DE60014714T2

DE60014714T2 - Verfahren zum Herstellen eines Bauteils in Ablagerunstechnik

Info

Publication number: DE60014714T2
Application number: DE60014714T
Authority: DE
Inventors: Ingo Ederer; Rainer Höchsmann
Original assignee: Voxeljet Technology GmbH
Current assignee: Voxeljet Technology GmbH
Priority date: 2000-03-24
Filing date: 2000-03-24
Publication date: 2006-03-02
Anticipated expiration: 2020-03-25
Also published as: DE60014714D1; ES2230086T3; WO2001072502A9; EP1268165A1; WO2001072502A1; US6423255B1; EP1268165B1; AU2000238145A1; ATE278535T1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils in Mehrschicht-Ablagerungstechnik, insbesondere eines Bauteils in Form einer Gießform oder eines Gießkerns, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens und nach dem Verfahren hergestellte Gießformen und Gießkerne.
Ein herkömmliches Herstellungsverfahren für Formen oder Kerne für den Metallguss besteht darin, dass Croning-Sand, ein pulverförmiges Material aus von Kunstharz umhüllten Gießsanden, wie beispielsweise Quarz- oder Zirkonsand, in Rahmen abgefüllt wird. Eine Negativform des Gussstückes wird dadurch erzeugt, dass ein Positivmodell des zu fertigenden Bauteils in die Rahmen eingesetzt und in den Croning-Sand eingebettet wird. Die gesamte formbildende Croning-Sand-Füllung des Rahmens wird dann üblicherweise in einem Arbeitsgang durch einen Heiz-Vorgang aneinander gebunden. Das Positivmodell wird nach herkömmlichen Modellbauverfahren wie NC-Fräsen oder NC-Drehen gefertigt und ist daher zeitaufwendig und teuer.
Mit Hilfe einer Ablagerungstechnik, auch Rapid-Prototyping Verfahren genannt, wobei das formbildende Material schichtenweise aufgetragen und verfestigt wird, können Gießformen, Modelle oder andere Bauteile schneller und kostengünstiger hergestellt werden.
Ein bekanntes Verfahren der Ablagerungstechnik (d.h. Rapid-Prototyping Verfahren) ist z.B. das Selektive Lasersinterverfahren (SLS) gemäß WO 88/02677. Hierbei wird ein granulares Sintermaterial schichtenweise aufgetragen. Die jeweils oberste Schicht des Sintermaterials wird mittels eines schwenkbaren Laserstrahls selektiv angeschmolzen, so dass in vorbestimmten Teilbereichen das zuvor granulare Material gebunden wird. Danach wird die nächste Schicht granularen Materials abgelagert und selektiv angeschmolzen, wodurch das Material in den angeschmolzenen Bereichen innerhalb der Schicht und zwischen der obersten und der darunterliegenden Schicht aneinander gebunden wird. So ensteht schließlich ein dreidimensionaler fester Körper aus durch Anschmelzen aneinander gebundenem granularem Sintermaterial.
Vorrichtungen zur Durchführung des SLS-Verfahrens sind jedoch, insbesondere aufgrund der erforderlichen Laserscantechnik, komplex und aufwendig. Der Laserstrahl in einer solchen Vorrichtung ist nur eingeschränkt schwenkbar, wodurch die maximale Größe des herzustellenden Bauteils begrenzt ist. Darüber hinaus lassen sich einige Materialien mittels dieses Verfahrens nicht verarbeiten, da ihr Schmelzpunkt bei zu hoher oder zu niedriger Temperatur liegt. Geringe Schmelztemperaturen führen zu Fertigungsungenauigkeiten, hohe Schmelztemperaturen verlangen einen hohen apparativen Aufwand und führen zu einer geringen Fertigungsgeschwindigkeit. Abgesehen davon ist die Fertigungsgeschwindigkeit allein schon aufgrund des verwendeten Laser-Scan-Verfahrens gering, wodurch das SLS-Verfahren vergleichsweise zeitaufwendig und damit teuer und unkomfortabel ist.
Ein SLS-artiges Verfahren ist in der US 5,182,170 (Marcus et al.) offenbart. Bei dem Verfahren wird eine Schicht aus mit einem Bindermaterial versetztem Pulver auf eine Unterlage aufgetragen. Das Pulver wird der Atmosphäre eines reaktiven Gases ausgesetzt, wodurch das Pulver aktiviert wird. In dieser Atmosphäre wird dem Pulver lokal selektiv Wärme zu geführt. Dadurch kommt es zur selektiven chemischen Reaktion des mit Binder versetzten Pulvers, wodurch das Pulver selektiv verfestigt wird. Als Wärmequelle dient zum Beispiel ein Laser.
Ein weiteres Verfahren der Ablagerungstechnik ist aus EP-0 431 924 B1 (äquivalent dazu: US 5,204,055 ; Sachs et al.) bekannt. Bei diesem Verfahren wird eine Schicht aus Partikelmaterial (z.B. Keramik oder Metall) abgelagert. Durch selektives Einbringen eines Bindermaterials wird die Partikelmaterialschicht in einem ausgewählten Bereich aneinander gebunden und mit der zuvor gefertigten Schicht verbunden. Dieser Vorgang wird schichtenweise wiederholt. Im letzten Arbeitsgang wird das Partikelmaterial, das nicht durch Bindermaterial benetzt worden ist und infolgedessen ungebunden ist, entfernt. Dadurch ist schichtenweise ein dreidimensionaler Körper geschaffen worden. Das Bindermaterial kann mittels eines aus der Drucktechnik bekannten Drop-On-Demand Dosierkopfes (wie z.B. eines Tintenstrahldruker-Kopfes) kostengünstig aufgebracht werden. Als Partikelmaterial wird beispielsweise Keramikpulver, als Bindermaterial beispielsweise eine kolloidale Suspension verwendet. Das Bindermaterial wird durch Zuführen von Energie, z.B. in Form von Strahlung, zum Aushärten gebracht, oder härtet ohne weiteres Zutun nach einiger Zeit durch chemische Reaktion aus.
Ein Problem bei dem Verfahren gemäß EP-0 431 924 B1 wird durch das Bindermaterial hervorgerufen, das in erheblicher Menge aufgetragen werden muss, um die Bindung zu gewährleisten. Damit die benachbarten Partikel innerhalb einer Schicht oder benachbarter Schichten aneinander gebunden werden, muss Bindermaterial möglichst genau an die Berührungsstellen zwischen den benachbarten Partikeln gelangen. Um dies sicherzustellen, wird ein Überangebot an Bindermaterial bereitgestellt. Dies führt dazu, dass sich eine inhomogene Verteilung des Bindermaterials in der Partikelschicht mit größeren Ansammlungen von Bindermaterial in Hohlräumen der Partikelschicht ausbildet. Beim Festwerden des Materials bleiben die Ansammlungen als Einschlüsse bestehen, welche die Qualität des Teils mindern.
Die große Menge Bindermaterial, die aufgebracht werden muss, zieht zwei weitere Probleme nach sich. Es ist ein Vorteil, dass die üblicherweise zum Auftragen des Bindermaterials verwendeten Drop-on-Demand Druckvorrichtungen zwar als Standardartikel erhältlich sind, die ein kostengünstiges Auftragen des Binders erlauben, jedoch sind sie hinsichtlich des erzielbaren Materialausstoßes beschränkt. Die erreichbare Baugeschwindigkeit ist daher bei Verfahren mit Bindermaterialauftrag wie dem oben beschriebenen ernstlich beschränkt, solange die kostengünstigen Drop-on-Demand Druckvorrichtungen eingesetzt werden. Zum anderen tendiert bei Verwendung eines Drop-On-Demand-Druckkopfes der Binder dazu, auch am Druckkopf auszuhärten und so den Druckkopf zu verstopfen, wodurch ein häufiges Reinigen des Druckkopfes erforderlich wird. Dies wiederum bedeutet Aufwand an Zeit und Kosten.
In der Patentschrift DE 197 23 892 B (Höchsmann et al.) (Patentanmeldung US 09/089,444) wird deshalb eine andere Vorgehensweise vorgeschlagen, um Gießformen zu erstellen. Anstelle des Partikelmaterials wird ein Verbundmaterial abgelagert, das mit einem Bindermaterial umhüllte Partikel aufweist. Dann wird ein Moderiermittel selektiv aufgetragen, so dass die spezifische Energie, die zum Binden und daher zum Verfestigen des Verbundmaterials durch Anschmelzen oder chemische Reaktion des Bindermaterials erforderlich ist, von einem Ausgangswert um einen diskreten Differenzbetrag auf einen vom Anfangswert unterschiedlichen Endwert herab- oder heraufsetzt. Anschließend wird Energie mit einem spezifischen Energiewert eingebracht, der zwischen dem Ausgangswert und dem Endwert liegt, so dass, je nachdem, ob die spezifische Energie herabgesetzt oder heraufgesetzt wurde, entweder der mit Moderiermittel benetzte oder der davon freie Bereich verfestigt wird. Da von dem Moderiermittel eine ungleich geringere Menge als für ein selektives Auftragen von Bindemittel aufgebracht werden muss, lassen sich selbst bei Verwendung kostengünstiger Drop-on-Demand-Druckköpfe hohe Fertigungsgeschwindigkeiten erzielen.
Da sich das Moderiermittel jedoch relativ unkontrolliert in der zuletzt aufgetragenen Schicht und der bereits gefertigten Struktur verteilt, können die Trennschärfe zwischen den verfestigten und den unverfestigten Teilen der Schicht und damit die Fertigungsgenauigkeit beeinträchtigt sein.
Ein ähnliches Verfahren wie das aus der DE 197 23 892 ist in der WO 98/09798 (Bredt) offenbart. Im Gegensatz zu DE 197 23 892 beschreibt WO 98/09798 ein Verfahren, in welchem eine Mischung aus Füllstoff-Partikeln und Klebstoff-Partikeln zum Ausbilden einer Schicht aufgetragen wird. Danach wird in einem Teilbereich der Schicht eine Flüssigkeit (ein Lösungsmittel) aufgetragen, die den Klebstoff aktiviert, so dass die Partikel der Schicht derart aneinander haften, dass aus den Partikeln in dem Teilbereich ein einziger Körper gebildet wird. Als Füllstoff kann dabei zum Beispiel Maltodextrin, als Klebstoff zum Beispiel Sucrose, und als aktivierende Flüssigkeit (Lösungsmittel) zum Beispiel Wasser verwendet werden. Auch bei diesem Verfahren ist die erreichbare Fertigungsgenauigkeit dadurch beschränkt, dass sich die zur Aktivierung verwendete Flüssigkeit (bzw. das Lösungsmittel) unkontrolliert in der obersten Schicht verteilen kann.
Mit der Erfindung wird die Aufgabe gelöst, ein Rapid-Prototyping Verfahren zur Herstellung von Bauteilen, insbesondere Gießformen bzw. Gießkernen zu schaffen, das mit einer kostengünstigen Vorrichtung durchführbar ist und gleichzeitig hohe Fertigungsgeschwindigkeit und gute Fertigungsgenauigkeit miteinander vereint, sowie eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete kostengünstige Vorrichtung zu schaffen.
Ziele der Erfindung werden erreicht durch ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils in Mehrschicht-Ablagerungstechnik, insbesondere eines Bauteils in Form einer Gießform oder eines Gießkernes, wobei die Ablagerungstechnik die Ablagerung von Partikelmaterial in mehrere übereinanderliegende benachbarte Schichten aufweist, welche in vorbestimmten Teilbereichen der jeweils benachbarten Schichten aneinander gebunden werden, wobei

a) eine poröse erste Schicht aus schüttfähigem oder ausstreubarem Partikelmaterial, welches Partikel vorbestimmte Partikelgröße aufweist, zum Ausbilden einer Schicht vorbestimmter Schichtdicke abgelagert wird,
b) zumindest auf den Teilbereich der ersten Schicht ein flüssiges Bindermaterial in vorbestimmter Dosierung aufgetragen wird, so dass das flüssige Bindermaterial zumindest in den Teilbereich der ersten Schicht eindringt und in den Teilbereich verteilt wird und die Partikel des Teilbereichs benetzt und nach der Verteilung des flüssigen Bindermaterials eine vorbestimmte Restporosität des Teilbereichs verbleibt,
c) auf den das Bindermaterial aufweisenden Teilbereich der ersten Schicht ein flüssiges Härtermaterial, welches bewirkt, dass das Bindermaterial in vorbestimmter Zeitspanne aushärtet, in vorbestimmter Dosierung selektiv aufgetragen wird, so dass das Härtermaterial in dem vorbestimmten Teilbereich der ersten Schicht verteilt wird,
d) eine zweite Schicht gemäß Schritt a) auf der das Bindermaterial und das Härtermaterial aufweisenden ersten Schicht abgelagert wird und gemäß Schritt b) mit einem Bindermaterial behandelt wird und gemäß Schritt c) in dem den Teilbereich der ersten Schicht zumindest teilweise überlappenden Teilbereich der zweiten Schicht mit einem flüssigen Härtermaterial behandelt wird, wobei das Härtermaterial auf den Teilbereich der zweiten Schicht innerhalb der vorbestimmten Zeitspanne aufgetragen wird, während der das Bindermaterial der ersten Schicht im Teilbereich der ersten Schicht selektiv aushärtet, so dass das Bindermaterial im Teilbereich der zweiten Schicht an das aushärtende Bindermaterial im Teilbereich der ersten Schicht gebunden wird, bevor das aushärtende Bindermaterial im Teilbereich der ersten Schicht endgültig ausgehärtet ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das Bindermaterial auf die zuvor abgelagerte Partikelschicht in flüssigem Zustand dosiert aufgetragen, so dass das Partikelmaterial lediglich von dem flüssigen Bindermaterial benetzt wird und verhindert wird, dass sich eine inhomogene Verteilung des Bindermaterials mit lokalen Ansammlungen von Binder ausbildet, wodurch die Qualität eines nach dem Verfahren gebildeten Bauteils verringert wäre. Das Bindermaterial kann vollflächig aufgetragen werden, wodurch im Vergleich zu anderen verfahren hohe Fertigungsgeschwindigkeiten erzielbar sind.
Das Bindermaterial und das Härtermaterial werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren so ausgewählt, dass sie als Komponenten eines Zwei-Komponenten-Klebstoffes wirken können. Der Binder wird mindestens auf den jeweiligen Teilbereich der jeweiligen Schicht aufgetragen; das selektiv nur in den auszuhärtenden Teilbereichen aufzutragende Material ist das Härtermaterial. Bei Verwendung einer geeigneten Kombination von Bindermaterial und Härtermaterial muss eine nur geringe Menge Härtermaterial aufgetragen werden, um eine größere Menge an Bindermaterial auszuhärten. Diese nur geringe Menge von Härtermaterial kann problemlos mittels eines herkömmlichen Drop-On-Demand-Druckkopfes, der nur begrenzte Mengen von Material auszustoßen vermag, kostengünstig aufgetragen werden. Dadurch dass das Härtermaterial als solches nicht aushärtet und somit dünnflüssig bleibt, wird außerdem verhindert, dass der Druckkopf während des Auftragvorganges verstopft wird.
Das Bindermaterial, das Härtermaterial, die Dosierung des Bindermaterials und des Härtermaterials im Verhältnis zueinander und zum jeweiligen Volumen des Partikelmaterials pro Schicht und die Verfahrensbedingungen werden derart eingestellt, dass in der Aushärtezeit das Bindermaterial in dem vorbestimmten Teilbereich der ersten Schicht nicht vollständig ausgehärtet ist, wenn die zweite Schicht aufgetragen und mit Bindermaterial und dem Härtermaterial behandelt wird. Dies stellt sicher, dass Binder- und/oder Härtermaterial in geringem Maße in die untere Schicht eindringen und sich die einzelnen Schichten in den überlappenden Abschnitten davon miteinander verbinden, so dass ein zusammenhängender dreidimensionaler Körper geschaffen wird.
Die Verwendung eines geeigneten Zwei-Komponenten-Klebstoffs bietet auch Vorteile gegenüber einem System, welches einen Binder und einem Moderator verwendet, durch den der Binder aktiviert wird. Dadurch, dass bei dem erfindungsgemäßen Verfahren das Bindematerial nur aber unmittelbar nach dem Auftragen des Härtermaterial auszuhärten beginnt, wird ein unkontrolliertes Fließen von Binder und/oder Härter zwischen Teilbereichen, die ausgehärtet werden sollen und solchen, die nicht ausgehärtet werden sollen, verhindert oder zumindest wird deren fließen stark verringert, wodurch die Fertigungsgenauigkeit erhöht ist.
Als Partikelmaterial wird vorzugsweise ein Sand, z.B. ein Quarzsand, ein Silikatsand, ein Chromitsand, ein Olivinsand oder ein Zirkonsand verwendet, wobei der Sand unbehandelt sein kann. Es kann jedoch auch ein geeignetes anderes schüttfähiges Partikelmaterial verwendet werden. Unbehandelte Materialien haben den Vorteil, dass sie kostengünstiger sind als bereits mit Binder vorbehandelte Materialien, wie sie z.B. für Lasersinter-Techniken erforderlich sind.
Die Größe der Partikel des Partikelmaterials liegt vorzugsweise im Bereich von 100 bis 200 μm, bevorzugt im Bereich von 110 bis 160 μm. Es ist auch möglich, kleinere oder größere Partikel zu verwenden. Zu kleine Partikel sind jedoch z.B. durch Luftbewegungen sehr leicht beeinflussbar, so dass eine homogene Ablagerung der Partikel eher erschwert ist. Zu große Partikel führen zu einer unerwünschten Körnigkeit (der Oberfläche) des fertigen Bauteils. Typischerweise beträgt der mittlere Durchmesser bzw. die mittlere Größe der Partikel ungefähr 140 μm.
Die Schichtdicke der einzelnen Schichten von Partikelmaterial ist variabel. Geringere Schichtdicken erlauben es, konstruktive Details des zu erstellenden Bauteils mit höherer Auflösung zu fertigen. Bei sehr geringen Schichtdicken ist durch Verringerung der Schichtdicke allerdings keine Steigerung der Auflösung mehr möglich, da dann Prozessschwankungen die Auflösung begrenzen. Zu geringe Schichtdicken führen andererseits zu einer geringen Fertigungsgeschwindigkeit, da viele Schichtablagerungsschritte erforderlich sind. Höhere Schichtdicken erhöhen die erzielbare Fertigungsgeschwindigkeit, allerdings nicht bis zu beliebig hohen Schichtdicken. Zu hohe Schichtdicken erschweren es, das Bindermaterial und das Härtermaterial homogen auf die Schicht aus Partikelmaterial aufzutragen, so dass diese Arbeitsschritte länger dauern und die Fertigungsgeschwindigkeit bei weiterer Erhöhung der Schichtdicke nicht wesentlich erhöht wird oder sogar wieder abnimmt. Zudem ist bei Verwendung von dickeren Schichten nur eine geringere Auflösung in Bezug auf konstruktive Details am zu fertigenden Bauteil erzielbar. Vorzugweise liegt die Schichtdicke im Bereich von 0,15 bis 0,3 mm, da so einerseits eine relativ hohe Fertigungsgeschwindigkeit erreichbar ist, und andererseits eine ausreichende Verbindung zwischen den aufeinanderfolgenden Schichten und eine ausreichende Auflösung in Bezug auf Details am Bauteil erzielbar ist.
Die Schichtdicke kann im Verlauf der Fertigung eines Bauteils variiert werden. So kann zum Beispiel in Bereichen des Bauteils, die arm an konstruktiven Details sind, eine größere Schichtdicke gewählt werden, um die Fertigungsgeschwindigkeit zu erhöhen. In den Bereichen des Bauteils, die komplizierte und kleine konstruktive Details aufweisen, kann eine geringere Schichtdicke gewählt werden, so dass in jenen Bereichen die Auflösung und Fertigungsgenauigkeit erhöht sind.
Das hinreichend dünnflüssige Bindermaterial wird derart ausgewählt, dass es sich in vorbestimmter Dosierung auf die Partikelschicht auftragen lässt und sich durch die in den Hohlräumen zwischen den Partikeln wirkenden Kapillarkräfte in der Partikelschicht verteilt, so dass die Partikel benetzt werden. Diese Vorgänge können durch entsprechende Auswahl einer geeigneten Viskosität und Dosierrate des Bindermaterials optimiert werden. Die Bindermenge wird derart bemessen, dass in der Partikelschicht eine Restporosität verbleibt, so dass im nachfolgenden Schritt des Auftragens des dünnflüssigen Härtermaterials auch das Härtermaterial durch in den Hohlräumen wirkende Kapillarkräfte in der mit Bindermaterial behandelten Partikelschicht verteilt wird und die bereits mit Bindermaterial benetzten Partikel benetzt. Bevorzugt ist die vorbestimmte Dosierung des Bindermaterials so gewählt, dass das Gewichtsverhältnis von Bindermaterial zu Partikelmaterial unter 4 Prozent, und dabei bevorzugt im Bereich von 2 bis 3 Prozent liegt. Die relativ zur Partikelmaterialmenge aufgetragene Menge an Bindermaterial kann von Schicht zu Schicht unterschiedlich sein.
Überdies lässt sich durch eine entsprechende Dosierung des Bindermaterials auch erreichen, dass sogar nach dem Aushärten eine gewisse Restporosität in dem verfestigten Körper verbleibt, so dass beim späteren Gießprozess sich bildende Gase entweichen können.
Wird eine Gießform oder ein Gießkern gefertigt, so ist die Dosierung des Bindermaterials vorzugsweise so gewählt, dass bei der Verwendung der Gießform oder des Gießkerns zur Herstellung eines Gusskörpers aus einer Schmelze einerseits die Gießform oder der Gießkern dem Druck der Schmelze standhält, solange diese noch nicht formstabil ist, und andererseits zu dem Zeitpunkt, zu dem die Schmelze so weit teilweise erstarrt ist, dass der Gusskörper im wesentlichen formstabil ist, das Bindermaterial mindestens größtenteils verdampft ist. Die Gießform kann dann, nachdem der Gusskörper erstarrt ist, einfach zerstört werden, so dass der Gusskörper aus der Gießform ohne großen Aufwand entnommen werden kann (Lost-Form-Verfahren).
Das flüssige Bindermaterial kann z.B. in Form eines Strahls auf die Partikelschicht aufgetragen werden. Vorzugsweise wird das Bindermaterial jedoch in Form flüssiger Tröpfchen vorbestimmten Durchmessers aufgetragen, da so das Bindermaterial sehr homogen verteilbar ist. Der Tröpfchendurchmesser liegt dabei vorzugsweise im Bereich von 5 bis 50 μm. Bei Tröpfchen, deren Durchmesser kleiner als ungefähr 5 μm groß ist, sind Reibungskräfte in der Luft gegenüber der Schwerkraft nicht mehr vernachlässigbar, wodurch es schwierig ist, die Tröpfchen zuverlässig auf der Partikelschicht abzulagern. Große Tropfen dagegen bewirken eine inhomogene Verteilung der Flüssigkeit in der Partikelschicht.
Als Auftragstechniken für das flüssige Bindermaterial können z.B. sogenannte Airless-Techniken verwendet werden, bei denen das reine Bindermaterial unter Hochdruck durch eine Düse gepresst wird. Andere geeignete Techniken sind die Airbrush-Technik, bei der das Bindermaterial an einen Dorn geführt wird, wo es von einem an dem Dorn vorbeigeführten schnellen Luftstrom mitgerissen wird, und die Rotationstechnik. Mittels dieser Techniken ist das Bindermaterial in sehr feinen Tröpfchen und sehr exakt dosierbar.
Bevorzugt wird zum Auftragen des Bindermaterials ein Zerstäuber oder Vernebler (Aerosolerzeuger) verwendet. Für jenen Vorgang verwendbare Vorrichtungen haben den Vorteil, dass sie nur wenige bewegte Bauteile benötigen und daher unaufwendig sind.
Das flüssige Bindermaterial kann vollflächig auf die jeweilige Schicht aufgetragen werden. Es ist jedoch erfindungsgemäß möglich, das flüssige Bindermaterial ausschließlich auf die obere Fläche des vorbestimmten Teilbereichs der jeweiligen Schicht aufzutragen. Solch eine selektive Auftragung nicht nur von dem Härtermaterial, sondern auch von dem flüssigen Bindermaterial auf den jeweilige Teilbereich kann vorteilhaft sein, wenn der vorbestimmte Teilbereich einer oberen Schicht sich seitlich über den Teilbereich einer angrenzenden, unteren Schicht erstreckt, wobei dadurch ein bestimmter Teil der unteren Schicht überlagert wird, welcher nicht ausgehärtet werden sollte. Wenn jener bestimmte Teil ebenfalls ein Bindermaterial enthalten sollte, welches in Kontakt mit einer jeweiligen Menge von Härtermaterial kommen würde, welches die Grenze zwischen der oberen und unteren Schicht durchdringt, kann ein ungewünschter Aushärteffekt in dem Bindermaterial des bestimmten Teils der untern Schicht nahe der Grenze zwischen der untern und oberen Schicht verursacht werden. Eine selektive Auftragung des Bindermaterials oder eine nicht-selektive Auftragung des Bindermaterials kann nach Wahl gemäß den Anforderungen verwendet werden.
Das flüssige Härtermaterial wird ebenfalls bevorzugt in Form flüssiger Tröpfchen vorbestimmten Durchmessers aufgetragen, da so ein sehr homogenes Verteilen des Härtermaterials möglich ist. Der Tröpfchendurchmesser liegt dabei ebenfalls vorzugsweise im Bereich von 5 bis 50 μm.
Da das Härtermaterial selektiv in Teilbereichen aufgetragen wird, ist zum Auftragen eine steuerbare Vorrichtung erforderlich. Eine kostengünstige und u.a. daher bevorzugte solche Vorrichtung stellt ein Drop-on-Demand Druckkopf, wie er zum Beispiel aus Tintenstrahldruckern bekannt ist, dar. Dabei kann ein Druckkopf mit Bubble-Jet-Technik oder ein Druckkopf mit Piezo-Technik verwendet werden. Wird ein Drop-On-Demand Druckkopf verwendet, so liegt der Durchmesser der Härtertröpfchen konstruktionsbedingt im Bereich von 30 bis 50 μm; kleinere Tröpfchen sind mittels Standard-Drop-On-Demad-Druckköpfen derzeit nicht erzeugbar.
Als Bindermaterial kann ein beliebiges flüssiges Bindermaterial verwendet werden, das es vermag, mit einem Härtermaterial, von welchem das Bindermaterial ausgehärtet wird, ein Zwei-Komponenten-Misch-Klebstoff-System zu bilden. Zum Beispiel kann Furanharz, Resol-Ester oder Phenolharz verwendet werden. Als Härtermaterial kann eine organische Säure verwendet werden.
Bevorzugt werden ein Bindermaterial und ein Härtermaterial verwendet, die eine Durchführung des Verfahrens bei Raumtemperatur erlauben, da so der apparative Aufwand nicht unnötig erhöht wird. Die Viskosität des Bindermaterials ist bei 20 °C bevorzugt im Bereich von 25 bis 50 mPas und die Viskosität des Härtermaterials, wie es aufgetragen wird, ist bei 20 °C bevorzugt im Bereich von 7 bis 10 mPas.
Als Bindermaterial bevorzugt ist Furanharz, das bevorzugt Furfurylalkohol zu einem Anteil von mindestens 50 Prozent und Ethandiol zu einem Anteil von ungefähr 4 Prozent sowie Wasser aufweist. Das bevorzugte Härtermaterial weist Toluolsulfonsäure zu einem Anteil von 45 bis 55 Prozent, Diethylenglycol zu einem Anteil von 5 bis 15 Prozent und Schwefelsäure zu einem Anteil von höchstens 1 Prozent auf. Vorzugsweise werden das bevorzugte Bindermaterial und das bevorzugte Härtermaterial im Gewichtsverhältnis von 2:1 verwendet.
Das Härtermaterial kann zusätzlich im Verhältnis von ungefähr 2:1 mit Alkohol verdünnt sein, damit es leichter mit einem Drop-On-Demand Druckkopf auftragbar ist. Der Alkohol verdampft während des Aushärtens. Dem Härtermaterial können auch zu anderen Zwecken Additive wie Alkohol zugefügt sein. Zum einen lässt sich durch das Zufügen von Additiven die Aushärtzeit des kombinierten Binder-Härter-Materials variieren. Zum anderen lässt sich die Viskosität des Härtermaterials, falls dies erforderlich ist, so einstellen, dass es möglich ist, das Verfahren bei Raumtemperatur durchzuführen.
Falls sowohl das Bindermaterial als auch das Härtermaterial in Form von Tröpfchen aufgetragen werden, so ist es bevorzugt, dass das Härtermaterial derart mit Alkohol verdünnt ist, dass die Binder- und die Härtertröpfchen mit der gleichen Tröpfchenliniendichte bzw. Tröpfchenflächendichte aufgetragen werden können. Bevorzugt ist hierbei eine Tröpfchenliniendichte im Bereich von 100 bis 600 dpi.
Das Verfahren gemäß der Erfindung eignet sich zum Herstellen von unterschiedlichen Bauteilen, zum Beispiel von Designmodellen. Bevorzugt ist die Anwendung des Verfahrens zur Herstellung von Gießformen oder Gießkernen, vorzugsweise Gießformen.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Herstellen von Bauteilen weist folgende Komponenten auf:

eine Bauunterlage,
eine Steuereinheit,
eine mittels der Steuereinheit steuerbare, verschiebbare Auftragsvorrichtung, von der ein schüttfähiges Partikelmaterial auf der Bauunterlage oder einer vorangehenden Schicht ablagerbar ist zum Ausbilden einer Schicht vorbestimmter Dicke,
eine mittels der Steuereinheit steuerbare Binder-Dosiervorrichtung, welche an einem Wagen montiert ist und welche eine Düsenanordnung aufweist, mittels welcher in dosierter Menge ein flüssiges Bindermaterial in Form von Tröpfchen vorbestimmten Durchmessers vollflächig auf die jeweilige Schicht oder ausschließlich auf einen ausgewählten Bereich der jeweiligen Schicht auftragbar ist, und
eine mittels der Steuereinheit steuerbare Härtermaterial-Dosiervorrichtung, welche an dem Wagen montiert ist, welche senkrecht zur Reiserichtung des Wagens bewegbar ist und mittels welcher ein flüssiges Härtermaterial in Form von Tröpfchen vorbestimmten Durchmessers auf ausgewählte Bereiche der Schicht auftragbar ist.

Im Folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
1a eine schematische Darstellung eines nach einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellten Bauteils im Querschnitt in der Endphase seiner Herstellung;
1b das Bauteil aus 1a in seinem fertigem Zustand;
2 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, während der Dosierkopf arbeitet;
3 die Vorrichtung aus 2 beim Auftragen des Bindermaterials.
1a zeigt eine schematische Darstellung eines nach einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellten Bauteils im Querschnitt beim Vollenden seiner Herstellung, woraus das Prinzip des Verfahrens ersichtlich ist. Gemäß dem Verfahren werden zum Herstellen eines Bauteils nacheinander n Schichten s1 bis sn hergestellt. In einem ersten Schritt wird eine erste Partikelschicht s1 vollflächig aufgetragen. Danach wird in einem zweiten Schritt die Partikelschicht mit Bindermaterial vollflächig benetzt. In einem dritten Schritt wird anschließend in einem ausgewählten Teilbereich t1 (schraffiert) der ersten Schicht s1 das Härtermaterial aufgetragen. Diese drei Schritte werden nacheinander auch für die übrigen Schichten s2 bis sn durchgeführt. Die Teilbereiche ti, tj für unterschiedliche Schichten si, sj sind dabei im Allgemeinen unterschiedlich, überlappen sich aber zumindest teilweise, so dass sie fest miteinander verbunden werden.
Nachdem das Härtermaterial auf die letzte Schicht sn aufgetragen worden ist und nachdem das Bauteil ausgehärtet ist, wird das nicht verfestigte Partikelmaterial entfernt, so dass das in 1b gezeigte fertige Bauteil verbleibt.
Zur Herstellung einer Gießform nach dem erfindungsgemäßen Verfahren werden Partikelmaterial und Bindermaterial wie oben beschrieben aufgetragen. Der Härter wird dagegen jeweils im Bereich außerhalb des Teilbereichs ti, i=1...n, aufgetragen. Dadurch werden diese Bereiche außerhalb ti verfestigt. Nach Beenden des Verfahrens und Aushärten des Bauteils wird das nicht verfestigte Partikelmaterial in den Teilbereichen ti, i=1...n, entfernt, so dass ein Bauteil mit einem Hohlraum in Form des in 1b dargestellten Körpers verbleibt.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Herstellen von Bauteilen ist in 2 und 3 gezeigt. Eine solche Vorrichtung weist folgende Komponenten auf:

eine vertikal bewegbare Bauunterlage 1,
eine Steuereinheit,
eine mittels der Steuereinheit steuerbare, bewegbare Auftragsvorrichtung 2, von der Schichten eines schüttfähiges Partikelmaterial auf der Bauunterlage 1 oder einer vorangehenden Schicht ablagerbar ist zum Ausbilden einer Schicht vorbestimmter Dicke,
eine mittels der Steuereinheit steuerbare Zerstäubervorrichtung 4, welche an einem horizontal bewegbaren Wagen 42 montiert ist und welche eine Düsenanordnung 43 aufweist, von der ein Bindermaterial zum Ausbilden von Tröpfchen mit vorbestimmten Tröpfchendurchmesser zerstäubbar und dosiert vollflächig auf die Schicht auftragbar ist, und
ein mittels der Steuereinheit steuerbares Dosiergerät 3, welches horizontal bewegbar ist und von dem ein flüssiger Härter zum Ausbilden von Tröpfchen mit vorbestimmten Tröpfchendurchmesser zerstäubbar und auf ausgewählte Bereiche der Schicht auftragbar ist.

Die Bauunterlage 1 erstreckt sich in einer Ebene, die von der durch die x-Achse und die y-Achse aufgespannten (x, y)-Ebene repräsentiert ist, wobei die x-Achse senkrecht zur y-Achse ist. Die Bauunterlage 1 weist einen ersten Rand 51, einen zweiten Rand 52, einen dritten Rand 53 und einen vierten Rand 54 auf. Der erste und der zweite Rand 51, 52 verlaufen im Wesentlichen parallel zueinander und im Wesentlichen in y-Richtung. Der dritte und der vierte Rand 53, 54 verlaufen im Wesentlichen parallel zueinander und im Wesentlichen in x-Richtung. Die Bauunterlage 1 ist in der senkrecht auf der (x, y)-Ebene stehenden z-Richtung vertikal verstellbar.
Die Auftragsvorrichtung 2 für Partikelmaterial weist einen längs der x-Achse länglichen Kasten 21 auf, der an einem unteren Rand 211 und an einem oberen Rand 212 offen ist und zur Aufnahme von Partikelmaterial und zum Auftragen des Partikelmaterials auf die Bauunterlage 1 oder auf die zuletzt aufgetragene Partikelschicht gestaltet ist. In der Nähe des unteren, der Bauunterlage 1 zugewandten offenen Randes 211 des Kastens ist eine Auslassvorrichtung 22 vorgesehen, welche Streichklingen aufweist und welche zu unterschiedlichen Graden geöffnet oder vollständig geschlossen werden kann. Die Auftragsvorrichtung 2 ist längs der y-Achse im Wesentlichen vom ersten Rand 51 zum zweiten Rand 52 und zurück mit variablen Geschwindigkeiten bewegbar.
Der Wagen 42 mit der Düsenanordnung 43 zum Auftragen des Bindermaterials ist ebenfalls längs der x-Achse länglich ausgebildet und längs der y-Achse im Wesentlichen vom ersten Rand 51 zum zweiten Rand 52 und zurück bewegbar. Die Düsenanordnung 43 weist eine Vielzahl von einer sich zwischen dem dritten Rand 53 und dem vierten Rand 54 längs erstreckenden Reihe von im Wesentlichen linear angeordneten verstellbaren Düsen zum Ausstoßen von Bindermaterial auf. Alternativ können an der Düsenanordnung 43 mehrere sich zwischen dem dritten Rand 53 und dem vierten Rand 54 erstreckende Reihen von Düsen angeordnet sein. Die Anordnung der Düsen in unterschiedlichen Reihen kann dabei identisch oder unterschiedlich sein.
Das Dosiergerät 3 zum Auftragen des Härtermaterials ist entlang des Wagens 42 längs der x-Achse im Wesentlichen vom dritten Rand 53 bis zum vierten Rand 54 und zurück bewegbar. Das heißt, die Auftragsvorrichtung 2 für das Partikelmaterial und die Düsenanordnung 43 zum Auftragen des Bindermaterials sind in dieselbe x-Richtung bewegbar, wobei das Dosiergerät 3 zum Auftragen des Härtermaterials senkrecht dazu (in y-Richtung) bewegbar ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird mittels der Vorrichtung gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung folgendermaßen durchgeführt.
Zu Beginn des Verfahrens ist die Auftragsvorrichtung 2 z.B., wie in 2 gezeigt ist, am ersten Rand 51 der Bauunterlage 1 positioniert. Der Kasten 21 enthält Partikelmaterial, und die Auslassvorrichtung 22 ist geschlossen. Die Auslassvorrichtung 22 des Kastens 21 wird geöffnet, so dass zwischen dem dritten Rand 53 und dem vierten Rand 54 der Bauunterlage 1 Partikelmaterial auf die Bauunterlage 1 aufgetragen wird, und gleichzeitig wird die Auftragsvorrichtung 2 mit konstanter Geschwindigkeit längs der y-Achse bis zum gegenüberliegenden zweiten Rand 52 bewegt, so dass die gesamte Bauunterlage 1 mit einer gleichförmigen Schicht von Partikelmaterial bedeckt wird. Der Kasten 21 wird dabei derart über die Bauunterlage 1 bewegt, dass die bereits aufgetragene Partikelschicht von dem unteren Rand 211 des Kastens 21 glattgestrichen wird. Die Position in z-Richtung der Bauunterlage bezüglich des Kastens 21 wird dabei so eingestellt, dass die Partikelschicht nach dem Glattstreichen mittels der Streichklinge am unteren Rand 211 des Kastens 21 eine vorbestimmte gewünschte Schichtdicke aufweist. Die Bewegungsgeschwindigkeit und/oder der Öffnungsgrad der Verschlussvorrichtung 22 sind/ist dabei vorzugsweise so gewählt und mittels der Steuereinheit eingestellt, dass genau die für die vorbestimmte Schichtdicke erforderliche Menge von Partikelmaterial auf die Bauunterlage 1 gelangt. Sobald die Auftragsvorrichtung 2 am zweiten Rand 52 angekommen ist, wird die Zufuhr an Partikelmaterial unterbrochen.
Anschließend wird der Wagen 42, der sich bis jetzt in Wartestellung am zweiten Rand 52 befand, mit konstanter Geschwindigkeit in y-Richtung über die nun mit einer Partikelschicht bedeckte Bauunterlage 1 hinwegbewegt bis er den ersten Rand 51 erreicht. Gleichzeitig wird aus den Düsen der Düsenanordnung 43 Bindermaterial ausgestoßen, so dass die Partikelschicht gleichförmig mit Bindermaterial benetzt wird. Die Bewegungsgeschwindigkeit des Wagens 42 wird dabei so gewählt und mittels der Steuereinheit eingestellt, dass eine gewünschte vorbestimmte Menge an Bindermaterial auf/in die Partikelschicht auf/eingebracht wird. Zuletzt wird der Wagen 42 ohne Materialausstoß wieder zurück zum zweiten Rand 52 verfahren.
Im darauffolgenden Verfahrensschritt wird das Härtermaterial in Tröpfchenform aufgetragen. Dazu wird die Dosiervorrichtung 3, vorzugweise ein Drop-on-Demand Dosierkopf, wie er aus Tintenstrahldruckern bekannt ist, verwendet. Diese befindet sich anfänglich z.B. am dritten Rand 53 der Bauunterlage 1 oder außerhalb der Bauunterlage in der Nähe des dritten Randes 53 (d.h. in der Ecke, die zweiter und dritter Rand 52, 53 bilden). Bei Beginn des Verfahrensschrittes wird die Dosiervorrichtung in x-Richtung vom dritten Rand 53 bis zum vierten Rand 54 gesteuert bewegt. Während jenem Vorgang wird in einem ausgewählten Teilbereich der sich zwischen den beiden Rändern erstreckenden Strecke Härtermaterial mit einer vorbestimmten Tröpfchenliniendichte in x-Richtung auf die mit Bindermaterial versehene Partikelschicht aufgetragen. Anschließend wird die Dosiervorrichtung zurück zum dritten Rand 53 bewegt, ohne dass Härtermaterial aufgetragen wird, und zugleich, direkt danach oder direkt davor wird der Wagen 42 derart gesteuert, dass er sich um eine diskrete Strecke in y-Richtung in Richtung des ersten Randes 51 bewegt und wieder stoppt. Die diskrete Strecke ist vergleichbar mit dem durch die Tröpfchenliniendichte bestimmten Abstand der Härtertröpfchen in x-Richtung. Nach dem Bewegen um die diskrete Strecke wird die Dosiervorrichtung 3 erneut vom dritten Rand 53 zum vierten Rand 54 bewegt, wobei in einem vorbestimmten Teilbereich Härtermaterial aufgetragen wird, der i.a. von dem Teilbereich unterschiedlich ist, auf welchem Härtermaterial im vorherigen Zyklus aufgetragen worden ist. Die oben beschriebenen Schritte werden wiederholt, bis der Wagen 42 den ersten Rand 51 erreicht hat, woraufhin der letzte Härterauftragsschritt durchgeführt wird.
Nun ist die erste Schicht vollendet, und die zweite Partikelschicht wird aufgetragen. Dazu wird zuerst die Bauunterlage 1 um eine diskrete z-Distanz in z-Richtung von der Auftragsvorrichtung 2 weg bewegt. Die z-Distanz wird so eingestellt, dass sie gleich der gewünschten vorbestimmten Schichtdicke der nachfolgend aufzutragenden zweiten Schicht ist. Anschließend werden Partikelmaterial, Bindermaterial und Härtermaterial wie bei der ersten Schicht aufgetragen (abgesehen davon, dass der mit Härtermaterial zu benetzende Teilbereich i.a. von dem Teilbereich bei der ersten Schicht unterschiedlich ist).
Mit dem Auftragen des Partikelmaterials für die zweite Schicht kann am zweiten Rand 52 begonnen werden. Alternativ wird die Auftragsvorrichtung 2 ohne Materialausstoß zurück zum ersten Rand 51 bewegt; in diesem Fall wird mit dem Partikelmaterialauftrag, wie bei der ersten Schicht, am ersten Rand 51 begonnen.
Alternativ zum oben beschriebenen bei Tintenstrahldruckern üblichen Verfahren, bei dem mit dem Bewegen der Dosiervorrichtung 3 immer vom selben Rand (53 oder 54) begonnen wird, kann das Härtermaterial sowohl während die Dosiervorrichtung 3 vom dritten Rand 53 zum vierten Rand 54 bewegt wird als auch beim Zurückbewegen von ihr vom vierten Rand 54 zum dritten Rand 53 aufgetragen werden. Ebenso ist es möglich, dass der Wagen 42 nach dem Auftragen des Bindermaterials nicht zurückbewegt wird, sondern dass mit dem Auftragen des Härtermaterials an dem Rand der Bauunterlage 1 begonnen wird, an dem das Auftragen des Bindermaterials beendet worden ist (im vorliegenden Fall ist dies der erste Rand 51). Auch kann der Wagen 42 zum Materialauftrag am selben Ende der Bauunterlage 1 sich zu bewegen beginnen wie die Auftragsvorrichtung 2 zum Auftragen des Partikelmaterials zu bewegen beginnt.

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Bauteils durch Mehrschicht-Ablagerungstechnik, insbesondere eines Bauteils in Form einer Gießform oder eines Gießkernes, wobei die Mehrschicht-Ablagerungstechnik die Ablagerung von schüttfähigem Partikelmaterial in mehrer übereinanderliegende benachbarte Schichten aufweist, welche in vorbestimmten Teilbereichen der jeweils benachbarten Schichten aneinander gebunden sind, wobei a) eine poröse erste Schicht aus schüttfähigem Partikelmaterial, welches Partikel vorbestimmter Partikelgröße aufweist, zum Ausbilden einer Schicht vorbestimmter Schichtdicke abgelagert wird, b) zumindest auf den Teilbereich der ersten Schicht ein flüssiges Bindermaterial in vorbestimmter Dosierung aufgetragen wird, so dass das flüssige Bindermaterial in den Teilbereich eindringt und in dem Teilbereich verteilt wird und die Partikel des Teilbereichs benetzt und nach der Verteilung des flüssigen Bindermaterials eine vorbestimmte Restporosität des Teilbereichs verbleibt, c) auf den das Bindermaterial aufweisenden Teilbereich der ersten Schicht ein flüssiges Härtermaterial, welches bewirkt, dass das Bindermaterial in vorbestimmter Zeitspanne aushärtet, in vorbestimmter Dosierung selektiv aufgetragen wird, so dass das Härtermaterial in dem Teilbereich der ersten Schicht verteilt wird, d) eine zweite Schicht gemäß Schritt a) auf der das Bindermaterial und das Härtermaterial aufweisenden ersten Schicht abgelagert wird und gemäß Schritt b) mit einem Bindermaterial behandelt wird und in dem den Teilbereich der ersten Schicht zumindest teilweise überlappenden Teilbereich der zweiten Schicht mit einem flüssigen Härtermaterial gemäß Schritt c) behandelt wird, wobei das Härtermaterial auf den Teilbereich der zweiten Schicht innerhalb der vorbestimmten Zeitspanne aufgetragen wird, während der das Bindermaterial der ersten Schicht im Teilbereich der ersten Schicht selektiv aushärtet, so dass das Bindermaterial im Teilbereich der zweiten Schicht an das aushärtende Bindermaterial im Teilbereich der ersten Schicht gebunden wird, bevor das aushärtende Bindermaterial im Teilbereich der ersten Schicht endgültig ausgehärtet ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die vorbestimmte Partikelgröße von 100 bis 200 μm reicht, vorzugsweise von 110 bis 160 μm, und typischerweise 140 μm beträgt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die vorbestimmte Schichtdicke von 0,15 bis 0,3 mm reicht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das flüssige Bindermaterial in Form flüssiger Bindermaterialtröpfchen vorbestimmten Tröpfchendurchmessers aufgetragen wird.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei der vorbestimmte Tröpfchendurchmesser der Bindertröpfchen von 5 bis 50 μm reicht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das flüssige Härtermaterial in Form flüssiger Härtermaterialtröpfchen vorbestimmten Tröpfchendurchmessers aufgetragen wird.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei der vorbestimmte Tröpfchendurchmesser der Härtermaterialtröpfchen von 5 bis 50 μm reicht.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, wobei zum Auftragen der Härtermaterialtröpfchen ein Drop-on-Demand Druckkopf mit Bubble-Jet- oder Piezo-System verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei als das Partikelmaterial ein Sand aus der Gruppe verwendet wird, die Quarzsand, Silikatsand, Chromitsand, Olivinsand und Zirkonsand aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die vorbestimmte Dosierung des Bindermaterials so gewählt ist, dass das Gewichtsverhältnis des Bindermaterials gegenüber dem Partikelmaterial von 2 bis 3 Prozent reicht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei als Bindermaterial ein Material aus der Materialgruppe verwendet wird, welche Furanharz, Resol-Ester und Phenolharz aufweist.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei Furanharz mit Furfurylalkohol zu einem Anteil von mindestens 50 Prozent und Ethandiol zu einem Anteil von ungefähr 4 Prozent verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei als Härtermaterial eine organische Säure verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei das Härtermaterial Toluolsulfonsäure zu einem Anteil von 45 bis 55 Prozent, Diethylenglycol zu einem Anteil von 5 bis 15 Prozent und Schwefelsäure zu einem Anteil von höchstens 1 Prozent aufweist.
Verfahren nach den Ansprüchen 12 und 14, wobei das Bindermaterial und das Härtermaterial im Gewichtsverhältnis von 2:1 verwendet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei das Härtermaterial im Verhältnis von ungefähr 2:1 mit Alkohol verdünnt ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei das Bindermaterial und/oder das Härtermaterial im entsprechenden Schritt b) bzw. c) mit einer Tröpfchenliniendichte aufgetragen werden/wird, die von 300 bis 600 dpi reicht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei in Schritt b) das flüssige Bindermaterial ausschließlich auf den Teilbereich aufgetragen wird.
Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 18 zum Herstellen einer Gießform oder eines -kerns für ein Lost-Form-Verfahren.
Vorrichtung zum Herstellen von Bauteilen in Ablagerungstechnik, mit einer in z-Richtung vertikal verschiebbaren Bauunterlage (1), einer Steuereinheit, einer mittels der Steuereinheit steuerbaren und in y-Richtung horizontal bewegbaren Auftragungsvorrichtung (2), mittels welcher Schichten eines schüttfähigen Partikelmaterials ablagerbar sind zum Ausbilden einer Schicht mit vorbestimmter Dicke, einer Binder-Dosiervorrichtung (4), welche mittels der Steuereinheit steuerbar ist und an einem Wagen (42) montiert ist, welcher über der Bauunterlage in y-Richtung horizontal bewegbar ist, wobei die Binder-Dosiervorrichtung (4) ferner eine Düsenanordnung (43) aufweist, mittels welcher in dosierter Menge ein flüssiges Bindermaterial in Form von Tröpfchen vorbestimmten Durchmessers auf die Schicht auftragbar ist, und einer Härtermaterial-Dosiervorrichtung (3), welche in x-Richtung horizontal bewegbar ist, mittels der Steuereinheit steuerbar ist, an dem Wagen (42) montiert ist und mittels welcher ein flüssiges Härtermaterial in Form von Tröpfchen vorbestimmten Durchmessers auf ausgewählte Teilbereiche der Schicht auftragbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 20, wobei die Härtermaterial-Dosiervorrichtung (3) ein Drop-on-Demand Druckkopf ist, der ein Bubble-Jet- oder Piezo-System verwendet.
Vorrichtung nach Anspruch 20 oder 21, wobei die Binder-Dosiervorrichtung (4) ein Drop-on-Demand Druckkopf ist, der ein Bubble-Jet- oder Piezo-System verwendet.
Gießform oder Gießkern, die/der gemäß dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19 angefertigt ist.