DE19835591C2 - Verfahren zur Herstellung von gesinterten feinkeramischen oder keramischen Formkörpern unter Verwendung von Laserstrahlen - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von gesinterten feinkeramischen oder keramischen Formkörpern unter Verwendung von LaserstrahlenInfo
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- C04B35/64—Burning or sintering processes
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von gesinterten
keramischen Formkörpern, z. B. aus Porzellan, und ein keramisches
Granulat, z. B. ein Porzellangranulat, zur Durchführung des Verfahrens.
Gesinterte Formkörper sind bekannt aus der metallverarbeitenden Industrie
zur Herstellung von Feingußmodellformen. Modellformen werden auch in der
Porzellanindustrie benötigt, insbesondere bei der Entwicklung einer neuen
Form oder anders ausgedrückt, während des Prozesses der gestalterischen
Erzeugnisentwicklung. Bisher erfolgt die Erzeugnisentwicklung in der
Porzellanindustrie üblicherweise auf dem Weg der freien Entwicklungsskizze
und liegt in ihrer vorläufigen Vollendung als geschnitztes Vollkernmodell
aus Gips vor. Das Gipsmodell weicht aber, zumindest in der Größe, vom
Porzellanerzeugnis ab, bedingt durch die Schwindung im Trocken- und
Brennprozeß. Auch die Konstruktion neuer gestalterischer Ergebnisse
mittels CAD endet mit dem Modell, z. B. aus Gips. Mit zunehmendem
Konkurrenzdruck auf dem Markt sind die Keramikhersteller an
Erzeugnisentwicklungsverfahren interessiert, mit denen sie Ihren Kunden
innerhalb weniger Tage ein mit Porzellan vergleichbares Erzeugnis oder ein
Enderzeugnis der Hochleistungskeramik vorstellen können und gleichzeitig
Gebrauchserfordernisse und Auswirkungen auf die Produktionstechnologie
für den Hersteller erkennbar werden. Verfahren zur Herstellung der
Feingußmodelle aus der metallverarbeitenden Industrie nach dem Laser-
Sintern sind diesbezüglich interessant, auf die Herstellung von
feinkeramischen und keramischen Formkörpern aber nicht übertragbar. Das
Problem liegt dabei nicht in der Anwendung des Lasers, sondern in einem
mit dem Laserstrahl bearbeitbaren Material, welches im gesinterten Zustand
den Charakter eines keramischen Scherbens hat. Aus der WO 93/19019 A1
ist ein Verfahren zur Herstellung von Modellformen bekannt, indem ein
polymerbeschichtetes Keramikmaterial schichtweise zu einem Körper gesintert
wird. Dabei werden 2 Materialien mit deutlich unterschiedlichen
Schmelzpunkten miteinander gebunden und bei so niedriger Temperatur
lasergesintert, daß nur ein Material verschmilzt und damit als "Binder"
dient. Das entstandene Objekt wird als Grünkörper bezeichnet. Aus DE-OS 41 33 923 A1
ist ebenfalls ein Modell und sein Herstellungsverfahren
bekannt, wobei auch zwei, im Schmelzpunkt unterschiedliche, Materialien
verwendet werden, dabei ist ein Polymer lichthärtend und wird außerdem
noch laserstrahlgesintert und bildet die Formhülle. Das andere Material ist
niedriger schmelzend und unterstützt die Formgebung. Wie bereits
ausgeführt sind die bekannten Verfahren nicht anwendbar für
feinkeramische oder keramische Versätze.
Grundlegende Verfahrensschritte zum schichtweisen Sintern mit
Laserstrahlen werden in US 5 017 753 A auch für keramische Pulver
offenbart. Die beschriebenen eingesetzten keramischen Pulver
sind aber in, nach dem beschriebenen Verfahren, gesinterter
Form nicht als feinkeramische Modelle oder keramische
Enderzeugnisse verwendbar.
Vor diesem technischen Hintergrund stellt sich die Erfindung die Aufgabe,
ein Verfahren unter Verwendung der Lasersinterung und eines Materials
zur Herstellung von feinkeramischen Modellen oder keramischen
Erzeugnissen zu entwickeln, wobei das eingesetzte Material im gesinterten
Zustand dem feinkeramischen oder keramischen Erzeugnis gleicht.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß nach einem
speziellen Verfahren ein feinkeramisches oder keramisches Granulat
hergestellt und dieses in bekannter Weise nach dem indirekten Verfahren
mit einem Laserstrahl gesintert wird. Erfindungswesentlich ist dabei das
Herstellungsverfahren für das feinkeramische oder keramische Granulat.
Die Erfindung wird an den Ausführungsbeispielen näher beschrieben.
Im ersten Ausführungsbeispiel wird ein in der Porzellanindustrie üblicher
Versatz hergestellt. In bekannter Weise wird durch Wasserzusatz eine
Suspension, auch Schlicker genannt, hergestellt und die Viskosität so
eingestellt, daß die Suspension wirbelschichtgetrocknet werden kann. Die
Suspension wird mit einem 63 µm-Sieb abgesiebt und über einen
Stabmagneten geführt, um metallische Verunreinigungen zu entfernen. Die
gereinigte Suspension wird unter Keimzusatz wirbelschichtgetrocknet. Auf
diese Weise wird ein Porzellanvollgranulat erhalten, was durch seinen
schalenmäßigen Aufbau gekennzeichnet ist. Das erhaltene
Porzellanvollgranulat wird mit einem 200 µm-Sieb abgesiebt, der Rückstand
wird verworfen. Der erhaltene 1. Siebdurchgang wird nun bei < 900°C
gebrannt und anschließend wiederum mit einem 200 µm-Sieb abgesiebt. Der
2. Siebdurchgang ist das im weiteren erfahren einsetzbare
erfindungsgemäße Porzellanvollgranulat. Eine bekannte Lasermaschine wird
mit einem Programm zum Aufbau eines dreidimensionalen Körpers, der das
gestalterische Ergebnis für ein Porzellanerzeugnis ist, eingestellt, der
bereits beschriebene 2. Siebdurchgang wird in einen Vorratsbehälter gefüllt
und schichtweise aus dem Vorratsbehälter in den Arbeitsraum übertragen
und programmgemäß gesintert. Der programmgemäß aufgebaute Körper wird
dem Arbeitsraum entnommen, das überschüssige, nicht gesinterte
Porzellanvollgranulat entfernt und das erhaltene Porzellanerzeugnis auf
porzellantypische Weise weiterbehandelt, d. h. glasiert, bei < 1300°C
gebrannt und event. dekoriert. Mit dem erfindungsgemäßen
Porzellanvollgranulat ist die Lasersinterung möglich und der
Porzellanproduzent wird in die Lage versetzt, innerhalb weniger Tage 1
realitätsnahe Porzellanmuster seinem Kunden präsentieren zu können.
Im zweiten Ausführungsbeispiel wird ein in der technischen Keramik
üblicher Versatz, z. B. Aluminiumoxid-Versatz, hergestellt. Durch Zugabe
von Wasser, Verflüssigern und Rieselfähigkeitsverbesserern wird eine
Suspension hergestellt, die in ihrer Viskosität so eingestellt ist, daß die
Suspension wirbelschichtgetrocknet werden kann. Die Suspension wird mit
einem 63 µm Sieb abgesiebt und auf Verunreinigungen gefiltert. Die
Suspension wird unter Keimzusatz wirbelschichtgetrocknet. Auf diese Weise
wird ein Keramikvollgranulat für technische Keramik erhalten, was durch
seinen schalenmäßigen Aufbau gekennzeichnet ist. Das erhaltene
Keramikvollgranulat wird mit einem < 100 µm-Sieb abgesiebt, der Rückstand
wird verworfen. Der erhaltene 1. Siebdurchgang wird nun bei < 1200°C
gebrannt und anschließend wiederum mit einem < 100 µm-Sieb abgesiebt. Der
2. Siebdurchgang ist das im weiteren erfahren einsetzbare
erfindungsgemäße Keramikvollgranulat zur Herstellung verschiedenster End-
oder Halberzeugnisse von technischer Keramik. Eine bekannte
Lasermaschine wird mit einem Programm zum Aufbau eines oder mehrerer
dreidimensionaler Körper, die das Halb- oder Enderzeugnis einer
technischen Keramik sind, eingestellt. Der bereits beschriebene
2. Siebdurchgang wird in einen Vorratsbehälter gefüllt und schichtweise aus
dem Vorratsbehälter in den Arbeitsraum übertragen und programmgemäß
gesintert. Der oder die programmgemäß aufgebauten Körper werden dem
Arbeitsraum entnommen und das überschüssige, nicht gesinterte
Keramikvollgranulat entfernt. Der oder die keramischen Formkörper stellen
das End- oder Halberzeugnis für eine technische Keramik dar. Das
Halberzeugnis wird in der üblichen Weise weiterbehandelt, d. h. gebrannt
und durch Abtragsverfahren auf die gewünschte Maßhaltigkeit gebracht.
Mit dem erfindungsgemäßen Keramikvollgranulat für technische Keramik ist
die Lasersinterung für die verschiedenste technische Keramik möglich und
der Produzent technischer Keramik wird in die Lage versetzt, effektiv
komplizierteste Formen technischer Keramik als End- oder Halberzeugnis
herzustellen.
Im dritten Ausführungsbeispiel wird ein in der Dachziegelindustrie üblicher
Versatz über eine Feinaufbereitung hergestellt. Durch Zugabe von Wasser
wird eine Suspension, auch Schlicker genannt, hergestellt und die
Viskosität so eingestellt, daß die Suspension wirbelschichtgetrocknet werden
kann. Die Suspension wird mit einem 100 µm Sieb abgesiebt, um grobe
Partikel zu entfernen. Die Suspension wird unter Keimzusatz
wirbelschichtgetrocknet. Auf diese Weise wird ein Dachziegelvollgranulat
erhalten, was durch seinen schalenmäßigen Aufbau gekennzeichnet ist. Das
erhaltene Dachziegelvollgranulat wird mit einem 200 µm-Sieb abgesiebt, der
Rückstand wird verworfen. Der erhaltene 1. Siebdurchgang wird nun bei
<600°C gebrannt und anschließend wiederum mit einem 200 µm-Sieb
abgesiebt. Der 2. Siebdurchgang ist das im weiteren Verfahren einsetzbare
erfindungsgemäße Dachziegelvollgranulat. Eine bekannte Lasermaschine wird
mit einem Programm zum Aufbau eines dreidimensionalen Körpers, der das
gestalterische Ergebnis für einen Dachziegel ist, eingestellt. Der bereits
beschriebene 2. Siebdurchgang wird in einen Vorratsbehälter gefüllt und
schichtweise aus dem Vorratsbehälter in den Arbeitsraum übertragen und
programmgemäß gesintert. Der programmgemäß aufgebaute Dachziegel wird
dem Arbeitsraum entnommen und das überschüssige, nicht gesinterte
Dachziegelvollgranulat entfernt. Der so erhaltene Dachziegel wird auf
dachziegeltypische Weise weiterbehandelt, d. h. engobiert, glasiert und bei
< 900°C gebrannt. Mit dem erfindungsgemäßen Dachziegelvollgranulat ist die
Lasersinterung möglich und der Dachziegelproduzent wird in die Lage
versetzt, innerhalb weniger Tage realitätsnahe Dachziegelmuster seinem
Kunden präsentieren zu können.
Claims (7)
1. Verfahren zur Herstellung gesinterter feinkeramischer oder keramischer
Formkörper unter Verwendung eines feinkeramischen oder keramischen
Vollgranulates, welches mittels Laserstrahlen, die einem entsprechenden
Programm folgen, schichtweise versintert wird, gekennzeichnet dadurch, daß
- - eine feinkeramische oder keramische Suspension hergestellt wird,
- - die Suspension auf 63 µm oder 100 µm abgesiebt wird,
- - die abgesiebte Suspension gereinigt wird,
- - die abgesiebte und gereinigte Suspension mit Keimzusatz wirbelschichtgetrocknet wird,
- - das wirbelschichtgetrocknete Granulat ein Vollgranulat ist und auf 100 µm oder 200 µm abgesiebt wird,
- - der 1. Siebdurchgang bei 600°C bis < 1200°C gebrannt und nochmals auf 100 µm oder 200 µm abgesiebt wird, und
- - der 2. Siebdurchgang das lasersinterfähige feinkeramische oder keramische Vollgranulat ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß
- - die Suspension ein feinkeramischer Schlicker ist,
- - die Suspension auf 63 µm abgesiebt wird,
- - die abgesiebte Suspension gereinigt wird,
- - die abgesiebte und gereinigte Suspension mit Keimzusatz wirbelschichtgetrocknet wird,
- - das wirbelschichtgetrocknete Granulat ein feinkeramisches Vollgranulat ist und auf 200 µm abgesiebt wird,
- - der 1. Siebdurchgang bei < 900°C gebrannt und nochmals auf 200 µm abgesiebt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß
- - die Suspension ein Versatz üblicher technischer Keramik ist,
- - die Suspension auf 63 µm abgesiebt wird,
- - die abgesiebte Suspension gereinigt wird,
- - die abgesiebte und gereinigte Suspension mit Keimzusatz wirbelschichtgetrocknet wird,
- - das wirbelschichtgetrocknete Granulat ein keramisches Vollgranulat für technische Keramik ist und auf 100 µm abgesiebt wird,
- - der 1. Siebdurchgang bei < 1200°C gebrannt und nochmals auf 100 µm abgesiebt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß
- - die Suspension ein keramischer Schlicker zur Dachziegelfertigung ist,
- - die Suspension auf 100 µm abgesiebt wird,
- - die abgesiebte Suspension gereinigt wird,
- - die abgesiebte und gereinigte Suspension mit Keimzusatz wirbelschichtgetrocknet wird,
- - das wirbelschichtgetrocknete Granulat ein Dachziegelvollgranulat ist und auf 200 µm abgesiebt wird,
- - der 1. Siebdurchgang bei < 600°C gebrannt und nochmals auf 200 µm abgesiebt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß
- - das erhaltene feinkeramische Vollgranulat in bekannterweise mittels Laser schichtweise versintert wird und in gesinterter Form das feinkeramische Modell ist.
6. Verfahren nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, daß
- - das erhaltene Vollgranulat für technische Keramik in bekannterweise mittels Laser schichtweise versintert wird und in gesinterter Form das Enderzeugnis oder Halbfabrikat ist.
7. Verfahren nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, daß
- - das erhaltene Dachziegelvollgranulat in bekannterweise mittels Laser schichtweise versintert wird und in gesinterter Form das Dachziegelmodell ist.
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DE1998135591 Expired - Fee Related DE19835591C2 (de) | 1998-08-06 | 1998-08-06 | Verfahren zur Herstellung von gesinterten feinkeramischen oder keramischen Formkörpern unter Verwendung von Laserstrahlen |
Country Status (1)
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DE (1) | DE19835591C2 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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RU2443640C1 (ru) * | 2010-07-23 | 2012-02-27 | Сергей Петрович Ахматов | Способ и устройство для получения пористого керамического блока |
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US5017753A (en) * | 1986-10-17 | 1991-05-21 | Board Of Regents, The University Of Texas System | Method and apparatus for producing parts by selective sintering |
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- 1998-08-06 DE DE1998135591 patent/DE19835591C2/de not_active Expired - Fee Related
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