DE19858531C1 - High precision ceramic and/or metallic components, especially microstructured components of complicated shape, are produced by powder or ceramic precursor polymer molding about thermally shape-stable inserts - Google Patents

High precision ceramic and/or metallic components, especially microstructured components of complicated shape, are produced by powder or ceramic precursor polymer molding about thermally shape-stable inserts

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DE19858531C1
DE19858531C1 DE1998158531 DE19858531A DE19858531C1 DE 19858531 C1 DE19858531 C1 DE 19858531C1 DE 1998158531 DE1998158531 DE 1998158531 DE 19858531 A DE19858531 A DE 19858531A DE 19858531 C1 DE19858531 C1 DE 19858531C1
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Wolfgang Ehrfeld
Lutz Weber
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    • C04B35/622Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products

Abstract

High precision ceramic and/or metallic components are produced by powder or ceramic precursor polymer molding about thermally shape-stable inserts. A high precision ceramic and/or metallic component is produced by forming one or more thermally shape-stable inserts and then forming the component, using the insert(s), by powder molding, binder removal and heat treatment or by ceramic precursor polymer molding, crosslinking and heat treatment. An Independent claim is also included for a high precision ceramic and/or metallic component with one or more internal inserts, made by the above process.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines hochpräzisen keramischen oder/und metallischen Bauteils sowie ein danach hergestelltes Bauteil. The invention relates to a method for producing a high precision ceramic and / or metallic component and a component made thereafter.

Es sind unterschiedliche Verfahren zur Herstellung von Mikrostrukturen aufweisenden Bauteilen aus Keramik oder Metall bekannt. There are different methods for the production of microstructures having parts made of ceramic or metal known.

Nach dem beispielsweise in der DE 42 23 886 A1 erwähnten LIGA-Verfahren, das die Schritte Lithographie, Galvanoformung und Abformung umfaßt, sind hochpräzise Mikrostrukturkörper aus Kunststoff in großer Stückzahl erhältlich, die wiederum als Formeinsatz zur Herstellung von keramischen Mikrostrukturkörpern, beispielsweise mittels präkeramischer Polymere gemäß der EP 0 624 558 B1, eingesetzt werden können. After the above-mentioned example, in DE 42 23 886 A1 LIGA process, comprising the steps of lithography, electroforming and casting, high-precision micro-structure body made of plastic in large quantities are available, which in turn according as the mold insert for the production of ceramic microstructure bodies, for example by means of preceramic polymers EP 0,624,558 B1 may be used.

In der DE 39 15 920 A1 wird eine mikromechanische Struktur, bestehend aus einem halbleitenden Material, aus Glas, Keramik, Diamant oder Kohlenstoff, für unterschiedlichste Anwendungen vorgestellt. In DE 39 15 920 A1 is a micromechanical structure, presented consisting of a semiconducting material, glass, ceramic, diamond or carbon, for different applications. Die Herstellung der Strukturen erfolgt auf nicht spanendem Wege, insbesondere in chemischer Ätztechnik. The structures are prepared on a non spanendem ways, especially in chemical etching technique.

Verfahren zur Herstellung insbesondere keramischer Bauteile, die die Schritte Formen eines Grünteils und anschließendes Brennen umfassen, das mit einem deutlichen Volumenschwund einhergeht, werden ua in den folgenden Schriften beschrieben: A process for producing, in particular ceramic components comprising the steps of forming a green part and then firing, which is accompanied by a significant volume shrinkage are described, inter alia in the following publications:

In der DE 196 05 521 C1 wird ein Verfahren zur Herstellung von Bauteilen aus Keramik, insbesondere mit Mikrostrukturen, vorgestellt. In DE 196 05 521 C1 describes a process for the production of components made of ceramic, in particular with microstructures presented. Hierzu wird ein lösungsmittelhaltiger Schlicker in eine Form eingebracht, wobei der Schlicker eine durch Licht aushärtbare Komponente enthält. To this end, a solvent-slurry is introduced into a mold, wherein the slurry contains a photocurable component. Durch eine mittels Belichten initiierte Vernetzungsreaktion wird ein harter, unlöslicher Grünling erhalten, der durch Brennen zu einer dichten Keramik umgesetzt wird. Initiated by means of exposure crosslinking reaction a hard, insoluble green compact is obtained which is reacted by firing to form a dense ceramic.

Ein Verfahren zur Herstellung eines plattenförmigen Mikrostrukturkörpers aus Keramik wird in der DE 43 10 068 C1 beschrieben. A method for producing a plate-shaped body made of ceramic microstructure is described in DE 43 10 068 C1. Hierzu wird eine Folie mit einem Mikrostrukturelemente aufweisenden Werkzeug geprägt, wobei die Folie aus einem Keramikpulver nach einem Foliengießverfahren erhalten wurde. For this purpose, a film having a microstructure is embossed elements having tool, the film was obtained from a ceramic powder according to one tape casting. Die geprägte Folie wird einer Sinterung bei Temperaturen zwischen 750°C und 1900°C unterzogen, wobei eine Schrumpfung um ca. 20% eintritt. The embossed film is subjected to a sintering at temperatures between 750 ° C and 1900 ° C, a shrinkage of about 20% occurs.

In der DE 43 07 869 C2 wird ein Verfahren zur Herstellung von Mikrostrukturkörpern vorgestellt, gemäß dem ein mikrostrukturierter Formeinsatz mit einem fließfähigen Material ausgefüllt und überdeckt wird, das anschließend verfestigt wird. In DE 43 07 869 C2 a method for the production of microstructure elements is presented, according to which a micro-structured mold insert is filled with a flowable material and covers, which is then solidified. Durch Trennen des verfestigten fließfähigen Materials vom Formeinsatz wird der Mikrostrukturkörper erhalten. the microstructure body is obtained by separation of the solidified flowable material from the mold insert. Als fließfähiges Material wird ua Metall- und Keramikpulver sowie Schlickermasse erwähnt, die nach bekannten Verfahren, wie Trocknen, Sintern oder Brennen, verfestigt werden. As flowable material is mentioned, inter alia, metal and ceramic powder and slurry mass, which are prepared by known methods, such as drying, sintering or firing, solidified.

Darüber hinaus werden Verfahren unter Verwendung von ein organisches Bindersystem aufweisenden keramischen bzw. metallischen Pulvern zur Herstellung von komplex geformten keramischen oder metallischen Bauteilen eingesetzt. In addition, methods using an organic binder system comprising a ceramic or metallic powders are used for the production of complex-shaped ceramic or metallic components. In der Regel weisen solche Pulver einen Gehalt an keramischem oder metallischem Material von 50-75 Vol.-% auf. Typically, such powders have a content of ceramic or metallic material of 50-75 Vol .-%. Daher tritt in den sich nach dem Abformschritt anschließenden Schritten des Entbinderns und thermischen Behandelns ein Volumenschwund von 50-25% auf. Therefore, in the subsequent steps after the pouring step of debinding and thermally treating a volume shrinkage of 50-25% occurs. Der auftretende Schwund kann in der Form vorgehalten werden. The apparent loss can be kept in shape. Bedingt durch die Größenordnung des Volumenschwunds kann jedoch nur eine Reproduzierbarkeit von größer gleich 0,3 Vol.-% erzielt werden. Due to the magnitude of the volume shrinkage, however, only a reproducibility of greater than or equal to 0.3 vol .-% can be achieved. Bezogen auf ein Bauteil mit einer Abmessung von 1 cm bedeutet dies eine Wiederholgenauigkeit von lediglich bis zu 30 µm. Based on a component having a size of 1 cm this means a repeatability of only up to 30 microns. Damit ist eine Anwendung solcher Bauteile in der Mikrotechnik, beispielsweise als Haltestrukturen von Glasfasern, nur sehr eingeschränkt möglich. Thus, the application of such components in micro technology, for example as retaining structures of glass fibers, has been limited.

Aufgabe dieser Erfindung ist daher, ein Verfahren zur Herstellung eines hochpräzisen keramischen oder/und metallischen Bauteils zur Verfügung zu stellen, das eine deutlich bessere Reproduzierbarkeit aufweist. Is therefore to provide a method for producing a high precision ceramic and / or metallic component is available, which has a much better reproducibility object of this invention. Weiterhin ist es Aufgabe dieser Erfindung ein entsprechendes Bauteil bereitzustellen. It is another object of this invention to provide a corresponding component.

Die Aufgabe wird mit einem Verfahren gelöst, nach dem im ersten Schritt mindestens ein Einlegeteil hergestellt wird, das mindestens eine Abmessung kleiner der entsprechenden Abmessung des Bauteils aufweist. The object is achieved with a method, at least one insert part is produced by the first step, which has at least one dimension smaller than the corresponding dimension of the component. Das Material des Einlegeteils wird im Hinblick auf eine für den zweiten Verfahrensschritt ausreichende thermische Formstabilität ausgewählt. The material of the insert is selected in order to ensure sufficient for the second process step, thermal dimensional stability. Im zweiten Verfahrensschritt wird unter Verwendung des Einlegeteils das Bauteil hergestellt. In the second step, the component is prepared using the insert. Hierzu kommt ein pulvermetallurgisches oder/ und pulverkeramisches Verfahren, das die Schritte Abformen, Entbindern und thermisches Behandeln umfaßt, oder ein Verfahren, das unter Verwendung präkeramischer Polymere die Schritte Abformen, Vernetzen und thermisches Behandeln umfaßt, zum Einsatz. To this is comprising the steps of molding, crosslinking and thermally treating a powder metallurgical or / and powder ceramic method comprising the steps of molding, debinding and thermal treatment, or a method using preceramic polymers used.

Bei der Formgebung des Bauteils wird der Hohlraum zwischen der verwendeten Form und dem Einlegeteil gefüllt. In the shaping of the part of the cavity between the mold used and the insert is filled. Durch die Verwendung eines Einlegeteils ist damit ein deutlich geringeres Volumen an metallischem oder und keramischem Pulver bzw. präkeramischem Polymer zur Herstellung des Bauteils erforderlich. By the use of an insert so that a much smaller volume of a metallic or ceramic powder and preceramic polymer or for the preparation of the component is required. Das Einlegeteil aus einem Material mit ausreichender thermischer Formstabilität unterliegt bei der thermischen Behandlung keinem wesentlichen Volumenschwund. The insert of a material having sufficient thermal dimensional stability during the thermal treatment subject to any substantial shrinkage in volume. Daher kann durch die Verwendung des Einlegeteils eine Reduktion des absoluten Volumenschwunds und damit eine Erhöhung der Reproduzierbarkeit erzielt werden. Therefore, a reduction of the absolute volume shrinkage and thus increasing the reproducibility can be achieved by the use of the insert. Die bei der Herstellung des Bauteils erforderliche Präzision wird durch die verwendete Form vorgegeben. The required precision in the manufacture of the component is determined by the mold used. Eine vergleichsweise geringe Präzision des Einlegeteils wird daher beim Abformschritt ausgeglichen. A comparatively low precision of the insert is thus compensated during the pouring step. Somit können zur Herstellung des Einlegeteils kostengünstige Verfahren zum Einsatz kommen. Thus, cost-effective methods can be used for the manufacture of the insert.

Vorzugsweise werden die Abmessungen des Einlegeteils derart gewählt, daß der beim thermischen Behandeln und ggf. Entbindern auftretende Schwund mindestens in einer Richtung kleiner als 3%, besonders bevorzugt kleiner als 0,3%, bezogen auf die Gesamtabmessung des Bauteils in dieser Richtung, beträgt. Preferably, the dimensions of the insert are chosen such that the occurring during the thermal treatment and, if necessary debinding shrinkage at least in one direction is less than 3%, particularly preferably less than 0.3%, based on the overall size of the component in this direction is. Hierbei ist der spezifische Volumenschwund des bei der Herstellung des Bauteils verwendeten Materials zu berücksichtigen. Here, the volume shrinkage of the material used in the manufacture of the component to be considered.

Wird ein Material mit einem spezifischen Volumenschwund von größer gleich 30% verwendet, so hat das Einlegeteil in der Richtung, in der das Bauteil einen Schwund kleiner als 3% aufweisen soll, eine im Vergleich zum Bauteil um weniger als 10% kleinere Abmessung aufzuweisen. If a material is used having a volume shrinkage of greater than or equal to 30%, so does the insert in the direction in which the component is to have a shrinkage of less than 3%, have a compared to the component is smaller by less than 10% in size. Besonders bevorzugt weist das Einlegeteil eine im Vergleich zu der entsprechenden Abmessung des Bauteils um weniger als 1% kleinere Abmessung auf. Particularly preferably, the insert has a smaller compared to the corresponding dimension of the component by less than 1% dimension.

Ganz besonders eignet sich das Verfahren zur Herstellung von einem Bauteil mit Mikrostrukturen mit kleinsten charakteristischen Abmessungen < 500 µm, insbesondere < 100 µm. Most particularly the method is suitable for the production of a component with microstructures having the smallest characteristic dimensions of <500 micron, in particular <100 microns. Hierzu kommen beim Abformen im zweiten Verfahrensschritt insbesondere mittels feinwerktechnischen oder/und mikrotechnischen Methoden hergestellte Formeinsätze zur Verwendung. For this purpose, mold inserts come produced during molding in the second step in particular by means of precision mechanical and / or micro-technical methods for use. Bereits das Einlegeteil kann mit solchen Mikrostrukturen, gegebenenfalls in kleineren Abmessungen als die Mikrostrukturen des Bauteils, erzeugt werden. Already the insert part can be produced with such microstructures, optionally in smaller dimensions than the microstructure of the component. Das Einlegeteil kann jedoch auch unstrukturiert sein. However, the insert can also be unstructured.

Bevorzugt weist das Einlegeteil ein keramisches oder/und metallisches Material auf. Preferably, the insert part to a ceramic and / or metallic material. Dies gewährleistet die für die thermische Behandlung und ggf. das Entbindern erforderliche thermische Formstabilität. This ensures the thermal for treatment and possibly debinding required thermal dimensional stability. Vorteilhaft wird das Material im Hinblick auf ein mit dem Material des Bauteils vergleichbares thermisches Ausdehnungsverhalten ausgewählt, um innere Spannungen beim sich nach der thermischen Behandlung anschließenden Abkühlen zu unterbinden. the material is advantageously selected in view of comparable with the material of the component thermal expansion behavior, in order to prevent internal stresses during the subsequent cooling after the thermal treatment. Das Einlegeteil kann auch im Hinblick auf die Anwendung des Bauteils gewählt werden. The insert can also be selected with regard to the application of the component. So kann beispielsweise das Einlegeteil spezielle magnetische Eigenschaften aufweisen. Thus, for example, have special magnetic properties of the insert.

Besonders geeignete Herstellungsverfahren für das Einlegeteil sind abformtechnische Verfahren, wie diejenigen zur Herstellung des eigentlichen Bauteils. Particularly suitable manufacturing method for the insert are abformtechnische procedures as those for manufacturing the actual component. Da das Einlegeteil nicht in der Präzision wie das Bauteil herzustellen ist, eignen sich insbesondere preiswerte Massenfertigungsverfahren, wie Metallgießen, Pulverspritzgießen von keramischen oder metallischen Feedstocks oder Heißprägen von Grünfolien. Since the insert is not to manufacture the precision as the component, in particular low-cost mass production process such as metal casting, powder injection molding of ceramic or metallic feedstocks or hot embossing of green films are suitable.

Vorzugsweise wird zur Herstellung des hochpräzisen Bauteils genau ein Einlegeteil verwendet. Preferably, an insert is precisely used to prepare the high-precision component. Es ist jedoch auch denkbar, insbesondere bei einem komplex geformten Bauteil, zwei oder mehrere Einlegeteile, die in der Form aneinander oder voneinander beabstandet liegen, zu verwenden. It is however also conceivable, in particular with a complex-shaped component, two or more insert parts, which in the form of one another or are spaced from each other to use.

Geeignete Abformverfahren bei der Herstellung des Bauteils sind beispielsweise Spritzgießen, Prägen oder Vakuumgießen. Suitable molding processes in the production of the component are, for example, injection molding, embossing or vacuum casting. Die Pulver können beispielsweise Hartmetalle, Leichtmetallegierungen, Hochleistungskeramiken oder deren Mischungen oder Legierungen aufweisen. The powder may comprise for example, hard metals, light metal alloys, high performance ceramics or mixtures thereof or alloys. Zur Herstellung mikrostrukturierter Bauteile eignen sich besonders feinteilige Pulver, insbesondere mit Partikelgrößen < 1 µm. For producing microstructured components, particularly finely divided powder <1 micron are suitable, in particular having particle sizes. Da bei der Abformung nur der zwischen dem Einlegeteil und der Form verbleibende Hohlraum gefüllt wird, ist eine Optimierung der Spritzgußparameter, wie Einspritzdruck, Masse- und Werkzeugtemperatur, ratsam. Since only the filling cavity remaining between the insert and the mold during the forming step, is an optimization of the injection molding parameters such as injection pressure, melt and mold temperature, advisable.

Zum Entbindern der Pulver eignen sich bekannte, auf das jeweilige Bindersystem abgestimmte Verfahren, wie beispielsweise thermisches oder katalytisches Austreiben, Lösungsmittelextraktion oder Kombinationen dieser Verfahren. For debinding of the powder are known per se, adapted to the particular binder system method, such as thermal or catalytic stripping, solvent extraction or combinations of these methods are suitable. Bei der anschließenden thermischen Behandlung werden die bei dem Entbindern zurückgebliebenen Hohlräume zumindest weitgehend entfernt. During the subsequent thermal treatment, the residual at the debinding cavities are at least largely removed. Hieran kann sich ein weiterer Schritt zur Härtung, Vergütung oder/und zum Korrosionsschutz anschließen. This is followed by a further step for hardening, compensation and / or for corrosion protection can connect.

Bei der konstruktiven Gestaltung von Körpern, die mittels pulvertechnischer Abformverfahren herzustellen sind, wird eine gleichmäßige Wanddicke zur Vermeidung von inneren Spannungen und Rissen angestrebt. In the structural design of bodies to be manufactured by means of powder technology molding process, a uniform wall thickness in order to avoid internal stresses and cracks is sought. Durch den erfindungsgemäßen Einsatz von entsprechenden Einlegeteilen können nun auch Teile mit unterschiedlichen Wanddicken gefertigt werden, womit die Gestaltungsfreiheit deutlich erhöht wird. The inventive use of appropriate inserts and parts with different wall thicknesses can be produced now, so the design freedom is greatly increased.

Ein zur erfindungsgemäßen Herstellung eines hochpräzisen Bauteils geeignetes Verfahren unter Verwendung präkeramischer Polymere wird in der EP 0 624 558 B1 sowie in der darin zitierten Literatur ausführlich beschrieben. A suitable according to the invention for manufacturing a high-precision component method using preceramic polymers is described in detail in EP 0624558 B1 and in the literature cited therein. Hiernach wird ein polymeres Precursormaterial in eine Form eingebracht und anschließend durch Vernetzung unschmelzbar gemacht. Hereinafter, a polymeric precursor material is introduced into a mold and then rendered infusible by cross-linking. Abschließend wird dieser Formenkörper pyrolisiert. Finally, these moldings is pyrolyzed. Mit diesen Verfahren lassen sich Bauteile mit sehr kleinen Oberflächenrauheiten, insbesondere < 1 µm, gemessen nach der Atomic-Force-Methode, erhalten. With this method, components can be very small surface roughness, in particular <1 micron, measured by the atomic force method is obtained. Durch die Verwendung von Füllstoffen, wie feinteiligen keramischen oder metallischen Pulvern, läßt sich zudem der Volumenschwund weiter reduzieren. Through the use of fillers such as fine ceramic or metallic powders, also the volume shrinkage can be reduced further.

Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf ein nach dem zuvor beschriebenen Verfahren hergestelltes hochpräzises keramisches oder/und metallisches Bauteil, das im Innern mindestens ein Einlegeteil aufweist. Furthermore, the invention relates to a material produced according to the method previously described high-precision ceramic and / or metallic component having at least one insert inside.

Insbesondere bei komplex geformten Bauteilen kann es von Vorteil sein, daß das Bauteil zwei oder mehr Einlegeteile aufweist, die aneinander oder voneinander beabstandet im Bauteil liegen. In particular, components with complex shapes, it may be advantageous that the component two or more inserts which lie against each other or spaced from each other in the component.

Bevorzugt weist das Bauteil ein Einlegeteil auf, das mindestens in einer Abmessung um weniger als 10%, vorzugsweise um weniger als 1%, kleiner als das Bauteil in der entsprechenden Abmessung ist. Preferably, the component has an insert part which is at least in one dimension by less than 10%, preferably by less than 1%, smaller than the component in the respective dimension. Das Einlegeteil kann in einer anderen Abmessung oder mehreren anderen Abmessungen mehr als 10% kleiner als das Bauteil sein. The insert may be in a different dimension or several other dimensions of more than 10% smaller than the component to be. Es ist jedoch auch möglich, daß das Einlegeteil in einer anderen Abmessung oder mehreren anderen Abmessungen etwa gleich dem Bauteil ist. However, it is also possible that the insert in another dimension or more other dimensions approximately equal to the component. In dieser Richtung bzw. diesen Richtungen reicht das Einlegeteil bis an die Oberfläche des Bauteils. In this direction, and these directions, the insert extends to the surface of the component.

Das Bauteil weist bevorzugt Mikrostrukturen mit kleinsten charakteristischen Abmessungen < 500 µm, besonders bevorzugt < 100 µm, auf. The component preferably comprises microstructures with the smallest characteristic dimensions <500 .mu.m, particularly preferably <100 .mu.m. Das Einlegeteil besteht vorteilhaft aus einem keramischen oder/und metallischen Material. The insert is advantageously made of a ceramic and / or metallic material.

Beispiele für solche hochpräzisen keramischen oder/und metallischen Bauteile sind Mikrozahnräder für Mikrogetriebe, mikrostrukturierte Walzen für die Drucktechnik, Positioniereinrichtungen für optische Steckverbinder, mikrofluidische Systeme, wie Mikropumpen oder Mikroreaktoren. Examples of such high-precision ceramic and / or metallic components are micro gears for micro gear microstructured rollers for the printing technique, positioning the optical connector, microfluidic systems, such as micro-pumps and micro-reactors.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand von schematischen Zeichnungen näher erläutert. An embodiment of the invention will be explained in more detail below based on schematic drawings. Es zeigen: Show it:

Fig. 1a ein Mikrozahnrad im Querschnitt von oben, Fig. 1a, a micro gear in cross-section from above,

Fig. 1b das Mikrozahnrad nach Fig. 1a im Querschnitt von der Seite. FIG. 1b, the micro gear according to Fig. 1a in cross-section from the side.

In der Fig. 1a und Fig. 1b sind ein Mikrozahnrad als Beispiel für ein erfindungsgemäßes Bauteil im Querschnitt von oben bzw. von der Seite dargestellt. In FIG. 1a and FIG. 1b a micro gear are shown as an example for an inventive device in cross-section from above and from the side. Im Innern des Bauteils 1 befindet sich ein Einlegeteil 2 aus einem keramischen Material. Inside the component 1, an insertion part 2 is made of a ceramic material. Das Einlegeteil 2 weist wie das Bauteil 1 Zähne auf, jedoch ist die Abmessung L 1 = 1,9 mm in der gezeigte Ebene um etwa 5% kleiner als die entsprechende Abmessung L 2 = 2,0 mm des Bauteils 1 . The insertion part 2 has, as the component to 1 teeth, however, the dimension L 1 = 1.9 mm is shown in the plane by approximately 5% smaller than the corresponding dimension L 2 = 2.0 mm of the part. 1 Das Einlegeteil 2 ist in der in Fig. 1a gezeigten Ebene von einem keramischen Material 3 umgeben, das mittels eines pulverkeramischen Verfahrens um das Einlegeteil 2 spritzgegossen, entbindert und anschließend gesintert wurde. The insertion part 2 is in the position shown in Fig. 1a plane surrounded by a ceramic material 3, the injection-molded by a powder ceramic method by the insert 2, was subjected to binder removal and subsequently sintered. Bei einem Keramikanteil von 70% im Pulver tritt hierbei ein Volumenschwund von 30%, bei einer Reproduzierbarkeit von 0,3%, auf. In a ceramic content of 70% in the powder enters this volume shrinkage of 30%, with a repeatability of 0.3% on. Diese Reproduzierkeit führt in diesem Beispiel zu Toleranzen von (L 2 - L 1 ) × 0,3% = 0,3 µm. This Reproduzierkeit leads in this example to tolerances of (L 2 - L 1) × 0.3% = 0.3 microns. Würde das Mikrozahnrad 1 komplett, dh ohne Verwendung eines Einlegeteils, aus einem pulverkeramischen Material hergestellt werden, so träte hiernach ein Toleranz von L 2 × 0,3% = 6 µm auf, was für viele mikrotechnischen Anwendungen bereits nicht mehr akzeptabel wäre. If the micro gear 1 fully, that are prepared without the use of an insert of a powder ceramic material, so hereafter, a tolerance of L 2 × would occur 0.3% = 6 .mu.m, which would no longer be acceptable for many micro-technical applications already.

Aus der Fig. 1b ist ersichtlich, daß ein Teil der unteren Fläche des Mikrozahnrades 1 durch das Einlegeteil 2 gebildet wird, während die Oberseite in Verlängerung der Bohrung 4 einen ringförmigen Ansatz 5 auf dem Mikrozahnrad 1 aufweist. From Fig. 1b it can be seen that a portion of the lower surface of the micro gear 1 is formed by the insert 2, while the top side has an extension of the bore 4, an annular shoulder 5 on the micro gear 1. Durch die Verwendung des Einlegeteils 2 wird eine höhere Gestaltungsfreiheit gewonnen, die bei herkömmlichen Verfahren zur Vermeidung von inneren Spannungen eingeschränkt ist. By the use of the insert part 2, a higher freedom of design is obtained, which is limited in conventional processes in order to avoid internal stresses.

Claims (10)

  1. 1. Verfahren zur Herstellung eines hochpräzisen keramischen oder/und metallischen Bauteils, das folgende Schritte umfaßt: 1. A method for producing a high precision ceramic and / or metallic component, comprising the steps of:
    • a) Herstellen mindestens eines Einlegeteils, das mindestens eine Abmessung kleiner der entsprechenden Abmessung des Bauteils aufweist, wobei das Material im Hinblick auf eine für den zweiten Verfahrensschritt ausreichende thermische Formstabilität ausgewählt wird, a) preparing at least one insert having at least one dimension smaller than the corresponding dimension of the component, wherein the material is selected in order to ensure sufficient for the second process step, thermal dimensional stability,
    • b) Herstellen des Bauteils unter Verwendung des Einlegeteils b) manufacturing the component using the insert
      • 1. mittels eines pulvermetallurgischen oder und pulverkeramischen Verfahrens, das die Schritte Abformen, Entbindern und thermisches Behandeln umfaßt, oder 1 by means of a powder-metallurgical or ceramic powders and method, comprising the steps of molding, debinding and thermal treatment, or
      • 2. mittels eines Verfahrens, das unter Verwendung präkeramischer Polymere die Schritte Abformen, Vernetzen und thermisches Behandeln umfaßt. 2. which comprises means of a process using preceramic polymers the steps of molding, cross-linking and thermal treatment.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abmessungen des Einlegeteils unter Berücksichtigung des für das bei der Herstellung des Bauteils verwendete Material spezifischen Volumenschwunds derart gewählt werden, daß der beim thermischen Behandeln und ggf. Entbindern auftretende Schwund mindestens in einer Richtung kleiner als 3%, vorzugsweise kleiner als 0,3%, bezogen auf die Gesamtabmessung des Bauteils in dieser Richtung, beträgt. 2. The method according to claim 1, characterized in that the dimensions of the insert are chosen taking into account the specific for the used in the preparation of the component material volume shrinkage such that the occurring during the thermal treatment and, if necessary debinding shrinkage at least in one direction smaller than 3%, preferably less than 0.3%, based on the overall size of the component in this direction is.
  3. 3. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Einlegeteil mit mindestens einer im Vergleich zu der entsprechenden Abmessung des Bauteils um weniger als 10%, vorzugsweise weniger als 1%, kleineren Abmessung hergestellt wird. 3. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the insert part is produced with at least one as compared to the corresponding dimension of the component by less than 10%, preferably less than 1%, smaller dimension.
  4. 4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Herstellung des Einlegeteils oder/und beim Abformen im zweiten Verfahrensschritt Mikrostrukturen mit kleinsten charakteristischen Abmessungen < 500 µm, vorzugsweise < 100 µm, erzeugt werden. 4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that are generated during the production of the insert and / or during molding in the second step microstructures having the smallest characteristic dimensions of <500 microns, preferably <100 micron.
  5. 5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Einlegeteil ein keramisches oder/und metallisches Material aufweist. 5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the insert comprises a ceramic and / or metallic material.
  6. 6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Einlegeteil mittels eines abformtechnischen Verfahrens hergestellt wird. 6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the insert is produced by a method abformtechnischen.
  7. 7. Hochpräzises keramisches oder und metallisches Bauteil, das im Innern mindestens ein Einlegeteil aufweist, hergestellt mittels eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6. 7. High precision and ceramic or metallic component having at least one insert inside, produced by a process according to any one of claims 1 to. 6
  8. 8. Bauteil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Einlegeteil mindestens eine im Vergleich zu der entsprechenden Abmessung des Bauteils um weniger als 10%, vorzugsweise um weniger als 1%, kleinere Abmessung aufweist. 8. The component according to claim 7, characterized in that the insertion part has at least one as compared to the corresponding dimension of the component by less than 10%, preferably by less than 1%, smaller dimension.
  9. 9. Bauteil nach einem der Ansprüche 7 bis 8, gekennzeichnet durch Mikrostrukturen mit kleinsten charakteristischen Abmessungen < 500 µm, vorzugsweise < 100 µm. 9. The component according to any one of claims 7 to 8, characterized by microstructures having the smallest characteristic dimensions of <500 microns, preferably <100 micron.
  10. 10. Bauteil nach einem der Ansprüche 7 bis 9, gekennzeichnet durch ein Einlegeteil aus einem keramischen oder/und metallischen Material. 10. The component according to any one of claims 7 to 9, characterized by an insert made of a ceramic and / or metallic material.
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