DE19805598A1 - Verfahren zur Herstellung von beliebig formbaren Hinterschnitten und/oder Hohlräumen in PIM-Teilen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von beliebig und exakt formbaren Hinterschnitten und/oder Hohlräumen in Powder-Injection-Molding-Teilen (PIM) gemäß Anspruch 1.

Die PIM-Technologie erweist sich für immer mehr Anwendungen als ideale Fertigungsmethode komplizierter Teile aus Metall oder Keramik. Der große Vorteil dieser Technologie liegt in der Gestaltungsfreiheit des Grundwerkstoffes, wie sie die Sintertechnik und in der Formfreiheit, wie sie die Kunststoffspritzgußtechnik erlaubt.

Bei vielen Teilen wäre es aus verschiedenen Gründen vorteilhaft, Hinterschnitte und/oder Hohlräume innerhalb der Teilegeometrie zu erzeugen. Diese lassen sich aber werkzeugtechnisch nur sehr kostenintensiv oder überhaupt nicht herstellen. Funktion, Materialersparnis, Gewichtsreduzierung und Gestaltung mechanischer Eigenschaften des Teiles sind einige der Gründe für eine vorteilhafte Ausbildung eines PIM-Teils durch Hinterschnitte und/oder Hohlräume.

Es ist bekannt, Hohlräume in Spritzgußformteilen durch das sogenannte Gasinnendruckverfahren zu erzeugen.

Bei diesem Verfahren wird während des Spritzens eine Gasblase in den noch flüssigen Kern des Spritzteils injiziert und dadurch ein Hohlraum erzeugt.

Nachteilig bei diesem Verfahren ist, daß der Hohlraum von der Form und den Maßen her wenig definiert erzeugt werden kann. Die innere Oberfläche des Hohlraumes bildet sich frei und undefiniert aus, da die Abformung nicht gegen eine feste Form erfolgt. Eine vorbestimmte Form und Struktur, z. B. Stützrippen oder Trennwände mit berechenbaren Eigenschaften, kann damit nicht erzeugt werden. Hinterschnitte können ebenfalls nicht erzeugt werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher die Schaffung eines Verfahrens, um PIM- Teile mit beliebig und exakt formbaren Hinterschnitten und/oder Hohlräumen auf herkömmlichen Spritzmaschinen zu fertigen.

Diese Aufgabe wird überraschend einfach dadurch gelöst, daß ein Einlegteil in der Form des gewünschten Hinterschnittes und/oder Hohlraumes vorher erzeugt und vor dem Einspritzen des PIM-Werkstoffes in die Werkzeugform für das PIM-Teil eingelegt, und beim Spritzvorgang ganz oder teilweise umspritzt wird. Bei der thermisch/katalytischen Entbinderung des PIM-Teiles werden diese Einlegteile vollständig entfernt und hinterlassen den gewünschten Hinterschnitt bzw. Hohlraum innerhalb der Teilegeometrie des PIM- Teiles. Dieses Einlegteil ist aus einem Material hergestellt, das bei der thermisch/katalytischen Entbinderung des PIM-Teiles aufgelöst und vollkommen entfernt wird. Vorzugsweise ist das Einlegteil chemisch aus dem selben Grundmaterial wie der Binder des PIM-Werkstoffes.

Das erfindungsgemäße Verfahren beseitigt die Schwächen des Gasinnendruckverfahrens und die dafür erforderlichen aufwendigen Zusatzeinrichtungen an der Spritzmaschine. Es ist wesentlich freier in der Gestaltung des Teiles und bietet ungleich mehr Anwendungsmöglichkeiten.

Bei der PIM-Technologie wird das Werkstoffpulver mit einem thermoplastischen Binder vermischt, wodurch es nach Erwärmung schmelzflüssig auf einer herkömmlichen Spritzgußmaschine verarbeitet werden kann. Der so hergestellte sogenannte Grünling wird in einem Entbinderungsofen durch einen thermisch/katalytischen Prozeß behandelt. Durch diesen Prozeß wird der Binder fast vollständig aus dem Teil entfernt. Es entsteht der sogenannte Braunling, der bis auf einen Stabilisator nur noch aus dem eigentlichen Werkstoff in Pulverform besteht, aber durch den Stabilisator seine äußere Form behält.

Dieser Braunling wird dann in einem Sinterofen knapp unter der Schmelztemperatur des Werkstoffs gesintert, wobei der Stabilisator thermisch ausgetrieben wird. Durch das Sintern schrumpft das Teil stark, behält aber seine Proportionen, so daß genaue, komplex geformte Teile aus Metall oder Keramik entstehen.

Um vorbestimmte Hinterschnitte und/oder Hohlräume innerhalb der Teilegeometrie eines PIM-Teiles zu erzeugen, können aus dem reinen thermoplastischen Binder separate Formteile hergestellt werden, die die Form der gewünschten Hinterschnitte und/oder Hohlräume haben. Diese Formteile werden nun in die Form für das PIM-Teil eingelegt und mit dem PIM-Werkstoff teilweise oder vollständig umspritzt. Einlegteile zu umspritzen ist Stand der Technik.

Bei der nachfolgenden thermisch/katalytischen Entbinderung wird das Einlegteil zusammen mit dem PIM-Binder entfernt, wodurch der Hinterschnitt bzw. Hohlraum in der gewünschten und vorbestimmten Form entsteht.

Beispielsweise können mit dem neuen Verfahren sehr einfach Innengewinde, Sacklöcher mit Hinterschnitten, Doppelwände, Bohrungen mit Innenrippen zum Wärmeaustausch, Röhrennetze oder Hochfrequenz-Hohlleiter erzeugt werden.

Claims (4)

1. Verfahren zur Herstellung von Hinterschnitten und/oder Hohlräumen in PIM-Teilen, dadurch gekennzeichnet, daß der Hinterschnitt und/oder Hohlraum innerhalb der Teilegeometrie eines PIM-Teiles in beliebiger, vorbestimmter Form erzeugt ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hinterschnitt und/oder Hohlraum durch ein oder mehrere vorgefertigte Einlegteile erzeugt ist, die nach dem Spritzguß des PIM-Teiles vollständig entfernt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Einlegteil mit der thermisch/katalytischen Entbinderung des PIM-Teiles vollständig entfernt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Einlegteil aus einem chemisch gleichen oder ähnlichen Grundwerkstoff hergestellt ist wie der Binder des PIM-Werkstoffes.