EP2121222A2 - Ceramic and/or powder-metallurgical composite shaped body and method for the production thereof - Google Patents

Ceramic and/or powder-metallurgical composite shaped body and method for the production thereof

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Publication number
EP2121222A2
EP2121222A2 EP08701277A EP08701277A EP2121222A2 EP 2121222 A2 EP2121222 A2 EP 2121222A2 EP 08701277 A EP08701277 A EP 08701277A EP 08701277 A EP08701277 A EP 08701277A EP 2121222 A2 EP2121222 A2 EP 2121222A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
composite
green
green sheet
mold
molded body
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP08701277A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Hartmut Walcher
Marko Maetzig
Andreas Baumann
Reinhard Lenk
Tassilo Moritz
Hans-Jürgen Richter
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
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Filing date
Publication date
Application filed by Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV filed Critical Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Publication of EP2121222A2 publication Critical patent/EP2121222A2/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F7/00—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression
    • B22F7/06—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of composite workpieces or articles from parts, e.g. to form tipped tools
    • B22F7/062—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of composite workpieces or articles from parts, e.g. to form tipped tools involving the connection or repairing of preformed parts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
    • B22F2998/10—Processes characterised by the sequence of their steps
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/25—Web or sheet containing structurally defined element or component and including a second component containing structurally defined particles
    • Y10T428/252—Glass or ceramic [i.e., fired or glazed clay, cement, etc.] [porcelain, quartz, etc.]

Definitions

  • the invention relates to the field of ceramics and powder metallurgy materials and relates to a composite molding, as for example for cutting tools (combination of hartspröden and ductile properties), heating elements and thermally stressed instruments (combination of electrically conductive and electrically insulating materials) or for products in Dental technology (combination of material and optical properties) is used and a method for their preparation.
  • Powder injection molding is a molding process in which a feedstock consisting of ceramic and / or metallic powders and organic plasticizers is injected into a cavity in the thermoplastic state and, after solidification, assumes the geometric shape of the cavity. After one of the shaping Following binder removal process, the final dimensions and properties of the component to be produced are generated in a final sintering process.
  • a feedstock consisting of ceramic and / or metallic powders and organic plasticizers
  • the final dimensions and properties of the component to be produced are generated in a final sintering process.
  • a wide variety of material and process-related advantages such as the high inherent rigidity of ceramic materials, achievable surface qualities without post-processing, as well as geometric design freedom and complexity, are used.
  • the cost factors material, sintering and processing can thus be significantly reduced.
  • the injection molding process has a high shape complexity and freedom in shaping the shape.
  • the powder injection molding process has also been scientifically well studied in its application on a miniaturized scale.
  • components in sub-millimeter dimensions and detail dimensions in the nm range are produced by using very fine-grained steel and ceramic powder (Benzler, T., Piotter, V .: MicroMIM and MicroCIM: Ingenieur-Materialien 8 (1999), 16-17).
  • the aspect of miniaturized component manufacturing was extended with the aspect of the multifunctionalization of the same using the example of a heating needle, consisting of highly differently conductive ceramics.
  • Multicomponent powder injection molding is establishing itself as a versatile process variant. For example, it was shown that metal joining partners combined with each other can remain movable against each other after sintering (so-called assembly powder injection molding) (Maetzig, M., Walcher, H .: Assembly Molding of MIM Materials.) Proceedings EuroPM2006 Vol. 2 (2006), 43- 48).
  • assembly powder injection molding is another well-studied process variant.
  • the joining partners are injected into the tool mold with consideration of a core-shell aspect in such a way that a component which is completely encased with the joining partner always results.
  • metal gears were produced with wear-resistant stainless steel casing. (Alcock, JR, Logan, PM, Stephenson, DJ .: Surface engineering by co-injection molding, Surface and Coatings Technology 105 (1998), 65-71).
  • Multi-component powder injection molding further advantages.
  • the geometry of the multi-material component is relatively independent of the shape of the interface between the individual materials.
  • the different materials need not overlap one another as layers of uniform thickness, ie, in the production of the outer layer there is no compulsion to follow the contour of the interface.
  • independent and at the same time complicated moldings can be produced.
  • the production of layers and there in particular the production of very thick layers (> 0.5 mm) with a freely selectable layer thickness ratio possible.
  • the particularly cost-intensive high-performance materials on the actually in the component claimed sites are localized without deteriorating the properties of the entire molding.
  • the ceramic starting powders are treated homogeneously to a Folieng messschlicker together with a dispersing liquid, a condenser and one or more binder components.
  • the bubble-free slip is then applied to the casting station and evenly distributed over a level casting mat by means of a precisely set to a certain height casting mold.
  • the dispersion liquid is expelled uniformly, whereby the height of the film is reduced. If several layers are poured on top of each other, the term multilayer film casting is used.
  • the ceramic powder is first dispersed together with a condenser in the selected liquid. Subsequently, binders, plasticizers and wetting agents are admixed. The finished slurry must be well vented before potting to avoid blistering.
  • the ceramic slip is poured from a container onto a carrier foil. This carrier film is generally passed continuously past the container. But there are also methods with a moving container. On the carrier film, a ceramic layer is formed, which is dried in a drying channel and forms a self-supporting flexible ceramic film. The thickness of the layer is controlled via the exit gap height of the container and the height of the doctor blade.
  • Binders which can be used are water-soluble polymers, water-dispersible polymers, polymers soluble in organic solvents, polymers dispersible in organic solvents.
  • the flexibility of the green sheets can be additionally influenced by the addition of a plasticizer in the binder mentioned.
  • the method is suitable for film thicknesses in the range of 0.05 mm - 1, 5 mm.
  • Lamination can be used to complete individual films to form multilayer composites, so that the overall blow molding technique is characterized by high flexibility.
  • DE 196 52 223 A1 describes a composite molding produced by means of thermoplastic molding, which consists of at least two ceramic and / or powder metallurgical materials and of at least one thermoplastic binder and is characterized in that partial volumes are present within the molded body which have different material compositions and / or have a different content of particles of the material (s) in the thermoplastic or thermosetting binder.
  • US 2003/0062660 describes the production of molded parts consisting of two or more components by means of multi-component injection molding of ceramic and / or metallic powder materials.
  • the object of the invention is to specify ceramic and / or powder metallurgical composite molded bodies which are free both in the design of their surface and in the design of the interface or the boundary region between two materials of the composite molding and only by the general disadvantages of ceramic and / or powder metallurgy Foil production and injection molding are limited and in specifying a simple, flexible and inexpensive process for their production, which can also be used for mass production.
  • the ceramic and / or powder metallurgical composite molded bodies according to the invention consist of a green film or a green film composite of at least one ceramic and / or metallic and / or binder material which (r) the surface of the composite mold body with the same and / or different composition and / or layer thickness or partially covered or contained in the composite form body, and of a ceramic and / or metallic injection molded body which is at least positively connected to the green sheet or the green film composite, wherein the grain size and the grain distribution and / or the packing density of the ceramic and / or metallic powder grains in the green film or the green film composite, as well as their shrinkage behavior during sintering is adapted to the shrinkage behavior of the ceramic and / or metallic injection molded body in the subsequent sintering, and wherein in the case of the use of a thermoplastic Bindeffens in the green film or green film composite, the melting and processing temperature of the injection molding material is smaller than the melting temperature of the thermoplastic binder.
  • the green film or the green film composite of the same or different material composition completely cover a ceramic and / or metallic injection-molded body on its outer surface and / or they are in cavities or undercuts of a one- or multi-part Injection molded body arranged, wherein still advantageously green sheets or green film composites of different composition are applied.
  • the boundary surface or the interface region between the green film or the green film composite and the injection-molded body have the same geometric shape as the outer surface of the green film or of the green-film composite.
  • the green sheet or the green sheet composite and the injection molded body are non-positively connected to each other or via chemical and / or physical bonds.
  • the green sheet or the green sheet composite contains a thermosetting binder.
  • the green sheet or green sheet composite contains a thermoplastic binder, more preferably a polyethylene copolymer.
  • the green sheet or the green sheet composite of the same and / or different layer thickness cover a ceramic and / or metallic injection molded body on the outer surface thereof and / or in cavities or undercuts of a one-part or multi-part injection molded body.
  • the green sheet or the green sheet composite has wholly or partially structuring on one or both surfaces, wherein the patterning advantageously also contains further other materials and also advantageously contains the structuring of polymers or natural substances.
  • glass or glassy materials are present as fillers in the green film or in the green film composite and / or in the injection molded body.
  • the outer surface has a green sheet of a metallic material, including a green sheet of a metallic and ceramic material is arranged, then followed by a ceramic injection-molded body.
  • a binder of the same composition is present both in the green film and in the entire green film composite and in the injection-molded body.
  • a binder is present both in the green film and in the entire green film composite, which corresponds in terms of composition, which is at least partially contained in the injection molded body and expelled there as the last binder from the injection molded body.
  • a green film or a green film composite of at least one ceramic and / or metallic and / or binder material is placed in or on a mold, the mold being wholly or partly covered with green film or green film composite of the same and / or different composition and / or or the same and / or different layer thickness is covered, and subsequently at least one ceramic and / or powder metallurgical injection molding compound on and / or on and / or in the mold by injection molding and / or on and / or introduced, and subsequently the one - Or multi-part mold removed and / or the one or more part composite body parts are removed from the mold, these steps can be repeated one or more times.
  • a preformed green film or green film composite even more advantageously punched, embossed, curved, drawn green film or green film composites are used. Also advantageously, a preformed green film or green film composite is used with a carrier film.
  • the mold for producing the preformed green sheet or the green sheet composite is subsequently used as an injection mold, wherein advantageously a divisible mold is used.
  • a green sheet or green film composite is used, which consists of partial surfaces of different material.
  • the injection molding composition is discontinuously and / or on and / or introduced.
  • an injection molding compound is applied or applied to and / or to and / or into a green film or a green film composite.
  • thermoplastic and / or thermosetting and / or biopolymeric binder is used as the binder for the green films or green film composites. It is likewise advantageous if the green sheet or the green sheet composite is deformed during the application, application or introduction of the injection-molded body.
  • a binder is introduced in the green sheet or in the green film composite, which is introduced at least partially in the injection molded body and which is driven out of the composite body last.
  • the composite form body is debindered and sintered.
  • the advantage of the solution according to the invention consists in the simplified tool technology, in which the ability to thin structure and / or functional layers to realize over large areas and paths and thus prefabricate large-scale, inexpensive and effective, for example, to be separated miniature components. Also advantageous in the inventive solution is a simplified process technology. Ceramic and / or powder metallurgical green films or green film composites can be produced in different layer thicknesses and can be processed by subsequent processes, for example embossed, stamped, microstructured, screen-printed or laminated, wherein, for example, intermediate layers can be applied.
  • green sheets or green sheet composites are used, for example, in an injection molding tool, then these sheets can assume the geometric and / or surface shape of the injection molding tool, whereby extremely filigree structures and contours can be produced.
  • the process control can be designed so that the composite body according to the invention produced according to the invention can be sintered in one step.
  • the matching of the sintering behavior of the components of the composite molding takes place by the adjustment of the relative particle packing densities of the composite partners as a function of the achievable absolute sintering densification in the cosintering. That is, material composites within the meaning of the composite molding according to the invention, which can not be completely densely sintered within a temperature window because either the sintering temperature for a partner too low or the particle size distributions of the powder of the composite partners are too large, can by selecting asymmetric relative particle packing densities a common Sinterschwindungsbetrag be set.
  • the so-called placeholder method in which powder particles are partly substituted by organic fillers, in order to achieve increased sinter shrinkage or increased residual porosity after sintering.
  • the possibilities of multicomponent molding of composite material components are drastically expanded, and mass production capability can be achieved by keeping the powder injection molding process reduced to one component.
  • the integration of thin functional layers into a corresponding multi-component component by molding green films filled with ceramic and / or metallic powder materials, with ceramic and / or metallic feedstocks provides an advance into new manufacturing dimensions which can not be achieved technically and financially with conventional multicomponent powder injection molding , dar.
  • Active material composites are characterized by chemical correspondence (chemical bonding) of the combined materials or individual components of the composite material (doping, elements, phases).
  • covalent and / or ionic bonds cause the bond strength in the joining zone.
  • Passive material composites are by geometric modifications (for example, undercuts, gears, mechanical Verklammerept) and / or by variation of the powder packing density and powder particle size and of the macroscopic surface structure (rough, structured) of the interfaces and / or the interface region of the joint zone determined.
  • mechanical forces cause the bond strength in the joining zone.
  • the composite molding according to the invention can be described by two mutually independent strategies that complement each other.
  • Active composites can be achieved directly by combining at least two materials compatible with respect to their material affiliation without intermediate layers in the joining zone or indirectly by mixing (graded systems) materials of different classes and using them as adhesion promoters between the respective foreign materials (intermediate layers).
  • Foreign components can also be used as adhesion promoters and realize an active material composite
  • Passive composite bodies have combinations of materials which interact little or not with regard to a chemical bond and are essentially capable of bonding due to their geometric configuration in the joining zone. This can be done, for example, by concurrent use of the materials to be combined.
  • Pen-shaped, to the structural partners towards becoming wider Studentssphtzungen can form a bracket-like composite. According to the invention, this can be achieved, for example, by filling perforated film areas during injection molding. By laminating or superimposing at least two foils, the perforated regions can be designed to be deep and flat, so that one or more material anchors which become wider in the direction of the spraying arise.
  • the present invention is essentially arbitrary in terms of view, but process control should be considered.
  • binder systems are used which are contained both in the green film or in the green film composite as well as in the injection molding material. As a result, the expulsion of the binder is much easier and better. If different binders are used, it is a particular advantage of the invention if the green film or the green film composite is produced with so-called backbone binders which are at least one constituent of the binder of the injection molding material. These binder systems take longer time to to be expelled. As a result, the more easily expelled binder components present in the injection-molded part can escape first and the green film or the green-film composite still remains elastic.
  • backbone binder portions of the injection molding matehal are expelled, the shares in the green sheet or green film composite escape with and the debindering is complete.
  • backbone binders are, for example, polyolefins, such as polyethylene or polyethylene copolymer.
  • Ceramic feedstock (filling degree: 60Vol .-%):
  • a composite of organic solvents (90 Ma -% hexane, 9% polyethylene copolymer, 1% alkyl succinimide) and 83 Ma. -% steel powder 430L filled slurry produced.
  • the homogenization of the suspension takes place with the aid of grinding balls on the roll mill.
  • An ultrasonic treatment (2x 30s) helps to destroy the powder agglomerates in the slurry.
  • the well-homogenized slurry is poured on a film caster (doctor blade method) and dried.
  • the dried steel foil (thickness 500 .mu.m, width 20 cm, length 1 m) is removed from the casting pad and geometrically assembled so that it can be inserted into the profile of the mold cavity of the injection mold and molded with a ceramic feedstock.
  • the ceramic powder ZrO 2 type Y5-5 (92 wt .-%) with a thermoplastic binder (45% paraffin, 45% LD polyethylene, 10% stearic acid) under temperature (130 ° C) and Scherenergieein Koch on a Shearing roller compactor (mixed for 1 h).
  • the homogenized powder-binder mixture is granulated and fed in this form the Sphtzg imagine mixes.
  • a temperature-change-resistant steel-ceramic composite which has at least a strength of 1 MPa, is obtained.
  • a continuous closed composite zone can be seen under the electron microscope.
  • the interface between film and injection molding forms the surface geometry of the cavity in which the film was inserted.

Abstract

The invention relates to the field of ceramics and to composite shaped bodies that can be used, for example, for chip removing tools. The aim of the invention is to provide composite shaped bodies that have a free structure on their top surface and delimiting surface and that can be produced in series. Said aim is achieved in that the ceramic and/or power-metallurgical composite shaped bodies are made of a green sheet and an injection moulded body. Said aim is further achieved, according to the invention, in that a green sheet is incorporated into or applied to a mould, subsequently, at least one ceramic and/or powder-metallurgical injection moulding mass is applied to and/or placed on and/or incorporated on and/or in the mould by means of injection moulding, and subsequently, the mould having one or several parts is removed and/or the one or multi-part composite shaped bodies are removed from the mould. The steps according to the invention can be repeated one or several times.

Description

Keramischer und/oder pulvermetallurgischer Verbundformkörper und Verfahren zu seiner Herstellung Ceramic and / or powder metallurgical composite molding and process for its preparation
Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Keramik und pulvermetallurgischer Werkstoffe und betrifft einen Verbundformkörper, wie er beispielsweise für Zerspanungswerkzeuge (Kombination von hartspröden und duktilen Eigenschaften), Heizelemente und thermisch belastete Instrumente (Kombination von elektrisch leitenden und elektrisch isolierenden Materialien) oder für Erzeugnisse in der Dentaltechnik (Kombination von Material- und optischen Eigenschaften) eingesetzt wird und ein Verfahren zu ihrer Herstellung.The invention relates to the field of ceramics and powder metallurgy materials and relates to a composite molding, as for example for cutting tools (combination of hartspröden and ductile properties), heating elements and thermally stressed instruments (combination of electrically conductive and electrically insulating materials) or for products in Dental technology (combination of material and optical properties) is used and a method for their preparation.
Der Pulverspritzguss ist ein Formgebungsverfahren, bei dem ein aus keramischen und/oder metallischen Pulvern und organischem Plastifizierungsmitteln bestehender Feedstock im thermoplastischen Zustand in eine Kavität gespritzt wird und nach dem Erstarren die geometrische Form der Kavität annimmt. Nach einem der Formgebung folgenden Entbinderungsprozess werden die Endabmessungen und Eigenschaften des herzustellenden Bauteils in einem abschließenden Sintervorgang erzeugt. Beim Spritzguss von Keramik werden vielfältige material- und verfahrensbedingte Vorteile, wie z.B. die hohe Eigensteifigkeit keramischer Werkstoffe, erreichbare Oberflächengüten ohne Nachbearbeitung, sowie geometrische Gestaltungsfreiheit und Komplexität genutzt. Die Kostenfaktoren Material, Sintern und Bearbeitung können somit deutlich reduziert werden. Als verfahrenstechnische Vorteile weist das Spritzgussverfahren eine hohe Formkomplexität und Freiheit bei der Formgestaltung auf. Es können beispielsweise Hinterschneidungen, scharfe Kanten und senkrecht zueinander stehende Bohrungen hergestellt werden. Weiterhin kann eine endkonturennahe Fertigung von Bauteilen erfolgen, die auch eine nahezu isotrope Schwindung beim Sintern zeigen. Es erfolgt eine sehr hohe Materialausnutzung, da die Grünteile und Angüsse recycelt werden können oder bei der Herstellung Heißkanaldüsen eingesetzt werden. Auch ist der gesamte Sphtzgussprozess gut automatisierbar.Powder injection molding is a molding process in which a feedstock consisting of ceramic and / or metallic powders and organic plasticizers is injected into a cavity in the thermoplastic state and, after solidification, assumes the geometric shape of the cavity. After one of the shaping Following binder removal process, the final dimensions and properties of the component to be produced are generated in a final sintering process. In the injection molding of ceramics, a wide variety of material and process-related advantages, such as the high inherent rigidity of ceramic materials, achievable surface qualities without post-processing, as well as geometric design freedom and complexity, are used. The cost factors material, sintering and processing can thus be significantly reduced. As procedural advantages, the injection molding process has a high shape complexity and freedom in shaping the shape. For example, undercuts, sharp edges and perpendicular holes can be made. Furthermore, a close-to-contour production of components can take place, which also show a nearly isotropic shrinkage during sintering. There is a very high material utilization, since the green parts and sprues can be recycled or used in the production of hot runner nozzles. Also, the entire Sphtzgussprozess is easy to automate.
Aufgrund dieser Vorteile ist das Pulverspritzgussverfahren auch in seiner Anwendung im miniaturisierten Maßstab wissenschaftlich gut untersucht. Hier werden durch Verwendung sehr feinkörniger Stahl- und Keramikpulver Bauteile in Submillimeterdimensionen und Detailabmessungen im nm-Bereich gefertigt (Benzler, T., Piotter, V.: MicroMIM und MicroCIM. Ingenieur-Werkstoffe 8 (1999), 16-17). Der Aspekt der miniaturisierten Bauteilfertigung wurde mit dem Aspekt der Multifunktionalisierung derselben am Beispiel einer Heiznadel, bestehend aus stark unterschiedlich leitfähigen Keramiken, erweitert. Besonders vorteilhaft sind hier die extrem geringen Abmaße der Fügefläche(n), so dass die den Fügepartnern eigenen Sinterdynamiken eine außerordentlich geringe Absolutabweichung in Betrag und Rate bewirken (Finnah, G., Örlygsson, G., Piotter, V., Ruprecht, R., Hausselt, J.: Drei Sonderverfahren in einem, 2K-Mikro-Pulverspritzgießen. Kunststoffe 1. Carl Hanser Verlag (2005), 58-61 ).Because of these advantages, the powder injection molding process has also been scientifically well studied in its application on a miniaturized scale. Here, components in sub-millimeter dimensions and detail dimensions in the nm range are produced by using very fine-grained steel and ceramic powder (Benzler, T., Piotter, V .: MicroMIM and MicroCIM: Ingenieur-Materialien 8 (1999), 16-17). The aspect of miniaturized component manufacturing was extended with the aspect of the multifunctionalization of the same using the example of a heating needle, consisting of highly differently conductive ceramics. Particularly advantageous here are the extremely small dimensions of the joining surface (s), so that the sintering dynamics inherent in the joining partners produce an extremely small absolute deviation in magnitude and rate (Finnah, G., Örlygsson, G., Piotter, V., Ruprecht, R. , Hausselt, J .: Three Special Procedures in a 2K Micro-Powder Injection Molding Plastics 1. Carl Hanser Verlag (2005), 58-61).
Darüber hinaus hat es in jüngster Zeit verstärkt Entwicklungen zum Mehrkomponentenpulverspritzguss gegeben. Als Notwendigkeit zum Erhalt von sinterstabilen Keramik und/oder Metallformkörpern wurden Strategien der Werkstoffauswahl und -Konfektionierung, Verarbeitung und Co-Sinterung formuliert. Besonders die unterschiedlichen Sinterschwindungsbeträge und -Raten der zu kombinierenden Werkstoffpartner müssen durch Angleich der relativen Partikelpackungsdichten und durch das Anpassen des Wärmebehandlungsschrittes zur gemeinsamen Entbinderung und Sinterung, aufeinander abgestimmt werden (Loibl, H., Bleier, H., Gornik, C, Griesmayer, E., Kukla, C, Zlatkov, B.: 2- Komponenten-Pulversphtzgießen. Österrr. Kunststoff-Zeitschrift 34 (2003), 258- 260). Der Mehrkomponentenpulversphtzguss etabliert sich zu vielfältigen Verfahrensvarianten. So wurde gezeigt, dass auch miteinander kombinierte metallische Fügepartner nach der Sinterung gegeneinander beweglich bleiben können (sog. Montagepulverspritzguss) (Maetzig, M., Walcher, H.: Assembly moulding of MIM materials. Proceedings EuroPM2006 Vol. 2 (2006), 43-48). Eine weitere gut untersuchte Verfahrensvariante stellt das Sandwich-Pulverspritzgießen dar. Hier werden die Fügepartner unter Berücksichtigung eines Kern-Hülle-Aspektes so miteinander in die Werkzeugform gespritzt, dass stets ein mit dem Fügepartner vollständig ummanteltes Bauteil entsteht. Auf diese Weise wurden z.B. Metallzahnräder mit verschleißfester Edelstahlummantelung hergestellt. (Alcock, J. R., Logan, P.M., Stephenson, DJ.: Surface engineering by co-injection moulding. Surface and Coatings Technology 105 (1998), 65-71 ).In addition, there have been recent developments in multicomponent injection molding. Strategies of material selection and assembly, processing and co-sintering have been formulated as a necessity for obtaining sinter-stable ceramics and / or metal moldings. In particular, the different sinter shrinkage rates and rates of the material partners to be combined must be matched by adjusting the relative particle packing densities and adjusting the heat treatment step for joint debindering and sintering (Loibl, H., Bleier, H., Gornik, C, Griesmayer, E ., Kukla, C, Zlatkov, B .: 2-component powder injection molding, Österrr. Kunststoff-Zeitschrift 34 (2003), 258-260). Multicomponent powder injection molding is establishing itself as a versatile process variant. For example, it was shown that metal joining partners combined with each other can remain movable against each other after sintering (so-called assembly powder injection molding) (Maetzig, M., Walcher, H .: Assembly Molding of MIM Materials.) Proceedings EuroPM2006 Vol. 2 (2006), 43- 48). Another well-studied process variant is the sandwich powder injection molding. Here, the joining partners are injected into the tool mold with consideration of a core-shell aspect in such a way that a component which is completely encased with the joining partner always results. In this way, for example, metal gears were produced with wear-resistant stainless steel casing. (Alcock, JR, Logan, PM, Stephenson, DJ .: Surface engineering by co-injection molding, Surface and Coatings Technology 105 (1998), 65-71).
Neben den Vorteilen des Pulverspritzgusses hat derIn addition to the advantages of powder injection molding has the
Mehrkomponentenpulverspritzguss weitere Vorteile. Die Geometrie des aus mehreren Werkstoffen bestehenden Bauteils ist relativ unabhängig von der Gestalt der Grenzfläche zwischen den einzelnen Werkstoffen. Auch müssen die verschiedenen Werkstoffe nicht als Schichten gleichmäßiger Dicke übereinander liegen, d.h. bei der Herstellung der äußeren Schicht besteht kein Zwang, der Kontur der Grenzfläche zu folgen. Dadurch können beispielsweise eigenständige und gleichzeitig komplizierte Formkörper hergestellt werden. Trotzdem ist natürlich auch die Herstellung von Schichten und dort insbesondere die Herstellung von sehr dicken Schichten (> 0,5 mm) mit einem frei wählbaren Schichtdickenverhältnis möglich. Mit dem Mehrkomponentensphtzguss können auch Werkstoffverbunde mit einer geschlossenen Porosität hergestellt werden, wodurch solche Bauteile in reaktiven Medien einsetzbar werden. Oder aber es kann ein gewünschter Anteil an geschlossener Porosität während der Sinterung eingestellt werden. Somit können die besonders kostenintensiven Hochleistungswerkstoffe auf die tatsächlich im Bauteil beanspruchten Stellen örtlich begrenzt werden, ohne für das gesamte Formteil die Eigenschaften zu verschlechtern.Multi-component powder injection molding further advantages. The geometry of the multi-material component is relatively independent of the shape of the interface between the individual materials. Also, the different materials need not overlap one another as layers of uniform thickness, ie, in the production of the outer layer there is no compulsion to follow the contour of the interface. As a result, for example, independent and at the same time complicated moldings can be produced. Nevertheless, of course, the production of layers and there in particular the production of very thick layers (> 0.5 mm) with a freely selectable layer thickness ratio possible. It is also possible to produce composite materials with a closed porosity by means of multicomponent foam casting, as a result of which such components can be used in reactive media. Or, a desired level of closed porosity may be set during sintering. Thus, the particularly cost-intensive high-performance materials on the actually in the component claimed sites are localized without deteriorating the properties of the entire molding.
Die Nachteile des Mehrkomponentenpulversphtzgusses nach dem Stand der Technik bestehen in dem hohen Aufwand, sowie in seiner Komplexität bei der Entwicklung und Herstellung der Werkzeuge und in seinen Grenzen bezogen auf die Realisierung sehr großer Aspektverhältnisse (Schichtdicken < 0,5 mm) im Bauteil.The disadvantages of the multicomponent powder injection molding according to the prior art consist in the high complexity, as well as in its complexity in the development and production of the tools and in its limits with regard to the realization of very large aspect ratios (layer thicknesses <0.5 mm) in the component.
Zur Herstellung großflächiger, dünner Keramikschichten ist das Foliengießen die bevorzugte keramische Formgebungstechnologie. Die keramischen Ausgangspulver werden zusammen mit einer Dispergierflüssigkeit, einem Verflüssiger und einer oder mehreren Binderkomponenten homogen zu einem Foliengießschlicker aufbereitet. Der luftblasenfreie Schlicker wird dann auf die Gießstation aufgegeben und durch einen auf eine bestimmte Höhe exakt eingestellten Gießrakel gleichmäßig auf die ebene Gießunterlage verteilt. Im nachfolgenden Trocknungsprozess wird die Dispergierflüssigkeit gleichmäßig ausgetrieben, wobei sich die Höhe der Folie verringert. Werden mehrere Schichten übereinander gegossen, so wird vom Mehrlagenfoliengießen gesprochen.For the production of large-area, thin ceramic layers, film casting is the preferred ceramic molding technology. The ceramic starting powders are treated homogeneously to a Foliengießschlicker together with a dispersing liquid, a condenser and one or more binder components. The bubble-free slip is then applied to the casting station and evenly distributed over a level casting mat by means of a precisely set to a certain height casting mold. In the subsequent drying process, the dispersion liquid is expelled uniformly, whereby the height of the film is reduced. If several layers are poured on top of each other, the term multilayer film casting is used.
Bei der Aufbereitung des Foliengießschlickers wird zuerst das keramische Pulver zusammen mit einem Verflüssiger in der ausgewählten Flüssigkeit dispergiert. Anschließend werden Binder, Plastifizierer und Benetzungsmittel zugemischt. Der fertige Schlicker muss vor dem Vergießen gut entlüftet werden, um Blasenbildung zu vermieden. In der Regel wird der keramische Schlicker aus einem Behälter auf eine Trägerfolie gegossen. Diese Trägerfolie wird im Allgemeinen kontinuierlich an dem Behälter vorbeigeführt. Es existieren aber auch Verfahren mit einem bewegten Behälter. Auf der Trägerfolie bildet sich eine keramische Schicht, die in einem Trockenkanal getrocknet wird und eine selbst tragende flexible Keramikfolie bildet. Die Dicke der Schicht wird über die Austrittsspalthöhe des Behälters und die Höhe des Gießrakels (doctor blade) gesteuert. Im Gegenstrom wird zur Trocknung Warmluft über die Folie geblasen, so dass am Bandende eine flexible Grünfolie vorliegt. Diese kann entweder aufgewickelt oder direkt durch Schneiden, Stanzen, Prägen o.a. weiterverarbeitet werden. Die Festigkeit und Flexibilität der Keramikfolie hängt im Wesentlichen von der Zusammensetzung des Schlickers und insbesondere vom Binder ab. Als Binder können eingesetzt werden in Wasser lösliche Polymere, in Wasser dispergierbare Polymere, in organischen Lösemitteln lösliche Polymere, in organischen Lösemitteln dispergierbare Polymere. Die Flexibilität der Grünfolien kann bei dem genannten Binder zusätzlich über die Zugabe eines Plastifikators beeinflusst werden.In the treatment of the film casting slip, the ceramic powder is first dispersed together with a condenser in the selected liquid. Subsequently, binders, plasticizers and wetting agents are admixed. The finished slurry must be well vented before potting to avoid blistering. As a rule, the ceramic slip is poured from a container onto a carrier foil. This carrier film is generally passed continuously past the container. But there are also methods with a moving container. On the carrier film, a ceramic layer is formed, which is dried in a drying channel and forms a self-supporting flexible ceramic film. The thickness of the layer is controlled via the exit gap height of the container and the height of the doctor blade. In countercurrent hot air is blown over the film for drying, so that there is a flexible green film at the end of the tape. This can either be wound up or processed directly by cutting, punching, embossing or similar. The strength and flexibility of the ceramic film depends essentially on the composition of the slurry and in particular on the binder. Binders which can be used are water-soluble polymers, water-dispersible polymers, polymers soluble in organic solvents, polymers dispersible in organic solvents. The flexibility of the green sheets can be additionally influenced by the addition of a plasticizer in the binder mentioned.
Mit dem kontinuierlichen Foliengießen können hohe Fertigungskapazitäten erreicht werden. Das Verfahren eignet sich für Foliendicken im Bereich von 0,05 mm - 1 ,5 mm. Durch Laminieren können Einzelfolien zu Schichtverbunden komplettiert werden, so dass sich die Foliegießtechnik insgesamt durch eine hohe Flexibilität auszeichnet.With continuous film casting, high production capacities can be achieved. The method is suitable for film thicknesses in the range of 0.05 mm - 1, 5 mm. Lamination can be used to complete individual films to form multilayer composites, so that the overall blow molding technique is characterized by high flexibility.
Bekanntermaßen werden mehrkomponentige Bauteile aus Keramik und/oder Pulvermetall sowohl durch Spritzguss als auch über Foliengießen hergestellt. In der DE 196 52 223 A1 wird ein über thermoplastische Formgebung hergestellter Verbundformkörper beschrieben, der aus mindestens zwei keramischen und/oder pulvermetallurgischen Werkstoffen und aus mindestens einem thermoplastischen Binder besteht und sich dadurch auszeichnet, dass innerhalb des Formkörpers Teilvolumina vorhanden sind, die unterschiedliche stoffliche Zusammensetzungen aufweisen und/oder die einen unterschiedlichen Gehalt an Teilchen des/der Werkstoffe im thermoplastischen oder duroplastischen Binder aufweisen.As is known, multi-component components made of ceramic and / or powder metal are produced both by injection molding and by film casting. DE 196 52 223 A1 describes a composite molding produced by means of thermoplastic molding, which consists of at least two ceramic and / or powder metallurgical materials and of at least one thermoplastic binder and is characterized in that partial volumes are present within the molded body which have different material compositions and / or have a different content of particles of the material (s) in the thermoplastic or thermosetting binder.
In der US 2003/0062660 wird die Herstellung von aus zwei oder mehr Komponenten bestehenden Formteilen via Mehrkomponentenpulverspritzguss aus keramischen und/oder metallischen Pulverwerkstoffen gefertigt beschrieben.US 2003/0062660 describes the production of molded parts consisting of two or more components by means of multi-component injection molding of ceramic and / or metallic powder materials.
Der Werkzeug- und maschinentechnische Aufwand bei der Realisierung eines Verfundformkörpers mit beispielsweise mehr als drei Komponenten in einem Bauteil durch reinen Pulverspritzguss ist jedoch nur bedingt als wirtschaftlich sinnvoll anzusehen. Der Grad der fertigungstechnischen Spezialisierung, gepaart mit entsprechend hohen Werkzeug- und Anlagekosten, kann nur in Einzelfällen für einen flexiblen Praxiseinsatz geeignet sein. Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Angabe keramischer und/oder pulvermetallurgischer Verbundformkörper, die sowohl in der Gestaltung ihrer Oberfläche als auch in der Gestaltung der Grenzfläche oder des Grenzbereiches zwischen zwei Materialien des Verbundformkörpers frei und nur durch die allgemeinen Nachteile der keramischen und/oder pulvermetallurgischen Folienherstellungs- und Spritzgussverfahren eingeschränkt sind und in der Angabe eines einfachen, flexiblen und kostengünstigen Verfahrens zu ihrer Herstellung, welches auch für die Serienfertigung einsetzbar sein kann.However, the tool and mechanical engineering effort in the realization of a Verfundformkörpers with, for example, more than three components in a component by pure powder injection molding is only conditionally considered to be economically viable. The degree of specialization in production technology, coupled with correspondingly high tool and installation costs, can only be suitable for flexible practical use in individual cases. The object of the invention is to specify ceramic and / or powder metallurgical composite molded bodies which are free both in the design of their surface and in the design of the interface or the boundary region between two materials of the composite molding and only by the general disadvantages of ceramic and / or powder metallurgy Foil production and injection molding are limited and in specifying a simple, flexible and inexpensive process for their production, which can also be used for mass production.
Gelöst wird die Aufgabe durch die in den Ansprüchen angegebene Erfindung. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.The object is achieved by the invention specified in the claims. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.
Die erfindungsgemäßen keramischen und/oder pulvermetallurgischen Verbundformkörper bestehen aus einer Grünfolie oder einem Grünfolienverbund aus mindestens einem keramischen und/oder metallischen und/oder Bindemittelmaterial, welche(r) die Oberfläche des Verbundform körpers mit gleicher und/oder unterschiedlicher Zusammensetzung und/oder Schichtdicke ganz oder teilweise bedeckt oder in dem Verbundform körper enthalten ist, und aus einem keramischen und/oder metallischen Spritzgusskörper der mindestens formschlüssig mit der Grünfolie oder dem Grünfolienverbund verbunden ist, wobei die Korngröße und die Kornverteilung und/oder die Packungsdichte der keramischen und/oder metallischen Pulverkörner in der Grünfolie oder dem Grünfolienverbund, sowie deren Schwindungsverhalten beim Sintern an das Schwindungsverhalten des keramischen und/oder metallischen Spritzgusskörpers bei der nachfolgenden Sinterung angepasst ist, und wobei im Falle des Einsatzes eines thermoplastischen Bindemittels in der Grünfolie oder im Grünfolienverbund die Schmelz- und Verarbeitungstemperatur des Spritzgussmaterials kleiner ist, als die Schmelztemperatur des thermoplastischen Binders.The ceramic and / or powder metallurgical composite molded bodies according to the invention consist of a green film or a green film composite of at least one ceramic and / or metallic and / or binder material which (r) the surface of the composite mold body with the same and / or different composition and / or layer thickness or partially covered or contained in the composite form body, and of a ceramic and / or metallic injection molded body which is at least positively connected to the green sheet or the green film composite, wherein the grain size and the grain distribution and / or the packing density of the ceramic and / or metallic powder grains in the green film or the green film composite, as well as their shrinkage behavior during sintering is adapted to the shrinkage behavior of the ceramic and / or metallic injection molded body in the subsequent sintering, and wherein in the case of the use of a thermoplastic Bindemittels in the green film or green film composite, the melting and processing temperature of the injection molding material is smaller than the melting temperature of the thermoplastic binder.
Vorteilhafterweise bedecken die Grünfolie oder der Grünfolienverbund gleicher oder unterschiedlicher Materialzusammensetzung einen keramischen und/oder metallischen Spritzgusskörper auf dessen äußeren Oberfläche ganz und/oder sie sind in Kavitäten oder Hinterschneidungen eines ein- oder mehrteiligen Spritzgusskörpers angeordnet, wobei noch vorteilhafterweise Grünfolien oder Grünfolienverbunde unterschiedlicher Zusammensetzung angewandt sind.Advantageously, the green film or the green film composite of the same or different material composition completely cover a ceramic and / or metallic injection-molded body on its outer surface and / or they are in cavities or undercuts of a one- or multi-part Injection molded body arranged, wherein still advantageously green sheets or green film composites of different composition are applied.
Ebenfalls vorteilhafterweise weisen die Grenzfläche oder der Grenzflächenbereich zwischen der Grünfolie oder dem Grünfolienverbund und dem Spritzgusskörper die gleiche geometrische Form auf, wie die äußere Oberfläche der Grünfolie oder des Grünfolienverbundes.Likewise advantageously, the boundary surface or the interface region between the green film or the green film composite and the injection-molded body have the same geometric shape as the outer surface of the green film or of the green-film composite.
Weiterhin vorteilhafterweise sind die Grünfolie oder der Grünfolienverbund und der Spritzgusskörper kraftschlüssig oder über chemische und/oder physikalische Bindungen miteinander verbunden.Further advantageously, the green sheet or the green sheet composite and the injection molded body are non-positively connected to each other or via chemical and / or physical bonds.
Auch vorteilhafterweise enthält die Grünfolie oder der Grünfolienverbund ein duroplastisches Bindemittel.Also advantageously, the green sheet or the green sheet composite contains a thermosetting binder.
Und auch vorteilhafterweise enthält die Grünfolie oder der Grünfolienverbund ein thermoplastisches Bindemittel, noch vorteilhafterweise ein Polyethylencopolymer.And also advantageously, the green sheet or green sheet composite contains a thermoplastic binder, more preferably a polyethylene copolymer.
Vorteilhaft ist es auch, wenn die Grünfolie oder der Grünfolienverbund gleicher und/oder unterschiedlicher Schichtdicke einen keramischen und/oder metallischen Spritzgusskörper auf dessen äußeren Oberfläche und/oder in Kavitäten oder Hinterschneidungen eines ein- oder mehrteiligen Spritzgusskörpers bedecken.It is also advantageous if the green sheet or the green sheet composite of the same and / or different layer thickness cover a ceramic and / or metallic injection molded body on the outer surface thereof and / or in cavities or undercuts of a one-part or multi-part injection molded body.
Auch vorteilhaft ist es, wenn die Grünfolie oder der Grünfolienverbund ganz oder teilweise auf einer oder auf beiden Oberflächen eine Strukturierung aufweist, wobei noch vorteilhafterweise die Strukturierung weitere andere Materialien enthält und auch vorteilhafterweise die Strukturierung Polymere oder Naturstoffe enthält.It is also advantageous if the green sheet or the green sheet composite has wholly or partially structuring on one or both surfaces, wherein the patterning advantageously also contains further other materials and also advantageously contains the structuring of polymers or natural substances.
Weiterhin vorteilhaft ist es, wenn in der Grünfolie oder im Grünfolienverbund und/oder im Spritzgusskörper Glas oder glasartige Materialien als Füllstoffe vorhanden sind.It is also advantageous if glass or glassy materials are present as fillers in the green film or in the green film composite and / or in the injection molded body.
Ebenfalls vorteilhaft ist es, wenn die äußere Oberfläche eine Grünfolie aus einem metallischen Material aufweist, darunter eine Grünfolie aus einem metallischen und keramischen Material angeordnet ist, auf die dann ein keramischer Spritzgusskörper folgt.It is also advantageous if the outer surface has a green sheet of a metallic material, including a green sheet of a metallic and ceramic material is arranged, then followed by a ceramic injection-molded body.
Und auch vorteilhaft ist es, wenn sowohl in der Grünfolie als auch im gesamten Grünfolienverbund und im Spritzgusskörper ein Bindemittel gleicher Zusammensetzung vorhanden ist.And it is also advantageous if a binder of the same composition is present both in the green film and in the entire green film composite and in the injection-molded body.
Von Vorteil ist es auch, wenn sowohl in der Grünfolie als auch im gesamten Grünfolienverbund und im Spritzgusskörper ein Bindemittel in gleicher Menge pro Volumeneinheit vorhanden ist.It is also advantageous if a binder in the same amount per unit volume is present both in the green film and in the entire green film composite and in the injection molded body.
Und weiterhin von Vorteil ist es, wenn sowohl in der Grünfolie als auch im gesamten Grünfolienverbund ein Bindemittel vorhanden ist, welches hinsichtlich der Zusammensetzung dem entspricht, welches zumindest anteilig im Spritzgusskörper enthalten ist und dort als letztes Bindemittel aus dem Spritzgusskörper ausgetrieben ist.It is furthermore advantageous if a binder is present both in the green film and in the entire green film composite, which corresponds in terms of composition, which is at least partially contained in the injection molded body and expelled there as the last binder from the injection molded body.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Grünfolie oder ein Grünfolienverbund aus mindestens einem keramischen und/oder metallischen und/oder Bindemittelmaterial in oder auf eine Form ein- oder aufgelegt, wobei die Form ganz oder teilweise mit Grünfolie oder Grünfolienverbund gleicher und/oder unterschiedlicher Zusammensetzung und/oder gleicher und/oder unterschiedlicher Schichtdicke bedeckt ist, und nachfolgend mindestens eine keramische und/oder pulvermetallurgische Spritzgussmasse auf und/oder an und/oder in die Form mittels Spritzguss auf- und/oder an- und/oder eingebracht wird, und nachfolgend die ein- oder mehrteilige Form entfernt und/oder die ein- oder mehrteiligen Verbundform körperteile aus der Form entformt werden, wobei diese Verfahrensschritte ein- oder mehrmals wiederholt werden können.In the method according to the invention, a green film or a green film composite of at least one ceramic and / or metallic and / or binder material is placed in or on a mold, the mold being wholly or partly covered with green film or green film composite of the same and / or different composition and / or or the same and / or different layer thickness is covered, and subsequently at least one ceramic and / or powder metallurgical injection molding compound on and / or on and / or in the mold by injection molding and / or on and / or introduced, and subsequently the one - Or multi-part mold removed and / or the one or more part composite body parts are removed from the mold, these steps can be repeated one or more times.
Vorteilhafterweise wird eine vorgeformte Grünfolie oder Grünfolienverbund, noch vorteilhafterweise werden gestanzte, geprägte, gebogene, gezogene Grünfolie oder Grünfolienverbunde eingesetzt. Ebenfalls vorteilhafterweise wird eine vorgeformte Grünfolie oder Grünfolienverbund mit einer Trägerfolie eingesetzt.Advantageously, a preformed green film or green film composite, even more advantageously punched, embossed, curved, drawn green film or green film composites are used. Also advantageously, a preformed green film or green film composite is used with a carrier film.
Auch vorteilhafterweise wird die Form zur Herstellung der vorgeformten Grünfolie oder des Grünfolienverbundes nachfolgend als Spitzgussform eingesetzt, wobei noch vorteilhafterweise eine teilbare Form eingesetzt wird.Also advantageously, the mold for producing the preformed green sheet or the green sheet composite is subsequently used as an injection mold, wherein advantageously a divisible mold is used.
Weiterhin vorteilhafterweise wird ein aus unterschiedlichen Materialien zusammengesetzter Grünfolienverbund eingesetzt.Further advantageously, a composite of different materials green film composite is used.
Und auch vorteilhafterweise wird eine Grünfolie oder ein Grünfolienverbund eingesetzt, die aus Teilflächen aus unterschiedlichem Material besteht.And also advantageously, a green sheet or green film composite is used, which consists of partial surfaces of different material.
Vorteilhaft ist es, wenn die Spritzgussmasse diskontinuierlich auf- und/oder an- und/oder eingebracht wird.It is advantageous if the injection molding composition is discontinuously and / or on and / or introduced.
Ebenfalls vorteilhaft ist es, wenn nach Auf- und/oder An- und/oder Einbringen einer Spritzgussmasse auf und/oder an und/oder in eine Form mit mindestens einer Grünfolie oder einem Grünfolienverbund, dieser Verbundform körper aus der Form oder die Form entfernt wird, nachfolgend eine oder mehrere weitere Grünfolien oder Grünfolienverbunde auf und/oder an und/oder in den Verbundform körper auf- und/oder an- und/oder eingebracht werden und diese Verfahrensschritte mehrmals wiederholt werden.It is also advantageous if, after application and / or attachment and / or introduction of an injection molding compound on and / or to and / or in a mold with at least one green sheet or a green sheet composite, this composite form body from the mold or the mold is removed , Subsequently, one or more further green sheets or green film composites on and / or on and / or in the composite form of body and / or on and / or introduced and these steps are repeated several times.
Auch vorteilhaft ist es, wenn auf und/oder an und/oder in eine Grünfolie oder einen Grünfolienverbund eine Spritzgussmasse auf-, an- oder eingebracht wird.It is also advantageous if an injection molding compound is applied or applied to and / or to and / or into a green film or a green film composite.
Weiterhin vorteilhaft ist es, wenn das Füllen und/oder das An- und/oder Aufspritzen der Form unter Druck oder mittels Vakuum durchgeführt wird.It is also advantageous if the filling and / or the on and / or spraying of the mold is carried out under pressure or by means of vacuum.
Von Vorteil ist es auch, wenn als Bindemittel für die Grünfolien oder Grünfolienverbunde ein thermoplastisches und/oder duroplastisches und/oder biopolymeres Bindemittel eingesetzt wird. Ebenfalls von Vorteil ist es, wenn die Grünfolie oder der Grünfolienverbund während des An-, Auf- oder Einbringens des Spritzgusskörpers verformt wird.It is also advantageous if a thermoplastic and / or thermosetting and / or biopolymeric binder is used as the binder for the green films or green film composites. It is likewise advantageous if the green sheet or the green sheet composite is deformed during the application, application or introduction of the injection-molded body.
Weiterhin von Vorteil ist es, wenn in der Grünfolie oder im Grünfolienverbund ein Bindemittel eingebracht wird, welches mindestens anteilig im Spritzgusskörper eingebracht wird und welches als letztes aus dem Verbundform körper ausgetrieben wird.It is also advantageous if a binder is introduced in the green sheet or in the green film composite, which is introduced at least partially in the injection molded body and which is driven out of the composite body last.
Und auch von Vorteil ist es, wenn der Verbundform körper entbindert und gesintert wird.And it is also advantageous if the composite form body is debindered and sintered.
Auch von Vorteil ist es, wenn das Einfüllen der Spritzgussmasse(n) in eine Form oder das Anspritzen der Sphtzgussmasse(n) an eine Folie unter einem Druck von 0,3 bis 200 MPa durchgeführt wird.It is also advantageous if the filling of the injection molding compound (s) into a mold or the injection molding of the Sphtzgussmasse (s) is performed on a film under a pressure of 0.3 to 200 MPa.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht in der vereinfachten Werkzeugtechnologie, in der die Möglichkeit dünne Struktur- und/oder Funktionsschichten auch über große Flächen und Wege zu realisieren und damit beispielsweise zu vereinzelnde Miniaturbauteile großflächig, kostengünstig und effektiv vorzufertigen. Ebenfalls vorteilhaft ist an der erfinderischen Lösung eine vereinfachte Prozesstechnik. Keramische und/oder pulvermetallurgische Grünfolien oder Grünfolienverbunde sind in unterschiedlichen Schichtdicken herstellbar und können durch Folgeprozesse bearbeitet werden, beispielsweise geprägt, gestanzt, mikrostrukturiert, siebbedruckt oder laminiert werden, wobei auch beispielsweise Zwischenschichten aufbringbar sind.The advantage of the solution according to the invention consists in the simplified tool technology, in which the ability to thin structure and / or functional layers to realize over large areas and paths and thus prefabricate large-scale, inexpensive and effective, for example, to be separated miniature components. Also advantageous in the inventive solution is a simplified process technology. Ceramic and / or powder metallurgical green films or green film composites can be produced in different layer thicknesses and can be processed by subsequent processes, for example embossed, stamped, microstructured, screen-printed or laminated, wherein, for example, intermediate layers can be applied.
Werden die Grünfolien oder Grünfolienverbunde beispielsweise in ein Spritzgusswerkzeug eingesetzt, so können diese Folien die geometrische und/oder Oberflächenform des Spritzgusswerkzeuges annehmen, womit auch extrem filigrane Strukturen und Konturen herstellbar sind.If the green sheets or green sheet composites are used, for example, in an injection molding tool, then these sheets can assume the geometric and / or surface shape of the injection molding tool, whereby extremely filigree structures and contours can be produced.
Auch kann durch die Auswahl von passenden Pulvern und Bindersystemen die Prozessführung so gestaltet werden, dass der erfindungsgemäß hergestellte erfindungsgemäße Verbundform körper in einem Schritt gesintert werden kann. Der Angleich des Sinterschwindungsverhaltens der Komponenten des Verbundformkörpers geschieht dabei durch den Abgleich der relativen Partikelpackungsdichten der Verbundpartner in Abhängigkeit der erreichbaren absoluten Sinterverdichtung bei der Cosinterung. Das heißt, Werkstoffverbunde im Sinne des erfindungsgemäßen Verbundformkörpers, welche innerhalb eines Temperaturfensters nicht vollständig dicht gesintert werden können, weil entweder die Sintertemperatur für einen Partner zu niedrig oder die Partikelgrößenverteilungen der Pulver der Verbundpartner zu unterschiedlich groß sind, können durch die Wahl asymmetrischer relativer Partikelpackungsdichten auf einen gemeinsamen Sinterschwindungsbetrag eingestellt werden. Dazu kann auch auf die sogenannte Platzhaltermethode, bei der Pulverpartikel zum Teil durch organische Füllstoffe substituiert werden, zurückgegriffen werden, um zu einer erhöhten Sinterschwindung oder erhöhten Restporosität nach der Sinterung zu gelangen.Also, by selecting suitable powders and binder systems, the process control can be designed so that the composite body according to the invention produced according to the invention can be sintered in one step. The matching of the sintering behavior of the components of the composite molding takes place by the adjustment of the relative particle packing densities of the composite partners as a function of the achievable absolute sintering densification in the cosintering. That is, material composites within the meaning of the composite molding according to the invention, which can not be completely densely sintered within a temperature window because either the sintering temperature for a partner too low or the particle size distributions of the powder of the composite partners are too large, can by selecting asymmetric relative particle packing densities a common Sinterschwindungsbetrag be set. For this purpose, use can also be made of the so-called placeholder method, in which powder particles are partly substituted by organic fillers, in order to achieve increased sinter shrinkage or increased residual porosity after sintering.
Durch die erfindungsgemäße Lösung werden die Möglichkeiten der Mehrkomponentenformgebung von Werkstoffverbundbauteilen drastisch erweitert und eine Serienfähigkeit ist erreichbar, indem der Pulverspritzgussprozess auf eine Komponente reduziert bleibt. Insbesondere die Integration dünner Funktionsschichten in ein entsprechenden Mehrkomponentenbauteil durch Anspritzen von Grünfolien, gefüllt mit keramischen und/oder metallischen Pulverwerkstoffen, mit keramischen und/oder metallischen Feedstocks, stellt einen Vorstoß in neue Fertigungsdimensionen, welche mit dem herkömmlichen Mehrkomponentenpulversphtzguss technisch und finanziell nicht erreicht werden können, dar.By means of the solution according to the invention, the possibilities of multicomponent molding of composite material components are drastically expanded, and mass production capability can be achieved by keeping the powder injection molding process reduced to one component. In particular, the integration of thin functional layers into a corresponding multi-component component by molding green films filled with ceramic and / or metallic powder materials, with ceramic and / or metallic feedstocks, provides an advance into new manufacturing dimensions which can not be achieved technically and financially with conventional multicomponent powder injection molding , dar.
Mit der erfindungsgemäßen Lösung wird eine Verbundstrategie realisiert, die einen aktiven und/oder passiven Werkstoffverbund in der Fügezone herstellbar macht. Aktive Werkstoffverbunde sind durch die chemische Korrespondenz (chemische Bindung) der miteinander kombinierten Werkstoffe oder einzelner Bestandteile des Werkstoffverbundes (Dotierung, Elemente, Phasen) gekennzeichnet. Hier bewirken kovalente und/oder ionische Bindungen die Verbundfestigkeit in der Fügezone. Passive Werkstoffverbunde sind durch geometrische Modifikationen (beispielsweise Hinterschneidungen, Verzahnungen, mechanische Verklammerungen) und/oder durch Variation der von Pulverpackungsdichte und Pulverpartikelgröße sowie von der makroskopischen Oberflächenstruktur (rau, strukturiert) der Grenzflächen und/oder des Grenzflächenbereiches der Fügezone bestimmt. Hier bewirken mechanische Kräfte die Verbundfestigkeit in der Fügezone.With the solution according to the invention, a composite strategy is realized which makes an active and / or passive composite material in the joining zone manufacturable. Active material composites are characterized by chemical correspondence (chemical bonding) of the combined materials or individual components of the composite material (doping, elements, phases). Here covalent and / or ionic bonds cause the bond strength in the joining zone. Passive material composites are by geometric modifications (for example, undercuts, gears, mechanical Verklammerungen) and / or by variation of the powder packing density and powder particle size and of the macroscopic surface structure (rough, structured) of the interfaces and / or the interface region of the joint zone determined. Here mechanical forces cause the bond strength in the joining zone.
Der erfindungsgemäße Verbundformkörper ist durch zwei voneinander unabhängige Strategien, die sich gegenseitig ergänzen, beschreibbar. Aktive Verbünde können direkt durch Kombination von mindestens zwei hinsichtlich ihrer Werkstoffzugehörigkeit kompatibler Werkstoffe ohne Zwischenschichten in der Fügezone oder auf indirektem Wege durch Mischung (gradierte Systeme) von Werkstoffen unterschiedlicher Klassen und Verwendung derer als Haftvermittler zwischen den jeweils fremden Werkstoffen (Zwischenschichten) erreicht werden. Auch können fremde Komponenten als Haftvermittler eingesetzt werden und einen aktiven Werkstoffverbund realisierenThe composite molding according to the invention can be described by two mutually independent strategies that complement each other. Active composites can be achieved directly by combining at least two materials compatible with respect to their material affiliation without intermediate layers in the joining zone or indirectly by mixing (graded systems) materials of different classes and using them as adhesion promoters between the respective foreign materials (intermediate layers). Foreign components can also be used as adhesion promoters and realize an active material composite
Passive Verbundform körper weisen Materialkombinationen auf, die hinsichtlich einer chemischen Bindung nicht oder kaum wechselwirken und im Wesentlichen durch ihre geometrische Gestaltung in der Fügezone verbundfähig sind. Dies kann beispielsweise durch Ineinandersphtzen der zu kombinierenden Werkstoffe erfolgen. Stiftförmige, zum Gefügepartner hin breiter werdende Übersphtzungen können einen klammerartigen Verbund bilden. Erfindungsgemäß kann dies beispielsweise durch das Ausfüllen von perforierten Folienarealen beim Spritzguss erreicht werden. Durch Laminieren oder Übereinanderlegen mindestens zweier Folien können die perforierten Bereiche tief und flächig variabel gestaltet werden, so dass ein oder mehrere in Anspritzrichtung breiter werdende Materialverankerungen entstehen.Passive composite bodies have combinations of materials which interact little or not with regard to a chemical bond and are essentially capable of bonding due to their geometric configuration in the joining zone. This can be done, for example, by concurrent use of the materials to be combined. Pen-shaped, to the structural partners towards becoming wider Übersphtzungen can form a bracket-like composite. According to the invention, this can be achieved, for example, by filling perforated film areas during injection molding. By laminating or superimposing at least two foils, the perforated regions can be designed to be deep and flat, so that one or more material anchors which become wider in the direction of the spraying arise.
Hinsichtlich der Materialkombinationen und eingesetzten Bindersysteme ist die vorliegende Erfindung im Hinblick im Wesentlichen frei wählbar, jedoch sollte die Prozesssteuerung berücksichtigt werden.With regard to the material combinations and binder systems used, the present invention is essentially arbitrary in terms of view, but process control should be considered.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn Bindersysteme eingesetzt werden, die sowohl in der Grünfolie oder im Grünfolienverbund als auch im Spritzgießmaterial enthalten sind. Dadurch ist das Austreiben des Binders deutlich einfacher und verbessert. Werden unterschiedliche Binder verwendet, so ist ein besonderer Vorteil der Erfindung, wenn die Grünfolie oder der Grünfolienverbund mit sogenannten Backbone-Bindern hergestellt werden, die mindestens ein Bestandteil des Binders des Spritzgussmaterials sind. Diese Bindersysteme benötigen längere Zeit, um ausgetrieben zu werden. Dadurch können die im Spritzgussteil vorhandenen, leichter austreibbaren Binderanteile zuerst entweichen und die Grünfolie oder der Grünfolienverbund bleibt noch elastisch. Erst wenn auch die Backbone-Binderanteile des Spritzgussmatehals ausgetrieben werden, entweichen die Anteile in der Grünfolie oder im Grünfolienverbund mit und die Entbinderung ist insgesamt abgeschlossen. Solche Backbone-Binder sind beispielsweise Polyolefine, wie Polyethylen oder Polyethylencopolymer.It is particularly advantageous if binder systems are used which are contained both in the green film or in the green film composite as well as in the injection molding material. As a result, the expulsion of the binder is much easier and better. If different binders are used, it is a particular advantage of the invention if the green film or the green film composite is produced with so-called backbone binders which are at least one constituent of the binder of the injection molding material. These binder systems take longer time to to be expelled. As a result, the more easily expelled binder components present in the injection-molded part can escape first and the green film or the green-film composite still remains elastic. Only when the backbone binder portions of the injection molding matehal are expelled, the shares in the green sheet or green film composite escape with and the debindering is complete. Such backbone binders are, for example, polyolefins, such as polyethylene or polyethylene copolymer.
Nachfolgend wird die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.The invention will be explained in more detail using an exemplary embodiment.
Beispiel 1example 1
Sinterfähiger Verbundformkörper aus Stahlfolie und Keramikfeedstock:Sinterable composite molded body made of steel foil and ceramic feedstock:
Stahlfolie (Füllgrad (trocken) 60Vol.-%):Steel foil (degree of filling (dry) 60% by volume):
Pulver: Stahl 430L ; d90 = 16μm ; Hersteller: Sandvik Osprey Ltd.Powder: steel 430L; d 90 = 16μm; Manufacturer: Sandvik Osprey Ltd.
Keramikfeedstock (Füllgrad: 60Vol.-%):Ceramic feedstock (filling degree: 60Vol .-%):
Pulver: ZrO2 (3mol% Y) Typ Y5-5 ; d8o = 1 ,97μm ; Hersteller: United Ceramics Ltd.Powder: ZrO 2 (3 mol% Y) type Y5-5; d 8 o = 1, 97μm; Manufacturer: United Ceramics Ltd.
Zur Folienherstellung wird ein aus organischen Lösungsmitteln (90 Ma. -% Hexan, 9% Polyethylencopolymer, 1 % Alkylsuccinimid) zusammengesetzter und mit 83 Ma. -% Stahlpulver 430L gefüllter Schlicker hergestellt. Die Homogenisierung der Suspension erfolgt unter Zuhilfenahme von Mahlkugeln auf dem Walzenstuhl. Eine Ultraschallbehandlung (2x 30s) hilft die Pulveragglomerate im Schlicker zu zerstören. Der gut homogenisierte Schlicker wird auf einer Foliengießanlage (Doctor Blade Methode) vergossen und getrocknet. Die getrocknete Stahlfolie (Dicke 500μm, Breite 20cm, Länge 1 m) wird von der Gießunterlage entfernt und geometrisch so konfektioniert, dass sie in das Profil der Formkavität des Spritzgießwerkzeugs eingelegt und mit einem Keramik-Feedstock angespritzt, werden kann. Zur Feedstockherstellung wird als Keramikpulver ZrO2 vom Typ Y5-5 (92 Ma.-%) mit einem thermoplastischen Binder (45% Paraffin, 45% LD-Polyethylen, 10% Stearinsäure)unter Temperatur-(130°C) und Scherenergieeinwirkung auf einem Scherwalzenkompaktor (für 1 h) vermengt. Das homogenisierte Pulver-Binder- Gemisch wird granuliert und in dieser Form dem Sphtzgießprozess zugeführt. Anschließend erfolgt eine gemeinsame Entbinderung (100h unter Luftatmosphäre bis 4000C mit einer Aufheizgeschwindigkeit von 6 K/h) und Sinterung (H2-Atmosphäre 14500C), bei denen der Verbundform körper von der Bindemittelphase befreit und unter identischem Schwindungsbetrag auf annähernd den, den Fügepartnern entsprechenden Werkstoffdichten, dicht gesintert wird.For film production, a composite of organic solvents (90 Ma -% hexane, 9% polyethylene copolymer, 1% alkyl succinimide) and 83 Ma. -% steel powder 430L filled slurry produced. The homogenization of the suspension takes place with the aid of grinding balls on the roll mill. An ultrasonic treatment (2x 30s) helps to destroy the powder agglomerates in the slurry. The well-homogenized slurry is poured on a film caster (doctor blade method) and dried. The dried steel foil (thickness 500 .mu.m, width 20 cm, length 1 m) is removed from the casting pad and geometrically assembled so that it can be inserted into the profile of the mold cavity of the injection mold and molded with a ceramic feedstock. For the production of feedstock, the ceramic powder ZrO 2 type Y5-5 (92 wt .-%) with a thermoplastic binder (45% paraffin, 45% LD polyethylene, 10% stearic acid) under temperature (130 ° C) and Scherenergieeinwirkung on a Shearing roller compactor (mixed for 1 h). The homogenized powder-binder mixture is granulated and fed in this form the Sphtzgießprozess. This is followed by a common debindering (100h under air atmosphere to 400 0 C with a heating rate of 6 K / h) and sintering (H 2 atmosphere 1450 0 C), in which the composite form of the binder phase freed and under identical shrinkage amount to approximately the , the joint partners corresponding material densities, is densely sintered.
Nach der Sinterbehandlung wird ein temperaturwechselbeständiger Stahl- Keramikverbund, welcher mindestens eine Festigkeit von 1 MPa aufweist, erhalten. Bei einer Schliffpräparation der Fügezone ist unter dem Elektronenmikroskop eine durchgehend geschlossene Verbundzone zu erkennen.After the sintering treatment, a temperature-change-resistant steel-ceramic composite, which has at least a strength of 1 MPa, is obtained. In a ground preparation of the joint zone, a continuous closed composite zone can be seen under the electron microscope.
Die Grenzfläche zwischen Folie und Spritzling bildet die Oberflächengeometrie der Kavität in die die Folie eingelegt wurde ab. The interface between film and injection molding forms the surface geometry of the cavity in which the film was inserted.

Claims

Patentansprüche claims
1. Keramischer und/oder pulvermetallurgischer Verbundformkörper bestehend aus einer Grünfolie oder einem Grünfolienverbund aus mindestens einem keramischen und/oder metallischen und/oder Bindemittelmaterial, welche(r) die Oberfläche des Verbundform körpers mit gleicher und/oder unterschiedlicher Zusammensetzung und/oder Schichtdicke ganz oder teilweise bedeckt oder in dem Verbundformkörper enthalten ist, und aus einem keramischen und/oder metallischen Spritzgusskörper der mindestens formschlüssig mit der Grünfolie oder dem Grünfolienverbund verbunden ist, wobei die Korngröße und die Kornverteilung und/oder die Packungsdichte der keramischen und/oder metallischen Pulverkörner in der Grünfolie oder dem Grünfolienverbund, sowie deren Schwindungsverhalten beim Sintern an das Schwindungsverhalten des keramischen und/oder metallischen Spritzgusskörpers bei der nachfolgenden Sinterung angepasst ist, und wobei im Falle des Einsatzes eines thermoplastischen Bindemittels in der Grünfolie oder im Grünfolienverbund die Schmelz- und Verarbeitungstemperatur des Spritzgussmaterials kleiner ist, als die Schmelztemperatur des thermoplastischen Binders.1. Ceramic and / or powder metallurgical composite molded body consisting of a green sheet or a green film composite of at least one ceramic and / or metallic and / or binder material, which (r) the surface of the composite mold body with the same and / or different composition and / or layer thickness or partially covered or contained in the composite molding, and of a ceramic and / or metallic injection molded body which is at least positively connected to the green sheet or the green sheet composite, wherein the grain size and the grain distribution and / or the packing density of the ceramic and / or metallic powder grains in the Green film or the green film composite, and their shrinkage behavior during sintering is adapted to the shrinkage behavior of the ceramic and / or metallic injection molded body in the subsequent sintering, and wherein in the case of the use of a thermoplastic binder in the G green film or in the green film composite, the melting and processing temperature of the injection molding material is smaller than the melting temperature of the thermoplastic binder.
2. Verbundformkörper nach Anspruch 1 , bei denen die Grünfolie oder der Grünfolienverbund gleicher oder unterschiedlicher Materialzusammensetzung einen keramischen und/oder metallischen Spritzgusskörper auf dessen äußeren Oberfläche und/oder in Kavitäten oder Hinterschneidungen eines ein- oder mehrteiligen Spritzgusskörpers angeordnet sind und diesen ganz bedecken oder innerhalb eines Spritzgusskörpers angeordnet sind.2. Composite molding according to claim 1, wherein the green film or the green film composite of the same or different material composition a ceramic and / or metallic injection molded body on the outer surface and / or cavities or undercuts of a one- or multi-part injection molded body are arranged and completely cover this or inside an injection molded body are arranged.
3. Verbundformkörper nach Anspruch 2, bei denen die Grünfolie oder der Grünfolienverbund unterschiedlicher Zusammensetzung die äußere Oberfläche und die Oberfläche von Kavitäten und Hinterschneidungen eines mehrteiligen Spritzgusskörpers ganz bedeckt.3. Composite molding according to claim 2, wherein the green sheet or the green film composite of different composition, the outer surface and the surface of cavities and undercuts a multi-part injection molded body completely covered.
4. Verbundform körper nach Anspruch 1 , bei denen die Grenzfläche oder Grenzflächenbereich zwischen der Grünfolie oder dem Grünfolienverbund und dem Spritzgusskörper die gleiche geometrische Form aufweist, wie die äußere Oberfläche der Grünfolie oder des Grünfolienverbundes.4. composite mold body according to claim 1, wherein the interface or interface area between the green sheet or the green film composite and the injection molded body has the same geometric shape as the outer surface of the green sheet or the green sheet composite.
5. Verbundformkörper nach Anspruch 1 , bei denen die Grünfolie oder der Grünfolienverbund und der Spritzgusskörper kraftschlüssig oder über chemische und/oder physikalische Bindungen miteinander verbunden sind.5. Composite molding according to claim 1, wherein the green sheet or the green sheet composite and the injection molded body are non-positively connected to each other or via chemical and / or physical bonds.
6. Verbundformkörper nach Anspruch 1 , bei denen die Grünfolie oder der Grünfolienverbund ein duroplastisches Bindemittel enthält.6. Composite molding according to claim 1, wherein the green sheet or green sheet composite contains a thermosetting binder.
7. Verbundformkörper nach Anspruch 1 , bei denen die Grünfolie oder der Grünfolienverbund ein thermoplastisches Bindemittel enthält.7. Composite molding according to claim 1, wherein the green sheet or the green sheet composite contains a thermoplastic binder.
8. Verbundformkörper nach Anspruch 7, bei denen die Grünfolie oder der Grünfolienverbund ein Polyethylencopolymer enthält.8. Composite molding according to claim 7, wherein the green sheet or the green sheet composite contains a polyethylene copolymer.
9. Verbundform körper nach Anspruch 1 , bei denen die Grünfolie oder der Grünfolienverbund gleicher und/oder unterschiedlicher Schichtdicke einen keramischen und/oder metallischen Spritzgusskörper auf dessen äußeren Oberfläche und/oder in Kavitäten oder Hinterschneidungen eines ein- oder mehrteiligen Spritzgusskörpers bedecken.9. The composite molding according to claim 1, wherein the green sheet or the green sheet composite of the same and / or different layer thickness cover a ceramic and / or metallic injection molded body on its outer surface and / or cavities or undercuts of a one or more parts injection molded body.
10. Verbundform körper nach Anspruch 1 , bei denen die Grünfolie oder der Grünfolienverbund ganz oder teilweise auf einer oder auf beiden Oberflächen eine Strukturierung aufweist.10. Composite molding according to claim 1, wherein the green sheet or the green sheet composite wholly or partially on one or both surfaces has a structuring.
11. Verbundform körper nach Anspruch 10, bei denen die Strukturierung weitere andere Materialien enthält.11. composite mold body according to claim 10, wherein the structuring contains other other materials.
12. Verbundform körper nach Anspruch 11 , bei denen die Strukturierung polymere oder Naturstoffe enthält. 12. composite mold body according to claim 11, wherein the structuring contains polymeric or natural substances.
13.Verbundformkörper nach Anspruch 1 , bei denen in der Grünfolie oder im Grünfolienverbund und/oder im Spritzgusskörper Glas oder glasartige Materialien als Füllstoffe vorhanden sind.13.Verbundformkörper according to claim 1, wherein glass or glassy materials are present as fillers in the green sheet or in the green film composite and / or in the injection molded body.
14. Verbundform körper nach Anspruch 1 , bei denen die äußere Oberfläche eine Grünfolie aus einem metallischen Material aufweist, darunter eine Grünfolie aus einem metallischen und keramischen Material angeordnet ist, auf die dann ein keramischer Spritzgusskörper folgt.14. A composite mold body according to claim 1, wherein the outer surface comprises a green sheet of a metallic material, including a green sheet of a metallic and ceramic material is arranged, then followed by a ceramic injection molded body.
15. Verbundformkörper nach Anspruch 1 , bei dem sowohl in der Grünfolie als auch im gesamten Grünfolienverbund und im Spritzgusskörper ein Bindemittel gleicher Zusammensetzung vorhanden ist.15. Composite molding according to claim 1, wherein both in the green sheet and in the entire green film composite and in the injection molded body, a binder of the same composition is present.
16. Verbundformkörper nach Anspruch 1 , bei dem sowohl in der Grünfolie als auch im gesamten Grünfolienverbund und im Spritzgusskörper ein Bindemittel in gleicher Menge pro Volumeneinheit vorhanden ist.16. Composite molding according to claim 1, wherein both in the green sheet and in the entire green sheet composite and in the injection molded body, a binder in the same amount per unit volume is present.
17. Verbundformkörper nach Anspruch 1 , bei dem sowohl in der Grünfolie als auch im gesamten Grünfolienverbund ein Bindemittel vorhanden ist, welches hinsichtlich der Zusammensetzung dem entspricht, welches zumindest anteilig im Spritzgusskörper enthalten ist und dort als letztes Bindemittel aus dem Spritzgusskörper ausgetrieben ist.17. Composite molding according to claim 1, wherein both in the green sheet as well as in the entire green film composite, a binder is present, which corresponds in terms of composition, which is at least partially contained in the injection molded body and expelled there as the last binder from the injection molded body.
18. Verfahren zur Herstellung eines keramischen und/oder pulvermetallurgischen Verbundwerkstoffes, bei dem eine Grünfolie oder ein Grünfolienverbund aus mindestens einem keramischen und/oder metallischen und/oder Bindemittelmaterial in oder auf eine Form ein- oder aufgelegt wird, wobei die Form ganz oder teilweise mit Grünfolie oder Grünfolienverbund gleicher und/oder unterschiedlicher Zusammensetzung und/oder gleicher und/oder unterschiedlicher Schichtdicke bedeckt ist, und nachfolgend mindestens eine keramische und/oder pulvermetallurgische Spritzgussmasse auf und/oder an und/oder in die Form mittels Spritzguss auf- und/oder an- und/oder eingebracht wird, und nachfolgend die ein- oder mehrteilige Form entfernt und/oder die ein- oder mehrteiligen Verbundform körperteile aus der Form entformt werden, wobei diese Verfahrensschritte ein- oder mehrmals wiederholt werden können.18. A method for producing a ceramic and / or powder metallurgical composite material, wherein a green sheet or a green sheet composite of at least one ceramic and / or metallic and / or binder material in or on a form is placed or placed, wherein the mold in whole or in part with Green film or green film composite of the same and / or different composition and / or same and / or different layer thickness is covered, and subsequently at least one ceramic and / or powder metallurgical injection molding compound on and / or on and / or in the mold by injection molding on and / or on - And / or introduced, and subsequently removes the one- or multi-part mold and / or the one- or multi-part composite mold body parts from the mold be removed from the mold, these steps can be repeated one or more times.
19. Verfahren nach Anspruch 18, bei dem eine vorgeformte Grünfolie oder Grünfolienverbund eingesetzt werden.19. The method of claim 18, wherein a preformed green sheet or green film composite are used.
20. Verfahren nach Anspruch 19, bei dem eine gestanzte, geprägte, gebogene, gezogene Grünfolie oder Grünfolienverbund eingesetzt werden.20. The method of claim 19, wherein a stamped, embossed, curved, drawn green sheet or green film composite are used.
21. Verfahren nach Anspruch 18, bei dem eine vorgeformte Grünfolie oder Grünfolienverbund mit einer Trägerfolie eingesetzt wird.21. The method of claim 18, wherein a preformed green film or green film composite is used with a carrier film.
22. Verfahren nach Anspruch 18, bei dem die Form zur Herstellung der vorgeformten Grünfolie oder des Grünfolienverbundes nachfolgend als Spitzgussform eingesetzt wird.22. The method of claim 18, wherein the mold for producing the preformed green sheet or the green sheet composite is subsequently used as an injection mold.
23. Verfahren nach Anspruch 22, bei dem eine teilbare Form eingesetzt wird.23. The method of claim 22, wherein a divisible mold is used.
24. Verfahren nach Anspruch 18, bei dem ein aus unterschiedlichen Materialien zusammengesetzter Grünfolienverbund eingesetzt wird.24. The method according to claim 18, wherein a composite of different materials green film composite is used.
25. Verfahren nach Anspruch 18, bei dem eine Grünfolie oder ein Grünfolienverbund eingesetzt wird, die aus Teilflächen aus unterschiedlichem Material besteht.25. The method according to claim 18, wherein a green film or a green film composite is used, which consists of partial surfaces of different material.
26. Verfahren nach Anspruch 18, bei dem die Spritzgussmasse diskontinuierlich auf- und/oder an- und/oder eingebracht wird.26. The method of claim 18, wherein the injection molding compound discontinuously and / or on and / or introduced.
27. Verfahren nach Anspruch 18, bei dem nach Auf- und/oder An- und/oder Einbringen einer Spritzgussmasse auf und/oder an und/oder in eine Form mit mindestens einer Grünfolie oder einem Grünfolienverbund, dieser Verbundformkörper aus der Form oder die Form entfernt wird, nachfolgend eine oder mehrere weitere Grünfolien oder Grünfolienverbunde auf und/oder an und/oder in den Verbundform körper auf- und/oder an- und/oder eingebracht werden und diese Verfahrensschritte mehrmals wiederholt werden.27. The method of claim 18, wherein after applying and / or on and / or introducing an injection molding compound on and / or to and / or in a mold with at least one green sheet or a green film composite, this composite molded article from the mold or the mold is removed, followed by one or more other green sheets or green film composites and / or on and / or in the composite form of body and / or on and / or are introduced and these steps are repeated several times.
28. Verfahren nach Anspruch 18, bei dem auf und/oder an und/oder in eine Grünfolie oder einen Grünfolienverbund eine Spritzgussmasse auf-, an- oder eingebracht wird.28. The method of claim 18, wherein on and / or on and / or in a green sheet or a green film composite an injection molding compound up, or introduced.
29. Verfahren nach Anspruch 18, bei dem das Füllen und/oder das An- und/oder Aufspritzen der Form unter Druck oder mittels Vakuum durchgeführt wird.29. The method of claim 18, wherein the filling and / or the on and / or spraying of the mold is carried out under pressure or by vacuum.
30. Verfahren nach Anspruch 18, bei dem als Bindemittel für die Grünfolien oder Grünfolienverbunde ein thermoplastisches und/oder duroplastisches und/oder biopolymeres Bindemittel eingesetzt wird.30. The method of claim 18, wherein a thermoplastic and / or thermosetting and / or biopolymeric binder is used as a binder for the green sheets or green film composites.
31. Verfahren nach Anspruch 18, bei dem die Grünfolie oder der Grünfolienverbund während des An-, Auf- oder Einbringens des Spritzgusskörpers verformt wird.31. The method of claim 18, wherein the green sheet or the green sheet composite is deformed during the application, on or introduction of the injection molded body.
32. Verfahren nach Anspruch 18, bei dem in der Grünfolie oder im Grünfolienverbund ein Bindemittel eingebracht wird, welches mindestens anteilig im Spritzgusskörper eingebracht wird und welches als letztes aus dem Verbundform körper ausgetrieben wird.32. The method of claim 18, wherein in the green film or green film composite, a binder is introduced, which is introduced at least partially in the injection molded body and which is driven out of the composite body last.
33. Verfahren nach Anspruch 18, bei dem der Verbundform körper entbindert und gesintert wird.33. The method of claim 18, wherein the composite mold is debindered and sintered.
34. Verfahren nach Anspruch 18, bei dem das Einfüllen der Sphtzgussmasse(n) in eine Form oder das Anspritzen der Sphtzgussmasse(n) an eine Folie unter einem Druck von 0,3 bis 200 MPa durchgeführt wird. 34. The method of claim 18, wherein the filling of the Sphtzgussmasse (n) in a mold or the injection molding of Sphtzgussmasse (s) is performed on a film under a pressure of 0.3 to 200 MPa.
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