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Die Erfindung betrifft einen Gegenstand aus mindestens einem Edelmetall oder mindestens einer Edelmetall-Legierung, welcher durch ein additives Fertigungsverfahren hergestellt ist.
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Edelmetall-Gegenstände wie insbesondere Investment-Produkte werden üblicherweise mittels eines Gießvorgangs hergestellt. Hierzu wird ein Edelmetall oder eine derartige Legierung geschmolzen und die gußfähige Schmelze in eine entsprechend konturierte und/oder konfigurierte Gußform eingebracht. Eine derartige Gußform ist relativ kostenaufwendig, wodurch sich in nachteiliger Art und Weise die Formkosten eines derartigen Edelmetall-Gegenstands erhöhen.
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Ein weiteres Formgebungsverfahren für solche Produkte ist das Prägen. Dabei wird ein Prägestempel mit einer entsprechend großen Kraft in die Oberfläche eines Rohlings gedrückt und die negative Form des Stempels abgebildet. Um die Produktionskosten beim Gießen und beim Prägen in einem wirtschaftlichen Rahmen zu halten, ist es daher üblich, mit einer Form eine große Zahl von Barren, Münzen, Ornamenten oder ähnlichen Edelmetall-Gegenständen in der gleichen Form zu gießen bzw. zu prägen.
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Es besteht aber zunehmend das Bedürfnis, derartige Edelmetall-Gegenstände zu individualisieren, z. B. durch das Vorsehen einer Inschrift, einer Graphik oder eines sonstigen Motivs auf dem Edelmetall-Gegenstand und/oder mit einer bestimmten Geometrie und/oder Oberflächenstruktur herzustellen. Derartig individuell konfigurierte Edelmetall-Gegenstände werden aber üblicherweise nur in kleinen Auflagen, also jeweils in einer Kleinserie, nachgefragt. Die Herstellung einer speziellen Gußform oder eines Prägestempels für eine derartige kleine Auflage ist aber aufgrund der dabei entstehenden hohen Formkosten nicht wirtschaftlich. Eine individuelle Fertigung eines derartigen Edelmetall-Gegenstands als Unikat ist entsprechend noch unwirtschaftlicher.
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Es wurden daher Herstellungsmethoden entwickelt, welche eine manufakturelle Herstellung derartiger Edelmetall-Gegenstände mit vertretbaren Kosten ermöglichen. Es ist z. B. bekannt, derartige Edelmetall-Gegenstände mittels eines Laseraufschmelzens in einem Pulverbett dreidimensional zu drucken. Dies setzt ein durch ein derartiges Laseraufschmelzen verarbeitbares Edelmetall-Pulver voraus, was insbesondere bei Edelmetallen mit geringen Schmelztemperaturen (z.B. Gold und Silber) kritisch ist: Die edlen Metalle bilden keine oxidischen Oberflächen und durch den daraus resultierenden Metall-Metall-Kontakt kommt es verstärkt zum Verkleben der Partikel, was die Verarbeitung als Pulver stark einschränkt.
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Deshalb ist an derartigen Verfahren nachteilig, dass das Edelmetall-Pulver für den kompletten Bauraum der zum Laseraufschmelzen verwendeten Vorrichtung erforderlich ist. Dies ist insbesondere bei aus einem Edelmetall-Pulver hergestellten Produkten aufgrund der hohen Kosten des Edelmetalls nachteilig. Ein derartiges Verfahren benötigt regelmäßig auch Stützstrukturen, die nach dem dreidimensionalen Druck entfernt müssen, was einen weiteren Nachteil, insbesondere bei hochpreisigen Material darstellt. Ein weiterer Nachteil eines Pulverbett-basierten dreidimensionalen Druckens von Edelmetall-Gegenständen ist, dass der Bauraum der hierzu verwendeten Vorrichtung nur begrenzt mit den herzustellenden Bauteilen gefüllt werden kann, sowie die begrenzte Geschwindigkeit dieses additiven Herstellungsverfahrens durch ein Laseraufschmelzen von Edelmetall-Pulver.
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Des Weiteren ist bekannt, dreidimensionale Gegenstände mittels einer sog. „Binder-Jetting“ herzustellen. Es handelt sich hierbei um ein additives Fertigungsverfahren, bei dem pulverförmiges Ausgangsmaterial an ausgewählten Stellen mit einem Binder verklebt wird, um so schichtweise den herzustellenden Gegenstand zu erhalten. Die Festigkeit der derart hergestellten Gegenstände wird im wesentlichen vom verwendeten Binder bestimmt und liegt in der Regel unterhalb der Festigkeit massiv metallischer Bauteile. Es ist daher bei einem derartigen Verfahren regelmäßig erforderlich, den Binder nach dem dreidimensionalen Druckprozeß zu entfernen und die Bauteile zu sintern, um eine höhere Dichte zu erreichen. Es kommt dadurch zu einem Volumenschrumpfen, das bei der Auslegung des gedruckten Gegenstands zu berücksichtigen ist. Insbesondere der Nachteil des Verarbeitung über die Pulverform auch hier bei Feinmetallen problematisch ist.
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Es ist des Weiteren bekannt, dreidimensionale Gegenstände mittels eines sogenannten Mold-Jettings herzustellen, bei dem eine Negativform des herzustellenden Gegenstands schichtweise gedruckt wird und der durch die Schichtkontur der Negativform definierte Raum mittels einer entsprechenden Paste des Ausgangsmaterials befüllt wird. Ein derartiges Verfahren ist aus der
WO 2021/095036 A1 bekannt. Bis jetzt wird ein derartiges Mold-Jetting-Verfahren nur für sinterbare Metallpulver wie Edelstahl, Werkzeugstahl, Hochtemperatur-Legierungen, Nickelbasis-Legierungen, Titan, Kupferbasis-Materialien eingesetzt.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Gegenstand der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass eine rationelle Herstellung eines derartigen Gegenstands ermöglicht wird.
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Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, dass als Fertigungsverfahren ein pastenbasiertes Verfahren verwendet ist, und dass als Ausgangsmaterial zur Herstellung des Gegenstands eine Paste, die mindestens ein Edelmetall oder mindestens eine Edelmetall-Legierung enthält, verwendet ist.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Fertigungsverfahren ein Mold-Jetting-Verfahren ist.
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Die erfindungsgemäßen Maßnahmen besitzen den Vorteil, dass durch diese ein Gegenstand aus mindestens einem Edelmetall oder mindestens einer Edelmetall-Legierung in einfacher Art und Weise herstellbar ist, der sich durch eine hohe Dichte von größer als 95 Vol.-% auszeichnet. Ein weiterer Vorteil ist, dass der erfindungsgemäße Gegenstand mittels eines pastenbasierten Prozesses additiv aufgebaut wird. Der Materialverlust ist bei einer derartigen Vorgehensweise deutlich geringer als bei einer pulverbasierten Fertigung. Ein weiterer Vorteil ist, dass bei einer derartigen Herstellung auch Ausgangsstoffe wie z. B. Feingold oder Feinsilber verarbeitet werden können, für welche, wie eingangs erwähnt, ein pulverbasiertes Verfahren nur schwierig durchzuführen ist. Die beschriebenen Maßnahmen eignen sich insbesondere zur Herstellung von individualisierten Investment-Produkten wie Barren, Stangen oder Münzen aus Edelmetall, insbesondere Gold oder Silber, oder aus einer derartigen Edelmetall-Legierung. Aufgrund der additiven Fertigung ist einfach ein individualisierter Gegenstand aus mindestens einem Edelmetall oder mindestens einer Edelmetall-Legierung herstellbar, da aufgrund der additiven Fertigung dieses Gegenstands einfach unterschiedliche Geometrien, Konturen und/oder Oberflächenstrukturen als Unikat oder als Kleinserie rationell hergestellt werden können.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die Erfinder der Anmelderin haben nun erkannt, dass ein pastenbasiertes additives Fertigungsverfahren und hierbei insbesondere das vorstehend beschriebene Mold-Jetting-Verfahren auch - und insbesondere - geeignet ist, dreidimensionale Gegenstände aus mindestens einem Edelmetall oder mindestens einer Edelmetall-Legierung, insbesondere Gold, hierbei insbesondere Feingold, oder Silber, hier insbesondere Feinsilber, sowie Gold- oder Silberlegierungen, herzustellen. Die Begriffe „Edelmetall“ bzw. „Edelmetall-Legierung“ sind hierbei in ihrer breitesten Bedeutung zu verstehen und sollen insbesondere auch Edelmetall-Legierungen wie z. B. eine 14- oder 18-karätige Gold-Legierung oder eine derartige Silber-Legierung oder eine Legierung, die Platin oder ein sonstiges Metall der PlatinGruppe enthält, um nur einige Beispiele für eine Edelmetall-Legierung zu nennen, umfassen.
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Es wird daher vorgeschlagen, Edelmetall-Gegenstände additiv mittels des Mold-Jetting-Verfahrens herzustellen, wie es insbesondere aus der
WO 2021/095036 A1 und der
WO 2021/009748 A1 der Tritone Technologies Ltd., Israel, bekannt ist. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird auf diese Druckschriften der vorgenannten Anmelderin verwiesen und die Offenbarung dieser beiden Druckschriften wird durch diese Bezugnahme zum Gegenstand dieser Anmeldung gemacht.
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Ein derartiges Mold-Jetting-Verfahren lässt sich dahingehend zusammenfassen, dass der herzustellende Gegenstand in einer Abfolge von Prozessschritten schichtweise aufgebaut wird, wobei zur Herstellung einer Schicht jeweils zwei Teilschritte ausgeführt werden: In einem ersten Teilschritt wird eine Schichtkontur einer negativen Form der Bauteilgeometrie aus einem wachsartigen Polymer gedruckt. In einem zweiten Teilschritt eines jeden Verfahrensschrittes wird diese negative Form dann mit einer Paste, welche mindestens ein Edelmetall und/oder mindestens eine Edelmetall-Legierung enthält, befüllt.
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Zur Herstellung eines Edelmetall-Gegenstands wird also in an und für sich bekannter und daher nicht mehr näher beschriebenen Art und Weise eine Negativform dieses Gegenstands konstruiert und die Negativform zur Ansteuerung der zur Herstellung eingesetzten, ebenfalls bekannten Vorrichtung in einzelne Schichtkonturen zerlegt. In einem ersten Prozessschritt wird in dem ersten Teilschritt des ersten Prozessschrittes eine erste Schichtkontur der Negativform wie vorstehend beschrieben gedruckt. In einem zweiten Teilschritt wird in diese Kontur die vorgenannte Paste aus mindestens einem Edelmetall und/oder mindestens einer Edelmetall-Legierung gefüllt. Dieser Vorgang wird dann in darauffolgenden Prozessschritten für sämtliche weiteren Schichten des herzustellenden Gegenstands wiederholt, bis mittels dieses dreidimensionalen Drucks der herzustellende Edelmetall-Gegenstand additiv gefertigt ist.
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Die vorgeschlagene Vorgehensweise zeichnet sich dadurch aus, dass sie pastenbasiert ist. Dies hat den Vorteil, dass - teures - Edelmetall oder eine kostspielige Edelmetall-Legierung ohne Agglomeration und ohne Materialverluste - wie dies bei pulverbasierten Verfahren der Fall ist - verarbeitet werden können. Des Weiteren ist insbesondere von Vorteil, dass eine hohe Ausnutzung des Edelmetalls oder der Edelmetall-Legierung erzielt wird, da - wie vorstehend bereits ausgeführt - keine Verluste durch ein Pulver entstehen und die Edelmetall-Paste fast vollständig zum Aufbau des Gegenstands beiträgt. Ein weiterer Vorteil ist, dass Stützstrukturen nicht erforderlich sind, wodurch eine gute Bauraum-Nutzung erzielt wird. Ein weiterer, nicht zu unterschätzender Vorteil ist, dass dieses Verfahren sehr schnell arbeitet, so dass damit hohe Produktionsraten möglich sind.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2021/095036 A1 [0008, 0015]
- WO 2021/009748 A1 [0015]