EP2776237A1 - Verfahren und presse zum pressen eines presskörpers aus zumindest zwei verschiedenen metallischen und/oder keramischen pulver- und/oder granulatförmigen materialien - Google Patents

Verfahren und presse zum pressen eines presskörpers aus zumindest zwei verschiedenen metallischen und/oder keramischen pulver- und/oder granulatförmigen materialien

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EP2776237A1
EP2776237A1 EP12816229.4A EP12816229A EP2776237A1 EP 2776237 A1 EP2776237 A1 EP 2776237A1 EP 12816229 A EP12816229 A EP 12816229A EP 2776237 A1 EP2776237 A1 EP 2776237A1
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EP
European Patent Office
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columns
press
pressing
die
die opening
Prior art date
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Application number
EP12816229.4A
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English (en)
French (fr)
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EP2776237B1 (de
Inventor
Roland Menzel
Herbert Ludwig GRÖBL
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DORST Technologies GmbH and Co KG
Original Assignee
DORST Technologies GmbH and Co KG
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Publication date
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Publication of EP2776237A1 publication Critical patent/EP2776237A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2776237B1 publication Critical patent/EP2776237B1/de
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Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B11/00—Presses specially adapted for forming shaped articles from material in particulate or plastic state, e.g. briquetting presses, tabletting presses
    • B30B11/02—Presses specially adapted for forming shaped articles from material in particulate or plastic state, e.g. briquetting presses, tabletting presses using a ram exerting pressure on the material in a moulding space
    • B30B11/027—Particular press methods or systems

Definitions

  • the invention relates to a method for pressing a pressed body, wherein in a die opening of a press at least two upper-side punches are placed on the material and underside and top side arranged pressing dies located therebetween material columns of at least two different metallic and / or
  • the invention also relates to a press and a data carrier with software for carrying out such a method.
  • DE 102 54 656 B4 discloses a ceramic powder and / or metal powder press.
  • This comprises a ceramic powder and / or metal powder press tool with at least one main body, with a plurality of at least two punches, which are arranged in a pressing position from one side immersed in a filled with ceramic and / or metal powder die opening of a die, with a plurality of at least two punch carriers, to each of which one of the punches is attached, wherein at least a part of the punch carriers can be coupled to respectively at least two adjusting drives, and wherein the
  • Base body are arranged adjustable, and with
  • the object of the invention is to further develop a method and a press for pressing a compact of at least two different metallic and / or ceramic powder and / or granular materials.
  • a speedy pressing should also be more complex
  • This object is achieved by the method for pressing a compact from at least two different metallic and / or ceramic powder and / or granular
  • granular materials in which in a die opening of a die, a first such material is filled, in which at least two upper-side punches are placed on the material at least temporarily in the die opening, arranged at the underside and top side
  • Material columns are adjusted along a pressing direction to different heights, in which after lifting the top arranged press die in the die opening, the second material is filled and in the final with the at least two upper-side punches the material
  • the pressing direction is from top to bottom and / or vice versa.
  • each of the stamp material is, wherein a cross-sectional contour through the material corresponds to a surface contour of a surface of the corresponding press ram.
  • the underside pressure rams are adjusted so far to different heights prior to filling of the first or second material that a free space above the ram is suitable for filling a required for a corresponding compacting body portion powder quantity.
  • the precompressed compact is compressed as far as it is necessary for its removal from the press and in particular for a subsequent sintering.
  • the final final compression can optionally also be carried out as an independent step, possibly also in another press.
  • the adjustment of the underside and top side arranged punch can in particular be carried out together with the material columns located therebetween, to a Contact of the mutually adjacent columns of material is lost. Under the fact that the contact of the mutually adjacent columns of material is lost, it is understood in particular that the adjacent materials are lost to each other binding forces.
  • the adjustment to different heights means that the mutually adjacent stamp relative to each other
  • the adjustment to different heights, in particular a / the adjustment for losing the lateral contact of the material columns can be performed independently of an intermediate reaching a subsequent second filling position for the second material.
  • the adjustment can also be done in an intermediary
  • adjusting movement for separating the columns of material takes place in a first step, even in a direction opposite to the direction of the subsequent filling position, or else beyond the filling position.
  • the material columns between the underside and top side arranged
  • Press punches are pre-compressed before a first
  • an embodiment can be implemented in which the material columns are precompressed between the underside and upper side arranged pressing dies, namely during or after a first adjustment of the material columns relative to each other.
  • Such a pre-compression can in particular by one
  • the shift of powder or material columns can be moved again.
  • the first material is pre-compressed or precompressed, no mixing of the first and the second filled-in and possibly not yet or only partially pre-compacted material occurs.
  • Interconnection or so-called hardware is designed with a processor for executing a program as so-called software or a combination of both.
  • Such a device is in particular as a ceramic and / or metal powder press with press dies as the
  • Stamping designed. Equivalent to a ceramic and / or metal powder press is a press for pressing a granular or mixed powder and granular material.
  • a data carrier with a program stored on it, which is programmed to carry out such a method in such a device, is also preferred.
  • the data carrier can be an independent transportable storage device or one integrated in the press or its control device
  • such compacts can be formed on the one hand with high precision from different material layers and on the other hand can be both clean
  • Fig. 1 process steps for pressing a compact of different materials in a ceramic and / or metal powder press
  • Fig. 2 further process steps to the pressed
  • Compact. 1 and 2 schematically show components of a press for pressing a compact of at least two different metallic and / or ceramic powder and / or granular materials p 1 - p 3. In chronological order are from right to left from 1 to 11 different
  • Materials pl, p2, p3 pressed. However, only two or more than three different materials can be used.
  • the materials pl - p3 can differ from each other in many different ways. In addition to differentiation by the chemical composition may also be differences in grain size, color or otherwise
  • a die 20 is arranged, which has a die opening 2 1.
  • the die opening 2 1 is used for filling the powdery and / or granular material PI - p3, in particular ceramic powder and / or metal powder, by means of a filling device 26. Under such a
  • Material or powder is in a broader sense, a granulate or a mixture of fine-grained powder and
  • the lower-side punches 22, 2 3 are in particular by means of driving means relative to each other and relative to the die 20 adjustable. After filling the powdery and / or granular material PI - p3 this can be compacted by means of top punches 24, 2 5 and pressed to the compact 30.
  • a control device 27 serves the various
  • Drive devices in particular one preferred top-side main press drive 2 8 and drives for moving individual of the punches 22 - 25 and / or the die 20, to control so that their individual movements run in a timely manner.
  • Such a press can in known manner have a press frame, which consists of two lateral press frame, which are on the top and bottom sides firmly connected to an upper side and a lower-side press frame.
  • the press frames are firmly clamped together to build up a raft flow through them as far as the punches 22-25.
  • the press on a press drive, which, for example, as the top side
  • Main press drive 2 8 is arranged on top of the press frame. About a press drive piston, the pressing force is applied to an upper press tool by the press drive, so that it is adjusted in the direction of the die 20. Due to the applied pressing force, the individual components of the press tools are moved together and against the
  • Any drive systems in particular electric motors, mechanical drives and / or hydraulic drives can be used as drives.
  • Bottom punches 22, 23 consists of a plurality of individual components. The opposite of this
  • Upper-side tool with, inter alia, the lower-side punches 22, 23 may in principle have a comparable structure, but may also be constructed in a conventional manner or a mixed form of conventional construction and the construction and the lower-side tool. The same applies to Adjustment arrangements for adjusting the single individual components of the tools. In particular, for the method described for producing a compact 30 from different materials p 1 - p 3, respectively
  • step 1 is a
  • An upper edge of the die 20 is located here, for example, a piece above an exemplary zero-pressing position hO.
  • the first lower-side punch 22 is raised to a height hl as an intermediate height of the first lower-side punch 22 for this method step 1. This height hl is located below the upper edge of the die 20, so that above the first punch 22 forms a fillable with the material pl space of the die opening 21.
  • the second lower-side punch 23 is adjacent to the first lower-side punch 22
  • cylindrical and annular punch may be used to form, for example, wheels or gears, which are formed with over the surface of different height wall and in the radial direction of different material stratification or material composition.
  • Section sl and a second section s2 as powder or material columns of the resulting compact 40.
  • the components are off
  • Step 2 outlined.
  • the upper-side punches 24, 25 have been placed, so that between the first lower-side punch 22 and the first upper-side punch 24, a first portion sl of the resulting
  • Section s2 arises as a column of material. Besides that is
  • a value of the pre-compression can preferably be specified by a freely adjustable amount and ultimately by a different
  • Stamp pairs 22 - 24 or 23 - 25 are set. This pre-compression is particularly advantageous in
  • the diagram of the third method step 3 shows the further method of the material columns and pre-compression up to a displacement of the upper edges of the sections sl, s2 of the material columns in a filling position for the second material p2.
  • the intermediate height h2 of the second lower side punch 23 was still maintained and the material in the second portion s2 was precompressed by lowering the second upper side punch 25, the first portion sl as a material column together with the first lower side punch 22 became one further intermediate height h4 of the first lower-side punch 22 is raised.
  • a placement of the upper-side punches 24, 25 and then a displacement of the material columns is performed.
  • the one column of material now consists of the first
  • the other column of material consists of the second section s2 the first material pl and an overlying fourth section s4 of the second material p2 between the second lower-side and upper-side stamps 23, 25.
  • third material p3 is filled.
  • the third material may optionally also be the same material as in the first filling step.
  • a subsequent ninth method step 9 it is shown that the two strigerklalen are moved relative to each other in a position in which later the individual components of the resulting compact 40 should be arranged not only in the horizontal, but also in lateral or radial direction to each other. There is thus a tester transport, in which the vertical powder or material columns are moved relative to each other.
  • a main pressing force from preferably the upper main press drive 28 on plates and the stamp 22 - 25 attached thereto takes place.
  • Press punches 24, 25 are raised relative to the upper die edge of the die 20.
  • Ejection may also be by peeling off by movement of the die relative to the compact 40, as known per se.
  • stamp pl first metallic and / or ceramic powder and / or granular material

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Press-Shaping Or Shaping Using Conveyers (AREA)

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Pressen eines Presskörpers (30) aus zumindest zwei verschiedenen metallischen und/oder keramischen pulver- und/oder granulatförmigen Materialien (p1, p2, p3 ). In eine Matrizenöffnung (21) einer Matrize (20) wird ein erstes solches Material (p1) eingefüllt wird (1; 4). In der Matrizenöffnung (21) werden daraufhin zumindest zwei oberseitige Stempel (22, 24) auf das Material (p1) zumindest zeitweilig aufgesetzt (2) und unterseitig und oberseitig angeordnete Pressstempel (22, 23, 24, 25) werden zusammen mit dazwischen befindlichen Materialsäulen längs einer Pressrichtung auf unterschiedliche Höhen verstellt (2 - 3). Nach Abheben der oberseitig angeordneten Pressstempel (24, 25) in die Matrizenöffnung (21) das zweite Material (p2) eingefüllt wird (4). Abschließend wird mit den zumindest zwei oberseitigen Stempeln (24, 25) das Material (p1, p2 ) endverdichtet (9 - 10).

Description

Verfahren und Presse zum Pressen eines Presskörpers aus zumindest zwei verschiedenen metallischen und/oder
keramischen pulver- und/oder granulatförmigen Materialien
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Pressen eines Presskörpers, wobei in einer Matrizenöffnung einer Presse zumindest zwei oberseitige Stempel auf das Material aufgesetzt werden und unterseitig und oberseitig angeordnete Pressstempel dazwischen befindliche Materialsäulen aus zumindest zwei verschiedenen metallischen und/oder
keramischen pulver- und/oder granulatförmigen Materialien pressen. Die Erfindung bezieht sich außerdem auf eine Presse und einen Datenträger mit Software zum Durchführen eines solchen Verfahrens.
Beispielhaft ist aus DE 102 54 656 B4 eine Keramikpulver- und/oder Metallpulver-Presse bekannt. Diese umfasst ein Keramikpulver- und/oder Metallpulver-Pressenwerkzeug mit zumindest einem Grundkörper, mit einer Vielzahl von zumindest zwei Stempeln, welche in einer Pressstellung von einer Seite aus in eine mit Keramik- und/oder Metallpulver befüllte Matrizenöffnung einer Matrize eintauchbar angeordnet sind, mit einer Vielzahl von zumindest zwei Stempelträgern, an welchen jeweils einer der Stempel angesetzt ist, wobei zumindest ein Teil der Stempelträger an jeweils zumindest zwei Versteilantrieben ankoppelbar ist und wobei die
Stempelträger relativ zueinander und relativ zu dem
Grundkörper verstellbar angeordnet sind, und mit
Festanschlagseinrichtungen, welche angeordnet sind, eine Presskraft zumindest teilweise in einer Pressendstellung von den Stempeln über den Grundkörper abzuleiten. Während solche Pressen hydraulisch oder mechanisch angetrieben werden, ist aus z.B. DE 10 2009 049 845 AI eine derartige Keramikpulver- und/oder Metallpulver-Presse
bekannt, bei welcher eine Hauptpresskraft mit einem
elektromotorischen Antrieb und einer Spindelanordnung auf relativ zueinander verstellbare Komponenten und das zu pressende Pulver aufgebracht wird.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Presse zum Pressen eines Presskörpers aus zumindest zwei verschiedenen metallischen und/oder keramischen pulver- und/oder granulatförmigen Materialien weiterzuentwickeln. Insbesondere soll ein zügiges Pressen auch komplexer
Strukturen und Materialverteilungen ermöglicht werden.
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren zum Pressen eines Presskörpers aus zumindest zwei verschiedenen metallischen und/oder keramischen pulver- und/oder granulatförmigen
Materialien mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 bzw. die Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 0 bzw. durch den Datenträger mit einem Programm nach Anspruch 12 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand von abhängigen Ansprüchen. Bevorzugt wird demgemäß insbesondere ein Verfahren zum
Pressen eines Presskörpers aus zumindest zwei verschiedenen metallischen und/oder keramischen pulver- und/oder
granulatförmigen Materialien, bei dem in eine Matrizenöffnung einer Matrize ein erstes solches Material eingefüllt wird, bei dem in der Matrizenöffnung zumindest zwei oberseitige Stempel auf das Material zumindest zeitweilig aufgesetzt werden, bei dem unterseitig und oberseitig angeordnete
Pressstempel zusammen mit dazwischen befindlichen
Materialsäulen längs einer Pressrichtung auf unterschiedliche Höhen verstellt werden, bei dem nach Abheben der oberseitig angeordneten Pressstempel in die Matrizenöffnung das zweite Material eingefüllt wird und bei dem abschließend mit den zumindest zwei oberseitigen Stempeln das Material
endverdichtet wird.
Unter längs einer Pressrichtung wird verstanden, dass
entsprechende Bewegungen in oder entgegen einer
Befüllrichtung oder Presskraft-Wirkrichtung erfolgen.
Insbesondere ist die Pressrichtung von oben nach unten und/oder umgekehrt.
Unter Materialsäulen wird verstanden, dass sich längs der Pressrichtung oberhalb eines jeden der Stempel Material befindet, wobei eine Querschnittskontur durch das Material einer Oberflächenkontur einer Oberfläche des entsprechenden Pressstempels entspricht. Dabei können nicht nur
quaderförmige Materialsäulen entstehen, sondern beliebige Kontur aufweisende Materialsäulen, insbesondere kreis- oder ringförmige Materialsäulen.
Natürlich ist das Verfahren auch auf mehr als zwei
Materialien oder auf mehr als je zwei ober- und unterseitige Stempel anwendbar. Dazu werden gegebenenfalls entsprechende zusätzliche Schritte vor- oder nachgeschaltet.
Soweit unterseitige und oberseitige Stempel beschrieben werden, wird von einer üblichen Pressenanordnung ausgegangen, bei welcher das Material von oben her in die Matrizenöffnung gefüllt und dann von oben und unten her mittels der Stempel verpresst wird. Dazu äquivalent sind Anordnungen, bei welchen das Pressen in einer Querrichtung erfolgt, z.B. wenn die Matrizenanordnung nach dem Befüllen in eine Querlage
verschwenkt werden sollte oder wenn in einer Querlage
gepresst werden sollte, so dass statt ober- und unterhalb dann begrifflich rechts- und linksseitig zu verwenden wäre. Entsprechendes gilt natürlich auch für Schrägstellungen zwischen diesen beiden Ausrichtungen.
Insbesondere werden bei solchen Verfahren die unterseitig angeordneten Pressstempel vor dem Auffüllen des ersten oder des zweiten Materials so weit auf zueinander unterschiedliche Höhen verstellt werden, dass ein freier Raum oberhalb der Pressstempel zum Auffüllen einer für einen entsprechend zu erstellenden Presskörperabschnitt benötigten Pulvermenge geeignet ist. Insbesondere erfolgt somit ein Verstellen der befüllbaren Räume für jede Materialsäule mit individueller Höhe.
Äquivalent zum Einsatz insbesondere oberseitiger Pressstempel zum Verstellen der Materialsäulen und zum Vorverdichten wäre auch ein Einsatz dafür eigens bereitgestellter Stempel, wenn ein Pressen zur Endverdichtung des Presskörpers mittels eigener Pressstempel in z.B. einer separat bereitgestellten Presse erfolgt.
Unter dem Endverdichten wird in für sich bekannter Weise verstanden, dass der vorverdichtete Presskörper so weit verdichtet wird, wie dies für seine Entnahme aus der Presse und insbesondere für ein nachfolgendes Sintern erforderlich ist. Das abschließende Endverdichten kann optional auch als eigenständiger Schritt, ggf. auch ein einer anderen Presse durchgeführt werden.
Unter den Presskörpern werden insbesondere technische
Presskörper aus technischer Keramik oder Metall verstanden, wie beispielsweise Zahnräder.
Das Verstellen der unterseitig und oberseitig angeordneten Pressstempel kann insbesondere zusammen mit den dazwischen befindlichen Materialsäulen durchgeführt werden, bis ein Kontakt der zueinander benachbarten Materialsäulen verloren geht. Darunter, dass der Kontakt der zueinander benachbarten Materialsäulen verloren geht, wird insbesondere verstanden, dass die benachbarten Materialien untereinander bindende Kräfte verloren gehen.
Dabei kann das Verstellen der unterseitig und oberseitig angeordneten Pressstempel zusammen mit den dazwischen
befindlichen Materialsäulen durchgeführt werden, bis die zueinander benachbarten Materialsäulen keine Berührung mehr zueinander aufweisen. Darunter, dass der Kontakt der
zueinander benachbarten Materialsäulen verloren geht, wird bevorzugt verstanden, dass die benachbarten Materialsäulen so weit in Pressrichtung zueinander verschoben werden, dass zeitweilig eine Unterkante einer Materialsäule höher als eine Oberkante der benachbarten Materialsäule liegt. Insbesondere bedeutet das Verstellen auf unterschiedliche Höhen, dass die zueinander benachbarten Stempel relativ zueinander
unterschiedlich bewegt werden.
Insbesondere können nach dem Verlieren des Kontakts die unterseitig und oberseitig angeordneten Pressstempel zusammen mit den dazwischen befindlichen Materialsäulen in eine
Position verstellt werden, in welcher das zweite Material eingefüllt wird.
Das Verstellen auf unterschiedliche Höhen, insbesondere ein/das Verstellen zum Verlieren des seitlichen Kontakts der Materialsäulen kann unabhängig von einem zwischenzeitlichen Erreichen einer nachfolgenden zweiten Befüllposition für das zweite Material durchgeführt werden.
Das Verstellen kann auch in einem zwischengeschalteten
Schritt über die Befüllposition hinaus erfolgen oder in eine Richtung entgegengesetzt zu einer Richtung der nachfolgenden Befüllposition erfolgen. Insbesondere kann somit die
Verstellbewegung zum Trennen der Materialsäulen bei Bedarf in einem ersten Schritt sogar in eine Richtung entgegengesetzt zu der Richtung der nachfolgenden Befüllposition erfolgen oder auch über die Befüllposition hinaus erfolgen.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung können die Materialsäulen zwischen den unterseitig und oberseitig angeordneten
Pressstempeln vorverdichtet werden vor einem ersten
Verstellen relativ zueinander.
Insbesondere ist eine Ausgestaltung umsetzbar, bei der die Materialsäulen zwischen den unterseitig und oberseitig angeordneten Pressstempeln vorverdichtet werden, und zwar während oder nach einem ersten Verstellen der Materialsäulen relativ zueinander.
Ein solches Vorverdichten kann insbesondere um einen
bestimmten vorzugsweise frei einstellbaren Wert durchgeführt werden. Damit wird vermieden, dass sich das Pulver bzw.
Material der beiden Materialsäulen untereinander vermischt. Insbesondere wird so eine Vermischung sowohl vertikal als auch horizontal vermieden. Es liegt dann eine saubere
Trennungslinie zwischen den verschiedenen Materialien vor.
Bei wiederholten solchen Verfahrensschritten nach Auffüllen des zweiten Materials können die Verschiebung Pulver- bzw. Materialsäulen erneut verschoben werden. Dadurch, dass das erste Material an- bzw. vorverdichtet ist, kommt es dabei zu keiner Vermengung des ersten und des zweiten eingefüllten und ggf. noch nicht oder nur teilweise vorverdichteten Materials.
Umsetzbar ist auch eine Ausgestaltung, bei der jeweils zumindest einer der unterseitigen und oberseitigen Stempel eine ringförmige Ausgestaltung aufweist oder mit innen liegender Durchtrittsöffnung zum Durchführen zumindest einen weiteren unterseitigen und oberseitigen Stempels ausgebildet ist Dies ermöglicht ein z.B. ringweises Befüllen und Pressen, um verschiedene Pulver quer zur Pressrichtung verwenden zu können. Beispielsweise können so Zahnräder hergestellt werden, welche außen am Zahnkranz aus einem anderen,
insbesondere härteren Material als innenseitig davon
ausgebildet sind.
Auch ist in den Füllpositionen möglich, keinen Raum oberhalb eines der unterseitigen Stempel frei zu belassen, so dass ein nachfolgendes Material über einem solchen Stempel nicht eingefüllt wird und sich dieses Material somit auch nicht über die gesamte Breite des entstehenden Presskörpers
erstreckt .
Eigenständig bevorzugt wird eine Vorrichtung mit einer
Matrize mit einer Matrizenöffnung, mit unterseitig zumindest zwei in die Matrizenöffnung ragenden Stempeln, mit oberseitig zumindest zwei in die Matrizenöffnung einführbaren Stempeln, mit einer Befülleinrichtung zum Befüllen der Matrizenöffnung mit zumindest zwei verschiedenen metallischen und/oder keramischen pulver- und/oder granulatförmigen Materialien und mit einer Steuereinrichtung, wobei die Steuereinrichtung zum Durchführen eines solchen Verfahrens ausgebildet und/oder programmiert ist. Darunter wird verstanden, dass die zur Steuereinrichtung Verfahrensdurchführung als reine
Verschaltung bzw. sogenannte Hardware, mit einem Prozessor zur Ausführung eines Programms als sogenannter Software oder als Kombination aus beidem ausgebildet ist.
Eine solche Vorrichtung ist insbesondere als eine Keramik- und/oder Metallpulverpresse mit Pressstempeln als den
Stempeln ausgestaltet. Äquivalent zu einer Keramik- und/oder Metallpulverpresse ist eine Presse zum Pressen eines granulatförmigen oder gemischt pulver- und granulatförmigen Materials .
Eigenständig bevorzugt wird außerdem ein Datenträger mit einem darauf gespeicherten Programm, welches zum Durchführen eines solchen Verfahrens in einer derartigen Vorrichtung programmiert ist. Insbesondere kann der Datenträger eine eigenständige transportable Speichereinrichtung oder eine in der Presse oder deren Steuereinrichtung integrierte
Speichereinrichtung sein.
Solche Presskörper können verfahrensgemäß mit einerseits hoher Präzision aus verschiedenen Materialschichtungen ausgebildet werden und andererseits sowohl eine saubere
Materialtrennung als auch eine ausreichend hohe Presskraft bei der Endverdichtung erfahren. Die Fertigung solcher
Presskörper wird ohne großen technischen Aufwand bei zugleich geringem Zeitaufwand ermöglicht. Ein Ausführungsbeispiel wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 Verfahrensschritte zum Pressen eines Presskörpers aus verschiedenen Materialien in einer Keramik- und/oder Metallpulverpresse und
Fig. 2 weitere Verfahrensschritte bis zum gepressten
Presskörper . Fig. 1 und 2 zeigen schematisch Komponenten einer Presse zum Pressen eines Presskörpers aus zumindest zwei verschiedenen metallischen und/oder keramischen Pulver- und/oder Granulat- förmigen Materialien pl - p3. In zeitlicher Reihenfolge sind dabei von rechts nach links von 1 bis 11 verschiedene
Zeitpunkte dargestellt, welche während eines beispielhaften Presszyklus durchlaufen werden. Bei dem beispielhaften
Presszyklus wird dabei ein Presskörper 40 aus drei
Materialien pl, p2 , p3 gepresst. Jedoch können auch nur zwei oder mehr als drei verschiedene Materialien verwendet werden. Die Materialien pl - p3 können sich auf verschiedenste Art und Weise voneinander unterscheiden. Neben Unterscheidung durch die chemische Zusammensetzung können auch Unterschiede hinsichtlich der Körnung, der Farbe oder sonstiger
Beschaffenheitsmerkmale bestehen .
In der Presse ist eine Matrize 20 angeordnet, welche eine Matrizenöffnung 2 1 aufweist. Die Matrizenöffnung 2 1 dient zum Einfüllen des pulver- und/oder granulatförmigen Materials PI - p3 , insbesondere Keramikpulvers und/oder Metallpulvers, mittels einer Befülleinrichtung 26 . Unter einem solchen
Material bzw. Pulver ist dabei im weiteren Sinne auch ein Granulat oder ein Gemisch aus feinkörnigem Pulver und
granulärem Material zu verstehen. Von unten her ragen unterseitige Stempel 22 , 2 3 in die
Matrizenöffnung 2 1 und verschließen die Matrizenöffnung 2 1 diese nach unten hin. Die unterseitigen Stempel 22 , 2 3 sind insbesondere mittels Antreibseinrichtungen relativ zueinander und relativ zur Matrize 20 verstellbar. Nach dem Einfüllen des pulver- und/oder granulatförmigen Materials PI - p3 kann dieses mittels oberseitigen Stempeln 24 , 2 5 verdichtet und zu dem Presskörper 30 verpresst werden. Dazu werden die
oberseitigen Stempeln 24 , 2 5 von oben her in die
Matrizenöffnung 2 1 eingeführt, wobei auch die oberseitigen Stempeln 24 , 25 insbesondere mittels Antreibseinrichtungen relativ zueinander und relativ zur Matrize 2 0 verstellbar sind.
Eine Steuereinrichtung 27 dient dazu, die verschiedenen
Antriebseinrichtungen, insbesondere einen bevorzugt oberseitigen Hauptpressantrieb 2 8 und Antriebe zum Bewegen einzelner der Stempel 22 - 25 und/oder der Matrize 20 , so anzusteuern, dass deren einzelne Bewegungsabläufe zeitlich geeignet ablaufen.
Eine solche Presse kann in für sich bekannter Art und Weise einen Pressenrahmen aufweisen, welcher aus zwei seitlichen Pressenrahmen besteht, welche oberseitig und unterseitig fest mit einem oberseitigen bzw. einem unterseitigen Pressenrahmen verbunden sind. Die Pressenrahmen sind dabei fest miteinander verspannt, um einen raftfluss durch diese hindurch bis zu den Stempeln 22 - 25 aufbauen zu können. Zum Aufbauen bzw. Anlegen einer Presskraft weist die Presse einen Pressantrieb auf, welcher beispielsweise als der oberseitige
Hauptpressantrieb 2 8 oberseitig des Pressenrahmens angeordnet ist. Über einen Pressantriebskolben wird von dem Pressantrieb die Presskraft auf ein oberes Pressenwerkzeug aufgebracht, so dass dieses in Richtung der Matrize 20 verstellt wird. Durch die einwirkende Presskraft werden die einzelnen Komponenten der Pressenwerkzeuge zusammengefahren und gegen den
unterseitigen Pressenrahmen gespannt. Dabei pressen die
Stempel 22 - 25 das Material zu dem Pressteil 30 .
Als Antriebe können beliebige Antriebssysteme, insbesondere Elektromotoren, mechanische Antriebe und/oder hydraulische Antriebe eingesetzt sein.
Ein bevorzugtes unterseitiges Werkzeug mit u.a. den
unterseitigen Stempeln 22 , 23 besteht aus einer Vielzahl von einzelnen Komponenten. Das diesem gegenüberliegende
oberseitige Werkzeug mit u.a. den unterseitigen Stempeln 22 , 23 kann prinzipiell einen vergleichbaren Aufbau aufweisen, kann aber auch in herkömmlicher Art und Weise oder einer Mischform aus herkömmlicher Bauweise und der Bauweise und des unterseitigen Werkzeugs aufgebaut sein. Selbiges gilt für Verstellanordnungen zum Verstellen der einzigen einzelnen Komponenten der Werkzeuge. Insbesondere weisen für das beschriebene verfahren zum Herstellen eines Presskörpers 30 aus verschiedenen Materialien pl - p3 die jeweils
gegenüberliegenden unterseitigen und oberseitigen Stempel 22 - 24, 23 - 25 jeweils einander gegenüberliegend Oberflächen 22o bzw. Unterflächen 24u mit gleicher außenseitiger Kontur auf. Mit anderen Worten, haben die einander
gegenüberliegenden Stempel 22 - 24, 23 - 25 jeweils
insbesondere gegenüberliegende gleiche Pressflächen.
Beim ersten dargestellten Verfahrensschritt 1 ist ein
Befüllen der Matrizerechnung 21 mit dem ersten Material pl skizziert. Eine Oberkante der Matrize 20 befindet sich dabei beispielhaft ein Stück oberhalb einer beispielhaften Null- Pressstellung hO . Der erste unterseitige Stempel 22 ist bis auf eine Höhe hl als einer zwischenzeitlichen Höhe des ersten unterseitigen Stempels 22 für diesen Verfahrensschritt 1 angehoben. Diese Höhe hl befindet sich dabei unterhalb der Oberkante der Matrize 20, so dass sich oberhalb des ersten Stempels 22 ein mit dem Material pl befüllbarer Raum der Matrizenöffnung 21 bildet. Der zweite unterseitige Stempel 23 ist benachbart zum ersten unterseitigen Stempels 22
angeordnet und weiter von der innenseitigen Matrizenwandung der Matrize 20 nach innen in Richtung der Matrizenöffnung 21 versetzt. Eine zwischenzeitliche Höhe h2 des zweiten
unterseitigen Stempels 23 bei dem ersten Verfahrensschritt eins befindet sich beispielsweise tiefer als die
zwischenzeitliche Höhe hl des ersten unterseitigen Stempels 22. Dadurch wird oberhalb der Oberseite des zweiten Stempels 23 ein darüber befüllbarer Raum als die effektive
Matrizenöffnung 21 ausgebildet. Mittels der Befülleinrichtung 26 wird das erste Material pl in den Raum oberhalb der
Stempel 22, 23 eingefüllt und vorzugsweise auf Höhe der
Oberseite der Matrize 20 glatt gestrichen. Prinzipiell kann sich bereits direkt rechts neben dem zweiten unterseitigen Stempel 23 die gegenüberliegende Innenwandung der Matrize 20 befinden. Jedoch können auch noch weitere Stempel oder ein weiterer Teil des ersten unterseitigen Stempels 22 folgen. Neben flächigen Stempeln können insbesondere auch
zylindrische und ringförmige Stempel eingesetzt sein, um beispielsweise Räder oder Zahnräder bilden zu können, die mit über deren Fläche unterschiedlich hoher Wandung und in radialer Richtung unterschiedlicher Materialschichtung oder Materialzusammensetzung ausgebildet sind.
Nach dem Entfernen der Befülleinrichtung 26 werden von oben her oberseitige Stempel 24, 25 auf das Material pl
aufgesetzt. Dadurch bilden sich zwischen den einander
gegenüberliegenden stirnseitigen Oberflächen bzw.
Unterflächen der unteren bzw. oberen Stempel ein erster
Abschnitt sl bzw. ein zweiter Abschnitt s2 als Pulver- bzw. Materialsäulen des entstehenden Presskörpers 40. Anhand der nächsten Abbildung sind die Komponenten aus
Verfahrensschritt 1 in einem zeitlich späteren zweiten
Verfahrensschritt 2 skizziert. Zwischenzeitlich wurden die oberseitigen Stempel 24, 25 aufgesetzt, so dass zwischen dem ersten unterseitigen Stempel 22 und dem ersten oberseitigen Stempel 24 ein erster Abschnitt sl des entstehenden
Presskörpers als erste Pulver- bzw. Materialsäule entsteht und entsprechend zwischen dem zweiten unterseitigen Stempel 23 und dem zweiten oberseitigen Stempel 25 ein zweiter
Abschnitt s2 als Materialsäule entsteht. Außerdem ist
dargestellt, dass nach einem Aufsetzen der oberseitigen
Stempel 24, 25 die Matrize 20 auf eine deutlich höhere
Positionen gegenüber der Null-Pressstellung hO gefahren wurde. Dabei oder danach wurden außerdem der erste
unterseitige und der erste oberseitige Stempel 22, 24 mit der dazwischen befindlichen Materialsäule als erstem Abschnitt sl angehoben. Das Anheben erfolgt dabei maximal soweit, dass das Material der Materialsäule, hier des ersten Abschnitts sl, mit seiner Oberkante stets unterhalb einer Oberkante der Matrize 20 verbleibt. Dargestellt ist ein zwischenzeitlicher Zeitpunkt, bei dem eine zwischenzeitliche Höhe h3 der
Oberfläche 22o des unteren ersten Stempels 22 bis auf eine ursprüngliche Höhe der Matrizeoberfläche der Matrize 20 angehoben ist, wobei der zweite oberseitige Stempel 25 bis auf diese zwischenzeitliche Höhe h3 abgesenkt bleibt. Während dieser momentanen zeitlichen Situation befindet sich somit die Oberfläche 22o des ersten unteren Stempels 22 auf gleicher Höhe wie dazu benachbart die Unterfläche 25u des oberen zweiten Stempels 25. Mit anderen Worten sind die Materialien im ersten Abschnitt sl und im zweiten Abschnitt s2 zwischen den beiden Stempelpaaren 22 - 24, 23 - 25 in diesem Moment vollständig voneinander getrennt. Nach einem Aufsetzen der oberen Platten bzw. der daran befestigten oberseitigen Stempel 24, 25 auf das Material pl erfolgte somit eine Verschiebung der Pulver- bzw. Materialsäulen sl, s2 relativ zueinander so weit, dass ein Kontakt der
Pulversäulen untereinander verloren geht.
Während dieses Verschiebens und während insbesondere auch eines weiteren Verschiebens der Stempel 22 - 25 und
Materialsäulen sl, s2 relativ zueinander, erfolgt außerdem ein Vorverdichten des Materials in dem ersten bzw. in dem zweiten Abschnitt sl, s2. Ein Wert der Vorverdichtung kann vorzugsweise um einen frei einstellbaren Betrag vorgegeben werden und letztendlich durch eine unterschiedliche
Beanstandung der jeweils einander gegenüberliegenden
Stempelpaare 22 - 24 bzw. 23 - 25 eingestellt werden. Diese Vorverdichtung ist insbesondere vorteilhaft beim
nachfolgenden Einfüllen eines zweiten Materials p2, da dadurch vermieden wird, dass sich die Materialien pl, p2 vertikal und horizontal untereinander vermischen, und da so saubere Trennungslinien zwischen den Pulvern vorliegen.
Das Diagramm des dritten Verfahrensschritts 3 zeigt das weitere Verfahren der Materialsäulen und Vorverdichten bis zu einer Verschiebung der Oberkanten der Abschnitte sl, s2 der Materialsäulen in eine Füllposition für das zweite Material p2. Während beispielhaft die zwischenzeitliche Höhe h2 des zweiten unterseitigen Stempels 23 nach wie vor beibehalten wurde und durch Absenken des zweiten oberseitigen Stempels 25 das Material im zweiten Abschnitt s2 Vorverdichtet wurde, wurde der erste Abschnitt sl als Materialsäule zusammen mit dem ersten unterseitigen Stempel 22 bis auf eine weitere zwischenzeitliche Höhe h4 des erste unterseitigen Stempels 22 angehoben. Diese liegt rein beispielhaft deutlich über der zwischenzeitlichen Höhe h2 des zweiten unterseitigen Stempels 23.
Anhand des vierten Verfahrensschritts 4 ist ein zeitlich noch späterer Zeitpunkt skizziert, bei dem die oberseitigen
Stempel 24, 25 vollständig abgehoben wurden und die oder eine andere Befülleinrichtung 26 über die Matrizenöffnung geführt wurde. Mittels der Befülleinrichtung 26 wird das zweite
Material p2 in die Räume über dem ersten und dem zweiten Abschnitt sl, s2 eingefüllt und anschließend vorzugsweise
Oberflächenplan mit der Oberfläche der Matrize 21 gestrichen.
In einem nachfolgend dargestellten fünften Verfahrensschritt 5 wird ein Aufsetzen der oberseitigen Stempel 24, 25 und daraufhin ein Verschieben der Materialsäulen durchgeführt. Die eine Materialsäule besteht nunmehr aus dem ersten
Abschnitt sl aus dem ersten Material pl und einem dritten Abschnitt s3 aus dem zweiten Material zwischen dem ersten unterseitigen und dem ersten oberseitigen Stempel 22, 24. Die andere Materialsäule besteht aus dem zweiten Abschnitt s2 aus dem ersten Material pl und einem darüber liegenden vierten Abschnitt s4 aus dem zweiten Material p2 zwischen den zweiten unterseitigen bzw. oberseitigen Stempeln 23, 25. Bei dem rein beispielhaften Verfahrensablauf werden nicht nur die
oberseitigen Stempel 24, 25 während dieses zeitlichen Ablaufs abgesenkt, sondern auch der unterseitige zweite Stempel 23 wird auf eine weitere zwischenzeitliche Höhe h5 angehoben. Dadurch, dass das erste Material pl zuvor an- bzw.
vorverdichtet wurde, kommt es dabei zu keiner Vermengung der beiden Materialien pl, p2.
Nachfolgend ist anhand eines sechsten Verfahrensschritts 6 eine weitere Verstellung der Stempel 22 - 25 relativ
zueinander dargestellt, wobei eine Vorverdichtung nun auch des zweiten Materials p2 erfolgt ist. In der dargestellten Position haben dabei die Oberkanten der Materialsäulen bereits eine dritte Befüllposition erreicht, welche wieder jeweils unterhalb der Oberkante der optional zwischenzeitlich weiter angehobenen Matrize 20 liegt. Natürlich kann auch bei dieser oder einer der anderen Befüllpositionen einer der unterseitigen Stempel bis auf gleicher Höhe wie die Oberkante der Matrize 20 verstellt sein, so dass über den Stempel oder über der darüber sitzenden Materialsäule kein Auffüllen mit dem weiteren neuen Material erfolgt.
Anhand des beispielhaften siebten Verfahrensschritts 7 ist dargestellt, dass zwischenzeitlich die oberseitigen Stempel 24, 25 wieder abgehoben wurden und die oder eine weitere Befülleinrichtung 26 wieder über die Matrizenöffnung 21 gefahren wurde. Außerdem wird drittes Material p3 eingefüllt. Bei dem dritten Material kann es sich optional auch um das selbe Material, wie bei dem ersten Befüllschritt handeln.
Nachfolgend werden in einem achten Verfahrensschritt 8 die oberseitigen Stempel 24, 25 wieder aufgesetzt und verdichten dabei das darunter befindliche neu eingefüllte dritte
Material. Dadurch entstehenden nunmehr Pulversäulen aus dem ersten, dritten und einem fünften Abschnitt sl, s3, s5 bzw. aus dem zweiten, vierten und einem sechsten Abschnitt s2, s4, s6 zwischen den einander gegenüberliegenden Paaren der
Stempel 22 - 24 bzw. 23 - 25.
In einem nachfolgenden neunten Verfahrensschritt 9 ist dargestellt, dass die beiden Prüfersäulen relativ zueinander in eine Position gefahren werden, in welcher später die einzelnen Komponenten des entstehenden Presskörpers 40 nicht nur in horizontaler, sondern auch in seitlicher bzw. radialer Richtung zueinander angeordnet sein sollen. Es erfolgt somit ein Prüfertransport, bei dem die senkrechten Pulver- bzw. Materialsäulen relativ zueinander verschoben werden.
Danach erfolgt ein Pressen bzw. Verdichten, welches in einem zehnten Verfahrensschritt 10 skizziert ist, wobei
insbesondere bei diesem Schritt eine Hauptpresskraft aus vorzugsweise dem oberen Hauptpressantrieb 28 auf Platten und die daran befestigten Stempel 22 - 25 erfolgt.
Letztendlich ist anhand eines elften Verfahrensschritts 11 dargestellt, dass der so entstandene Presskörper 40 nach oben hin aus der Matrize 20 ausgeschlossen wird, indem die
unterseitigen Pressstempel 22, 23 und die oberseitigen
Pressstempel 24, 25 relativ zur Matrizenoberkante der Matrize 20 angehoben werden. Alternativ zu dem beispielhaften
Ausstoßen kann auch ein Abziehen durch Bewegung der Matrize relativ zu dem Presskörper 40 erfolgen, wie dies für auch sich genommen bekannt ist.
Die beschriebenen Verfahrensschritte stellen rein
beispielhaft ausgewählte Zeitpunkte eines Presszyklus für einen Presskörper 40 dar. Es können optional auch einzelne dieser Verfahrensschritte weggelassen oder weitere Verfahrensschritte hinzugefügt werden.
Bezugszeichenliste :
1 Befüllen mit erstem Material
2 Aufsetzen von oberseitigen Stempeln und Verfahren der
Pulver- bzw. Materialsäulen relativ zueinander
3 weiteres Verfahren der Materialsäulen und
Vorverdichten
4 Befüllen mit zweitem Material
5 Aufsetzen der oberseitigen Stempel und Verfahren der
Materialsäulen
6 Vorverdichten
7 Befüllen mit drittem Material
8 Aufsetzen der oberseitigen Stempeln und Vorverdichten
9 Pulver- bzw. Materialtransport und Verfahren der
Materialsäulen
10 Pressen bzw. Endverdichten zum Presskörper
20 Matrize
21 Matrizenöffnung
22, 23 unterseitige Stempel, insbesondere Pressstempel
22o Oberfläche des unteren ersten Stempels
24, 25 oberseitige Stempel, insbesondere Pressstempel
25u Unterfläche des oberen zweiten Stempels
26 Befülleinrichtung
27 Steuereinrichtung
28 oberer Hauptpressantrieb
30 Presskörper
hO Null-Pressstellung
hl zwischenzeitliche Höhe des ersten unterseitigen
Stempels
h2 zwischenzeitliche Höhe des zweiten unterseitigen
Stempels
h3 zwischenzeitliche Höhe des ersten unterseitigen
Stempels
h4 zwischenzeitliche Höhe des ersten unterseitigen
Stempels
h5 zwischenzeitliche Höhe des zweiten unterseitigen
Stempels pl erstes metallisches und/oder keramisches pulver- und/oder granulatförmiges Material
p2 zweites Material
p3 drittes Material
sl erster Abschnitt des Presskörpers als Pulver- bzw.
Materialsäule
s2 zweiter Abschnitt als Materialsäule
s3 dritter Abschnitt als Materialsäule
s4 vierter Abschnitt als Materialsäule
s5 fünfter Abschnitt als Materialsäule
s6 sechster Abschnitt als Materialsäule

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Pressen eines Presskörpers (30) aus zumindest zwei verschiedenen metallischen und/oder
keramischen pulver- und/oder granulatförmigen Materialien (pl, p2 , p3), bei dem
- in eine Matrizenöffnung (21) einer Matrize (20) ein erstes solches Material (pl; p2 ) eingefüllt wird (1; 4),
- in der Matrizenöffnung (21) zumindest zwei oberseitige Stempel (22, 24) auf das Material (pl; p2 ) zumindest
zeitweilig aufgesetzt werden (2; 5),
- unterseitig und oberseitig angeordnete Pressstempel (22,
23, 24, 25) zusammen mit dazwischen befindlichen
Materialsäulen längs einer Pressrichtung auf unterschiedliche Höhen verstellt werden (2 - 3; 5 - 6),
- nach Abheben der oberseitig angeordneten Pressstempel (24, 25) in die Matrizenöffnung (21) das zweite Material (p2; p3 ) eingefüllt wird (4; 7),
- abschließend mit den zumindest zwei oberseitigen Stempeln (24, 25) das Material (pl; p2 ) endverdichtet wird (9 - 10).
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Verstellen der unterseitig und oberseitig angeordneten Pressstempel (22, 23,
24, 25) zusammen mit den dazwischen befindlichen
Materialsäulen durchgeführt wird, bis ein Kontakt der
zueinander benachbarten Materialsäulen verloren geht (2; 5).
3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem das Verstellen der unterseitig und oberseitig angeordneten Pressstempel (22, 23, 24, 25) zusammen mit den dazwischen befindlichen
Materialsäulen durchgeführt wird, bis die zueinander
benachbarten Materialsäulen keine Berührung mehr zueinander aufweisen ( 2 ) .
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, bei dem nach dem
Verlieren des Kontakts die unterseitig und oberseitig
angeordneten Pressstempel (22, 23, 24, 25) zusammen mit den dazwischen befindlichen Materialsäulen in eine Position verstellt werden, in welcher das zweite Material (p2; p3) eingefüllt wird (4; 7) .
5. Verfahren nach einem vorstehenden Anspruch, bei dem das Verstellen auf unterschiedliche Höhen, insbesondere ein/das Verstellen zum Verlieren des seitlichen Kontakts der
Materialsäulen unabhängig von einem zwischenzeitlichen
Erreichen einer nachfolgenden zweiten Befüllposition für das zweite Material (p2; p3 ) durchgeführt wird.
6. Verfahren nach einem vorstehenden Anspruch, bei dem das Verstellen in einem zwischengeschalteten Schritt über die Befüllposition hinaus erfolgt oder in eine Richtung
entgegengesetzt zu einer Richtung der nachfolgenden
Befüllposition erfolgt.
7. Verfahren nach einem vorstehenden Anspruch, bei dem die Materialsäulen zwischen den unterseitig und oberseitig angeordneten Pressstempeln (22, 23, 24, 25) vorverdichtet werden vor einem ersten Verstellen relativ zueinander (2 - 3) .
8. Verfahren nach einem vorstehenden Anspruch, bei dem die Materialsäulen zwischen den unterseitig und oberseitig angeordneten Pressstempeln (22, 23, 24, 25) während oder nach einem ersten Verstellen der Materialsäulen relativ zueinander (3) vorverdichtet werden.
9. Verfahren nach einem vorstehenden Anspruch, bei dem jeweils zumindest einer der unterseitigen und oberseitigen Stempel (22, 24) eine ringförmige Ausgestaltung aufweist oder mit innen liegender Durchtrittsöffnung zum Durchführen zumindest einen weiteren unterseitigen und oberseitigen
Stempels (23, 25) ausgebildet ist.
10. Vorrichtung mit
- einer Matrize (20) mit einer Matrizenöffnung (21),
- unterseitig zumindest zwei in die Matrizenöffnung (21) ragenden Stempeln (22, 23),
- oberseitig zumindest zwei in die Matrizenöffnung (21) einführbaren Stempeln (24, 25),
- einer Befülleinrichtung ( ) zum Befüllen der Matrizenöffnung (21) mit zumindest zwei verschiedenen metallischen und/oder keramischen pulver- und/oder granulatförmigen Materialien (pl, p2 ) und
- einer Steuereinrichtung ( ) , wobei die Steuereinrichtung zum Durchführen eines Verfahrens nach einem vorstehenden Anspruch ausgebildet und/oder programmiert ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, die als eine Keramik- und/oder Metallpulverpresse mit Pressstempeln als den
Stempeln (22, 23, 24, 25) ausgestaltet ist.
12. Datenträger mit einem darauf gespeicherten Programm, welches zum Durchführen des Verfahrens nach einem der
Ansprüche in einer Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11 programmiert ist.
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