
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE112019006223.9T
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshifumi OHGI
Yusuke Ishii
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Taiheiyo Cement Corp
Original Assignee
Taiheiyo Cement Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Taiheiyo Cement Corp filed Critical Taiheiyo Cement Corp
Publication of DE112019006223T5 publication Critical patent/DE112019006223T5/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/02—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
    • C04B28/06—Aluminous cements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B1/00—Producing shaped prefabricated articles from the material
    • B28B1/001—Rapid manufacturing of 3D objects by additive depositing, agglomerating or laminating of material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y70/00—Materials specially adapted for additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y70/00—Materials specially adapted for additive manufacturing
    • B33Y70/10—Composites of different types of material, e.g. mixtures of ceramics and polymers or mixtures of metals and biomaterials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y80/00—Products made by additive manufacturing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B14/00—Use of inorganic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of inorganic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B14/02—Granular materials, e.g. microballoons
    • C04B14/04—Silica-rich materials; Silicates
    • C04B14/06—Quartz; Sand
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B24/00—Use of organic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. plasticisers
    • C04B24/24—Macromolecular compounds
    • C04B24/26—Macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B24/00—Use of organic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. plasticisers
    • C04B24/24—Macromolecular compounds
    • C04B24/26—Macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • C04B24/2623—Polyvinylalcohols; Polyvinylacetates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B7/00—Hydraulic cements
    • C04B7/02—Portland cement
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B7/00—Hydraulic cements
    • C04B7/345—Hydraulic cements not provided for in one of the groups C04B7/02 - C04B7/34
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00034—Physico-chemical characteristics of the mixtures
    • C04B2111/00181—Mixtures specially adapted for three-dimensional printing (3DP), stereo-lithography or prototyping
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00474—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
    • C04B2111/00939—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 for the fabrication of moulds or cores

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
  • Mold Materials And Core Materials (AREA)
  • Producing Shaped Articles From Materials (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung ist eine Hydraulikzusammensetzung für eine additive Fertigungsvorrichtung, wobei die Hydraulikzusammensetzung zumindest Sand, ein anorganisches Bindemittel und Polyvinylalkohol enthält, wobei die Hydraulikzusammensetzung für eine additive Fertigungsvorrichtung die nachstehenden Bedingungen (1) und (2) erfüllt:(1) ein Masseverhältnis von Sand/(anorganisches Bindemittel + Polyvinylalkohol) beträgt 4 bis 12; und(2) ein Masseverhältnis von Polyvinylalkohol/anorganisches Bindemittel beträgt 0,1 bis 0,4.Die vorliegende Erfindung ist auch die Hydraulikzusammensetzung für eine additive Fertigungsvorrichtung nach Anspruch 1, die vorzugsweise auch die nachstehende Bedingung (3) erfüllt:(3) ein Masseverhältnis von Wasser/(anorganisches Bindemittel + Polyvinylalkohol) beträgt 0,30 bis 1,30.

Description

  • [Technisches Gebiet]
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hydraulikzusammensetzung für eine additive Fertigungsvorrichtung (3D-Drucker) (diese Zusammensetzung wird nachstehend kurz und bündig als eine „Hydraulikzusammensetzung“ bezeichnet), wobei die Hydraulikzusammensetzung eine ausgezeichnete Leistung der Frühbiegefestigkeitsentwicklung bei einem Materialalter innerhalb von 24 Stunden aufweist, und auch ein Verfahren zum Herstellen einer Gussform unter Verwendung dieser Zusammensetzung.
  • [Hintergrund der Erfindung]
  • Gießen ist eine herkömmliche Metallverarbeitungstechnik, bei der ein Guss durch Zuführung einer Metallschmelze in eine Gussform hergestellt wird. Selbsthärtende Gussformen, die für diesen Guss verwendet werden, sind gemäß einem zu verwendenden Backmaterial (Bindemittel) in organische Systeme und anorganische Systeme klassifiziert. Die anorganischen Systeme enthalten hier in erster Linie Wasserglassysteme und Zementsysteme. Bei auf Zement basierenden selbsthärtenden Gussformen kann der in denselben enthaltene Gips in Abhängigkeit von der Gießtemperatur einer thermischen Zersetzung ausgesetzt sein, wobei dadurch ein Gas erzeugt wird, und dann können in dem Guss Defekte erzeugt werden und das ästhetische Erscheinungsbild und die Leistung desselben beeinträchtigt werden. Darüber hinaus erfordert die Herstellung solcher Gussformen einen vorbereitenden Schritt zum Herstellen eines Modells oder einer Holzform, und dieser vorbereitende Schritt stellt eine Last hinsichtlich Zeit und Kosten dar.
  • Daher wird einer Entwicklung einer Einrichtung zur Herstellung einer Gussform geharrt, die diesen vorbereitenden Schritt nicht erfordert und einen Verlust des ästhetischen Erscheinungsbildes und so weiter durch den Guss umgeht.
  • Additive Fertigungsvorrichtungen haben in letzter Zeit Beachtung als eine Einrichtung zur Hochgeschwindigkeits-Präzisionsformgebung gefunden. Unter diesen additiven Fertigungsvorrichtungen ist beispielsweise eine Pulverlaminierungs-Formgebungsvorrichtung eine Vorrichtung, die durch Erzeugen sukzessiver Schichten in der vertikalen Richtung eine Formgebung eines Feststoffes ausführt, der durch Verteilen und Nivellieren eines Pulvers auf einer flachen Oberfläche und dann Sprühen eines wässrigen Bindemittels auf dieses Pulver und Verfestigen desselben erhalten wird. Ein charakteristisches Merkmal der Vorrichtung ist, dass die Vorrichtung einen geformten Gegenstand durch Partitionieren von Daten über einen festen geformten Gegenstand, der hergestellt wurde, durch dreidimensionales CAD und so weiter, in eine große Anzahl an horizontalen Ebenen und sukzessives Stapeln der Gestalten bzw. Formen dieser horizontalen Ebenen erzeugt.
  • Wenn eine Gussform unter Verwendung solch einer Vorrichtung hergestellt werden könnte, würde dies den zuvor erwähnten vorbereitenden Schritt überflüssig machen und könnte möglicherweise die Prozesszeit und Prozesskosten verringern.
  • Beispielsweise offenbart PTL 1 eine Technologie, die als eine Hydraulikzusammensetzung für additive Fertigungsvorrichtungen, die für das Binder-Jetting-Verfahren bzw. Bindemittelstrahlverfahren (Pulverlaminierungs-Formgebungsverfahren) geeignet ist, einen geformten Gegenstand liefert, der durch Ausführen einer Verfestigung und Schichtung durch Zugabe eines wässrigen Bindemittels zu einem Material gebildet wird, das durch Einbinden von 15% bis 50% schnell härtendem Zement in einen feuerfesten Sand, wie beispielsweise Quarzsand, Olivinsand oder künstlicher Sand, vor dem Kneten (Mischen) desselben erhalten wird. Dieses Bindemittelstrahlverfahren ist ein Verfahren, bei dem eine erwünschte Form durch sukzessives Stapeln verfestigter Schichten gebildet wird, wobei die verfestigten Schichten durch Verfestigen eines sich auf einer Ladeplattform (Sockel) befindenden Pulvermaterials durch Tropfen oder Sprühen einer Formgebungslösung, wie beispielsweise ein Tintenstrahl, über eine Düse über einen vorgegebenen Bereich des Pulvermaterials erhalten wird.
  • Ein geformter Gegenstand, der mit einer additiven Fertigungsvorrichtung unter Verwendung des Materials hergestellt wird, das in PTL 1 beschrieben wird, weist jedoch keine zufriedenstellende Leistung der Frühfestigkeitsentwicklung, insbesondere Biegefestigkeit auf und infolgedessen treten leicht Defekte auf und es kann schwierig sein, eine stabile Produktversorgung und Herstellung von fein geformten bzw. gestalteten Produkten zu erzielen, was ein charakteristische Merkmal von Formgebungstechnologien ist, die additive Fertigungsvorrichtungen verwenden.
  • Zudem kann im Falle der Herstellung einer Gussform mit einer komplexen Form eine Rissbildung erzeugt werden, wenn Maßänderungen, z.B. Schrumpfen oder Ausdehnung, nach der Formgebung auftreten. Wenn die Maße der hergestellten geformten Gegenstände, z.B. Gussformen, variieren, dann wird darüber hinaus ein Prozess zum Anpassen der Maße der geformten Gegenstände erforderlich.
  • [Entgegenhaltungsliste]
  • [Patentliteratur]
  • [PTL1] Japanische Patentanmeldung mit der Offenlegungsnr. 2011-51010
  • [Zusammenfassung der Erfindung]
  • [Technisches Problem]
  • Daher ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Hydraulikzusammensetzung für eine additive Fertigungsvorrichtung zu liefern, die eine ausgezeichnete Leistung der Frühbiegefestigkeitsentwicklung bei einem Materialalter innerhalb von 24 Stunden aufweist und eine ausgezeichnete Maßbeständigkeit aufweist.
  • [Problemlösung]
  • Infolge intensiver Ermittlungen, die auf das Lösen dieses Problems gerichtet sind, stellten die vorliegenden Erfinder fest, dass die zuvor erwähnte Aufgabe durch eine Hydraulikzusammensetzung für eine additive Fertigungsvorrichtung erzielt werden könnte, die unter anderem ein vorgegebenes Sand/(anorganisches Bindemittel + Polyvinylalkohol)-Masseverhältnis aufweist, und als Ergebnis wurde die vorliegende Erfindung vollendet.
  • Das heißt, die vorliegende Erfindung ist unter anderem eine Hydraulikzusammensetzung für eine additive Fertigungsvorrichtung, die die folgende Konstitution bzw. Beschaffenheit aufweist.
    • [1] Hydraulikzusammensetzung für eine additive Fertigungsvorrichtung, die zumindest Sand, ein anorganisches Bindemittel und Polyvinylalkohol enthält, wobei die Hydraulikzusammensetzung für eine additive Fertigungsvorrichtung die nachstehenden Bedingungen (1) und (2) erfüllt:
      • (1) ein Masseverhältnis von Sand/(anorganisches Bindemittel + Polyvinylalkohol) beträgt 4 bis 12; und
      • (2) ein Masseverhältnis von Polyvinylalkohol/ anorganisches Bindemittel beträgt 0,1 bis 0,4.
    • [2] Hydraulikzusammensetzung für eine additive Fertigungsvorrichtung nach [1], die zusätzlich die nachstehende Bedingung (3) erfüllt:
      • (3) ein Masseverhältnis von Wasser/(anorganisches Bindemittel + Polyvinylalkohol) beträgt 0,30 bis 1,30.
    • [3] Hydraulikzusammensetzung für eine additive Fertigungsvorrichtung nach [1] oder [2], wobei das anorganische Bindemittel Calciumaluminate alleine ist oder zumindest 50 Masse-% und weniger als 100 Masse-% Calciumaluminate für 100 Masse-% einer Gesamtmenge der Calciumaluminate und eines schnell härtenden Zements enthält.
    • [4] Hydraulikzusammensetzung für eine additive Fertigungsvorrichtung nach [3], wobei die Calciumaluminate amorphes Calciumaluminat sind.
    • [5] Verfahren zum Herstellen einer Gussform, wobei die Gussform unter Verwendung einer additiven Fertigungsvorrichtung und der Hydraulikzusammensetzung für eine additive Fertigungsvorrichtung nach einem von [1] bis [4] hergestellt wird.
  • [Vorteilhafte Effekte der Erfindung]
  • Die Hydraulikzusammensetzung für eine additive Fertigungsvorrichtung weist eine hohe Leistung der Frühbiegefestigkeitsentwicklung, eine hohe Maßbeständigkeit, einen geringen Pulveraustritt aus der additiven Fertigungsvorrichtung und ein leichtes Verteilen und Nivellieren auf.
  • [Beschreibung der Ausführungsformen]
  • Wie oben angegeben, ist die vorliegende Erfindung unter anderem eine Hydraulikzusammensetzung für additive Fertigungsvorrichtungen, die zumindest Sand, ein anorganisches Bindemittel und Polyvinylalkohol aufweist. Der Sand, das anorganische Bindemittel, der Polyvinylalkohol und so weiter für die vorliegende Erfindung werden im Folgenden einzeln beschrieben.
  • Sand
  • Das Sand/(anorganisches Bindemittel + Polyvinylalkohol)-Masseverhältnis in der Hydraulikzusammensetzung für additive Fertigungsvorrichtungen nach der vorliegenden Erfindung beträgt 4 bis 12. Wenn dieses Verhältnis weniger als 4 beträgt, dann kann es schwierig sein, die Hydraulikzusammensetzung zu verteilen und zu nivellieren; wenn 12 überschritten wird, kann die Biegefestigkeit des geformten Gegenstands aus der Hydraulikzusammensetzung verringert werden und ein Austritt des Pulvers aus der additiven Fertigungsvorrichtung erzeugt werden. Diese Verhältnis beträgt vorzugsweise 5 bis 11, bevorzugter 6 bis 10,5 und noch bevorzugter 7 bis 9.
  • Dieser Sand sollte feuerfester Sand sein, ist aber nicht anderweitig besonders beschränkt, und kann durch eine oder mehrere Auswahlen aus beispielsweise Quarzsand, Olivinsand, Zirkonsand, Chromitsand, Aluminiumoxidsand und künstlichem Sand exemplifiziert werden.
  • Anorganisches Bindemittel
  • Das anorganische Bindemittel ist ein anorganisches Bindemittel, das als eine wesentliche Komponente eine oder mehrere Auswahlen aus den unten angegebenen Calciumaluminaten enthält und einen schnell härtenden Zement als eine optionale Komponente enthalten kann. Die Calciumaluminate, der schnell härtende Zement und so weiter werden im Folgenden einzeln detailliert beschrieben.
  • Calciumaluminate
  • Die Calciumaluminate können durch eine oder mehrere Auswahlen aus Calciumaluminat, beispielsweise 3CaO • Al2O3, 2CaO • Al2O3, 12CaO • 7Al2O3, 5CaO • 3Al2O3, CaO • Al2O3, 3CaO • 5Al2O3, und CaO • 2Al2O3; Calcium-Aluminoferrit, beispielsweise 2CaO • Al2O3 • Fe2O3 und 4CaO • Al2O3 • Fe2O3; Calciumhalogenaluminat, das durch die Lösung des Feststoffes oder Substitution von Halogen in Calciumaluminat bereitgestellt wird, einschließlich Calciumfluoraluminat, beispielsweise 3CaO • 3Al2O3 • CaF2 und 11CaO • 7Al2O3 • CaF2; Calciumnatriumaluminat, beispielsweise 8CaO • Na2O • 3Al2O3 und 3CaO • 2Na2O • 5Al2O3; Calciumlithiumaluminat; Aluminiumoxidzement; und Mineralien, die durch die Feststofflösung eines Spurenelements (einschließlich beispielsweise des Oxids), wie beispielsweise Na, K, Li, Ti, Fe, Mg, Cr, P, F und S in den vorhergehenden Verbindungen bereitgestellt werden, exemplifiziert werden.
  • Unter diesen Calciumaluminaten wird Calciumaluminat unter den Gesichtspunkten einer geringen Gaserzeugung bei der Anwendung als Gussform und einer hohen Leistung der Festigkeitsentwicklung bevorzugt, während amorphes Calciumaluminat besonders bevorzugt wird. Amorphes Calciumaluminat, das durch Abschrecken des geschmolzenen Ausgangsmaterials erzeugt wird, besitzt im Wesentlichen keine kristalline Struktur und weist einen Glasgehalt von zumindest 80% auf. Ein höherer Glasgehalt liefert eine höhere Leistung der Frühfestigkeitsentwicklung und infolgedessen beträgt der Glasgehalt vorzugsweise zumindest 90%.
  • Das CaO/Al2O3-Molverhältnis für die Calciumaluminate beträgt vorzugsweise 1,5 bis 3,0 und bevorzugter 1,7 bis 2,4. Wenn dieses Molverhältnis 1,5 oder größer ist, weist die Hydraulikzusammensetzung eine hohe Leistung der Frühfestigkeitsentwicklung auf; die Hydraulikzusammensetzung weist eine hohe Wärmebeständigkeit bei 3,0 und darunter auf.
  • Um eine zufriedenstellende Leistung der Frühfestigkeitsentwicklung zu erhalten und die Erzeugung von Staub zu unterdrücken, beträgt zudem die spezifische Oberfläche nach Blaine (Feinheit festgelegt in JIS R 5201) der Calciumaluminate vorzugsweise 1.000 bis 6.000 cm2/g und bevorzugter 1.500 bis 5.000 cm2/g. Um ein gleichmäßiges Verteilen und Nivellieren durch die additive Fertigungsvorrichtung bereitzustellen und um nicht die Festigkeit der Gussform zu verringern, beträgt die spezifische Oberfläche nach Blaine der Calciumaluminate bevorzugter 1.500 bis 4.000 cm2/g und insbesondere bevorzugt 2.000 bis 3.000 cm2/g.
  • Der Gehalt an Calciumaluminaten in dem anorganischen Bindemittel beträgt vorzugsweise 50 Masse-% bis 100 Masse-%. Die Hydraulikzusammensetzung weist sowohl eine hohe Leistung der Frühfestigkeitsentwicklung als auch eine hohe Wärmebeständigkeit auf, wenn dieser Wert zumindest 50 Masse-% beträgt. Dieser Wert beträgt vorzugsweise 60 bis 100 Masse-%, bevorzugter 70 Masse-% bis 100 Masse-% und noch bevorzugter 80 Masse-% bis 100 Masse-%.
  • Schnell härtender Zement
  • Um zusätzliche Verbesserungen der Leistung der Frühfestigkeitsentwicklung zu erzielen, kann das anorganische Bindemittel einen schnell härtenden Zement (auch als superschnell härtender Zement bezeichnet) als eine optionale Komponente enthalten. Dieser schnell härtende Zement ist vorzugsweise ein schnell härtender Zement oder ein Wasserstopp-Zement, der innerhalb von 30 Minuten, wie gemäß JIS R 5210 gemessen, abbindet (anfänglich). Handelsübliche Produkte für schnell härtende Zemente sind Super Jet Cement (Taiheiyo Cement Corporation), Jet Cement (Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd.), Lion Shisui (eingetragene Marke, Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd.) und Denka Super Cement (Denka Company Limited.). Unter den Vorstehenden wird ein gipshaltiger schnell härtender Zement bevorzugt, da derselbe eine hohe Leistung der Frühfestigkeitsentwicklung bereitstellt und weil kleine Mengen an Gips leicht zugegeben werden.
  • Um die Leistung der Frühfestigkeitsentwicklung zu verbessern und wenig Gas bei der Anwendung als eine Gussform zu erzeugen, beträgt der Gehalt des schnell härtenden Zements in dem anorganischen Bindemittel vorzugsweise 0 Masse-% bis 50 Masse-%, bevorzugter 0 Masse-% bis 30 Masse-% und noch bevorzugter 5 Masse-% bis 20 Masse-%, wobei sich 100 Masse-% auf das gesamte anorganische Bindemittel bezieht.
  • Andere optionale Komponenten in dem anorganischen Bindemittel
  • Das anorganische Bindemittel kann Zement als eine zusätzliche optionale Komponente enthalten. Dieser Zement bindet vorzugsweise, wie gemäß JIS R 5210 gemessen, innerhalb von drei Stunden und 30 Minuten ab (anfänglich), da dann die Leistung der Frühfestigkeitsentwicklung bei drei Stunden nach der Formgebung hoch ist; innerhalb einer Stunde wird mehr bevorzugt. Um die Leistung der Frühfestigkeitsentwicklung zu verbessern, beträgt der Gehalt an Zement in dem anorganischen Bindemittel vorzugsweise 0 Masse-% bis 50 Masse-%, bevorzugter 0 Masse-% bis 30 Masse-% und noch bevorzugter 0 Masse-% bis 20 Masse-%, wobei sich 100 Masse-% auf das gesamte anorganische Bindemittel bezieht.
  • Der Zement kann durch eine oder mehrere Auswahlen aus gewöhnlichem Portlandzement, Portlandzement mit einer hohen Frühfestigkeit, Portlandzement mit einer mäßigen Wärmeentwicklung, Portlandzement mit einer niedrigen Wärmeentwicklung, weißem Portlandzement, Ökozement, Hochofenzement, Flugaschezement und Zementklinker-Pulver exemplifiziert werden. Zementklinker-Pulver ist auch als ein Zement in der vorliegenden Erfindung enthalten.
  • Der Calciumsilikatgehalt in dem Zement beträgt vorzugsweise zumindest 25 Masse-%, wobei sich 100 Masse-% auf den gesamten Zement bezieht. Die Leistung der Festigkeitsentwicklung bei einem Materialalter von einem Tag ist hoch, wenn dieser Gehalt zumindest 25 Masse-% beträgt. Wenn eine langfristige Festigkeitsentwicklungsleistung erfordert wird, beträgt dieser Gehalt vorzugsweise zumindest 45 Masse-%.
  • Das anorganische Bindemittel kann optionale Komponenten, wie beispielsweise Hochofenschlacke, Flugasche, pyrogenes Siliciumdioxid, hydrophobes pyrogenes Siliciumdioxid und so weiter, als Materialien zum Anpassen der Festigkeitsentwicklungsleistung und/oder zum Anpassen der Eigenschaften des Pulvers enthalten. Zudem können beispielsweise ein Alkalimetallkarbonat, Alkalimetalllactat, Erdalkalimetalllactat, Alkalimetallsilikat und so weiter als ein Härtungsbeschleuniger als eine optionale Komponente eingebunden werden.
  • Polyvinylalkohol
  • Das Masseverhältnis zwischen Polyvinylalkohol und anorganischem Bindemittel in der Hydraulikzusammensetzung für additive Fertigungsvorrichtungen nach der vorliegenden Erfindung beträgt 0,1 bis 0,4 als Polyvinylalkohol/anorganisches Bindemittel. Bei weniger als 0,1 für dieses Verhältnis, können die anfängliche Festigkeit und Maßgenauigkeit gering sein, während die Maßgenauigkeit bei über 0,4 gering sein kann. Diese Verhältnis beträgt vorzugsweise 0,15 bis 0,35 und bevorzugter 0,20 bis 0,30. Zudem beträgt das Polyvinylalkohol/(anorganisches Bindemittel + Sand)-Masseverhältnis vorzugsweise 0,01 bis 0,03. Eine geringe Frühfestigkeit wird zu einem Anliegen, wenn dieses Masseverhältnis weniger als 0,01 beträgt. Wenn dieses Masseverhältnis 0,03 überschreitet, ist die Maßgenauigkeit schlechter und bei einer Anwendung als eine Gussform werden große Mengen an Gas erzeugt und dann ist eine raue Haut auf der Gussform ein Anliegen. Dieses Masseverhältnis beträgt bevorzugter 0,015 bis 0,025.
  • Der in der vorliegenden Erfindung verwendete Polyvinylalkohol ist das Teilverseifungsprodukt oder das Vollverseifungsprodukt von Polyvinylacetat und der Grad der Verseifung beträgt vorzugsweise 85 Mol-% bis 90 Mol-%, da dann eine höhere Leistung der Frühfestigkeitsentwicklung erhalten wird.
  • Der mittlere Partikeldurchmesser (mittlerer Durchmesser, D50) dieses Polyvinylalkohols beträgt vorzugsweise 10 bis 150 µm und bevorzugter 30 bis 90 µm, da dann eine hohe Biegefestigkeit erhalten wird. Wenn die Partikelgröße des Polyvinylalkohols durch Vermischen und Mahlen desselben mit entweder den Calciumaluminaten oder dem schnell härtenden Zement oder mit sowohl den Calciumaluminaten als auch dem schnell härtenden Zement angepasst wird, werden zudem feinere Partikel bereitgestellt und ein gleichmäßiges Vermischen ermöglicht und die Frühfestigkeitsentwicklungsleistung der Hydraulikzusammensetzung ferner erhöht.
  • Der Polyvinylalkohol kann in Pulverform, die mit dem anorganischen Bindemittel und/oder Sand vermischt ist, verwendet werden oder kann in dem Wasser gelöst verwendet werden, das im Folgenden beschrieben wird.
  • Wasser
  • Das Wasser/(anorganisches Bindemittel + Polyvinylalkohol)-Masseverhältnis beträgt vorzugsweise 0,30 bis 1,30. Die Biegefestigkeit ist tendenziell gering, wenn dieses Masseverhältnis weniger als 0,30 beträgt; wenn dasselbe 1,30 überschreitet, dann sind eine geringe Biegefestigkeit und eine geringe Maßgenauigkeit Anliegen. Um die Maßgenauigkeit und Biegefestigkeit der Gussform weiter zu erhöhen, beträgt dieses Masseverhältnis bevorzugter 0,40 bis 1,30, noch bevorzugter 0,50 bis 1,20 und am bevorzugtesten 0,70 bis 1,05.
  • Verfahren zum Herstellen von Modellen oder Gussformen
  • Dieses Herstellungsverfahren ist ein Verfahren, das ein Modell oder eine Gussform durch Fertigen eines geformten Gegenstands unter Verwendung der Hydraulikzusammensetzung nach der vorliegenden Erfindung und einer additiven Fertigungsvorrichtung herstellt. Es gibt keine besonderen Beschränkungen für die additive Fertigungsvorrichtung und handelsübliche Produkte können verwendet werden, beispielsweise eine additive Fertigungsvorrichtung, die Pulverlaminierung einsetzt. Die Hydraulikzusammensetzung vor der Wassereinbindung wird durch Vermischen der Komponenten dieser Hydraulikzusammensetzung unter Verwendung eines handelsüblichen Mischers oder einer manuellen Operation vorbereitet. Wenn eine Vielzahl von Materialien als das Bindemittelmaterial verwendet werden, können die Bindemittelmaterialien unter Verwendung eines handelsüblichen Mischers oder einer manuellen Operation vorausgehend vermischt werden oder unter Verwendung einer Pulverisiereinrichtung gleichzeitig pulverisiert werden.
  • Das Verfahren zum Aushärten des geformten Gegenstands kann beispielsweise atmosphärisches Aushärten alleine oder Aushärten in Wasser nach dem atmosphärischen Aushärten oder Aushärten mit einem Oberflächenimprägnierungsmittel sein. Unter denselben wird das atmosphärische Aushärten alleine bevorzugt, um die Frühfestigkeitsentwicklungsleistung zu verbessern und eine Erzeugung von Wasserdampf während der Herstellung des Gusses zu unterdrücken. Um die Festigkeit aufgrund beispielsweise der Calciumaluminate, des Polyvinylalkohols und des schnell härtenden Zements zu erhöhen, beträgt die Temperatur des atmosphärischen Aushärtens vorzugsweise 10°C bis 100°C und bevorzugter 30°C bis 80°C. Um eine zufriedenstellende Festigkeitsentwicklung bereitzustellen und die Produktionseffizienz zu verbessern, beträgt zudem die relative Feuchtigkeit während des atmosphärischen Aushärtens vorzugsweise 10% bis 90%, bevorzugter 15% bis 80% und noch bevorzugter 20% bis 60%. Um die Produktionseffizienz zu verbessern und eine zufriedenstellende Festigkeitsentwicklungsleistung bereitzustellen, beträgt die Zeit des atmosphärischen Aushärtens vorzugsweise eine Stunde bis eine Woche, bevorzugter zwei Stunden bis fünf Tage und noch bevorzugter drei Stunden bis vier Tage.
  • Im Falle der Verwendung als ein Modell beträgt unter dem Gesichtspunkt der Zweckmäßigkeit der Soll-Wert für die Biegefestigkeit vorzugsweise zumindest 0,3 N/mm2 bei einem Materialalter von drei Stunden, wobei dies eine Festigkeit ist, die zumindest eine Tragbarkeit ermöglicht. Dieselbe beträgt vorzugsweise zumindest 1,0 N/mm2 bei einem Materialalter von 24 Stunden, was eine Festigkeit ist, die eine Verwendung ohne Beschädigung ermöglicht. Im Falle der Verwendung als eine Gussform liegt die Maßabweichung, wobei dieselbe die Maßabweichung zwischen den Bemessungswerten und der Hydraulikzusammensetzung (Gussform) ist, vorzugsweise in dem Bereich von 100 ± 5%.
  • Im Falle der Verwendung der Hydraulikzusammensetzung als eine Gussform beträgt zudem der Glühverlust des geformten Gegenstands bei einem Materialalter von drei Tagen vorzugsweise nicht mehr als 6,5 Masse-%, bevorzugter nicht mehr als 5,0 Masse-% und noch bevorzugter nicht mehr als 4,5 Masse-%. Wenn der Glühverlust nicht mehr als 6,5 Masse-% beträgt, werden in dem Guss keine Defekte, wie beispielsweise Gaseinschlüsse, erzeugt. Dieser Glühverlust ist eine Kennzahl der Gaserzeugungsmenge bei Anwendung als eine Gussform; dieses Gas enthält beispielsweise Feuchtigkeit, einen Schwefelanteil und so weiter. Wenn der geformte Gegenstand als eine Gussform verwendet wird, kann der Glühverlust bei Vollendung des Aushärtens gemessen werden. Um jedoch eine strengere Kontrolle auszuführen, wird der geformte Gegenstand nach dem Aushärten für drei Tage und bevorzugter nach dem Aushärten für drei Stunden an sich - ohne Trocknen oder Pulverisierung - auf ein konstantes Gewicht bei 1400°C erwärmt und dann wird der Glühverlust basierend auf der folgenden Formel und der Masse des geformten Gegenstands, die vor und nach dem Erwärmen gemessen wird, berechnet: Differenz der Masse der Vor-versus-Nacherwärmung des geformten Gegenstands × 100/Masse der Vorerwärmung des geformten Gegenstands.
  • [Beispiele]
  • Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden unter Verwendung von Beispielen beschrieben, aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf oder durch diese Beispiele beschränkt.
  • Verwendete Materialien
    • (1) Künstlicher Sand
      • (i) Produktname: ESPEARL #180L (Abkürzung: EP) Aluminiumoxid-Typ, von Yamakawa Sangyo Co., Ltd.
      • (ii) Produktname: Naigai Cerabeads #1450 (Abkürzung: SB1) Aluminiumoxid-Typ, von Itochu Ceratech Corporation
      • (iii) Produktname: Naigai Cerabeads #1700 (Abkürzung: SB2) Aluminiumoxid-Typ, von Itochu Ceratech Corporation
      • (iv) Produktname: Zircon Sand (Abkürzung: ZS) Die Hauptkomponente ist Zirkoniumsilikat und der mittlere Durchmesser (D50) beträgt 100 µm; von Hakusui Tech Co., Ltd.
      • (v) Produktname: Zircon Flour A-PAX (Abkürzung: ZF) Die Hauptkomponente ist Zirkoniumsilikat und der mittlere Durchmesser (D50) beträgt 1 µm; von Kinsei Matec Co., Ltd.
      • (vi) Produktname: Zircosil No. 1 200 mesh (Abkürzung: Z) Die Hauptkomponente ist Zirkoniumsilikat und der mittlere Durchmesser (D50) beträgt 24 µm; von Hakusui Tech Co., Ltd.
      • (vii) Produktname: Alumina Flour #200 (Abkürzung: AF) Aluminiumoxid-Typ; Komponente, die ein 200-Maschen-Sieb passiert; von Ace Trading Co., Ltd.
      • (viii) Mullit (Abkürzung: MU) Das gemahlene Produkt, das durch Mahlen der Naigai Cerabeads #1450 von (ii) unter Verwendung einer Kugelmühle erhalten wird; die spezifische Oberfläche nach Blaine dieses gemahlenen Produkts beträgt 2.700 cm2/g.
    • (2) Calciumaluminate
      • (i) Amorphes Calciumaluminat (Abkürzungen: CA1, CA2, CA3) Versuchsprodukte, für welche das CaO/Al2O3-Molverhältnis des amorphen Calciumaluminats 2,2 beträgt und der Glasgehalt zumindest 95% beträgt. Die spezifische Oberfläche nach Blaine des amorphen Calciumaluminats beträgt 2.040 cm2/g für CA1, 3.490 cm2/g für CA2 und 2.680 cm2/g für CA3.
      • (ii) Aluminiumoxidzement (Abkürzung: AC) Produktname: Denka Alumina Cement No. 1, spezifische Oberfläche nach Blaine von 4.570 cm2/g, von Denka Co., Ltd.
    • (3) Polyvinylalkohol (Abkürzung: PVA) Produktnummer 22-88 S1 (PVA217SS), von Kuraray Co., Ltd.
  • Der Grad der Verseifung beträgt 87% bis 89%; der mittlere Partikeldurchmesser (mittlerer Durchmesser, D50) beträgt 60 µm; der Gehalt an Partikeln, die größer als 94 µm sind, beträgt 29 Masse-%; der Gehalt an Partikeln, die größer als 77 µm sind, beträgt 47 Masse-%; der 10%-Durchmesser (D10) beträgt 25 µm; und der 90%-Durchmesser (D90) beträgt 121 µm.
  • Jeder Polymerpartikeldurchmesser wurde unter Verwendung von SALD-2000J von Shimadzu Corporation unter Verwendung von Silikonöl als das Medium gemessen.
    • (3) Schnell härtender Zement
      • (i) Produktname: Super Jet Cement (Abkürzung SJC) Calciumsilikatgehalt von 47 Masse-%, Abbindezeit (anfänglich) von 30 Minuten, spezifische Oberfläche nach Blaine von 4.700 cm2/g, Hersteller: Taiheiyo Cement Corporation. Enthält 14 Masse-% wasserfreien Gips.
      • (ii) Wasserstopp-Zement Produktname: Lion Shisui 105, Hersteller: Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd.
    • (4) Portlandzement mit einer hohen Frühfestigkeit Calciumsilikatgehalt von 75 Masse-%, Abbindezeit (anfänglich) von 30 Minuten, spezifische Oberfläche nach Blaine von 4.000 cm2/g, Hersteller: Taiheiyo Cement Corporation.
    • (5) Gips Natürlicher wasserfreier Gips, Produkt aus Thailand, spezifische Oberfläche nach Blaine von 7.200 cm2/g.
    • (6) Wasser Produktname: Binder Solution for ProJet 660 Pro, 3 Masse-% wässrige Glycerinlösung, Hersteller: 3D Systems Corporation.
  • Herstellung von Hydraulikzusammensetzungen und Proben
  • Hydraulikzusammensetzungen wurden durch Vermischen des zuvor erwähnten Sands, der Calciumaluminate, des schnell härtenden Zements, Zements, Gips und Polyvinylalkohols gemäß den in den Tabellen 1 bis 3 aufgeführten Mischungen vorbereitet.
  • Dann wurden unter Verwendung dieser Hydraulikzusammensetzungen und einer Pulverlaminierungs-Formgebungsvorrichtung vom Bindemittelstrahltyp (Produktname: ProJet 660 Pro, 3D Systems Corporation) geformte Gegenstände mit einer Höhe von 10 mm, Breite von 16 mm und Länge von 80 mm für die Querschnittsmaße durch Bindemittelstrahlen unter Verwendung von Bedingungen von 20°C und einer relativen Feuchtigkeit von 60% hergestellt. Diese geformten Gegenstände wurden dem atmosphärischen Aushärten für drei Stunden oder 24 Stunden unter den Bedingungen von 40°C und einer relativen Feuchtigkeit von 30% unterzogen, um die Proben herzustellen. Unter Verwendung der Hydraulikzusammensetzungen der Beispiele 1 bis 32 wurden Gussformen hergestellt, wobei in der gleichen Weise unter Bedingungen von 20°C und einer relativen Feuchtigkeit von 60% verfahren wurde, und dann wurden die Gussformen einem atmosphärischen Aushärten für 24 Stunden unter Bedingungen von 40°C und einer relativen Feuchtigkeit von 30% unterzogen.
  • Bei der Herstellung eines geformten Gegenstands unter Verwendung dieser Vorrichtung wurde der Einstellwert für die Menge an Wasser an dieser Vorrichtung für die Schale und den Kern angepasst, wie in den Tabellen 1 bis 3 gezeigt, und das Wasser aus der Düse auf die Schale und den Kern des Pulvergemisches gesprüht, um die Hydraulikzusammensetzung zu verfestigen.
    Figure DE112019006223T5_0001
    Figure DE112019006223T5_0002
  • Figure DE112019006223T5_0003
  • Messung der Biegefestigkeit der Probe, Probenmaße, Verarbeitbarkeit und Wärmebeständigkeit
  • Die Biegefestigkeit der Proben wurde dann gemessen, indem die Proben einem Dreipunkt-Biegeversuch unter Verwendung eines Biegefestigkeitsprüfgeräts (Modell: MODEL-2257, Aikoh Engineering Co., Ltd.) unterzogen wurden.
  • Für die Wärmebeständigkeit wurde die Probe auf einer Aluminiumoxidplatte montiert und dann für eine Stunde bei 1500°C erwärmt und das Vorhandensein/Nichtvorhandensein einer Schmelzbindung der Probe an der Aluminiumoxidplatte wurde beobachtet.
  • Diese Ergebnisse sind in den Tabellen 4 bis 6 aufgeführt.
  • [Tabelle 4]
    Biegefestigkeit (N/mm2) Maßabweichung (%) vom Bemessungswert Pulveraustritt aus der Vorrichtung Verteilen/Nivellieren
    Materialalter Erhöhungsverhältnis Materialalter = 3 h Materialalter = 24 h
    3 h 24 h Breite Höhe Breite Höhe
    Bsp. 1 0,73 1,02 1,40 -1 2 -1 1 + +
    Bsp. 2 2,12 2,55 1,20 1 1 1 2 + +
    Bsp. 3 2,05 3,20 1,56 2 7 1 7 + +
    Bsp. 4 2,02 2,34 1,16 2 3 1 2 + +
    Bsp. 5 0,94 1,21 1,29 -1 -1 -1 0 + +
    Bsp. 6 1,70 2,01 1,18 0 2 0 1 + +
    Bsp. 7 1,58 2,00 1,27 0 2 1 2 + +
    Bsp. 8 1,99 2,83 1,42 2 3 1 3 + +
    Bsp. 9 2,22 3,45 1,55 1 7 0 7 + +
    Bsp. 10 1,55 1,91 1,23 0 -1 1 0 + +
    Bsp. 11 2,85 3,58 1,26 -1 4 0 5 + +
    Bsp. 12 3,24 4,35 1,34 -1 4 -1 4 + +
    Bsp. 13 3,13 3,67 1,17 -1 5 0 5 + +
    Bsp. 14 1,27 1,50 1,18 -1 4 0 5 + +
    Bsp. 15 2,95 3,69 1,25 0 3 0 3 + +
    Bsp. 16 0,98 1,33 1,36 0 -5 -1 -5 + +
    Bsp. 17 2,39 2,91 1,22 -1 3 -1 4 + +
    Vergl. Bsp. 1 - - - - - - - + ×
    Vergl. Bsp. 2 1,22 1,45 1,19 4 7 2 6 + +
    Vergl. Bsp. 3 3,07 3,93 1,28 -4 7 -4 8 + +
    Vergl. Bsp. 4 0,64 0,87 1,36 -2 2 0 2 × △

    Hinweis. Das Erhöhungsverhältnis = das folgende Verhältnis: Biegefestigkeit bei einem Materialalter von 24 Stunden/Biegefestigkeit bei einem Materialalter von drei Stunden
    Hinweis. Der „Pulveraustritt aus der Vorrichtung“ in der Tabelle ist wie folgt: + = kein Pulveraustritt, x = Pulveraustritt ereignet sich.
    Hinweis. Das „Verteilen/Nivellieren“ in der Tabelle ist wie folgt: + = Verteilen/Nivellieren ist ausgezeichnet; △ = Verteilen/Nivellieren ist schlecht; × = Verteilen/Nivellieren ist sehr schlecht.
  • [Tabelle 5]
    Biegefestigkeit (N/mm2) Maßabweichung (%) vom Bemessungswert Pulveraustritt aus der Vorrichtung Verteilen/Nivellieren
    Materialalter Erhöhungsverhältnis Materialalter = 3 h Materialalter = 24 h
    3 h 24 h Breite Höhe Breite Höhe
    Bsp. 18 1,32 1,30 0,98 0 1 1 2 + +
    Bsp. 19 0,86 2,17 2,52 -1 -2 1 -2 + +
    Bsp. 20 1,60 2,17 1,36 -1 2 0 2 + +
    Bsp. 21 1,68 2,09 1,24 0 1 -1 2 + +
    Bsp. 22 1,45 1,98 1,37 -1 2 0 1 + +

    Hinweis. Das Erhöhungsverhältnis = das folgende Verhältnis: Biegefestigkeit bei einem Materialalter von 24 Stunden/Biegefestigkeit bei einem Materialalter von drei Stunden
    Hinweis. Der „Pulveraustritt aus der Vorrichtung“ in der Tabelle ist wie folgt: + = kein Pulveraustritt, x = Pulveraustritt ereignet sich.
    Hinweis. Das „Verteilen/Nivellieren“ in der Tabelle ist wie folgt: + = Verteilen/Nivellieren ist ausgezeichnet; △ = Verteilen/Nivellieren ist schlecht; × = Verteilen/Nivellieren ist sehr schlecht.
  • [Tabelle 6]
    Biegefestigkeit (N/mm2) Maßabweichung (%) vom Bemessungswert Pulveraustritt aus der Vorrichtung Verteilen/ Nivellieren Wärmebeständigkeit
    Materialalter Erhöhungsverhältnis Materialalter = 3 h Materialalter = 24 h Vorhandensein/Nichtvorhandensein der Schmelzbindung Schrumpfen (%)
    3 h 24 h Breite Höhe Breite Höhe
    Bsp. 23 1,1 3,6 3,3 -1 0 -1 0 + + vorhanden -
    Bsp. 24 1,2 3,9 3,3 -1 -1 -2 -1 + + nicht vorhanden 86
    Bsp. 25 1,3 4,2 3,2 1 0 0 0 + + nicht vorhanden 93
    Bsp. 26 1,5 5,5 3,7 1 1 0 1 + + nicht vorhanden 86
    Bsp. 27 1,1 2,1 1,9 0 0 -1 0 + + nicht vorhanden 86
    Bsp. 28 1,4 5,7 4,1 -1 1 -1 0 + + nicht vorhanden 88
    Bsp. 29 1,2 2,9 2,4 1 1 -1 1 + + nicht vorhanden 88
    Bsp. 30 1,5 6,0 4,0 1 1 0 1 + + nicht vorhanden 92
    Bsp. 31 1,2 3,7 3,1 0 1 0 2 + + nicht vorhanden 95
    Bsp. 32 1,6 5,7 3,6 1 1 0 2 + + nicht vorhanden 95

    Hinweis. Das Erhöhungsverhältnis = das folgende Verhältnis: Biegefestigkeit bei einem Materialalter von 24 Stunden/Biegefestigkeit bei einem Materialalter von drei Stunden
    Hinweis. Der „Pulveraustritt aus der Vorrichtung“ in der Tabelle ist wie folgt: + = kein Pulveraustritt, × = Pulveraustritt ereignet sich.
    Hinweis. Das „Verteilen/Nivellieren“ in der Tabelle ist wie folgt: + = Verteilen/Nivellieren ist ausgezeichnet; △ = Verteilen/Nivellieren ist schlecht; × = Verteilen/Nivellieren ist sehr schlecht.
    Hinweis. Das „Vorhandensein/Nichtvorhandensein der Schmelzbindung“ bei der „Wärmebeständigkeit“ in der Tabelle bezieht sich auf das Vorhandensein/Nichtvorhandensein der Schmelzbindung zwischen der Hydraulikzusammensetzung und der Aluminiumoxidplatte.
  • Testergebnisse
  • (1) Biegefestigkeit, Maßbeständigkeit und Verarbeitbarkeit
  • Wie für die Beispiele 1 bis 32 in den Tabellen 4 bis 6 gezeigt, hatten Hydraulikzusammensetzungen für additive Fertigungsvorrichtungen, die die Bedingungen (1) und (2) erfüllten, und Proben derselben eine hohe Biegefestigkeit von zumindest 0,7 N/mm2 bei einem Materialalter von drei Stunden und eine hohe Biegefestigkeit von zumindest 1 N/mm2 bei einem Materialalter von 24 Stunden, wiesen keinen Pulveraustritt auf und wiesen ein ausgezeichnetes Verteilen und Nivellieren auf.
  • Wie für die Vergleichsbeispiele 1 bis 4 in Tabelle 3 gezeigt, hatten andererseits Proben, die unter Verwendung einer Hydraulikzusammensetzung für additive Fertigungsvorrichtungen vorbereitet wurden, die (1) oder (2) nicht erfüllten, die dargelegt wurden, beispielsweise die folgenden Probleme: geringe Biegefestigkeit, geringe Maßbeständigkeit bei sowohl einem Materialalter von drei Stunden als auch einem Materialalter von 24 Stunden, Pulveraustritt aus dem Pulverzufuhrbehälter außerhalb des Verteilungs- und Nivellierungsvorgangs aufgrund der hohen Fließfähigkeit der Hydraulikzusammensetzung und/oder Welligkeit der verteilten/nivellierten Oberfläche.
  • Unter diesen Beispielen nimmt die Biegefestigkeit tendenziell ab, wenn das Wasser/Bindemittel-Materialverhältnis gering ist. Zudem ist die Maßgenauigkeit trotz einer hohen Biegefestigkeit tendenziell schlecht, wenn das Wasser/Bindemittel-Materiaverhältnis groß ist. Zudem wird aufgezeigt, dass unter den Calciumaluminaten die Verwendung von amorphem Calciumaluminat eine frühere Festigkeitsentwicklung als Aluminiumoxidzement bereitstellt.
  • (2) Wärmebeständigkeit
  • Wie in Tabelle 6 gezeigt, tritt bei den Beispielen 24 bis 32, bei welchen das Sand/Bindemittel-Materialverhältnis zumindest 7 beträgt, selbst nach einem Erwärmen bei 1500°C keine Schmelzbindung an die Aluminiumoxidplatte auf und die Wärmebeständigkeit ist ausgezeichnet.
  • Unter den künstlichen Sanden, die verwendet werden, wurde eine hohe Wärmebeständigkeit für die ausgehärteten Gegenstände aus Hydraulikzusammensetzungen gezeigt, die ein Aluminiumoxid-Feinpulver oder ein Feinpulver, für welches Zirkonsilikat die Hauptkomponente war, verwendeten.
  • Vorbereitung von Gussformen
  • Güsse wurden durch Zuführen von Gussstahl in die Gussformen hergestellt, die unter Verwendung der Hydraulikzusammensetzungen nach den Beispielen 1 bis 32 gefertigt wurden: bei allen Beispielen konnten Güsse mit einer glatten Oberfläche hergestellt werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 201151010 [0009]

Claims (5)

  1. Hydraulikzusammensetzung für eine additive Fertigungsvorrichtung, wobei die Hydraulikzusammensetzung zumindest Sand, ein anorganisches Bindemittel und Polyvinylalkohol enthält, wobei die Hydraulikzusammensetzung für eine additive Fertigungsvorrichtung die nachstehenden Bedingungen (1) und (2) erfüllt: (1) ein Masseverhältnis von Sand/(anorganisches Bindemittel + Polyvinylalkohol) beträgt 4 bis 12; und (2) ein Masseverhältnis von Polyvinylalkohol/ anorganisches Bindemittel beträgt 0,1 bis 0,4.
  2. Hydraulikzusammensetzung für eine additive Fertigungsvorrichtung nach Anspruch 1, die zusätzlich die nachstehende Bedingung (3) erfüllt: (3) ein Masseverhältnis von Wasser/(anorganisches Bindemittel + Polyvinylalkohol) beträgt 0,30 bis 1,30.
  3. Hydraulikzusammensetzung für eine additive Fertigungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das anorganische Bindemittel Calciumaluminate alleine ist oder zumindest 50 Masse-% und weniger als 100 Masse-% Calciumaluminate für 100 Masse-% einer Gesamtmenge der Calciumaluminate und eines schnell härtenden Zements enthält.
  4. Hydraulikzusammensetzung für eine additive Fertigungsvorrichtung nach Anspruch 3 wobei die Calciumaluminate amorphes Calciumaluminat sind.
  5. Verfahren zum Herstellen einer Gussform, wobei die Gussform unter Verwendung einer additiven Fertigungsvorrichtung und der Hydraulikzusammensetzung für eine additive Fertigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 hergestellt wird.
DE112019006223.9T 2018-12-15 2019-12-11 Hydraulikzusammensetzung für additive fertigungsvorrichtung und verfahren zum herstellen einer gussform Pending DE112019006223T5 (de)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018-235003 2018-12-15
JP2018235003 2018-12-15
JP2019013043 2019-01-29
JP2019-013043 2019-01-29
PCT/JP2019/048448 WO2020122109A1 (ja) 2018-12-15 2019-12-11 付加製造装置用水硬性組成物、および鋳型の製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE112019006223T5 true DE112019006223T5 (de) 2021-08-26

Family

ID=71077371

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE112019006223.9T Pending DE112019006223T5 (de) 2018-12-15 2019-12-11 Hydraulikzusammensetzung für additive fertigungsvorrichtung und verfahren zum herstellen einer gussform

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20220033308A1 (de)
JP (1) JP7358386B2 (de)
KR (1) KR20210103478A (de)
CN (1) CN113286767A (de)
DE (1) DE112019006223T5 (de)
TW (1) TW202033476A (de)
WO (1) WO2020122109A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022210744A1 (de) 2022-10-12 2024-04-18 Dyckerhoff Gmbh Zementmischung, insbesondere Tiefbohrzementmischung, daraus hergestellte Zementsuspension, Verfahren zur Herstellung der Zementmischung, Verwendung der Zementsuspension sowie Trockenbetonmischung, Trockenmörtelmischung, Frischbetonmasse und Frischmörtelmasse jeweils mit der Zementmischung

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115259717A (zh) * 2022-07-26 2022-11-01 共享智能装备有限公司 增材制造用粉煤灰、制备方法及其使用方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011051010A (ja) 2009-11-20 2011-03-17 Hokkaido Research Organization インクジェット式粉末積層鋳型成形用高耐熱粉末

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004262671A (ja) * 2003-01-15 2004-09-24 Sumitomo Osaka Cement Co Ltd 水硬性組成物の未水和成形体、その製造方法およびその利用方法
JP5318301B1 (ja) * 2011-10-14 2013-10-16 有限会社小松鋳型製作所 造形用材料、機能剤、造形製品及び製品
JP6956539B2 (ja) * 2016-06-28 2021-11-02 太平洋セメント株式会社 付加製造装置用水硬性組成物および鋳型の製造方法
CN106799461B (zh) * 2016-12-26 2018-12-07 华中科技大学 一种铸型三维喷印成形方法
CN106800391B (zh) * 2017-01-22 2019-05-07 万玉君 一种用于粉末黏合3d打印的水泥基复合材料及应用该材料的粉末黏合3d打印方法
JP6887272B2 (ja) * 2017-03-16 2021-06-16 太平洋マテリアル株式会社 速硬性ポリマーセメント組成物及び速硬性ポリマーセメントモルタル
WO2018212310A1 (ja) * 2017-05-19 2018-11-22 Ａｇｃセラミックス株式会社 造形用材料、機能剤、造形製品及び製品
JP6791008B2 (ja) * 2017-05-19 2020-11-25 日本製鉄株式会社 炭素鋼鋳片及び炭素鋼鋳片の製造方法
WO2019026841A1 (ja) * 2017-07-31 2019-02-07 太平洋セメント株式会社 付加製造装置用水硬性組成物および鋳型の製造方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011051010A (ja) 2009-11-20 2011-03-17 Hokkaido Research Organization インクジェット式粉末積層鋳型成形用高耐熱粉末

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022210744A1 (de) 2022-10-12 2024-04-18 Dyckerhoff Gmbh Zementmischung, insbesondere Tiefbohrzementmischung, daraus hergestellte Zementsuspension, Verfahren zur Herstellung der Zementmischung, Verwendung der Zementsuspension sowie Trockenbetonmischung, Trockenmörtelmischung, Frischbetonmasse und Frischmörtelmasse jeweils mit der Zementmischung

Also Published As

Publication number Publication date
CN113286767A (zh) 2021-08-20
JP7358386B2 (ja) 2023-10-10
WO2020122109A1 (ja) 2020-06-18
US20220033308A1 (en) 2022-02-03
KR20210103478A (ko) 2021-08-23
TW202033476A (zh) 2020-09-16
JPWO2020122109A1 (ja) 2021-11-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE112018003889T5 (de) Hydraulische Zusammensetzung für eine Vorrichtung zur additiven Fertigung und Verfahren zur Herstellung einer Gussform
DE102004014806B4 (de) Rapid-Technologie-Bauteil
DE69404035T3 (de) Verfahren zur herstellung von zement
EP2462075B1 (de) Zusammensetzung für einen feuerleichtstein mit hohem anorthitanteil
DE1508668C3 (de) Masse für hochwarmfeste Gießformen und -kerne
DE102018200607A1 (de) Verfahren zur Erzeugung von für die Herstellung von Faserverbundkörpern oder Gussteilen aus Metall oder Kunststoff geeigneten Formen und Kernen, bei dem Verfahren einsetzbare Formgrundstoffe und Binder sowie gemäß dem Verfahren hergestellte Formen und Kerne
DE112019006223T5 (de) Hydraulikzusammensetzung für additive fertigungsvorrichtung und verfahren zum herstellen einer gussform
DE102014221237A1 (de) Verfahren zur Herstellung von verlorenen Kernen oder Formteilen zur Gussteilproduktion
EP1868753B1 (de) Exotherme und isolierende speisereinsatze mit hoher gasdurchlässigkeit
JP7267731B2 (ja) 付加製造装置用水硬性組成物、および鋳型の製造方法
DE2739767A1 (de) Feuerfestes material auf der basis aluminiumoxid und verdampftes siliciumdioxid
DE2052635A1 (de) Vergießbare, feuerfeste Zusammen Setzung fur Formen
DE2200002B2 (de) Ungebrannte heterogenesclunelzei"le Mischung
JP7162522B2 (ja) 付加製造装置用水硬性組成物、および鋳型の製造方法
DE3105579C2 (de) Verfahren zur Herstellung von keramische Fasern enthaltenden, körnigen, feuerbeständigen oder feuerfesten Materialien, nach dem Verfahren hergestellte Materialien und ihre Verwendung
JP7186004B2 (ja) 結合剤噴射式粉末積層成形装置用水硬性組成物、および鋳型の製造方法
JP7157655B2 (ja) 付加製造装置用水硬性組成物、および鋳型の製造方法
DE10045972B4 (de) Mischung zur Herstellung von Beton
DE69433227T2 (de) Nein verfahren zur herstellung einer bearbeitbaren giessform
JP7330697B2 (ja) 付加製造装置用水硬性組成物および鋳型の製造方法
DD201996A5 (de) Verfahren zur herstellung von keramische fasern enthaltenden, koernigen, feuerbestaendigen oder feuerfesten materialien,nach dem verfahren hergestellte materialien und ihre verwendung
EP0799167B1 (de) Bauwerkstoff mit geringeren schwindmassen
DE1296072B (de) Verfahren zur Herstellung von waermedaemmenden Zuschlagstoffen fuer Beton oder Leichtbeton
DE102021116930A1 (de) Verfahren zum schichtweisen aufbau von formen und kernen mit einem wasserglashaltigen bindemittel
DE112020003544T5 (de) Zusammensetzung zur Bildung einer Gießform und Gießform-Bildungsverfahren