EP3558566A1 - Method for producing a green body layer by layer from pulverous material by means of insert elements arranged in a defined manner - Google Patents

Method for producing a green body layer by layer from pulverous material by means of insert elements arranged in a defined manner

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EP3558566A1
EP3558566A1 EP17804209.9A EP17804209A EP3558566A1 EP 3558566 A1 EP3558566 A1 EP 3558566A1 EP 17804209 A EP17804209 A EP 17804209A EP 3558566 A1 EP3558566 A1 EP 3558566A1
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EP
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cross
sectional area
insert elements
rings
support
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP17804209.9A
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French (fr)
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Maria Zivcec
Robert Spring
Roland Schneider
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Hilti AG
Original Assignee
Hilti AG
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Publication date
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Definitions

  • the present invention relates to a method for the layered production of a green compact of powdery material with defined arranged insert elements according to the preamble of claim 1.
  • Abrasive machining tools such as drill bits, saw blades, cutting wheels or grinding wheels, comprise machining segments which are fastened to a tubular or disk-shaped base body.
  • the machining segments are referred to as drilling segments, saw segments, separating segments or abrasive segments and summarized under the term "machining segments".
  • the processing segments are constructed of powdery material and cutting elements in the form of hard particles.
  • machining segments with randomly distributed hard material particles and machining segments with defined hard material particles.
  • the powdery material and the hard material particles are mixed and filled into a suitable mold and first shaped into a green compact by cold pressing.
  • the green body In processing segments with defined arranged hard material particles, the green body is built up layer by layer of powdery material, in which the hard material particles are placed at defined positions.
  • the green bodies are compacted into usable processing segments in the case of randomly distributed hard material particles and defined hard material particles by hot pressing and / or sintering.
  • Machining segments with randomly distributed hard material particles have several disadvantages: Since the hard material particles are also on the surface of the green compacts, the tool molds required for cold-pressing the green compacts are subject to high wear. In addition, the distribution of the hard material particles in the green body does not correspond to the application technically optimal distribution. The disadvantages of machining segments with randomly distributed hard material particles mean that machining segments with defined hard material particles are predominantly used for high-quality machining tools despite the higher costs.
  • EP 0 452 618 A1 describes a known method for the layered production of a green compact of powdered material with hard material particles, which are arranged at defined positions in the powdery material. The known method is based on three-dimensional data of the green body and has the following method steps:
  • the green compact is divided into N, N> 2 successive cylindrical cross-sectional areas in a build-up direction, each cross-sectional area being formed from a two-dimensional cross-sectional area perpendicular to the body direction and a layer thickness parallel to the body direction,
  • N On a build-up plane, which is arranged perpendicular to the mounting direction, N, N> 2 powder layers of the powdery material are applied and
  • the hard material particles are arranged at the defined positions in the powdery material.
  • the hard material particles are picked up by means of a suction plate and positioned over the layer structure.
  • the suction force By reducing the suction force or by a short burst of compressed air, the hard particles are released from the suction plate and placed in the upper powder layer of the layer structure.
  • the blast of compressed air may only be so great that the pulp-shaped material is not displaced and the hard material particles are arranged at the intended defined positions of the distribution.
  • Another disadvantage is that the hard material particles are arranged only loosely on or in the upper powder layer.
  • the object of the present invention is to increase in the layered production of green compacts, which are compressed in particular to processing segments for abrasive processing tools, the accuracy with which the intended distribution of the insert elements is built in the green compact.
  • the intended distribution of the insert elements in the green compact should also be maintained in the further layered production of the green compact.
  • the production costs for the accuracy and the Proportion of unwanted additional components, for example in the form of an adhesive or binder be as low as possible in the green compact.
  • the method for the layered production of a green compact of powdery material with insert elements, which are arranged at defined positions in the powdery material, according to the invention is characterized in that in the cross-sectional areas of the green body, which comprise the defined positions for the insert elements, set areas for the insert elements and prior to arranging the insert elements in the powdery material loose powder particles surrounding the setting areas, at least partially connected to each other.
  • the bonded powder particles form support structures for the insert elements.
  • the insert elements are placed in the support structures, which prevent the insert elements from being displaced when applying a further powder layer of the powdery material, so that the defined positions of the insert elements can be maintained with high accuracy during the layer construction.
  • Green compacts which are produced in layers by means of the method according to the invention consist of a plurality of successive cylindrical cross-sectional areas with a two-dimensional cross-sectional area perpendicular to the construction direction and a layer thickness parallel to the construction direction, wherein the cross-sectional areas are formed as a straight cylinder with an arbitrary cross-sectional area.
  • the insert elements are arranged in a three-dimensional distribution in the green compact, wherein the positions of the insert elements are calculated with regard to a good cutting performance and are referred to as defined positions.
  • a settling volume is provided in the green compact, in which the insert element is arranged.
  • the setting volumes for the insert elements are like the green compact decomposed into successive areas, which are referred to below as setting areas.
  • the set volumes can be composed of one setting area or of a plurality of setting areas which follow one another in the direction of construction.
  • the number of successive setting areas depends on the layer thicknesses of the cross-sectional areas and the dimensions of the insert elements, in particular the height in the direction of construction.
  • the method according to the invention for the layer-by-layer production of a green compact is characterized in that support structures are produced before arranging the insert elements in the green compact. be witnesses that surround the setting areas for the insert elements in the construction level at least partially.
  • the powdery material is when applying the powder layers of loose powder particles that do not form a connection with each other and can be moved against each other.
  • the support structures for the insert elements are generated by connecting loose powder particles in the powdery material and they ensure that the insert elements can not be displaced when applying a further powder layer of the powdery material and can maintain their positions during layer construction.
  • the fact that the powder particles of the powdery material are connected only to the setting areas, the proportion of unwanted soirkom- components, for example in the form of an adhesive or binder, can be limited. Undesirable additional components in the green compact must be removed during a compression process by hot pressing and / or sintering. If the additional components can not be completely removed, the quality of the compacted component may suffer.
  • the support structures have a closed or non-closed cross-sectional shape and are, for example, annular or ring-shaped with a ring width and a ring height.
  • the cross section of the ring shape or ring portion shape is formed, for example, as a circular ring or annulus section or as a multi-part ring or multi-part ring section.
  • the ring or ring section shape is advantageously adapted to the geometry of the insert elements.
  • the ring width and the ring height are designed so that the support structures are fixed in the powdery material. In many processes for the layered production of green compacts, the powdery material is applied by means of a tool in the form of a roll, a doctor blade or a brush, wherein the tool is moved in a feed direction over the layer structure.
  • the tool is moved over the powdered material in a single feed motion or in a two-fold feed motion.
  • a one-time feed movement it may be sufficient if the support ring is designed as a support wall on the opposite side, in a two-times feed movement (back and forth movement) support walls must be formed on opposite sides.
  • powdery materials which are also referred to as material powders.
  • powdery materials includes all materials that are solid in the initial state and consist of loose, ie not connected, powder particles. Powdered materials may consist of a material powder or be composed as a mixture of different material powders.
  • insert elements encompasses all elements that can be integrated into one component. These include, inter alia, cutting elements, sensor elements, material fillings and Place retaining elements.
  • cutting element summarizes all cutting means for abrasive machining segments. These include above all individual hard particles (particles of hard materials), composite parts made of several hard material particles and coated or encapsulated hard material particles.
  • Hard materials are characterized by a special hardness. Hard materials can be subdivided into natural and synthetic hard materials and metallic and non-metallic hard materials.
  • the natural hard materials include, among others, natural diamonds, corundum and other hard minerals and the synthetic hard materials include synthetic diamonds, high melting carbides, borides, nitrides and silicides.
  • the metallic hard materials include, among others, the refractory carbides, borides, nitrides and silicides of the transition metals of the fourth to sixth group of the periodic table and the non-metallic hard materials include diamond, corundum, other hard minerals, silicon carbide and boron carbide.
  • the loose powder particles surrounding the setting areas for the insert elements are connected together in a closed support structure.
  • a support structure is referred to as closed when the support structure in the construction plane has a closed circumference and the setting area is completely surrounded by the support structure.
  • the insert elements are placed in the closed support structure, which prevents the insert elements from being displaced when another powder layer of the powdered material is applied and the positions of the insert elements can be maintained with high accuracy during the layer construction.
  • the formation of closed support structures lends itself to methods for the production of green compacts, in which the powdery material is applied with different feed directions.
  • the stability of closed support structures is greater than support structures with an open perimeter.
  • the loose powder particles surrounding the inserter seating areas are bonded together in a non-closed support structure.
  • a support structure is said to be non-closed if the support structure has an open perimeter in the build-up plane and the set-up area is not completely surrounded by the support structure.
  • the insert elements are placed in the non-closed support structure, which prevents the insert elements from being displaced when another layer of the powdery material is applied.
  • the production costs involved in creating and the proportion of additional components compared to closed support structures are reduced.
  • the non-closed support structure has a plurality of support sections, wherein the support sections are arranged around the insert elements.
  • Several support sections surrounding the insert elements have the advantage that the insert elements are not displaced when applying a further powder layer of the powdery material and the positions of the insert elements can be maintained with a high accuracy during the layer construction.
  • the use of a non-closed support structure reduces the manufacturing effort involved in creating and the proportion of additional components compared to closed support structures.
  • the non-closed support structure has at least one support section, wherein the support section is arranged on a side of the insert elements facing away from the application direction of the next powder layer.
  • the use of non-closed support structures with a support section can further reduce the production effort involved in creating and the proportion of additional components.
  • the support portion is placed so that the insert element is secured against displacement during application of the next powder layer from the support portion.
  • the support section is arranged on the side of the insert elements, which faces away from the application direction of the next powder layer.
  • Green compacts which are produced by the method according to the invention for the layered production are constructed in the construction direction from N, N> 2 cylindrical cross-sectional areas, which are composed of the cross-sectional area perpendicular to the construction direction and the layer thickness parallel to the construction direction.
  • Each cross-sectional area comprises at least one outer cylindrical lateral surface, which is also referred to as outer lateral surface.
  • the cross-sectional areas additionally comprise one or more inner cylindrical lateral surfaces, which are also referred to as inner circumferential surfaces.
  • Boundary rings are defined for the outer and inner circumferential surfaces of the green body, the boundary rings of the outer jacket surfaces being referred to as outer boundary rings or outer rings and the boundary rings of the inner jacket surfaces as inner boundary rings or inner rings.
  • the term "frontier ring" is used both
  • outer boundary rings as well as “inner boundary rings” summarized.
  • the outer boundary rings have outer geometries that correspond to the outer circumferential surfaces of the cross-sectional areas, and the inner boundary rings have internal geometries corresponding to the inner circumferential surfaces of the cross-sectional areas.
  • the layer thicknesses of the cross-sectional areas define the heights of the boundary rings.
  • a base element with a base area that corresponds to the first cross-sectional area of the first cross-sectional area and a height that corresponds to the first layer thickness of the first cross-sectional area is defined for the first cross-sectional area and the loose powder particles of the powdered material become connected in the basic element.
  • Green compacts which are produced in layers by means of the method according to the invention are, after the layer construction, subjected to a compaction process. process. For this purpose, the green compacts must be removed from the surrounding powdery material, without any powdery material emerging from the green compact.
  • the bonded powder particles of the base form a floor for the green body and prevent leakage of the powdery material from the base.
  • a first boundary ring having a geometry corresponding to the cylindrical lateral surface of the first cross-sectional area and a height corresponding to the first layer thickness of the first cross-sectional area is defined, the first powder layer of the powdered Material is applied to a substrate and the first boundary rings are connected to the substrate.
  • the substrate forms a floor for the green compact and prevents the powdery material from escaping.
  • a substrate for example, serve thin metal plates.
  • the support structures are connected to the base element or to the substrate.
  • the risk is reduced that the support structures are displaced by the application tool when applying a further powder layer of the powdery material.
  • a second to ⁇ -1 boundary ring having a geometry corresponding to the cylindrical lateral surface of the second to ⁇ -1 cross-sectional area and a height corresponding to the layer thickness is preferred of the second to ⁇ -1-th cross-sectional area is defined.
  • Green compacts which are produced in layers by means of the method according to the invention consist of several successive cylindrical cross-sectional areas with a cross-sectional area perpendicular to the construction direction and a layer thickness parallel to the construction direction. With the help of the second to ⁇ -1-th boundary rings of the powdery material of the green compact can be distinguished from the surrounding powdery material. Every second to ⁇ -1-th cross-sectional area has an outer cylindrical surface.
  • the second to ⁇ -1-th cross-sectional areas additionally have one or more inner cylindrical lateral surfaces.
  • a second to ⁇ -1-th boundary ring is defined with a geometry and a height.
  • the loose powder particles of the second to ⁇ -1-th boundary rings are connected to each other and the second to ⁇ -1-th boundary rings are each connected to the underlying base element or the underlying first to ⁇ -2-th boundary rings.
  • the boundary rings of the cross-sectional areas border the green area of the surrounding the powdered material.
  • the loose powder particles of the N-th boundary rings are connected together and the N-th boundary rings are connected to the underlying N-1-th marginal rings.
  • the loose powder particles of the N-th boundary rings are joined together and the N-th boundary rings are connected to the ⁇ -1-th marginal rings below.
  • a cover element having a top surface corresponding to the Nth cross-sectional area of the Nth cross-sectional area and a height corresponding to the Nth layer thickness of the Nth cross-sectional area is defined loose powder particles of the powdery material in the cover element are joined together and the cover element is connected to the underlying ⁇ -1-th boundary rings.
  • the Nth cross-sectional area forms a cover element for the green compact and prevents the powdery material from emerging.
  • the loose powder particles of the N-th cross-sectional area are connected to each other and the cover element is connected to the ⁇ -1-th marginal rings underneath.
  • the second variant has the advantage that the green compact is closed on all sides, so that no powdery material can escape from the green compact.
  • FIG. 1 shows a first green compact which is produced by means of the method according to the invention for layer-by-layer production from five cylindrical cross-sectional areas lying one above the other in a construction direction;
  • FIGS. 2A-E illustrate the five cross-sectional areas of the first green compact of FIG. 1, which consist of a two-dimensional cross-sectional area perpendicular to the construction direction and a layer thickness parallel to the construction direction;
  • FIGS. 3A, B show first and second cross sections through the first green compact of FIG. 1 parallel to the mounting direction along the cutting planes A-A in the FIGN. 2A-E (FIG 3A) and along the cutting planes B-B in the FIGN. 2A-E (FIG. 3B);
  • FIGS. 4A-L show the successive process steps of the method according to the invention for the layered production of the first green compact of FIG. 1 with defined arranged hard material particles;
  • FIGS. FIGS. 5A-E show five cylindrical cross-sectional areas of a second green compact which is built up on a substrate by means of the process according to the invention for the layer-by-layer production of a green compact;
  • FIGS. 6A, B show a first and a second cross section through the second green compact in parallel with FIGS. 5A-E
  • FIGS. FIGS. 7A-E show five cylindrical cross-sectional areas of a third green body called the
  • Cuboid having an internal recess is constructed by means of the method according to the invention for the layered production of a green compact
  • FIGS. 8A, B show a first and a second cross section through the third green compact in parallel with FIG.
  • FIGS. 9A, B a first and second cross-sectional shape for support rings, the setting areas for a
  • FIG. FIG. 1 shows a green compact 10 embodied as a cuboid, which is produced by means of the method according to the invention for the layered production of a green compact of powdered material with defined insert elements and is referred to below as the first green compact 0.
  • the first green compact 0 is produced in a layer structure of five superimposed cylindrical cross-sectional regions 11, 12, 13, 14, 15, which are stacked on one another in a construction direction 16.
  • FIG. 2A shows the first cross-sectional area 11, FIG. 2B, the second cross-sectional area 12, FIG. 2C, the third cross-sectional area 13, FIG. 2D shows the fourth cross-sectional area 14 and FIG. 2E the fifth cross-sectional area 15.
  • the first cross-sectional area 11 forms a base element 17 with a base area 18 that corresponds to the first cross-sectional area of the first cross-sectional area 11 and a first outer shell area 19.
  • the second cross-sectional area 12 comprises a second outer ring 20 with a second outer circumferential area 21 and five second support rings 22, the second setting areas 23 surrounded.
  • the third cross-sectional region 13 comprises a third outer ring 24 with a third outer circumferential surface 25 and nine third support rings 26 surrounding third setting regions 27.
  • the fourth cross-sectional region 14 comprises a fourth outer ring 28 with a fourth outer circumferential surface 29 and four fourth support rings 30 surrounding the fourth setting regions 31.
  • the fifth cross-sectional area 5 forms a cover element 32 with a cover surface 33, which corresponds to the fifth cross-sectional area of the fifth cross-sectional area 15, and a fifth outer lateral surface 34.
  • the outer rings 20, 24, 28 referred to as i-th outer rings and the support rings 22, 26, 30 as i-th support rings.
  • the outer rings 20, 24, 28 have an outer geometry, which corresponds to the outer circumferential surface 21, 26, 29 of the respective cross-sectional area 12, 13, 14, and a height, the layer thickness d 2 , d 3 , d 4 of the respective cross-sectional area 12, 13th , 14 corresponds to.
  • the outer rings 20, 24, 28 are constructed in the form of a rectangular cylinder and delimit the first green compact 10 from the surrounding powdery material.
  • the setting areas 23, 27, 31 are square and surrounded by square support rings 22, 26, 30.
  • FIGS. 3A, B show first and second cross sections through the first green compact 10 of FIG. 1 parallel to the mounting direction 16 along the cutting planes AA in the figures. 2A-E (FIG 3A) and along the sectional planes BB in the figures. 2A-E (FIG. 3B).
  • the five cylindrical cross-sectional areas 1 1 -15 of the first green body 10 are arranged one above the other in the construction direction 16.
  • a closed outer geometry is generated which prevents the escape of powdered material from the first green body 10.
  • the closed outer geometry of the first green compact 10 is formed by the base element 17, the outer rings 20, 24, 28 and the cover element 32. With the aid of the outer rings 20, 24, 28, the powdery material of the first green compact 10 can be delimited from the surrounding powder-like material.
  • the base member 17 is connected to the second outer ring 20, the second outer ring 20 is connected to the third outer ring 24, the third outer ring 24 is connected to the fourth outer ring 28 and the fourth outer ring 28 is connected to the cover member 32.
  • FIG. 3A shows two first support structures 35 and a second support structure 36 and FIG. 3B shows a first support structure 35 and two second support structures 36.
  • the first and second support structures 35, 36 have the same cross-sectional shape and the same insertion height.
  • the first support structures 35 may have a first cross-sectional shape and a first deployment height hi and the second support structures 36 may have a second cross-sectional shape and a second deployment height h 2 , which are different from one another.
  • Different cross-sectional shapes for the first and second support structures are suitable, for example, if different first and second insert elements are arranged in the support structures.
  • FIGS. 4A-L show the successive process steps of the method according to the invention for the layered production of the first green compact 10 of FIG. 1 of powdered material 41 with defined arranged insert elements 42.
  • the first green compact 10 is in a subsequent compression process, for example by hot pressing and / or sintering to a machining segment for an abrasive machining tool compacted.
  • the green compact 10 is produced from the powdery material 41 and insert elements in the form of cutting elements, which are formed as individual hard material particles 42.
  • the hard material particles 42 originate from a mixture of hard material particles which are characterized by a minimum diameter D min and a maximum diameter D max , wherein 95% of the hard material particles are larger than the minimum diameter D min and smaller than the maximum diameter D max .
  • the first green compact 10 is produced in layers by means of a device comprising a build-up plane 43, a powder feeder and a print head. With the aid of the powder feed, a first powder layer 44 of the powdery material 41 having the first layer thickness di is applied (FIG. 4A). In the first cross-sectional area 11, the print head applies an adhesive layer which connects loose powder particles of the powdery material 41 to the base element 17, outside the base element 17 there are loose powder particles of the powdery material 41 (FIG. 4B).
  • a second powder layer 45 of the powdered material 41 having the second layer thickness d 2 is applied (FIG. 4C).
  • the print head applies adhesive in the region of the second outer ring 20 and the second support rings 22, which connects the loose powder particles of the powdery material 41 to the second outer ring 20 and the second support rings 22 (FIG. 4D).
  • a third powder layer 46 of the powdery material 41 with the third layer thickness d 3 is applied (FIG. 4E).
  • the print head applies adhesive in the area of the third outer ring 24 and the third support rings 26, which connects loose powder particles of the powdery material 41 to the third outer ring 24 and the third support rings 26 (FIG. 4F).
  • the first deployment height hi of the first support structures 35 is achieved after the third cross-sectional area 13 has been finished, and the hard material particles 42 are arranged inside the first support structures 35 (FIG. 4G).
  • the first insertion height hi is greater than the maximum diameter D max of the hard material particles 42.
  • a first insertion height hi which is greater than the maximum diameter D max of the hard material particles 42 has the advantage that the placed hard material particles 42 are almost completely within the first Support structures 35 are arranged and the risk that hard particles 42 are moved when applying a further powder layer is further reduced.
  • the layer structure of the first green body 10 is continued. With the aid of the powder feed, a fourth powder layer 47 of the powdery material 41 having the fourth layer thickness d 4 is applied (FIG. 4H). In the region of the fourth outer ring 28 and the fourth support rings 30, the print head applies adhesive which contains loose powder particles of the pulverulent workpiece. Fabric 41 to the fourth outer ring 28 and the fourth support rings 30 connects ( Figure 41).
  • the second deployment height h 2 of the second support structures 36 is achieved after the fourth cross-sectional area 14 has been finished, and the hard material particles 42 are arranged inside the second support structures 36 (FIG. 4J).
  • first application height n of the first support structures 35 and the second deployment height h 2 of the second support structures 36 coincide.
  • first and second application heights hi, h 2 may be different.
  • the use of first and second support structures 35, 36 with different application heights, in which the same type of insert elements is arranged, is advantageous for green compacts, which are further processed into machining segments for abrasive machining tools.
  • insert elements In the case of abrasive processing tools, insert elements must be exposed at the top of the processing segments, which process a substrate or a workpiece. For this purpose, the processing segments are usually sharpened until at the top insert elements are exposed.
  • the sharpening of the machining segments can be omitted or at least reduced if the insert elements are arranged in the region of the upper side in support structures whose height is smaller than a minimum diameter of the insert elements.
  • a further powder layer is applied after the placement of the insert elements.
  • the thickness of the powder layer can be used to determine if and how far the insert elements project at the top.
  • FIG. 4M shows the first green compact 10 produced in layers from the pulverulent material 41 with a plurality of defined insert elements 42.
  • the first green compact 10 is produced in layers from five powder layers 44-48 with the same powdery material 41.
  • the five powder layers 44-48 of the first green compact 10 may be made of different powdered materials 41.
  • a first pulverulent material can be used for the first powder layer 44 and a second pulverulent material for the further powder layers 45-48, the properties of the first pulverulent material being taken into account the connection of the processing segments with the main body and the properties of the second powdery material are selected with regard to the mechanical connection of the insert elements.
  • a weldable first powdered material is selected.
  • FIG. 5A-E show a further green compact 50, which is formed as a cuboid and is constructed with the aid of the method according to the invention for the layered production of a green compact of five superimposed cylindrical cross-sectional regions 51, 52, 53, 54, 55 in a construction direction 56.
  • FIG. 5A the first cross-sectional area 51
  • FIG. 5B shows the second cross-sectional area 52
  • FIG. 5C shows the third cross-sectional area 53
  • FIG. 5D shows the fourth cross-sectional area 54
  • FIG. 5E the fifth cross-sectional area 55.
  • the green compact 50 is produced from a pulverulent material 57 and insert elements in the form of cutting elements, which are designed in particular as individual hard material particles 42, the green compact 50 being referred to below as the second green compact 50.
  • the insert elements 42 are arranged at defined positions in the second green compact 50, wherein the distribution of the insert elements 42 for the first and second green compacts 10, 50 match.
  • the first cross-sectional area 1 1 forms the base element 17 in the first green compact 10
  • the second green compact 50 is constructed on a substrate 58 as a base.
  • the substrate 58 is, for example, a thin metal plate, which in a subsequent processing process is connected to the main body of an abrasive processing tool.
  • the substrate 58 assumes the function of the basic element 17 of the first green body 10.
  • the first cross-sectional region 51 comprises a first outer ring 59 having a first outer circumferential surface 60 and first support rings 61 surrounding the first setting regions 62.
  • the second cross-sectional region 52 comprises a second outer ring 63 with a second outer circumferential surface 64 and second support rings 65, which surround second setting regions 66.
  • the third cross-sectional area 53 comprises a third outer ring 67 with a third outer circumferential surface 68 and third supporting rings 69, which surround third setting areas 70.
  • the fourth cross-sectional area 54 comprises a fourth outer ring 71 with a fourth outer circumferential surface 72 and fourth support rings 73, which surround fourth setting areas 74.
  • the fifth cross-sectional area 55 comprises a fifth outer ring 75 with a fifth outer circumferential surface 76.
  • the outer rings 59, 63, 67, 71, 75 of the cross-sectional areas 51-55 are constructed in the form of a rectangular cylinder and delimit the second green compact 50 from the surrounding powdery material 57.
  • the setting areas 62, 66, 70, 74 are square and surrounded by square support rings 61, 65, 69, 73.
  • the closed square support rings 61, 65, 69, 73 other closed transverse sectional forms or non-closed cross-sectional shapes for the support rings 61, 65, 69, 73 are used.
  • FIGS. FIGS. 6A, B show first and second cross sections through the second green compact 50 parallel to the mounting direction 56 along the sectional planes A-A in the FIGS. 5A-E (FIG.6A) and along the cutting planes B-B in the FIGs. 5A-E (FIG.6B).
  • the five cylindrical cross-sectional areas 51 - 55 of the second green body 50 are arranged one above the other in the construction direction 56.
  • an outer geometry is generated which prevents the escape of powdery material 57 from the second green body 50.
  • the outer geometry of the second green compact 50 is formed by the substrate 58 and the outer rings 59, 63, 67, 71, 75.
  • the substrate 58 is connected to the first outer ring 59
  • the first outer ring 59 is connected to the second outer ring 63
  • the second outer ring 63 is connected to the third outer ring 67
  • the third outer ring 67 is connected to the fourth outer ring 71
  • the fourth outer ring 71 is connected to the fifth outer ring 75.
  • the outer geometry of the second green compact 50 is designed to be open at the top in the fifth cross-sectional area 55, so that the second green body 50 has to be transported upright for a subsequent compacting process.
  • the fifth cross-sectional area 55 may alternatively form a cover element, which is connected to the fourth outer ring 71.
  • the print head in the fifth cross-sectional area 55 carries an adhesive layer which connects the loose powder particles of the powdery material 57 to the cover element.
  • the second green compact 50 has five first support structures 77 and four second support structures 78.
  • the first support structures 77 are constructed by the first, second and third setting regions 62, 66, 70 and have a first insertion height hi.
  • the second support structures 78 are constructed by the first, second, third and fourth setting areas 62, 66, 70, 74 and have a second insertion height h 2 .
  • the first and second support structures 77, 78 are connected to the substrate 58 and thereby securely fixed in the second green compact 50.
  • the first support rings 61 are connected to the substrate 58, the second support rings 65 are connected to the first support rings 61 and the third support rings 69 are connected to the second support rings 65.
  • the first support rings 61 are connected to the substrate 58, the second support rings 65 are connected to the first support rings 61, the third Support rings 69 are connected to the second support rings 65 and the fourth support rings 73 are connected to the third support rings 69.
  • FIGS. 7A-E show a further green compact 80, which is formed as a cuboid with an internal recess and with the aid of the method according to the invention for the layerwise production of a green compact of five superposed cylindrical cross-sectional areas 81, 82, 83, 84, 85 in a construction direction 86 is constructed of a powdery material 87.
  • FIG. 7A shows the first cross-sectional area 81
  • FIG. 7B shows the second cross-sectional area 82
  • FIG. 7C shows the third cross-sectional area 83
  • FIG. 7D illustrates the fourth cross-sectional area 84 and FIG. 7E, the fifth cross-sectional area 85.
  • the green compact 80 is referred to below as the third green compact 80, which extends from the first green compact 10 of FIG. 1 differs in that the third green compact 80 has a continuous internal recess 88 and eight insert elements 42, which are arranged at defined positions in the third green compact 80.
  • the insert elements 42 80 set areas are defined in the cross-sectional areas 81-85 of the third green compact, which are surrounded by support rings.
  • the first cross-sectional area 81 forms a base element 89 with a base area 90 that corresponds to the first cross-sectional area of the first cross-sectional area 81 and a height that corresponds to the first layer thickness d 1 of the first cross-sectional area 81.
  • the base element 89 has a first outer lateral surface 91 in the form of a rectangular cylinder and a first inner lateral surface 92 in the form of a circular cylinder.
  • the second cross-sectional area 81 comprises a second outer ring 93 with a second outer circumferential surface 94, a second inner ring 95 with a second inner lateral surface 96 and four second supporting rings 97 surrounding the second setting regions 98.
  • the third cross-sectional area 83 comprises a third outer ring 99 with a third outer circumferential surface 100, a third inner ring 101 with a third inner lateral surface 102, and eight third supporting rings 103 surrounding the third setting regions 104.
  • the fourth cross-sectional area 84 comprises a fourth outer ring 105 with a fourth outer circumferential surface 106, a fourth inner ring 107 with a fourth inner lateral surface 108 and four fourth support rings 109 surrounding the fourth setting regions 110.
  • the fifth cross-sectional area 85 forms a cover element 111 with a cover surface 112 that corresponds to the fifth cross-sectional area of the fifth cross-sectional area 85 and a height that corresponds to the fifth layer thickness d 5 of the fifth cross-sectional area 85.
  • the cover element 1 1 1 has a fifth outer lateral surface 113 in the form of a rectangular cylinder and a fifth inner lateral surface 114 in the form of a circular cylinder.
  • FIGS. 8A, B show a first and second cross section through the third green compact 80 in parallel to the mounting direction 86 along the sectional lines AA in the figures. 7A-E (FIG.8A) and along the cutting planes BB in the FIGs. 7A-E (FIG.8B).
  • the five cross-sectional areas 81-85 of the third green compact 80 are arranged one above the other in the direction of construction 86.
  • a closed outer geometry is produced which prevents the escape of powdered material 87 from the third green compact 80.
  • the closed outer geometry of the third green compact 80 is formed by the base element 89, the outer rings 93, 99, 105, the inner rings 95, 101, 107 and the cover element 1 1 1.
  • the outer rings 93, 99, 105 are also referred to as outer boundary rings and the inner rings 95, 101, 107 as inner boundary rings, wherein the outer and inner boundary rings are summarized by the term "boundary rings".
  • the base element 89 is connected to the second boundary rings 93, 95, the second boundary rings 93, 95 are connected to the third boundary rings 99, 101, the third boundary rings 99, 101 are connected to the fourth boundary rings 105, 107 and the fourth boundary rings 105, 107 are connected to the cover element 1 1 1.
  • the third green compact 80 has four first support structures 115 and four second support structures 116.
  • the first support structures 15 are formed by the second and third setting areas 98, 104 and have a first insertion height hi.
  • the second support structures 1 6 are formed by the third and fourth setting areas 104, 110 and have a second insertion height h 2 .
  • FIG. 8A shows two first support structures 1 15 and a second support structure 1 16 and
  • FIG. 8B shows two second support structures 16 and the recess 88.
  • the first support structures 15 are connected to the base element 89 and the second support structures 16 are not connected to the base element 89.
  • the first support structures 1 15 are fixed by the connection with the base member 89 in the third green compact 80 and are not displaced when applying a further powder layer.
  • the second insertion height h 2 of the second support structures 1 16 is adapted exclusively to the dimensions of the insert elements 42. If the second support structures 16 are adequately secured in the powdery material 87 and are not displaced when another powder layer is applied, this variant has the advantage that the proportion of adhesive or binder in the third green body 80 is reduced. In the event that the second support structures 1 16 are not sufficiently secured in the powdery material 87, the second support structures 1 16 can be connected to the base member 89.
  • FIGS. FIGS. 9A, B show first and second cross-sectional shapes for support rings 121, 122 surrounding set-up areas for an insert element 123.
  • the support rings 121, 122 may surround the seating areas 23, 27, 31 of the first green body 10, the seating areas 62, 66, 70, 74 of the second green body 50, and / or the seating areas 98, 104, 110 of the third green body 80.
  • the support rings 121, 122 replace the support rings 22, 26, 30 of the first green body 10, the support rings 61, 65, 69, 73 of the second green body 50 and / or the support rings 97, 103, 109 of the third green body 80 and form the first and second support structures 35, 36, 77, 78, 115, 16.
  • FIG. 9A shows the support ring 121, which forms a non-closed support structure for the insert 123.
  • the support ring 121 consists of a plurality of support portions 124A, 124B, 124C, 124D surrounding the insert member 123 and preventing displacement of the insert member 123.
  • FIG. FIG. 9B shows the support ring 122 which forms a non-closed support structure for the insert element 123.
  • the support ring 122 consists of a support section 125 against which the insert element 123 abuts.
  • the support portion 125 is placed so that the insert member 123 is secured against displacement when the next powder layer is applied by the support portion 125.
  • the support section 125 is arranged on the side of the insert elements 123, which faces away from the application direction 126 of the next powder layer.

Abstract

The invention relates to a method for producing a green body (10) layer by layer from pulverous material by means of insert elements, which are arranged at defined positions in the pulverous material, wherein the green body (10) is divided in a construction direction (16) into N, N ≥ 2, successive cylindrical cross-sectional regions (11, 12, 13, 14, 15) of a two-dimensional cross-sectional area and a layer thickness. In the cross-sectional regions of the green body (10) that comprise the defined positions for the insert elements, setting regions for the insert elements are defined and, before the insert elements are arranged in the pulverous material, loose powder particles that surround the setting regions are at least partly bonded to each other.

Description

Verfahren zur schichtweisen Fertigung eines Grünlings aus pulverförmigem Werkstoff mit definiert angeordneten Einsatzelementen  Process for the layered production of a green compact of powdered material with defined arranged insert elements
Technisches Gebiet Technical area
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur schichtweisen Fertigung eines Grünlings aus pulverförmigem Werkstoff mit definiert angeordneten Einsatzelementen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Stand der Technik The present invention relates to a method for the layered production of a green compact of powdery material with defined arranged insert elements according to the preamble of claim 1. Prior art
Abrasive Bearbeitungswerkzeuge, wie Bohrkronen, Sägeblätter, Trennscheiben oder Schleifscheiben, umfassen Bearbeitungssegmente, die an einem rohr- oder scheibenförmigen Grundkörper befestigt werden. Abhängig vom Bearbeitungsverfahren des abrasiven Bearbeitungswerkzeugs werden die Bearbeitungssegmente als Bohrsegmente, Sägesegmente, Trennsegmente oder Schleifsegmente bezeichnet und unter dem Begriff "Bearbeitungssegmente" zusammengefasst. Die Bearbeitungssegmente werden aus pulverförmigem Werkstoff und Schneidelementen in Form von Hartstoffpartikeln aufgebaut. Dabei wird zwischen Bearbeitungssegmenten mit statistisch verteilten Hartstoffpartikeln und Bearbeitungssegmenten mit definiert angeordneten Hartstoffpartikeln unterschieden. Bei Bearbeitungsseg- menten mit statistisch verteilten Hartstoffpartikeln werden der pulverförmige Werkstoff und die Hartstoffpartikel gemischt und in eine passende Werkzeugform eingefüllt und zunächst durch Kaltpressen zu einem Grünling geformt. Bei Bearbeitungssegmenten mit definiert angeordneten Hartstoffpartikeln wird der Grünling schichtweise aus pulverförmigem Werkstoff aufgebaut, in den die Hartstoffpartikel an definierten Positionen platziert werden. Die Grün- linge werden bei statistisch verteilten Hartstoffpartikeln und definiert angeordneten Hartstoffpartikeln durch Heißpressen und/oder Sintern zu einsatzfähigen Bearbeitungssegmenten verdichtet. Abrasive machining tools, such as drill bits, saw blades, cutting wheels or grinding wheels, comprise machining segments which are fastened to a tubular or disk-shaped base body. Depending on the machining process of the abrasive machining tool, the machining segments are referred to as drilling segments, saw segments, separating segments or abrasive segments and summarized under the term "machining segments". The processing segments are constructed of powdery material and cutting elements in the form of hard particles. Here, a distinction is made between machining segments with randomly distributed hard material particles and machining segments with defined hard material particles. In processing segments with randomly distributed hard material particles, the powdery material and the hard material particles are mixed and filled into a suitable mold and first shaped into a green compact by cold pressing. In processing segments with defined arranged hard material particles, the green body is built up layer by layer of powdery material, in which the hard material particles are placed at defined positions. The green bodies are compacted into usable processing segments in the case of randomly distributed hard material particles and defined hard material particles by hot pressing and / or sintering.
Bearbeitungssegmente mit statistisch verteilten Hartstoffpartikeln weisen mehrere Nachteile auf: Da sich die Hartstoffpartikel auch an der Oberfläche der Grünlinge befinden, weisen die zum Kaltpressen der Grünlinge notwendigen Werkzeugformen einen hohen Verschleiß auf. Außerdem entspricht die Verteilung der Hartstoffpartikel im Grünling nicht der anwendungs- technisch optimalen Verteilung. Die Nachteile von Bearbeitungssegmenten mit statistisch verteilten Hartstoffpartikeln führen dazu, dass für hochwertige Bearbeitungswerkzeuge trotz der höheren Kosten überwiegend Bearbeitungssegmente mit definiert angeordneten Hartstoffpartikeln eingesetzt werden. EP 0 452 618 A1 beschreibt ein bekanntes Verfahren zur schichtweisen Fertigung eines Grünlings aus pulverförmigem Werkstoff mit Hartstoffpartikeln, die an definierten Positionen im pulverförmigen Werkstoff angeordnet werden. Das bekannte Verfahren basiert auf dreidimensionalen Daten des Grünlings und weist folgende Verfahrensschritte auf: Machining segments with randomly distributed hard material particles have several disadvantages: Since the hard material particles are also on the surface of the green compacts, the tool molds required for cold-pressing the green compacts are subject to high wear. In addition, the distribution of the hard material particles in the green body does not correspond to the application technically optimal distribution. The disadvantages of machining segments with randomly distributed hard material particles mean that machining segments with defined hard material particles are predominantly used for high-quality machining tools despite the higher costs. EP 0 452 618 A1 describes a known method for the layered production of a green compact of powdered material with hard material particles, which are arranged at defined positions in the powdery material. The known method is based on three-dimensional data of the green body and has the following method steps:
der Grünling wird in einer Aufbau richtung in N, N > 2 aufeinanderfolgende zylinder- förmige Querschnittsbereiche zerlegt, wobei jeder Querschnittsbereich aus einer zweidimensionalen Querschnittsfläche senkrecht zur Aufbaurichtung und einer Schichtdicke parallel zur Aufbaurichtung gebildet wird, the green compact is divided into N, N> 2 successive cylindrical cross-sectional areas in a build-up direction, each cross-sectional area being formed from a two-dimensional cross-sectional area perpendicular to the body direction and a layer thickness parallel to the body direction,
■ auf eine Aufbauebene, die senkrecht zur Aufbaurichtung angeordnet ist, werden N, N > 2 Pulverschichten des pulverförmigen Werkstoffs aufgebracht und  ■ On a build-up plane, which is arranged perpendicular to the mounting direction, N, N> 2 powder layers of the powdery material are applied and
» die Hartstoffpartikel werden an den definierten Positionen im pulverförmigen Werkstoff angeordnet.  »The hard material particles are arranged at the defined positions in the powdery material.
Die Hartstoffpartikel werden mittels einer Saugplatte aufgenommen und über dem Schichtaufbau positioniert. Durch eine Reduzierung der Ansaugkraft oder durch einen kurzen Druckluftstoß lösen sich die Hartstoffpartikel aus der Saugplatte und werden in die obere Pulver- schicht des Schichtaufbaus platziert. Der Druckluftstoß darf nur so groß sein, dass der pul- verförmige Werkstoff nicht verschoben wird und die Hartstoffpartikel an den vorgesehenen definierten Positionen der Verteilung angeordnet werden. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass die Hartstoffpartikel nur lose auf oder in der oberen Pulverschicht angeordnet sind. Beim Auftragen und Verteilen der nächsten Pulverschicht des pulverförmigen Werkstoffs mit Hilfe eines Auftragswerkzeugs in Form einer Rolle, eines Rakels oder einer Bürste können die Hartstoffpartikel vom Auftragswerkzeug aus ihren definierten Positionen verschoben werden und somit die Genauigkeit reduziert werden. The hard material particles are picked up by means of a suction plate and positioned over the layer structure. By reducing the suction force or by a short burst of compressed air, the hard particles are released from the suction plate and placed in the upper powder layer of the layer structure. The blast of compressed air may only be so great that the pulp-shaped material is not displaced and the hard material particles are arranged at the intended defined positions of the distribution. Another disadvantage is that the hard material particles are arranged only loosely on or in the upper powder layer. When applying and distributing the next powder layer of the powdery material with the aid of an application tool in the form of a roller, a doctor blade or a brush, the hard material particles can be moved from the application tool from their defined positions and thus the accuracy can be reduced.
Darstellung der Erfindung Presentation of the invention
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, bei der schichtweisen Fertigung von Grünlingen, die insbesondere zu Bearbeitungssegmenten für abrasive Bearbeitungswerkzeuge verdichtet werden, die Genauigkeit, mit der die vorgesehene Verteilung der Einsatzelemente im Grünling aufgebaut wird, zu erhöhen. Dabei soll die vorgesehene Verteilung der Einsatzelemente im Grünling auch bei der weiteren schichtweisen Fertigung des Grünlings beibehalten werden. Gleichzeitig sollen der Fertigungsaufwand für die Genauigkeit und der Anteil an unerwünschten Zusatzkomponenten, beispielsweise in Form eines Klebemittels oder Bindemittels, im Grünling möglichst gering sein. The object of the present invention is to increase in the layered production of green compacts, which are compressed in particular to processing segments for abrasive processing tools, the accuracy with which the intended distribution of the insert elements is built in the green compact. In this case, the intended distribution of the insert elements in the green compact should also be maintained in the further layered production of the green compact. At the same time, the production costs for the accuracy and the Proportion of unwanted additional components, for example in the form of an adhesive or binder, be as low as possible in the green compact.
Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Verfahren zur schichtweisen Fertigung eines Grünlings aus pulverförmigem Werkstoff mit definiert angeordneten Einsatzelementen erfindungsgemäß durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. This object is achieved according to the invention in the aforementioned method for the layered production of a green compact of powdery material with defined arranged insert elements by the features of the independent claim 1. Advantageous developments are specified in the dependent claims.
Das Verfahren zur schichtweisen Fertigung eines Grünlings aus pulverförmigem Werkstoff mit Einsatzelementen, die an definierten Positionen im pulverförmigen Werkstoff angeordnet werden, ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass in den Querschnittsbereichen des Grünlings, die die definierten Positionen für die Einsatzelemente umfassen, Setzbereiche für die Einsatzelemente definiert werden und vor dem Anordnen der Einsatzelemente im pulverförmigen Werkstoff lose Pulverpartikel, die die Setzbereiche umgeben, zumindest teilweise miteinander verbunden werden. Die verbundenen Pulverpartikel bilden Stützstrukturen für die Einsatzelemente. Die Einsatzelemente werden in die Stützstrukturen platziert, die verhindern, dass die Einsatzelemente beim Auftragen einer weiteren Pulverschicht des pulverförmigen Werkstoffs verschoben werden, so dass die definierten Positionen der Einsatzelemente mit einer hohen Genauigkeit während des Schichtaufbaus eingehalten werden können. The method for the layered production of a green compact of powdery material with insert elements, which are arranged at defined positions in the powdery material, according to the invention is characterized in that in the cross-sectional areas of the green body, which comprise the defined positions for the insert elements, set areas for the insert elements and prior to arranging the insert elements in the powdery material loose powder particles surrounding the setting areas, at least partially connected to each other. The bonded powder particles form support structures for the insert elements. The insert elements are placed in the support structures, which prevent the insert elements from being displaced when applying a further powder layer of the powdery material, so that the defined positions of the insert elements can be maintained with high accuracy during the layer construction.
Grünlinge, die mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens schichtweise gefertigt werden, be- stehen aus mehreren in Aufbaurichtung aufeinanderfolgenden zylinderförmigen Querschnittsbereichen mit einer zweidimensionalen Querschnittsfläche senkrecht zur Aufbaurichtung und einer Schichtdicke parallel zur Aufbaurichtung, wobei die Querschnittsbereiche als gerade Zylinder mit einer beliebigen Querschnittsfläche ausgebildet sind. Die Einsatzelemente werden in einer dreidimensionalen Verteilung im Grünling angeordnet, wobei die Positio- nen der Einsatzelemente im Hinblick auf eine gute Schneidperformance berechnet werden und als definierte Positionen bezeichnet werden. Für jedes Einsatzelement ist im Grünling ein Setzvolumen vorgesehen, in das das Einsatzelement angeordnet wird. Die Setzvolumina für die Einsatzelemente werden wie der Grünling in aufeinander folgende Bereiche zerlegt, die im Weiteren als Setzbereiche bezeichnet werden. Abhängig von der Höhe der Setzvolu- mina können die Setzvolumina aus einem Setzbereich oder aus mehreren in Aufbaurichtung aufeinander folgenden Setzbereichen zusammengesetzt sein. Die Anzahl der aufeinander folgenden Setzbereiche ist von den Schichtdicken der Querschnittsbereiche und den Abmessungen der Einsatzelemente, insbesondere der Höhe in Aufbaurichtung, abhängig. Green compacts which are produced in layers by means of the method according to the invention consist of a plurality of successive cylindrical cross-sectional areas with a two-dimensional cross-sectional area perpendicular to the construction direction and a layer thickness parallel to the construction direction, wherein the cross-sectional areas are formed as a straight cylinder with an arbitrary cross-sectional area. The insert elements are arranged in a three-dimensional distribution in the green compact, wherein the positions of the insert elements are calculated with regard to a good cutting performance and are referred to as defined positions. For each insert element, a settling volume is provided in the green compact, in which the insert element is arranged. The setting volumes for the insert elements are like the green compact decomposed into successive areas, which are referred to below as setting areas. Depending on the height of the set volume, the set volumes can be composed of one setting area or of a plurality of setting areas which follow one another in the direction of construction. The number of successive setting areas depends on the layer thicknesses of the cross-sectional areas and the dimensions of the insert elements, in particular the height in the direction of construction.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur schichtweisen Fertigung eines Grünlings zeichnet sich dadurch aus, dass vor dem Anordnen der Einsatzelemente im Grünling Stützstrukturen er- zeugt werden, die die Setzbereiche für die Einsatzelemente in der Aufbauebene zumindest teilweise umgeben. Der pulverförmige Werkstoff besteht beim Auftragen der Pulverschichten aus losen Pulverpartikeln, die keine Verbindung untereinander bilden und gegeneinander verschoben werden können. Die Stützstrukturen für die Einsatzelemente werden dadurch er- zeugt, dass im pulverförmigen Werkstoff lose Pulverpartikel miteinander verbunden werden und sie sorgen dafür, dass die Einsatzelemente beim Auftragen einer weiteren Pulverschicht des pulverförmigen Werkstoffes nicht verschoben werden und ihre Positionen beim Schichtaufbau einhalten können. Dadurch, dass die Pulverpartikel des pulverförmigen Werkstoffs nur um die Setzbereiche verbunden werden, kann der Anteil an unerwünschten Zusatzkom- ponenten, beispielsweise in Form eines Klebemittels oder Bindemittels, begrenzt werden. Unerwünschte Zusatzkomponenten im Grünling müssen bei einem Verdichtungsprozess durch Heißpressen und/oder Sintern entfernt werden. Können die Zusatzkomponenten nicht vollständig entfernt werden, kann die Qualität des verdichteten Bauteils leiden. The method according to the invention for the layer-by-layer production of a green compact is characterized in that support structures are produced before arranging the insert elements in the green compact. be witnesses that surround the setting areas for the insert elements in the construction level at least partially. The powdery material is when applying the powder layers of loose powder particles that do not form a connection with each other and can be moved against each other. The support structures for the insert elements are generated by connecting loose powder particles in the powdery material and they ensure that the insert elements can not be displaced when applying a further powder layer of the powdery material and can maintain their positions during layer construction. The fact that the powder particles of the powdery material are connected only to the setting areas, the proportion of unwanted Zusatzkom- components, for example in the form of an adhesive or binder, can be limited. Undesirable additional components in the green compact must be removed during a compression process by hot pressing and / or sintering. If the additional components can not be completely removed, the quality of the compacted component may suffer.
Die Stützstrukturen weisen eine geschlossene oder nicht-geschlossene Querschnittsform und sind beispielsweise ringförmig oder ringabschnittsförmig mit einer Ringbreite und einer Ringhöhe ausgebildet. Der Querschnitt der Ringform oder Ringabschnittsform ist beispielsweise als Kreisring oder Kreisringabschnitt oder als mehrteiliger Ring oder mehrteiliger Ringabschnitt ausgebildet. Dabei wird die Ring- oder Ringabschnittsform vorteilhaft an die Geometrie der Einsatzelemente angepasst. Die Ringbreite und die Ringhöhe werden so ausge- bildet, dass die Stützstrukturen im pulverförmigen Werkstoff befestigt sind. Bei vielen Verfahren zur schichtweisen Fertigung von Grünlingen wird der pulverförmige Werkstoff mit Hilfe eines Werkzeugs in Form einer Rolle, eines Rakels oder einer Bürste aufgetragen, wobei das Werkzeug in einer Vorschubrichtung über den Schichtaufbau bewegt wird. Das Werkzeug wird in ein-maligen Vorschubbewegung oder in einer zwei-maligen Vorschubbewegung über den pulverförmigen Werkstoff bewegt. Bei einer ein-maligen Vorschubbewegung kann es ausreichen, wenn der Stützring als Stützwand auf der abgewandten Seite ausgebildet ist, bei einer zwei-maligen Vorschubbewegung (Hin- und Rückbewegung) müssen auf einander gegenüberliegenden Seiten Stützwände ausgebildet sein. The support structures have a closed or non-closed cross-sectional shape and are, for example, annular or ring-shaped with a ring width and a ring height. The cross section of the ring shape or ring portion shape is formed, for example, as a circular ring or annulus section or as a multi-part ring or multi-part ring section. The ring or ring section shape is advantageously adapted to the geometry of the insert elements. The ring width and the ring height are designed so that the support structures are fixed in the powdery material. In many processes for the layered production of green compacts, the powdery material is applied by means of a tool in the form of a roll, a doctor blade or a brush, wherein the tool is moved in a feed direction over the layer structure. The tool is moved over the powdered material in a single feed motion or in a two-fold feed motion. In a one-time feed movement, it may be sufficient if the support ring is designed as a support wall on the opposite side, in a two-times feed movement (back and forth movement) support walls must be formed on opposite sides.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur schichtweisen Fertigung eines Grünlings ist für pulver- förmige Werkstoffe, die auch als Werkstoffpulver bezeichnet werden, geeignet. Unter dem Begriff "pulverförmige Werkstoffe" werden sämtliche Werkstoffe zusammengefasst, die im Ausgangszustand fest sind und aus losen, d.h. nicht verbundenen, Pulverpartikeln bestehen. Pulverförmige Werkstoffe können aus einem Werkstoffpulver bestehen oder als Gemisch aus verschiedenen Werkstoffpulvern zusammengesetzt sein. Unter dem Begriff "Einsatzele- mente" werden sämtliche Elemente zusammengefasst, die in ein Bauteil integriert werden können. Dazu gehören u.a. Schneidelemente, Sensorelemente, Werkstofffüllungen und Platzhalteelemente. Unter dem Begriff "Schneidelement" werden sämtliche Schneidmittel für abrasive Bearbeitungssegmente zusammengefasst. Dazu gehören vor allem einzelne Hart- stoffpartikel (Partikel von Hartstoffen), Verbundteile aus mehreren Hartstoffpartikeln und beschichtete oder gekapselte Hartstoffpartikel. Hartstoffe zeichnen sich durch eine besondere Härte aus. Dabei lassen sich Hartstoffe zum einen in natürliche und synthetische Hartstoffe und zum anderen in metallische und nichtmetallische Hartstoffe unterteilen. Zu den natürlichen Hartstoffen gehören u.a. natürliche Diamanten, Korund und andere harte Mineralien und zu den synthetischen Hartstoffen gehören u.a. synthetische Diamanten, hochschmelzende Karbide, Boride, Nitride und Silizide. Zu den metallischen Hartstoffen gehören u.a. die hochschmelzenden Karbide, Boride, Nitride und Silizide der Übergangsmetalle der vierten bis sechsten Gruppe des Periodensystems und zu den nichtmetallischen Hartstoffen gehören u.a. Diamant, Korund, andere harte Mineralien, Siliziumkarbid und Borkarbid. The method according to the invention for the layered production of a green compact is suitable for powdery materials, which are also referred to as material powders. The term "powdery materials" includes all materials that are solid in the initial state and consist of loose, ie not connected, powder particles. Powdered materials may consist of a material powder or be composed as a mixture of different material powders. The term "insert elements" encompasses all elements that can be integrated into one component. These include, inter alia, cutting elements, sensor elements, material fillings and Place retaining elements. The term "cutting element" summarizes all cutting means for abrasive machining segments. These include above all individual hard particles (particles of hard materials), composite parts made of several hard material particles and coated or encapsulated hard material particles. Hard materials are characterized by a special hardness. Hard materials can be subdivided into natural and synthetic hard materials and metallic and non-metallic hard materials. The natural hard materials include, among others, natural diamonds, corundum and other hard minerals and the synthetic hard materials include synthetic diamonds, high melting carbides, borides, nitrides and silicides. The metallic hard materials include, among others, the refractory carbides, borides, nitrides and silicides of the transition metals of the fourth to sixth group of the periodic table and the non-metallic hard materials include diamond, corundum, other hard minerals, silicon carbide and boron carbide.
Bevorzugt werden die losen Pulverpartikel, die die Setzbereiche für die Einsatzelemente umgeben, in einer geschlossenen Stützstruktur miteinander verbunden. Eine Stützstruktur wird als geschlossen bezeichnet, wenn die Stützstruktur in der Aufbauebene einen geschlossenen Umfang aufweist und der Setzbereich vollumfänglich von der Stützstruktur umgeben ist. Die Einsatzelemente werden in die geschlossene Stützstruktur platziert, die verhindert, dass die Einsatzelemente beim Auftragen einer weiteren Pulverschicht des pulver- förmigen Werkstoffes verschoben werden und die Positionen der Einsatzelemente mit einer hohen Genauigkeit während des Schichtaufbaus eingehalten werden können. Die Ausbildung von geschlossenen Stützstrukturen bietet sich bei Verfahren zur Fertigung von Grünlingen an, bei denen der pulverförmige Werkstoff mit verschiedenen Vorschubrichtungen aufgetragen wird. Außerdem ist die Stabilität von geschlossenen Stützstrukturen grösser als von Stützstrukturen mit einem offenen Umfang. Alternativ werden die losen Pulverpartikel, die die Setzbereiche für die Einsatzelemente umgeben, in einer nicht-geschlossenen Stützstruktur miteinander verbunden. Eine Stützstruktur wird als nicht-geschlossen bezeichnet, wenn die Stützstruktur in der Aufbauebene einen offenen Umfang aufweist und der Setzbereich nicht vollumfänglich von der Stützstruktur umgeben ist. Die Einsatzelemente werden in die nicht-geschlossene Stützstruktur platziert, die verhindert, dass die Einsatzelemente beim Auftragen einer weiteren Schicht des pulverför- migen Werkstoffes verschoben werden. Bei nicht-geschlossenen Stützstrukturen sind der Fertigungsaufwand beim Erstellen und der Anteil an Zusatzkomponenten gegenüber geschlossenen Stützstrukturen reduziert. Preferably, the loose powder particles surrounding the setting areas for the insert elements are connected together in a closed support structure. A support structure is referred to as closed when the support structure in the construction plane has a closed circumference and the setting area is completely surrounded by the support structure. The insert elements are placed in the closed support structure, which prevents the insert elements from being displaced when another powder layer of the powdered material is applied and the positions of the insert elements can be maintained with high accuracy during the layer construction. The formation of closed support structures lends itself to methods for the production of green compacts, in which the powdery material is applied with different feed directions. In addition, the stability of closed support structures is greater than support structures with an open perimeter. Alternatively, the loose powder particles surrounding the inserter seating areas are bonded together in a non-closed support structure. A support structure is said to be non-closed if the support structure has an open perimeter in the build-up plane and the set-up area is not completely surrounded by the support structure. The insert elements are placed in the non-closed support structure, which prevents the insert elements from being displaced when another layer of the powdery material is applied. In the case of non-closed support structures, the production costs involved in creating and the proportion of additional components compared to closed support structures are reduced.
In einer besonders bevorzugten Ausführung weist die nicht-geschlossene Stützstruktur meh- rere Stützabschnitte auf, wobei die Stützabschnitte um die Einsatzelemente angeordnet werden. Mehrere Stützabschnitte, die die Einsatzelemente umgeben, haben den Vorteil, dass die Einsatzelemente beim Auftragen einer weiteren Pulverschicht des pulverförmigen Werkstoffs nicht verschoben werden und die Positionen der Einsatzelemente mit einer hohen Genauigkeit während des Schichtaufbaus eingehalten werden können. Durch die Verwendung einer nicht-geschlossenen Stützstruktur werden der Fertigungsaufwand beim Erstellen und der Anteil an Zusatzkomponenten gegenüber geschlossenen Stützstrukturen reduziert. In a particularly preferred embodiment, the non-closed support structure has a plurality of support sections, wherein the support sections are arranged around the insert elements. Several support sections surrounding the insert elements have the advantage that the insert elements are not displaced when applying a further powder layer of the powdery material and the positions of the insert elements can be maintained with a high accuracy during the layer construction. The use of a non-closed support structure reduces the manufacturing effort involved in creating and the proportion of additional components compared to closed support structures.
In einer alternativen besonders bevorzugten Ausführung weist die nicht-geschlossene Stützstruktur zumindest einen Stützabschnitt auf, wobei der Stützabschnitt auf einer der Auftragsrichtung der nächsten Pulverschicht abgewandten Seite der Einsatzelemente angeordnet wird. Durch die Verwendung von nicht-geschlossenen Stützstrukturen mit einem Stützab- schnitt können der Fertigungsaufwand beim Erstellen und der Anteil an Zusatzkomponenten weiter reduziert werden. Der Stützabschnitt wird so platziert, dass das Einsatzelement beim Auftragen der nächsten Pulverschicht vom Stützabschnitt gegen Verschieben gesichert wird. Dazu wird der Stützabschnitt auf der Seite der Einsatzelemente angeordnet, die der Auftragsrichtung der nächsten Pulverschicht abgewandt ist. Grünlinge, die mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens zur schichtweisen Fertigung hergestellt werden, sind in Aufbaurichtung aus N, N > 2 zylinderförmigen Querschnittsbereichen aufgebaut, die aus der Querschnittsfläche senkrecht zur Aufbaurichtung und der Schichtdicke parallel zur Aufbaurichtung zusammengesetzt sind. Jeder Querschnittsbereich umfasst mindestens eine äußere zylinderförmige Mantelfläche, die auch als Außenmantelfläche be- zeichnet wird. Bei Grünlingen mit innenliegenden Aussparungen umfassen die Querschnittsbereiche zusätzlich eine oder mehrere innere zylinderförmige Mantelflächen, die auch als Innenmantelflächen bezeichnet werden. Für die Außen- und Innenmantelflächen des Grünlings werden Grenzringe definiert, wobei die Grenzringe der Außenmantelflächen als äußere Grenzringe oder Außenringe und die Grenzringe der Innenmantelflächen als innere Grenz- ringe oder Innenringe bezeichnet werden. Unter dem Begriff "Grenzring" werden sowohlIn an alternative particularly preferred embodiment, the non-closed support structure has at least one support section, wherein the support section is arranged on a side of the insert elements facing away from the application direction of the next powder layer. The use of non-closed support structures with a support section can further reduce the production effort involved in creating and the proportion of additional components. The support portion is placed so that the insert element is secured against displacement during application of the next powder layer from the support portion. For this purpose, the support section is arranged on the side of the insert elements, which faces away from the application direction of the next powder layer. Green compacts which are produced by the method according to the invention for the layered production are constructed in the construction direction from N, N> 2 cylindrical cross-sectional areas, which are composed of the cross-sectional area perpendicular to the construction direction and the layer thickness parallel to the construction direction. Each cross-sectional area comprises at least one outer cylindrical lateral surface, which is also referred to as outer lateral surface. For green bodies with internal recesses, the cross-sectional areas additionally comprise one or more inner cylindrical lateral surfaces, which are also referred to as inner circumferential surfaces. Boundary rings are defined for the outer and inner circumferential surfaces of the green body, the boundary rings of the outer jacket surfaces being referred to as outer boundary rings or outer rings and the boundary rings of the inner jacket surfaces as inner boundary rings or inner rings. The term "frontier ring" is used both
"äußere Grenzringe" als auch "innere Grenzringe" zusammengefasst. Die äußeren Grenzringe weisen Außengeometrien auf, die den Außenmantelflächen der Querschnittsbereiche entsprechen, und die inneren Grenzringe weisen Innengeometrien auf, die den Innenmantelflächen der Querschnittsbereiche entsprechen. Die Schichtdicken der Querschnittsbereiche definieren die Höhen der Grenzringe. "outer boundary rings" as well as "inner boundary rings" summarized. The outer boundary rings have outer geometries that correspond to the outer circumferential surfaces of the cross-sectional areas, and the inner boundary rings have internal geometries corresponding to the inner circumferential surfaces of the cross-sectional areas. The layer thicknesses of the cross-sectional areas define the heights of the boundary rings.
In einer ersten Variante des Verfahrens wird für den ersten Querschnittsbereich ein Grundelement mit einer Grundfläche, die der ersten Querschnittsfläche des ersten Querschnittsbereichs entspricht, und einer Höhe, die der ersten Schichtdicke des ersten Querschnittsbereichs entspricht, definiert und die losen Pulverpartikel des pulverförmigen Werkstoffes wer- den im Grundelement miteinander verbunden. Grünlinge, die mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens schichtweise gefertigt werden, werden nach dem Schichtaufbau einem Verdich- tungsprozess unterzogen. Dazu müssen die Grünlinge aus dem umgebenden pulverförmigen Werkstoff entnommen werden, ohne dass pulverförmiger Werkstoff aus dem Grünling austritt. Die verbundenen Pulverpartikel des Grundelementes bilden einen Boden für den Grünling und verhindern ein Austreten des pulverförmigen Werkstoffs aus der Grundfläche. In einer zweiten Variante des Verfahrens wird für jede zylinderförmige Mantelfläche des ersten Querschnittsbereichs ein erster Grenzring mit einer Geometrie, die der zylinderförmigen Mantelfläche des ersten Querschnittsbereichs entspricht, und einer Höhe, die der ersten Schichtdicke des ersten Querschnittsbereichs entspricht, definiert, die erste Pulverschicht des pulverförmigen Werkstoffes wird auf ein Substrat aufgebracht und die ersten Grenzringe werden mit dem Substrat verbunden. Wenn der Grünling gemäß der zweiten Variante des Verfahrens auf einem Substrat aufgebaut wird, bildet das Substrat einen Boden für den Grünling und verhindert ein Austreten des pulverförmigen Werkstoffs. Als Substrat dienen beispielsweise dünne Metallplatten. In a first variant of the method, a base element with a base area that corresponds to the first cross-sectional area of the first cross-sectional area and a height that corresponds to the first layer thickness of the first cross-sectional area is defined for the first cross-sectional area and the loose powder particles of the powdered material become connected in the basic element. Green compacts which are produced in layers by means of the method according to the invention are, after the layer construction, subjected to a compaction process. process. For this purpose, the green compacts must be removed from the surrounding powdery material, without any powdery material emerging from the green compact. The bonded powder particles of the base form a floor for the green body and prevent leakage of the powdery material from the base. In a second variant of the method, for each cylindrical lateral surface of the first cross-sectional area, a first boundary ring having a geometry corresponding to the cylindrical lateral surface of the first cross-sectional area and a height corresponding to the first layer thickness of the first cross-sectional area is defined, the first powder layer of the powdered Material is applied to a substrate and the first boundary rings are connected to the substrate. When the green compact according to the second variant of the method is built up on a substrate, the substrate forms a floor for the green compact and prevents the powdery material from escaping. As a substrate, for example, serve thin metal plates.
Besonders bevorzugt werden die Stützstrukturen mit dem Grundelement oder mit dem Sub- strat verbunden. Bei Stützstrukturen, die mit dem Grundelement oder dem Substrat verbunden sind, ist die Gefahr reduziert, dass die Stützstrukturen beim Auftragen einer weiteren Pulverschicht des pulverförmigen Werkstoffs vom Auftragswerkzeug verschoben werden. Particularly preferably, the support structures are connected to the base element or to the substrate. With support structures which are connected to the base element or the substrate, the risk is reduced that the support structures are displaced by the application tool when applying a further powder layer of the powdery material.
Bevorzugt wird für jede zylinderförmige Mantelfläche des zweiten bis Ν-1 -ten Querschnittsbereichs ein zweiter bis Ν-1 -ter Grenzring mit einer Geometrie, die der zylinderförmigen Mantelfläche des zweiten bis Ν-1-ten Querschnittsbereichs entspricht, und einer Höhe, die der Schichtdicke des zweiten bis Ν-1 -ten Querschnittsbereichs entspricht, definiert wird. Grünlinge, die mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens schichtweise gefertigt werden, bestehen aus mehreren aufeinanderfolgenden zylinderförmigen Querschnittsbereichen mit einer Querschnittsfläche senkrecht zur Aufbaurichtung und einer Schichtdicke parallel zur Auf- baurichtung. Mit Hilfe der zweiten bis Ν-1 -ten Grenzringe kann der pulverförmige Werkstoff des Grünlings vom umgebenden pulverförmigen Werkstoff abgegrenzt werden. Jeder zweite bis Ν-1 -te Querschnittsbereich weist eine äußere zylinderförmige Mantelfläche auf. Bei Grünlingen mit innenliegenden Aussparungen weisen die zweiten bis Ν-1 -ten Querschnittsbereiche zusätzlich eine oder mehrere innere zylinderförmige Mantelflächen auf. Für die äußere Mantelfläche und jede innere Mantelfläche des Grünlings wird ein zweiter bis Ν-1-ter Grenzring mit einer Geometrie und einer Höhe definiert. For each cylindrical lateral surface of the second to Ν-1-th cross-sectional area, a second to Ν-1 boundary ring having a geometry corresponding to the cylindrical lateral surface of the second to Ν-1 cross-sectional area and a height corresponding to the layer thickness is preferred of the second to Ν-1-th cross-sectional area is defined. Green compacts which are produced in layers by means of the method according to the invention consist of several successive cylindrical cross-sectional areas with a cross-sectional area perpendicular to the construction direction and a layer thickness parallel to the construction direction. With the help of the second to Ν-1-th boundary rings of the powdery material of the green compact can be distinguished from the surrounding powdery material. Every second to Ν-1-th cross-sectional area has an outer cylindrical surface. For green bodies with internal recesses, the second to Ν-1-th cross-sectional areas additionally have one or more inner cylindrical lateral surfaces. For the outer surface and each inner surface of the green body, a second to Ν-1-th boundary ring is defined with a geometry and a height.
Besonders bevorzugt werden die losen Pulverpartikel der zweiten bis Ν-1 -ten Grenzringe miteinander verbunden und die zweiten bis Ν-1-ten Grenzringe werden jeweils mit dem darunter liegenden Grundelement oder den darunter liegenden ersten bis Ν-2-ten Grenzringen verbunden. Die Grenzringe der Querschnittsbereiche grenzen den Grünling vom umgeben- den pulverförmigen Werkstoff ab. Durch die Verbindung der übereinander angeordneten Grenzringe kann eine geschlossene Außengeometrie erzeugt werden. Particularly preferably, the loose powder particles of the second to Ν-1-th boundary rings are connected to each other and the second to Ν-1-th boundary rings are each connected to the underlying base element or the underlying first to Ν-2-th boundary rings. The boundary rings of the cross-sectional areas border the green area of the surrounding the powdered material. By connecting the superposed boundary rings a closed outer geometry can be generated.
In einer ersten Variante wird für jede zylinderförmige Mantelfläche des N-ten Querschnittsbereich ein N-ter Grenzring mit einer Geometrie, die der zylinderförmigen Mantelfläche des N- ten Querschnittsbereichs entspricht, und einer Höhe, die der N-ten Schichtdicke des N-ten Querschnittsbereichs entspricht, definiert, die losen Pulverpartikel der N-ten Grenzringe werden miteinander verbunden und die N-ten Grenzringe werden mit den darunter liegenden N- 1 -ten Grenzringen verbunden. Mit Hilfe der N-ten Grenzringe kann der pulverförmige Werkstoff des Grünlings vom umgebenden pulverförmigen Werkstoff abgegrenzt werden. Um ein Austreten des pulverförmigen Werkstoffs aus dem Grünling zu verhindern, werden die losen Pulverpartikel der N-ten Grenzringe miteinander verbunden und die N-ten Grenzringe werden mit den darunter liegenden Ν-1 -ten Grenzringen verbunden. In a first variant, for each cylindrical lateral surface of the Nth cross-sectional area, an N-th boundary ring having a geometry corresponding to the cylindrical lateral surface of the Nth cross-sectional area and a height corresponding to the Nth layer thickness of the Nth cross-sectional area , defined, the loose powder particles of the N-th boundary rings are connected together and the N-th boundary rings are connected to the underlying N-1-th marginal rings. With the help of the N-th boundary rings of the powdery material of the green compact can be distinguished from the surrounding powdery material. In order to prevent the powdery material from escaping from the green compact, the loose powder particles of the N-th boundary rings are joined together and the N-th boundary rings are connected to the Ν-1-th marginal rings below.
In einer zweiten Variante wird für den N-ten Querschnittsbereich ein Deckelement mit einer Deckfläche, die der N-ten Querschnittsfläche des N-ten Querschnittsbereichs entspricht, und einer Höhe, die der N-ten Schichtdicke des N-ten Querschnittsbereichs entspricht, definiert, die losen Pulverpartikel des pulverförmigen Werkstoffes im Deckelement werden miteinander verbunden und das Deckelement wird mit den darunter liegenden Ν-1 -ten Grenzringen verbunden. Wenn der Grünling gemäß der zweiten Variante des Verfahrens aufgebaut wird, bildet der N-te Querschnittsbereich ein Deckelement für den Grünling und verhindert ein Aus- treten des pulverförmigen Werkstoffs. Dazu werden die losen Pulverpartikel des N-ten Querschnittsbereichs miteinander verbunden und das Deckelement wird mit den darunter liegenden Ν-1 -ten Grenzringen verbunden. Die zweite Variante hat den Vorteil, dass der Grünling an allen Seiten geschlossen ist, so dass kein pulverförmiger Werkstoff aus dem Grünling austreten kann. Ausführungsbeispiele In a second variant, for the N-th cross-sectional area, a cover element having a top surface corresponding to the Nth cross-sectional area of the Nth cross-sectional area and a height corresponding to the Nth layer thickness of the Nth cross-sectional area is defined loose powder particles of the powdery material in the cover element are joined together and the cover element is connected to the underlying Ν-1-th boundary rings. When the green compact according to the second variant of the method is constructed, the Nth cross-sectional area forms a cover element for the green compact and prevents the powdery material from emerging. For this, the loose powder particles of the N-th cross-sectional area are connected to each other and the cover element is connected to the Ν-1-th marginal rings underneath. The second variant has the advantage that the green compact is closed on all sides, so that no powdery material can escape from the green compact. embodiments
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben. Diese soll die Ausführungsbeispiele nicht notwendigerweise maßstäblich darstellen, vielmehr ist die Zeichnung, wo zur Erläuterung dienlich, in schematischer und/oder leicht verzerrter Form ausgeführt. Dabei ist zu berücksichtigen, dass vielfältige Modifikationen und Änderungen betreffend die Form und das Detail einer Ausführungsform vorgenommen werden können, ohne von der allgemeinen Idee der Erfindung abzuweichen. Die allgemeine Idee der Erfindung ist nicht beschränkt auf die exakte Form oder das Detail der im Folgenden gezeigten und beschriebenen bevorzugten Ausführungsform oder beschränkt auf einen Gegenstand, der eingeschränkt wäre im Vergleich zu dem in den Ansprüchen beanspruch- ten Gegenstand. Bei gegebenen Bemessungsbereichen sollen auch innerhalb der genann- ten Grenzen liegende Werte als Grenzwerte offenbart und beliebig einsetzbar und beanspruchbar sein. Der Einfachheit halber sind nachfolgend für identische oder ähnliche Teile oder Teile mit identischer oder ähnlicher Funktion gleiche Bezugszeichen verwendet. Embodiments of the invention are described below with reference to the drawing. This is not necessarily to scale the embodiments, but the drawing, where appropriate for explanation, executed in a schematic and / or slightly distorted form. It should be noted that various modifications and changes may be made in the form and detail of an embodiment without departing from the general idea of the invention. The general idea of the invention is not limited to the exact form or detail of the preferred embodiment shown and described below or limited to an article which would be limited in comparison with the subject matter claimed in the claims. For given design ranges, also within the scope of the limits are disclosed as limit values and can be used arbitrarily and claimable. For simplicity, the same reference numerals are used below for identical or similar parts or parts with identical or similar function.
Es zeigen: FIG. 1 einen ersten Grünling, der mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens zur schichtweisen Fertigung aus fünf in einer Aufbaurichtung übereinander liegenden zylinderförmigen Querschnittsbereichen hergestellt wird; In the drawings: FIG. 1 shows a first green compact which is produced by means of the method according to the invention for layer-by-layer production from five cylindrical cross-sectional areas lying one above the other in a construction direction;
FIGN. 2A-E die fünf Querschnittsbereiche des ersten Grünlings der FIG. 1 , die aus einer zweidimensionalen Querschnittsfläche senkrecht zur Aufbaurichtung und einer Schichtdicke parallel zur Aufbaurichtung bestehen; FIGS. 2A-E illustrate the five cross-sectional areas of the first green compact of FIG. 1, which consist of a two-dimensional cross-sectional area perpendicular to the construction direction and a layer thickness parallel to the construction direction;
FIGN. 3A, B einen ersten und zweiten Querschnitt durch den ersten Grünling der FIG. 1 parallel zur Aufbaurichtung entlang der Schnittebenen A-A in den FIGN. 2A-E (FIG. 3A) und entlang der Schnittebenen B-B in den FIGN. 2A-E (FIG. 3B); FIGS. 3A, B show first and second cross sections through the first green compact of FIG. 1 parallel to the mounting direction along the cutting planes A-A in the FIGN. 2A-E (FIG 3A) and along the cutting planes B-B in the FIGN. 2A-E (FIG. 3B);
FIGN. 4A-L die aufeinander folgenden Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfah- rens zur schichtweisen Fertigung des ersten Grünlings der FIG. 1 mit definiert angeordneten Hartstoffpartikeln; FIGS. 4A-L show the successive process steps of the method according to the invention for the layered production of the first green compact of FIG. 1 with defined arranged hard material particles;
FIGN. 5A-E fünf zylinderförmige Querschnittsbereiche eines zweiten Grünlings, der mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens zur schichtweisen Fertigung eines Grünlings auf einem Substrat aufgebaut wird; FIGN. 6A, B einen ersten und zweiten Querschnitt durch den zweiten Grünling parallel zur FIGS. FIGS. 5A-E show five cylindrical cross-sectional areas of a second green compact which is built up on a substrate by means of the process according to the invention for the layer-by-layer production of a green compact; FIGS. 6A, B show a first and a second cross section through the second green compact in parallel with FIG
Aufbaurichtung entlang der Schnittebenen A-A in den FIGN. 5A-E (FIG. 6A) und entlang der Schnittebenen B-B in den FIGN. 5A-E (FIG. 6B);  Assembly direction along the cutting planes A-A in the FIGN. 5A-E (FIG.6A) and along the cutting planes B-B in the FIGs. 5A-E (FIG.6B);
FIGN. 7A-E fünf zylinderförmige Querschnittsbereiche eines dritten Grünlings, der als FIGS. FIGS. 7A-E show five cylindrical cross-sectional areas of a third green body called the
Quader mit einer innenliegenden Aussparung mit Hilfe des erfindungsgemä- ßen Verfahrens zur schichtweisen Fertigung eines Grünlings aufgebaut wird;  Cuboid having an internal recess is constructed by means of the method according to the invention for the layered production of a green compact;
FIGN. 8A, B einen ersten und zweiten Querschnitt durch den dritten Grünling parallel zur FIGS. 8A, B show a first and a second cross section through the third green compact in parallel with FIG
Aufbaurichtung entlang der Schnittebenen A-A in den FIGN. 7A-E (FIG. 8A) und entlang der Schnittebenen B-B in den FIGN. 7A-E (FIG. 8B); und  Assembly direction along the cutting planes A-A in the FIGN. 7A-E (FIG.8A) and along the cutting planes B-B in the FIGs. 7A-E (FIG.8B); and
FIGN. 9A, B eine erste und zweite Querschnittsform für Stützringe, die Setzbereiche für ein FIGS. 9A, B a first and second cross-sectional shape for support rings, the setting areas for a
Einsatzelement umgeben. FIG. 1 zeigt einen als Quader ausgebildeten Grünling 10, der mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens zur schichtweisen Fertigung eines Grünlings aus pulverförmigem Werkstoff mit definiert angeordneten Einsatzelementen hergestellt wird und im Folgenden als erster Grünling 0 bezeichnet wird. Der erste Grünling 0 wird in einem Schichtaufbau aus fünf übereinander liegenden zylinderförmigen Querschnittsbereichen 11 , 12, 13, 14, 15 hergestellt, die in einer Aufbaurichtung 16 aufeinander gestapelt werden. Die zylinderförmigen Querschnittsbereiche 1 1 -15 weisen parallel zur Aufbaurichtung 16 eine Schichtdicke d„ i = 1 bis 5 und senkrecht zur Aufbaurichtung 16 eine Querschnittsfläche auf. Die Schichtdicken d,, i = 1 bis 5 können einheitlich sein oder die einzelnen Querschnittsbereiche 1 1 -15 weisen un- terschiedliche Schichtdicken auf. Surround insert element. FIG. FIG. 1 shows a green compact 10 embodied as a cuboid, which is produced by means of the method according to the invention for the layered production of a green compact of powdered material with defined insert elements and is referred to below as the first green compact 0. The first green compact 0 is produced in a layer structure of five superimposed cylindrical cross-sectional regions 11, 12, 13, 14, 15, which are stacked on one another in a construction direction 16. The cylindrical cross-sectional areas 1 1 -15 have a layer thickness d "i = 1 to 5 parallel to the construction direction 16 and a cross-sectional area perpendicular to the construction direction 16. The layer thicknesses d 1, i = 1 to 5 may be uniform or the individual cross-sectional areas 11 -15 have different layer thicknesses.
Um den ersten Grünling 10 im Schichtaufbau herstellen zu können, wird der Quader 10 in Aufbaurichtung 16 in die fünf zylinderförmigen Querschnittsbereiche 1 1 -15 zerlegt, die in den FIGN. 2A-E dargestellt sind. Dabei zeigt FIG. 2A den ersten Querschnittsbereich 11 , FIG. 2B den zweiten Querschnittsbereich 12, FIG. 2C den dritten Querschnittsbereich 13, FIG. 2D den vierten Querschnittsbereich 14 und FIG. 2E den fünften Querschnittsbereich 15. In order to be able to produce the first green compact 10 in the layer structure, the cuboid 10 is disassembled in the construction direction 16 into the five cylindrical cross-sectional regions 11 -15 which are shown in FIGS. 2A-E are shown. In this case, FIG. 2A shows the first cross-sectional area 11, FIG. 2B, the second cross-sectional area 12, FIG. 2C, the third cross-sectional area 13, FIG. 2D shows the fourth cross-sectional area 14 and FIG. 2E the fifth cross-sectional area 15.
Der erste Querschnittsbereich 1 1 bildet ein Grundelement 17 mit einer Grundfläche 18, die die der ersten Querschnittsfläche des ersten Querschnittsbereichs 1 1 entspricht, und einer ersten Außenmantelfläche 19. Der zweite Querschnittsbereich 12 umfasst einen zweiten Außenring 20 mit einer zweiten Außenmantelfläche 21 und fünf zweiten Stützringen 22, die zweite Setzbereiche 23 umgeben. Der dritte Querschnittsbereich 13 umfasst einen dritten Außenring 24 mit einer dritten Außenmantelfläche 25 und neun dritten Stützringen 26, die dritte Setzbereiche 27 umgeben. Der vierte Querschnittsbereich 14 umfasst einen vierten Außenring 28 mit einer vierten Außenmantelfläche 29 und vier vierten Stützringe 30, die vierte Setzbereiche 31 umgeben. Der fünfte Querschnittsbereich 5 bildet ein Deckelement 32 mit einer Deckfläche 33, die der fünften Querschnittsfläche des fünften Querschnittsbereichs 15 entspricht, und einer fünften Außenmantelfläche 34. The first cross-sectional area 11 forms a base element 17 with a base area 18 that corresponds to the first cross-sectional area of the first cross-sectional area 11 and a first outer shell area 19. The second cross-sectional area 12 comprises a second outer ring 20 with a second outer circumferential area 21 and five second support rings 22, the second setting areas 23 surrounded. The third cross-sectional region 13 comprises a third outer ring 24 with a third outer circumferential surface 25 and nine third support rings 26 surrounding third setting regions 27. The fourth cross-sectional region 14 comprises a fourth outer ring 28 with a fourth outer circumferential surface 29 and four fourth support rings 30 surrounding the fourth setting regions 31. The fifth cross-sectional area 5 forms a cover element 32 with a cover surface 33, which corresponds to the fifth cross-sectional area of the fifth cross-sectional area 15, and a fifth outer lateral surface 34.
Zur Unterscheidung werden die Außenringe 20, 24, 28 als i-te Außenringe und die Stützringe 22, 26, 30 als i-te Stützringe bezeichnet. Die Außenringe 20, 24, 28 weisen eine Außengeometrie, die der Außenmantelfläche 21 , 26, 29 des jeweiligen Querschnittsbereichs 12, 13, 14 entspricht, und eine Höhe, die der Schichtdicke d2, d3, d4 des jeweiligen Querschnittsbereichs 12, 13, 14 entspricht, auf. Die Außenringe 20, 24, 28 sind in Form eines Rechteckzylinders aufgebaut und grenzen den ersten Grünling 10 von dem umgebenden pulverförmigen Werkstoff ab. Im Ausführungsbeispiel sind die Setzbereiche 23, 27, 31 quadratisch ausgebildet und von quadratischen Stützringen 22, 26, 30 umgeben. Anstelle der geschlossenen quadratischen Stützringe 22, 26, 30 können andere geschlossene Querschnittsformen oder nicht-geschlossene Querschnittsformen für die Stützringe verwendet werden. FIGN. 3A, B zeigen einen ersten und zweiten Querschnitt durch den ersten Grünling 10 der FIG. 1 parallel zur Aufbaurichtung 16 entlang der Schnittebenen A-A in den FIGN. 2A-E (FIG. 3A) und entlang der Schnittebenen B-B in den FIGN. 2A-E (FIG. 3B). Die fünf zylinderförmigen Querschnittsbereiche 1 1 -15 des ersten Grünlings 10 sind in Aufbaurichtung 16 übereinander angeordnet. For distinction, the outer rings 20, 24, 28 referred to as i-th outer rings and the support rings 22, 26, 30 as i-th support rings. The outer rings 20, 24, 28 have an outer geometry, which corresponds to the outer circumferential surface 21, 26, 29 of the respective cross-sectional area 12, 13, 14, and a height, the layer thickness d 2 , d 3 , d 4 of the respective cross-sectional area 12, 13th , 14 corresponds to. The outer rings 20, 24, 28 are constructed in the form of a rectangular cylinder and delimit the first green compact 10 from the surrounding powdery material. In the exemplary embodiment, the setting areas 23, 27, 31 are square and surrounded by square support rings 22, 26, 30. Instead of the closed square support rings 22, 26, 30, other closed cross-sectional shapes or non-closed cross-sectional shapes may be used for the support rings. FIGS. 3A, B show first and second cross sections through the first green compact 10 of FIG. 1 parallel to the mounting direction 16 along the cutting planes AA in the figures. 2A-E (FIG 3A) and along the sectional planes BB in the figures. 2A-E (FIG. 3B). The five cylindrical cross-sectional areas 1 1 -15 of the first green body 10 are arranged one above the other in the construction direction 16.
Beim Schichtaufbau des ersten Grünlings 10 wird eine geschlossene Außengeometrie erzeugt, die ein Austreten von pulverförmigem Werkstoff aus dem ersten Grünling 10 verhindert. Die geschlossene Außengeometrie des ersten Grünlings 10 wird von dem Grundelement 17, den Außenringen 20, 24, 28 und dem Deckelement 32 gebildet. Mit Hilfe der Au- ßenringe 20, 24, 28 kann der pulverförmige Werkstoff des ersten Grünlings 10 vom umgebenden pul verförmigen Werkstoff abgegrenzt werden. Das Grundelement 17 wird mit dem zweiten Außenring 20 verbunden, der zweite Außenring 20 wird mit dem dritten Außenring 24 verbunden, der dritte Außenring 24 wird mit dem vierten Außenring 28 verbunden und der vierte Außenring 28 wird mit dem Deckelement 32 verbunden. Im zweiten und dritten Querschnittsbereich 12, 13 werden fünf erste Stützstrukturen 35 aufgebaut und im dritten und vierten Querschnittsbereich 13, 14 werden vier zweite Stützstrukturen 36 aufgebaut. Die ersten Stützstrukturen 35 werden von den zweiten Stützringen 19 und den darüber liegenden dritten Stützringen 22 gebildet und die zweiten Stützstrukturen 36 werden von den vierten Stützringen 24 und den darunter liegenden dritten Stützringen 22 gebildet. Die ersten Stützstrukturen 35 weisen eine erste Einsatzhöhe auf und die zweiten Stützstrukturen 36 weisen eine zweite Einsatzhöhe h2 auf. FIG. 3A zeigt zwei erste Stützstrukturen 35 und eine zweite Stützstruktur 36 und FIG. 3B zeigt eine erste Stützstruktur 35 und zwei zweite Stützstrukturen 36. During the layer construction of the first green body 10, a closed outer geometry is generated which prevents the escape of powdered material from the first green body 10. The closed outer geometry of the first green compact 10 is formed by the base element 17, the outer rings 20, 24, 28 and the cover element 32. With the aid of the outer rings 20, 24, 28, the powdery material of the first green compact 10 can be delimited from the surrounding powder-like material. The base member 17 is connected to the second outer ring 20, the second outer ring 20 is connected to the third outer ring 24, the third outer ring 24 is connected to the fourth outer ring 28 and the fourth outer ring 28 is connected to the cover member 32. In the second and third cross-sectional area 12, 13 five first support structures 35 are constructed and in the third and fourth cross-sectional area 13, 14 four second support structures 36 are constructed. The first support structures 35 are formed by the second support rings 19 and the overlying third support rings 22 and the second support structures 36 are formed by the fourth support rings 24 and the underlying third support rings 22. The first support structures 35 have a first deployment height and the second support structures 36 have a second deployment height h 2 . FIG. 3A shows two first support structures 35 and a second support structure 36 and FIG. 3B shows a first support structure 35 and two second support structures 36.
Im Ausführungsbeispiel des ersten Grünlings 10 weisen die erste und zweite Stützstruktur 35, 36 die gleiche Querschnittsform und die gleiche Einsatzhöhe auf. Alternativ können die ersten Stützstrukturen 35 eine erste Querschnittsform und eine erste Einsatzhöhe hi und die zweiten Stützstrukturen 36 eine zweite Querschnittsform und eine zweite Einsatzhöhe h2 aufweisen, die voneinander verschieden sind. Unterschiedliche Querschnittsformen für die ersten und zweiten Stützstrukturen bieten sich beispielsweise an, wenn unterschiedliche ers- te und zweite Einsatzelemente in den Stützstrukturen angeordnet werden. In the exemplary embodiment of the first green body 10, the first and second support structures 35, 36 have the same cross-sectional shape and the same insertion height. Alternatively, the first support structures 35 may have a first cross-sectional shape and a first deployment height hi and the second support structures 36 may have a second cross-sectional shape and a second deployment height h 2 , which are different from one another. Different cross-sectional shapes for the first and second support structures are suitable, for example, if different first and second insert elements are arranged in the support structures.
FIGN. 4A-L zeigen die aufeinander folgenden Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens zur schichtweisen Fertigung des ersten Grünlings 10 der FIG. 1 aus pulverförmigem Werkstoff 41 mit definiert angeordneten Einsatzelementen 42. Der erste Grünling 10 wird in einem nachfolgenden Verdichtungsprozess beispielsweise durch Heißpressen und/oder Sintern zu einem Bearbeitungssegment für ein abrasives Bearbeitungswerkzeug verdichtet. Der Grünling 10 wird aus dem pulverförmigen Werkstoff 41 und Einsatzelementen in Form von Schneidelementen hergestellt, die als einzelne Hartstoffpartikel 42 ausgebildet sind. Die Hartstoffpartikel 42 entstammen einer Mischung von Hartstoffpartikeln, die durch einen minimalen Durchmesser Dmin und einen maximalen Durchmesser Dmax charakterisiert sind, wobei 95 % der Hartstoffpartikel grösser als der minimale Durchmesser Dmin und kleiner als der maximale Durchmesser Dmax sind. FIGS. 4A-L show the successive process steps of the method according to the invention for the layered production of the first green compact 10 of FIG. 1 of powdered material 41 with defined arranged insert elements 42. The first green compact 10 is in a subsequent compression process, for example by hot pressing and / or sintering to a machining segment for an abrasive machining tool compacted. The green compact 10 is produced from the powdery material 41 and insert elements in the form of cutting elements, which are formed as individual hard material particles 42. The hard material particles 42 originate from a mixture of hard material particles which are characterized by a minimum diameter D min and a maximum diameter D max , wherein 95% of the hard material particles are larger than the minimum diameter D min and smaller than the maximum diameter D max .
Der erste Grünling 10 wird schichtweise mit Hilfe einer Vorrichtung hergestellt, die eine Aufbauebene 43, eine Pulverzuführung und einen Druckkopf umfasst. Mit Hilfe der Pulverzuführung wird eine erste Pulverschicht 44 des pulverförmigen Werkstoffs 41 mit der ersten Schichtdicke di aufgetragen (FIG. 4A). Der Druckkopf trägt im ersten Querschnittsbereich 1 1 eine Klebeschicht auf, die lose Pulverpartikel des pulverförmigen Werkstoffs 41 zum Grundelement 17 verbindet, außerhalb des Grundelements 17 befinden sich lose Pulverpartikel des pulverförmigen Werkstoffs 41 (FIG. 4B). The first green compact 10 is produced in layers by means of a device comprising a build-up plane 43, a powder feeder and a print head. With the aid of the powder feed, a first powder layer 44 of the powdery material 41 having the first layer thickness di is applied (FIG. 4A). In the first cross-sectional area 11, the print head applies an adhesive layer which connects loose powder particles of the powdery material 41 to the base element 17, outside the base element 17 there are loose powder particles of the powdery material 41 (FIG. 4B).
Mit Hilfe der Pulverzuführung wird eine zweite Pulverschicht 45 des pulverförmigen Werk- Stoffes 41 mit der zweiten Schichtdicke d2 aufgetragen (FIG. 4C). Der Druckkopf trägt im Bereich des zweiten Außenrings 20 und der zweiten Stützringe 22 Kleber auf, der die losen Pulverpartikel des pulverförmigen Werkstoffs 41 zum zweiten Außenring 20 und den zweiten Stützringen 22 verbindet (FIG. 4D). Mit Hilfe der Pulverzuführung wird eine dritte Pulverschicht 46 des pulverförmigen Werkstoffes 41 mit der dritten Schichtdicke d3 aufgetragen (FIG. 4E). Der Druckkopf trägt im Bereich des dritten Außenrings 24 und der dritten Stützringe 26 Kleber auf, der lose Pulverpartikel des pulverförmigen Werkstoffs 41 zum dritten Außenring 24 und den dritten Stützringen 26 verbindet (FIG. 4F). With the aid of the powder feed, a second powder layer 45 of the powdered material 41 having the second layer thickness d 2 is applied (FIG. 4C). The print head applies adhesive in the region of the second outer ring 20 and the second support rings 22, which connects the loose powder particles of the powdery material 41 to the second outer ring 20 and the second support rings 22 (FIG. 4D). With the aid of the powder feed, a third powder layer 46 of the powdery material 41 with the third layer thickness d 3 is applied (FIG. 4E). The print head applies adhesive in the area of the third outer ring 24 and the third support rings 26, which connects loose powder particles of the powdery material 41 to the third outer ring 24 and the third support rings 26 (FIG. 4F).
Die erste Einsatzhöhe h-i der ersten Stützstrukturen 35 ist nach dem Fertigen des dritten Querschnittsbereichs 13 erreicht und die Hartstoffpartikel 42 werden innerhalb der ersten Stützstrukturen 35 angeordnet (FIG. 4G). Im Ausführungsbeispiel ist die erste Einsatzhöhe h-i grösser als der maximale Durchmesser Dmax der Hartstoffpartikel 42. Eine erste Einsatzhöhe h-i, die grösser als der maximale Durchmesser Dmax der Hartstoffpartikel 42 ist, hat den Vorteil, dass die platzierten Hartstoffpartikel 42 nahezu vollständig innerhalb der ersten Stützstrukturen 35 angeordnet sind und die Gefahr, dass Hartstoffpartikel 42 beim Auftragen einer weiteren Pulverschicht verschoben werden, weiter reduziert ist. The first deployment height hi of the first support structures 35 is achieved after the third cross-sectional area 13 has been finished, and the hard material particles 42 are arranged inside the first support structures 35 (FIG. 4G). In the exemplary embodiment, the first insertion height hi is greater than the maximum diameter D max of the hard material particles 42. A first insertion height hi which is greater than the maximum diameter D max of the hard material particles 42 has the advantage that the placed hard material particles 42 are almost completely within the first Support structures 35 are arranged and the risk that hard particles 42 are moved when applying a further powder layer is further reduced.
Nachdem die Hartstoffpartikel 42 innerhalb der ersten Stützstrukturen 35 angeordnet sind, wird der Schichtaufbau des ersten Grünlings 10 fortgesetzt. Mit Hilfe der Pulverzuführung wird eine vierte Pulverschicht 47 des pulverförmigen Werkstoffes 41 mit der vierten Schichtdicke d4 aufgetragen (FIG. 4H). Der Druckkopf trägt im Bereich des vierten Außenrings 28 und der vierten Stützringe 30 Kleber auf, der lose Pulverpartikel des pulverförmigen Werk- Stoffs 41 zum vierten Außenring 28 und den vierten Stützringen 30 verbindet (FIG. 41). Die zweite Einsatzhöhe h2 der zweiten Stützstrukturen 36 ist nach dem Fertigen des vierten Querschnittsbereichs 14 erreicht und die Hartstoffpartikel 42 werden innerhalb der zweiten Stützstrukturen 36 angeordnet (FIG. 4J). Im Ausführungsbeispiel stimmen die erste Einsatzhöhe n der ersten Stützstrukturen 35 und die zweite Einsatzhöhe h2 der zweiten Stützstrukturen 36 überein. Alternativ können die erste und zweite Einsatzhöhe hi, h2 verschieden sein. Die Verwendung von ersten und zweiten Stützstrukturen 35, 36 mit unterschiedlichen Einsatzhöhe, in die der gleiche Typ von Einsatzelementen angeordnet wird, bietet sich vorteilhaft bei Grünlingen an, die zu Bearbeitungs- Segmenten für abrasive Bearbeitungswerkzeuge weiterverarbeitet werden. Bei abrasiven Bearbeitungswerkzeugen müssen an der Oberseite der Bearbeitungssegmente Einsatzelemente freiliegen, die einen Untergrund oder ein Werkstück bearbeiten. Dazu werden die Bearbeitungssegmente üblicherweise geschärft, bis an der Oberseite Einsatzelemente freigelegt sind. Das Schärfen der Bearbeitungssegmente kann entfallen oder zumindest reduziert werden, wenn die Einsatzelemente im Bereich der Oberseite in Stützstrukturen angeordnet werden, deren Höhe kleiner als ein minimaler Durchmesser der Einsatzelemente ist. Beim Schichtaufbau wird nach dem Platzieren der Einsatzelemente eine weitere Pulverschicht aufgetragen. Über die Dicke der Pulverschicht kann bestimmt werden, ob und wie weit die Einsatzelemente an der Oberseite vorstehen. Nachdem die Hartstoffpartikel 42 innerhalb der zweiten Stützstrukturen 36 angeordnet sind, wird der Schichtaufbau des ersten Grünlings 10 fortgesetzt. Mit Hilfe der Pulverzuführung wird eine fünfte Pulverschicht 48 des pulverförmigen Werkstoffes 41 mit der fünften Schichtdicke d5 aufgetragen (FIG. 4K). Der Druckkopf trägt im fünften Querschnittsbereich 15 eine Klebeschicht auf, die lose Pulverpartikel des pulverförmigen Werkstoffs 41 zum Deckelement 32 verbindet, außerhalb des Deckelements 32 befinden sich lose Pulverpartikel des pulverförmigen Werkstoffs 41 (FIG. 4L). FIG. 4M zeigt den aus dem pulverförmigen Werkstoff 41 schichtweise hergestellten ersten Grünling 10 mit mehreren definiert angeordneten Einsatzelementen 42. After the hard material particles 42 are arranged within the first support structures 35, the layer structure of the first green body 10 is continued. With the aid of the powder feed, a fourth powder layer 47 of the powdery material 41 having the fourth layer thickness d 4 is applied (FIG. 4H). In the region of the fourth outer ring 28 and the fourth support rings 30, the print head applies adhesive which contains loose powder particles of the pulverulent workpiece. Fabric 41 to the fourth outer ring 28 and the fourth support rings 30 connects (Figure 41). The second deployment height h 2 of the second support structures 36 is achieved after the fourth cross-sectional area 14 has been finished, and the hard material particles 42 are arranged inside the second support structures 36 (FIG. 4J). In the exemplary embodiment, the first application height n of the first support structures 35 and the second deployment height h 2 of the second support structures 36 coincide. Alternatively, the first and second application heights hi, h 2 may be different. The use of first and second support structures 35, 36 with different application heights, in which the same type of insert elements is arranged, is advantageous for green compacts, which are further processed into machining segments for abrasive machining tools. In the case of abrasive processing tools, insert elements must be exposed at the top of the processing segments, which process a substrate or a workpiece. For this purpose, the processing segments are usually sharpened until at the top insert elements are exposed. The sharpening of the machining segments can be omitted or at least reduced if the insert elements are arranged in the region of the upper side in support structures whose height is smaller than a minimum diameter of the insert elements. In the layer structure, a further powder layer is applied after the placement of the insert elements. The thickness of the powder layer can be used to determine if and how far the insert elements project at the top. After the hard material particles 42 are arranged within the second support structures 36, the layer structure of the first green body 10 is continued. With the aid of the powder feed, a fifth powder layer 48 of the powdery material 41 with the fifth layer thickness d 5 is applied (FIG. 4K). In the fifth cross-sectional area 15, the print head applies an adhesive layer which connects loose powder particles of the powdery material 41 to the cover element 32, and outside the cover element 32 there are loose powder particles of the powdery material 41 (FIG. 4L). FIG. 4M shows the first green compact 10 produced in layers from the pulverulent material 41 with a plurality of defined insert elements 42.
Der erste Grünling 10 wird schichtweise aus fünf Pulverschichten 44-48 mit dem gleichen pulverförmigen Werkstoff 41 hergestellt. Alternativ können die fünf Pulverschichten 44-48 des ersten Grünlings 10 aus unterschiedlichen pulverförmigen Werkstoffen 41 hergestellt werden. Bei Grünlingen, die zu Bearbeitungssegmenten für abrasive Bearbeitungswerkzeuge weiterverarbeitet werden, kann beispielsweise für die erste Pulverschicht 44 ein erster pulverförmiger Werkstoff und für die weiteren Pulverschichten 45-48 ein zweiter pulverförmi- ger Werkstoff verwendet werden, wobei die Eigenschaften des ersten pulverförmigen Werkstoffes im Hinblick auf die Verbindung der Bearbeitungssegmente mit dem Grundkörper und die Eigenschaften des zweiten pulverförmigen Werkstoffes im Hinblick auf die mechanische Anbindung der Einsatzelemente ausgewählt werden. Wenn die Bearbeitungssegmente mit dem Grundkörper verschweißt werden sollen, wird ein schweißbarer erster pulverförmiger Werkstoff ausgewählt. FIGN. 5A-E zeigen einen weiteren Grünling 50, der als Quader ausgebildet ist und mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens zur schichtweisen Fertigung eines Grünlings aus fünf übereinander liegenden zylinderförmigen Querschnittsbereichen 51 , 52, 53, 54, 55 in einer Aufbaurichtung 56 aufgebaut wird. Dabei zeigt FIG. 5A den ersten Querschnittsbereich 51 , FIG. 5B den zweiten Querschnittsbereich 52, FIG. 5C den dritten Querschnittsbereich 53, FIG. 5D den vierten Querschnittsbereich 54 und FIG. 5E den fünften Querschnittsbereich 55. The first green compact 10 is produced in layers from five powder layers 44-48 with the same powdery material 41. Alternatively, the five powder layers 44-48 of the first green compact 10 may be made of different powdered materials 41. In the case of green compacts which are further processed into processing segments for abrasive processing tools, for example, a first pulverulent material can be used for the first powder layer 44 and a second pulverulent material for the further powder layers 45-48, the properties of the first pulverulent material being taken into account the connection of the processing segments with the main body and the properties of the second powdery material are selected with regard to the mechanical connection of the insert elements. When the machining segments are to be welded to the body, a weldable first powdered material is selected. FIGS. 5A-E show a further green compact 50, which is formed as a cuboid and is constructed with the aid of the method according to the invention for the layered production of a green compact of five superimposed cylindrical cross-sectional regions 51, 52, 53, 54, 55 in a construction direction 56. In this case, FIG. 5A, the first cross-sectional area 51, FIG. 5B shows the second cross-sectional area 52, FIG. 5C, the third cross-sectional area 53, FIG. 5D shows the fourth cross-sectional area 54 and FIG. 5E the fifth cross-sectional area 55.
Der Grünling 50 wird aus einem pulverförmigen Werkstoff 57 und Einsatzelementen in Form von Schneidelementen hergestellt, die insbesondere als einzelne Hartstoffpartikel 42 ausgebildet sind, wobei der Grünling 50 im Folgenden als zweiter Grünling 50 bezeichnet wird. Die Einsatzelemente 42 sind an definierten Positionen im zweiten Grünling 50 angeordnet, wobei die Verteilung der Einsatzelemente 42 für den ersten und zweiten Grünling 10, 50 übereinstimmen. Während der erste Querschnittsbereich 1 1 beim ersten Grünling 10 das Grundelement 17 bildet, wird der zweite Grünling 50 auf einem Substrat 58 als Unterlage aufgebaut. Das Substrat 58 ist beispielsweise eine dünne Metallplatte, die in einem nachfolgenden Be- arbeitungsprozess mit dem Grundkörper eines abrasiven Bearbeitungswerkzeugs verbunden wird. Das Substrat 58 übernimmt die Funktion des Grundelements 17 des ersten Grünlings 10. The green compact 50 is produced from a pulverulent material 57 and insert elements in the form of cutting elements, which are designed in particular as individual hard material particles 42, the green compact 50 being referred to below as the second green compact 50. The insert elements 42 are arranged at defined positions in the second green compact 50, wherein the distribution of the insert elements 42 for the first and second green compacts 10, 50 match. While the first cross-sectional area 1 1 forms the base element 17 in the first green compact 10, the second green compact 50 is constructed on a substrate 58 as a base. The substrate 58 is, for example, a thin metal plate, which in a subsequent processing process is connected to the main body of an abrasive processing tool. The substrate 58 assumes the function of the basic element 17 of the first green body 10.
Der erste Querschnittsbereich 51 umfasst einen ersten Außenring 59 mit einer ersten Außenmantelfläche 60 und erste Stützringe 61 , die erste Setzbereiche 62 umgeben. Der zweite Querschnittsbereich 52 umfasst einen zweiten Außenring 63 mit einer zweiten Außenmantel- fläche 64 und zweite Stützringe 65, die zweite Setzbereiche 66 umgeben. Der dritte Querschnittsbereich 53 umfasst einen dritten Außenring 67 mit einer dritten Außenmantelfläche 68 und dritte Stützringe 69, die dritte Setzbereiche 70 umgeben. Der vierte Querschnittsbereich 54 umfasst einen vierten Außenring 71 mit einer vierten Außenmantelfläche 72 und vierte Stützringe 73, die vierte Setzbereiche 74 umgeben. Der fünfte Querschnittsbereich 55 umfasst einen fünften Außenring 75 mit einer fünften Außenmantelfläche 76. The first cross-sectional region 51 comprises a first outer ring 59 having a first outer circumferential surface 60 and first support rings 61 surrounding the first setting regions 62. The second cross-sectional region 52 comprises a second outer ring 63 with a second outer circumferential surface 64 and second support rings 65, which surround second setting regions 66. The third cross-sectional area 53 comprises a third outer ring 67 with a third outer circumferential surface 68 and third supporting rings 69, which surround third setting areas 70. The fourth cross-sectional area 54 comprises a fourth outer ring 71 with a fourth outer circumferential surface 72 and fourth support rings 73, which surround fourth setting areas 74. The fifth cross-sectional area 55 comprises a fifth outer ring 75 with a fifth outer circumferential surface 76.
Die Außenringe 59, 63, 67, 71 , 75 der Querschnittsbereiche 51 -55 sind in Form eines Rechteckzylinders aufgebaut und grenzen den zweiten Grünling 50 von dem umgebenden pulverförmigen Werkstoff 57 ab. Im Ausführungsbeispiel sind die Setzbereiche 62, 66, 70, 74 quadratisch ausgebildet und von quadratischen Stützringen 61 , 65, 69, 73 umgeben. Anstelle der geschlossenen quadratischen Stützringe 61 , 65, 69, 73 können andere geschlossene Quer- schnittsformen oder nicht-geschlossene Querschnittsformen für die Stützringe 61 , 65, 69, 73 verwendet werden. The outer rings 59, 63, 67, 71, 75 of the cross-sectional areas 51-55 are constructed in the form of a rectangular cylinder and delimit the second green compact 50 from the surrounding powdery material 57. In the exemplary embodiment, the setting areas 62, 66, 70, 74 are square and surrounded by square support rings 61, 65, 69, 73. Instead of the closed square support rings 61, 65, 69, 73, other closed transverse sectional forms or non-closed cross-sectional shapes for the support rings 61, 65, 69, 73 are used.
FIGN. 6A, B zeigen einen ersten und zweiten Querschnitt durch den zweiten Grünling 50 parallel zur Aufbaurichtung 56 entlang der Schnittebenen A-A in den FIGN. 5A-E (FIG. 6A) und entlang der Schnittebenen B-B in den FIGN. 5A-E (FIG. 6B). Die fünf zylinderförmigen Querschnittsbereiche 51 -55 des zweiten Grünlings 50 sind in Aufbaurichtung 56 übereinander angeordnet. FIGS. FIGS. 6A, B show first and second cross sections through the second green compact 50 parallel to the mounting direction 56 along the sectional planes A-A in the FIGS. 5A-E (FIG.6A) and along the cutting planes B-B in the FIGs. 5A-E (FIG.6B). The five cylindrical cross-sectional areas 51 - 55 of the second green body 50 are arranged one above the other in the construction direction 56.
Beim Schichtaufbau des zweiten Grünlings 50 wird eine Außengeometrie erzeugt, die ein Austreten von pulverförmigem Werkstoff 57 aus dem zweiten Grünling 50 verhindert. Die Außengeometrie des zweiten Grünlings 50 wird von dem Substrat 58 und den Außenringen 59, 63, 67, 71 , 75 gebildet. Das Substrat 58 wird mit dem ersten Außenring 59 verbunden, der erste Außenring 59 wird mit dem zweiten Außenring 63 verbunden, der zweite Außenring 63 wird mit dem dritten Außenring 67 verbunden, der dritte Außenring 67 wird mit dem vierten Außenring 71 verbunden und der vierte Außenring 71 wird mit dem fünften Außenring 75 verbunden. In the layer structure of the second green body 50, an outer geometry is generated which prevents the escape of powdery material 57 from the second green body 50. The outer geometry of the second green compact 50 is formed by the substrate 58 and the outer rings 59, 63, 67, 71, 75. The substrate 58 is connected to the first outer ring 59, the first outer ring 59 is connected to the second outer ring 63, the second outer ring 63 is connected to the third outer ring 67, the third outer ring 67 is connected to the fourth outer ring 71 and the fourth outer ring 71 is connected to the fifth outer ring 75.
Die Außengeometrie des zweiten Grünlings 50 ist im fünften Querschnittsbereich 55 nach oben offen ausgebildet, so dass der zweite Grünling 50 für einen nachfolgenden Verdich- tungsprozess aufrecht transportiert werden muss. Um den zweiten Grünling 50 auch im fünften Querschnittsbereich 55 nach außen abzugrenzen, kann der fünfte Querschnittsbereich 55 alternativ ein Deckelement bilden, das mit dem vierten Außenring 71 verbunden wird. Dazu trägt der Druckkopf im fünften Querschnittsbereich 55 eine Klebeschicht auf, die die losen Pulverpartikel des pulverförmigen Werkstoffs 57 zum Deckelement verbindet. The outer geometry of the second green compact 50 is designed to be open at the top in the fifth cross-sectional area 55, so that the second green body 50 has to be transported upright for a subsequent compacting process. In order to delimit the second green compact 50 also in the fifth cross-sectional area 55 to the outside, the fifth cross-sectional area 55 may alternatively form a cover element, which is connected to the fourth outer ring 71. For this purpose, the print head in the fifth cross-sectional area 55 carries an adhesive layer which connects the loose powder particles of the powdery material 57 to the cover element.
Der zweite Grünling 50 weist fünf erste Stützstrukturen 77 und vier zweite Stützstrukturen 78 auf. Die ersten Stützstrukturen 77 werden von den ersten, zweiten und dritten Setzbereichen 62, 66, 70 aufgebaut und weisen eine erste Einsatzhöhe hi auf. Die zweiten Stützstrukturen 78 werden von den ersten, zweiten, dritten und vierten Setzbereichen 62, 66, 70, 74 aufgebaut und weisen eine zweite Einsatzhöhe h2 auf. Die ersten und zweiten Stützstrukturen 77, 78 sind mit dem Substrat 58 verbunden und dadurch sicher im zweiten Grünling 50 fixiert. The second green compact 50 has five first support structures 77 and four second support structures 78. The first support structures 77 are constructed by the first, second and third setting regions 62, 66, 70 and have a first insertion height hi. The second support structures 78 are constructed by the first, second, third and fourth setting areas 62, 66, 70, 74 and have a second insertion height h 2 . The first and second support structures 77, 78 are connected to the substrate 58 and thereby securely fixed in the second green compact 50.
Zum Aufbau der ersten Stützstrukturen 77 werden die ersten Stützringe 61 mit dem Substrat 58 verbunden, die zweiten Stützringe 65 werden mit den ersten Stützringen 61 verbunden und die dritten Stützringe 69 werden mit den zweiten Stützringen 65 verbunden. Zum Aufbau der zweiten Stützstrukturen 78 werden die ersten Stützringe 61 mit dem Substrat 58 verbunden, die zweiten Stützringe 65 werden mit den ersten Stützringen 61 verbunden, die dritten Stützringe 69 werden mit den zweiten Stützringen 65 verbunden und die vierten Stützringe 73 werden mit den dritten Stützringen 69 verbunden. To construct the first support structures 77, the first support rings 61 are connected to the substrate 58, the second support rings 65 are connected to the first support rings 61 and the third support rings 69 are connected to the second support rings 65. To construct the second support structures 78, the first support rings 61 are connected to the substrate 58, the second support rings 65 are connected to the first support rings 61, the third Support rings 69 are connected to the second support rings 65 and the fourth support rings 73 are connected to the third support rings 69.
FIGN. 7A-E zeigen einen weiteren Grünling 80, der als Quader mit einer innenliegenden Aussparung ausgebildet ist und mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens zur schichtwei- sen Fertigung eines Grünlings aus fünf übereinander liegenden zylinderförmigen Querschnittsbereichen 81 , 82, 83, 84, 85 in einer Aufbaurichtung 86 aus einem pulverförmigen Werkstoff 87 aufgebaut wird. Dabei zeigt FIG. 7A den ersten Querschnittsbereich 81 , FIG. 7B den zweiten Querschnittsbereich 82, FIG. 7C den dritten Querschnittsbereich 83, FIG. 7D den vierten Querschnittsbereich 84 und FIG. 7E den fünften Querschnittsbereich 85. Der Grünling 80 wird im Folgenden als dritter Grünling 80 bezeichnet, der sich vom ersten Grünling 10 der FIG. 1 dadurch unterscheidet, dass der dritte Grünling 80 eine durchgehende innenliegende Aussparung 88 und acht Einsatzelemente 42 aufweist, die an definierten Positionen im dritten Grünling 80 angeordnet werden. Für die Einsatzelemente 42 werden in den Querschnittsbereichen 81 -85 des dritten Grünlings 80 Setzbereiche definiert, die von Stützringen umgeben sind. FIGS. 7A-E show a further green compact 80, which is formed as a cuboid with an internal recess and with the aid of the method according to the invention for the layerwise production of a green compact of five superposed cylindrical cross-sectional areas 81, 82, 83, 84, 85 in a construction direction 86 is constructed of a powdery material 87. In this case, FIG. 7A shows the first cross-sectional area 81, FIG. 7B shows the second cross-sectional area 82, FIG. 7C, the third cross-sectional area 83, FIG. 7D illustrates the fourth cross-sectional area 84 and FIG. 7E, the fifth cross-sectional area 85. The green compact 80 is referred to below as the third green compact 80, which extends from the first green compact 10 of FIG. 1 differs in that the third green compact 80 has a continuous internal recess 88 and eight insert elements 42, which are arranged at defined positions in the third green compact 80. For the insert elements 42 80 set areas are defined in the cross-sectional areas 81-85 of the third green compact, which are surrounded by support rings.
Der erste Querschnittsbereich 81 bildet ein Grundelement 89 mit einer Grundfläche 90, die der ersten Querschnittsfläche des ersten Querschnittsbereichs 81 entspricht, und einer Höhe, die der ersten Schichtdicke d1 des ersten Querschnittsbereichs 81 entspricht. Das Grundelement 89 weist eine erste Außenmantelfläche 91 in Form eines Rechteckzylinders und eine erste Innenmantelfläche 92 in Form eines Kreiszylinders auf. The first cross-sectional area 81 forms a base element 89 with a base area 90 that corresponds to the first cross-sectional area of the first cross-sectional area 81 and a height that corresponds to the first layer thickness d 1 of the first cross-sectional area 81. The base element 89 has a first outer lateral surface 91 in the form of a rectangular cylinder and a first inner lateral surface 92 in the form of a circular cylinder.
Der zweite Querschnittsbereich 81 umfasst einen zweiten Außenring 93 mit einer zweiten Außenmantelfläche 94, einen zweiten Innenring 95 mit einer zweiten Innenmantelfläche 96 und vier zweite Stützringe 97, die zweite Setzbereiche 98 umgeben. Der dritte Querschnittsbereich 83 umfasst einen dritten Außenring 99 mit einer dritten Außenmantelfläche 100, ei- nen dritten Innenring 101 mit einer dritten Innenmantelfläche 102 und acht dritte Stützringe 103, die dritte Setzbereiche 104 umgeben. Der vierte Querschnittsbereich 84 umfasst einen vierten Außenring 105 mit einer vierten Außenmantelfläche 106, einen vierten Innenring 107 mit einer vierten Innenmantelfläche 108 und vier vierte Stützringe 109, die vierte Setzbereiche 110 umgeben. Der fünfte Querschnittsbereich 85 bildet ein Deckelement 111 mit einer Deckfläche 112, die der fünften Querschnittsfläche des fünften Querschnittsbereichs 85 entspricht, und einer Höhe, die der fünften Schichtdicke d5 des fünften Querschnittsbereichs 85 entspricht. Das Deckelement 1 1 1 weist eine fünfte Außenmantelfläche 113 in Form eines Rechteckzylinders und eine fünfte Innenmantelfläche 114 in Form eines Kreiszylinders auf. FIGN. 8A, B zeigen einen ersten und zweiten Querschnitt durch den dritten Grünling 80 parallel zur Aufbaurichtung 86 entlang der Schnittlinien A-A in den FIGN. 7A-E (FIG. 8A) und entlang der Schnittebenen B-B in den FIGN. 7A-E (FIG. 8B). Die fünf Querschnittsbereiche 81 -85 des dritten Grünlings 80 sind in Aufbaurichtung 86 übereinander angeordnet. Beim Schichtaufbau des dritten Grünlings 80 wird eine geschlossene Außengeometrie erzeugt, die ein Austreten von pulverförmigem Werkstoff 87 aus dem dritten Grünling 80 verhindert. Die geschlossene Außengeometrie des dritten Grünlings 80 wird von dem Grundelement 89, den Außenringen 93, 99, 105, den Innenringen 95, 101 , 107 und dem Deckelement 1 1 1 gebildet. Die Außenringe 93, 99, 105 werden auch als äußere Grenzringe und die Innenringe 95, 101 , 107 als innere Grenzringe bezeichnet, wobei die äußeren und inneren Grenzringe unter dem Begriff "Grenzringe" zusammengefasst werden. Das Grundelement 89 wird mit den zweiten Grenzringen 93, 95 verbunden, die zweiten Grenzringe 93, 95 werden mit den dritten Grenzringen 99, 101 verbunden, die dritten Grenzringe 99, 101 werden mit den vierten Grenzringen 105, 107 verbunden und die vierten Grenzringe 105, 107 werden mit dem Deckelement 1 1 1 verbunden. The second cross-sectional area 81 comprises a second outer ring 93 with a second outer circumferential surface 94, a second inner ring 95 with a second inner lateral surface 96 and four second supporting rings 97 surrounding the second setting regions 98. The third cross-sectional area 83 comprises a third outer ring 99 with a third outer circumferential surface 100, a third inner ring 101 with a third inner lateral surface 102, and eight third supporting rings 103 surrounding the third setting regions 104. The fourth cross-sectional area 84 comprises a fourth outer ring 105 with a fourth outer circumferential surface 106, a fourth inner ring 107 with a fourth inner lateral surface 108 and four fourth support rings 109 surrounding the fourth setting regions 110. The fifth cross-sectional area 85 forms a cover element 111 with a cover surface 112 that corresponds to the fifth cross-sectional area of the fifth cross-sectional area 85 and a height that corresponds to the fifth layer thickness d 5 of the fifth cross-sectional area 85. The cover element 1 1 1 has a fifth outer lateral surface 113 in the form of a rectangular cylinder and a fifth inner lateral surface 114 in the form of a circular cylinder. FIGS. 8A, B show a first and second cross section through the third green compact 80 in parallel to the mounting direction 86 along the sectional lines AA in the figures. 7A-E (FIG.8A) and along the cutting planes BB in the FIGs. 7A-E (FIG.8B). The five cross-sectional areas 81-85 of the third green compact 80 are arranged one above the other in the direction of construction 86. In the layer construction of the third green compact 80, a closed outer geometry is produced which prevents the escape of powdered material 87 from the third green compact 80. The closed outer geometry of the third green compact 80 is formed by the base element 89, the outer rings 93, 99, 105, the inner rings 95, 101, 107 and the cover element 1 1 1. The outer rings 93, 99, 105 are also referred to as outer boundary rings and the inner rings 95, 101, 107 as inner boundary rings, wherein the outer and inner boundary rings are summarized by the term "boundary rings". The base element 89 is connected to the second boundary rings 93, 95, the second boundary rings 93, 95 are connected to the third boundary rings 99, 101, the third boundary rings 99, 101 are connected to the fourth boundary rings 105, 107 and the fourth boundary rings 105, 107 are connected to the cover element 1 1 1.
Der dritte Grünling 80 weist vier erste Stützstrukturen 115 und vier zweite Stützstrukturen 116 auf. Die ersten Stützstrukturen 1 15 werden von den zweiten und dritten Setzbereichen 98, 104 gebildet und weisen eine erste Einsatzhöhe hi auf. Die zweiten Stützstrukturen 1 6 werden von den dritten und vierten Setzbereichen 104, 1 10 gebildet und weisen eine zweite Einsatzhöhe h2 auf. FIG. 8A zeigt zwei erste Stützstrukturen 1 15 und eine zweite Stützstruktur 1 16 und FIG. 8B zeigt zwei zweite Stützstrukturen 1 16 und die Aussparung 88. The third green compact 80 has four first support structures 115 and four second support structures 116. The first support structures 15 are formed by the second and third setting areas 98, 104 and have a first insertion height hi. The second support structures 1 6 are formed by the third and fourth setting areas 104, 110 and have a second insertion height h 2 . FIG. 8A shows two first support structures 1 15 and a second support structure 1 16 and FIG. 8B shows two second support structures 16 and the recess 88.
Die ersten Stützstrukturen 1 15 sind mit dem Grundelement 89 verbunden und die zweiten Stützstrukturen 1 16 sind nicht mit dem Grundelement 89 verbunden. Die ersten Stützstrukturen 1 15 sind durch die Verbindung mit dem Grundelement 89 im dritten Grünling 80 fixiert und werden beim Auftragen einer weiteren Pulverschicht nicht verschoben. Die zweite Einsatzhöhe h2 der zweiten Stützstrukturen 1 16 ist ausschließlich an die Abmessungen der Einsatzelemente 42 angepasst. Wenn die zweiten Stützstrukturen 1 16 ausreichend im pulver- förmigen Werkstoff 87 befestigt sind und beim Auftragen einer weiteren Pulverschicht nicht verschoben werden, hat diese Variante den Vorteil, dass der Anteil an Klebe- oder Bindemit- tel im dritten Grünling 80 reduziert ist. Für den Fall, dass die zweiten Stützstrukturen 1 16 nicht ausreichend im pulverförmigen Werkstoff 87 befestigt sind, können die zweiten Stützstrukturen 1 16 mit dem Grundelement 89 verbunden werden. Dazu werden im ersten Querschnittsbereich 81 weitere erste Stützringe aufgebaut, die mit dem Grundelement 89 und den zweiten Stützringen der zweiten Stützstrukturen 1 16 verbunden werden. FIGN. 9A, B zeigen eine erste und zweite Querschnittsform für Stützringe 121 , 122, die Setzbereiche für ein Einsatzelement 123 umgeben. Die Stützringe 121 , 122 können die Setzbereiche 23, 27, 31 des ersten Grünlings 10, die Setzbereiche 62, 66, 70, 74 des zweiten Grünlings 50 und/oder die Setzbereiche 98, 104, 1 10 des dritten Grünlings 80 umgeben. Dabei ersetzen die Stützringe 121 , 122 die Stützringe 22, 26, 30 des ersten Grünlings 10, die Stützringe 61 , 65, 69, 73 des zweiten Grünlings 50 und/oder die Stützringe 97, 103, 109 des dritten Grünlings 80 und bilden die ersten und zweiten Stützstrukturen 35, 36, 77, 78, 115, 1 16. The first support structures 15 are connected to the base element 89 and the second support structures 16 are not connected to the base element 89. The first support structures 1 15 are fixed by the connection with the base member 89 in the third green compact 80 and are not displaced when applying a further powder layer. The second insertion height h 2 of the second support structures 1 16 is adapted exclusively to the dimensions of the insert elements 42. If the second support structures 16 are adequately secured in the powdery material 87 and are not displaced when another powder layer is applied, this variant has the advantage that the proportion of adhesive or binder in the third green body 80 is reduced. In the event that the second support structures 1 16 are not sufficiently secured in the powdery material 87, the second support structures 1 16 can be connected to the base member 89. For this purpose, 81 further first support rings are constructed in the first cross-sectional area, which are connected to the base member 89 and the second support rings of the second support structures 1 16. FIGS. FIGS. 9A, B show first and second cross-sectional shapes for support rings 121, 122 surrounding set-up areas for an insert element 123. The support rings 121, 122 may surround the seating areas 23, 27, 31 of the first green body 10, the seating areas 62, 66, 70, 74 of the second green body 50, and / or the seating areas 98, 104, 110 of the third green body 80. The support rings 121, 122 replace the support rings 22, 26, 30 of the first green body 10, the support rings 61, 65, 69, 73 of the second green body 50 and / or the support rings 97, 103, 109 of the third green body 80 and form the first and second support structures 35, 36, 77, 78, 115, 16.
FIG. 9A zeigt den Stützring 121 , der eine nicht-geschlossene Stützstruktur für das Einsatze- lement 123 bildet. Der Stützring 121 besteht aus mehreren Stützabschnitten 124A, 124B, 124C, 124D, die das Einsatzelement 123 umgeben und ein Verschieben des Einsatzelementes 123 verhindern. FIG. FIG. 9A shows the support ring 121, which forms a non-closed support structure for the insert 123. The support ring 121 consists of a plurality of support portions 124A, 124B, 124C, 124D surrounding the insert member 123 and preventing displacement of the insert member 123.
FIG. 9B zeigt den Stützring 122, der eine nicht-geschlossene Stützstruktur für das Einsatzelement 123 bildet. Der Stützring 122 besteht aus einem Stützabschnitt 125, an dem das Ein- satzelement 123 anliegt. Der Stützabschnitt 125 wird so platziert, dass das Einsatzelement 123 beim Auftragen der nächsten Pulverschicht vom Stützabschnitt 125 gegen Verschieben gesichert wird. Dazu wird der Stützabschnitt 125 auf der Seite der Einsatzelemente 123 angeordnet, die der Auftragsrichtung 126 der nächsten Pulverschicht abgewandt ist. FIG. FIG. 9B shows the support ring 122 which forms a non-closed support structure for the insert element 123. The support ring 122 consists of a support section 125 against which the insert element 123 abuts. The support portion 125 is placed so that the insert member 123 is secured against displacement when the next powder layer is applied by the support portion 125. For this purpose, the support section 125 is arranged on the side of the insert elements 123, which faces away from the application direction 126 of the next powder layer.

Claims

Patentansprüche claims
1 . Verfahren zur schichtweisen Fertigung eines Grünlings (10; 50; 80) aus pulverförmigem Werkstoff (41 ; 57; 87) mit Einsatzelementen (42; 123), die an definierten Positionen im pulverförmigen Werkstoff (41 ; 57; 87) angeordnet werden, basierend auf dreidimensiona- len Daten des Grünlings (10; 50; 80), mit den Verfahrensschritten: 1 . Process for the layered production of a green body (10; 50; 80) of powdery material (41; 57; 87) with insert elements (42; 123) arranged at defined positions in the powdery material (41; 57; 87), based on three-dimensional data of the green body (10, 50, 80), with the following procedural steps:
der Grünling (10; 50; 80) wird in einer Aufbaurichtung (16; 56; 86) in N, N > 2 aufeinanderfolgende zylinderförmige Querschnittsbereiche (1 1 , 12, 13, 14, 15; 51 , 52, 53, 54, 55; 81 , 82, 83, 84, 85) zerlegt, wobei jeder Querschnittsbereich (1 1 -15; 51 -55; 81 - 85) aus einer zweidimensionalen Querschnittsfläche senkrecht zur Aufbaurichtung (16; 56; 86) und einer Schichtdicke (di, d2, d3, d4, d5) parallel zur Aufbaurichtung (16; the green compact (10; 50; 80) in a build direction (16; 56; 86) in N, N> 2 consecutive cylindrical cross-sectional areas (1 1, 12, 13, 14, 15; 51, 52, 53, 54, 55; 81, 82, 83, 84, 85), each cross-sectional area (11-15; 51-55; 81-85) being formed from a two-dimensional cross-sectional area perpendicular to the construction direction (16; 56; 86) and a layer thickness (i.e. , d 2 , d 3 , d 4 , d 5 ) parallel to the mounting direction (16;
56; 86) gebildet wird, 56; 86) is formed,
auf eine Aufbauebene (43) senkrecht zur Aufbau richtung (16; 56; 86) werden N, N > 2 Pulverschichten (44, 45, 46, 47, 48) des pulverförmigen Werkstoffs (41 ; 57; 87) aufgebracht und N, N> 2 powder layers (44, 45, 46, 47, 48) of the powdery material (41, 57, 87) are applied to a construction plane (43) perpendicular to the assembly direction (16, 56;
» die Einsatzelemente (42; 123) werden an den definierten Positionen im pulverförmigen Werkstoff (41 ; 57; 87) angeordnet,  The insert elements (42, 123) are arranged at the defined positions in the pulverulent material (41, 57, 87),
dadurch gekennzeichnet, dass in den Querschnittsbereichen (12, 13, 14; 52, 53, 54; 82, 83, 84) des Grünlings (10; 50; 80), die die definierten Positionen für die Einsatzelemente (42; 123) umfassen, Setzbereiche (23, 27, 31 ; 62, 66, 70, 74; 98, 104, 1 10) für die Ein- satzelemente (42; 123) definiert werden und vor dem Anordnen der Einsatzelemente (42) im pulverförmigen Werkstoff (41 ) lose Pulverpartikel, die die Setzbereiche (23, 27, 31 ; 62, 66, 70, 74; 98, 104, 1 10) umgeben, zumindest teilweise miteinander verbunden werden.  characterized in that in the cross-sectional areas (12, 13, 14; 52, 53, 54; 82, 83, 84) of the green body (10; 50; 80) comprising the defined positions for the insert elements (42; 123), Setting areas (23, 27, 31, 62, 66, 70, 74, 98, 104, 110) for the insert elements (42, 123) and before arranging the insert elements (42) in the powdery material (41). loose powder particles surrounding the setting areas (23, 27, 31, 62, 66, 70, 74, 98, 104, 110) are at least partially interconnected.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die losen Pulverpartikel, die die Setzbereiche (23, 27, 31 ; 62, 66, 70, 74; 98, 104, 1 10) für die Einsatzelemente (42) umgeben, in einer geschlossenen Stützstruktur (35, 36; 77, 78; 1 15, 1 16) miteinander verbunden werden. 2. The method according to claim 1, characterized in that the loose powder particles surrounding the setting areas (23, 27, 31, 62, 66, 70, 74, 98, 104, 110) for the insert elements (42) in one closed support structure (35, 36; 77, 78, 1 15, 1 16) are interconnected.
3. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die losen Pulverpartikel, die die Setzbereiche (23, 27, 31 ; 62, 66, 70, 74; 98, 104, 1 10) für die Einsatzelemente (123) umgeben, in einer nicht-geschlossenen Stützstruktur (35, 36; 77, 78; 1 15, 1 16) miteinan- der verbunden werden. 3. The method according to claim 1, characterized in that the loose powder particles surrounding the setting areas (23, 27, 31, 62, 66, 70, 74, 98, 104, 110) for the insert elements (123) in one non-closed support structure (35, 36; 77, 78; 1 15, 16) are connected to one another.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die nicht-geschlossene 4. The method according to claim 3, characterized in that the non-closed
Stützstruktur (35, 36; 77, 78; 1 15, 1 16) mehrere Stützabschnitte (124A, 124B, 124C, 124D) aufweist, wobei die Stützabschnitte (124A, 124B, 124C, 124D) um die Einsatzelemente (123) angeordnet werden. Support structure (35, 36; 77, 78, 1 15, 1 16) a plurality of support portions (124 A, 124 B, 124 C, 124 D), wherein the support portions (124 A, 124 B, 124 C, 124 D) are arranged around the insert elements (123).
5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die nicht-geschlossene Stützstruktur (35, 36; 77, 78; 1 15, 1 16) zumindest einen Stützabschnitt (125) aufweist, wobei der Stützabschnitt (125) auf einer der Auftragsrichtung (126) der nächsten Pulverschicht abgewandten Seite der Einsatzelemente (123) angeordnet wird. 5. The method according to claim 3, characterized in that the non-closed support structure (35, 36; 77, 78; 1 15, 16) has at least one support section (125), wherein the support section (125) in one of the application direction ( 126) of the next powder layer facing away from the insert elements (123) is arranged.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass für den ersten Querschnittsbereich (1 1 ; 81 ) ein Grundelement (17; 89) mit einer Grundfläche (18; 90), die der ersten Querschnittsfläche des ersten Querschnittsbereichs (1 1 ; 81 ) entspricht, und einer Höhe, die der ersten Schichtdicke (di) des ersten Querschnittsbereichs (1 1 ; 81 ) entspricht, definiert wird und die losen Pulverpartikel des pulverförmigen Werk- Stoffes (41 ; 87) im Grundelement (17; 89) miteinander verbunden werden. 6. Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that, for the first cross-sectional area (1 1, 81), a base element (17, 89) having a base area (18, 90) corresponding to the first cross-sectional area of the first cross-sectional area (1 1, 81) and a height corresponding to the first layer thickness (di) of the first cross-sectional area (11; 81) and the loose powder particles of the powdered material (41; 87) in the base element (17; ).
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass für jede zylinderförmige Mantelfläche (60) des ersten Querschnittsbereichs (51 ) ein erster Grenzring (59) mit einer Geometrie, die der zylinderförmigen Mantelfläche (60) des ersten Querschnittsbereichs (51 ) entspricht, und einer Höhe, die der ersten Schichtdicke (di) des ers- ten Querschnittsbereichs (51 ) entspricht, definiert wird, die erste Pulverschicht (44) des pulverförmigen Werkstoffes (41 ) auf ein Substrat (58) aufgebracht wird und die ersten Grenzringe (59) mit dem Substrat (58) verbunden werden. 7. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that for each cylindrical lateral surface (60) of the first cross-sectional area (51) a first boundary ring (59) having a geometry of the cylindrical lateral surface (60) of the first cross-sectional area (51 ), and a height corresponding to the first layer thickness (di) of the first cross-sectional area (51), the first powder layer (44) of the powdery material (41) is applied to a substrate (58) and the first Boundary rings (59) are connected to the substrate (58).
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützstrukturen (35; 77, 78; 1 15) mit dem Grundelement (17; 89) oder mit dem Substrat (58) verbunden werden. 8. The method according to any one of claims 6 to 7, characterized in that the support structures (35; 77, 78; 1 15) with the base member (17; 89) or with the substrate (58) are connected.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass für jede zylinderförmige Mantelfläche (21 , 26, 29; 63, 67, 71 ; 94, 96, 100, 102, 106, 108) des zweiten bis Ν-1 -ten Querschnittsbereichs (12, 13, 14; 52, 53, 54; 82, 83, 84) ein zweiter bis N- 1 -ter Grenzring (20, 24, 28; 63, 67, 71 ; 93, 95, 99, 101 , 105, 107) mit einer Geometrie, die der zylinderförmigen Mantelfläche (21 , 26, 29; 63, 67, 71 ; 94, 96, 100, 102, 106, 108) des zweiten bis Ν-1 -ten Querschnittsbereichs (12, 13, 14; 52, 53, 54; 82, 83, 84) entspricht, und einer Höhe, die der Schichtdicke (d2, d3, d4) des zweiten bis Ν-1 -ten Querschnittsbereichs (12, 13, 14; 52, 53, 54; 82, 83, 84) entspricht, definiert wird. 9. The method according to any one of claims 6 to 7, characterized in that for each cylindrical lateral surface (21, 26, 29; 63, 67, 71; 94, 96, 100, 102, 106, 108) of the second to Ν-1 a second to N-1 boundary ring (20, 24, 28, 63, 67, 71, 93, 95, 99, 32, 83, 84, 52, 83, 84, 52, 53, 54, 82, 83, 84). 101, 105, 107) having a geometry which corresponds to the cylindrical lateral surface (21, 26, 29; 63, 67, 71; 94, 96, 100, 102, 106, 108) of the second to Ν-1th cross-sectional area (12 , 13, 14, 52, 53, 54, 82, 83, 84), and a height corresponding to the layer thickness (d 2 , d 3 , d 4 ) of the second to Ν-1-th cross-sectional area (12, 13, 14, 52, 53, 54, 82, 83, 84) is defined.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die losen Pulverpartikel der zweiten bis Ν-1 -ten Grenzringe (20, 24, 28; 63, 67, 71 ; 93, 95, 99, 101 , 105, 107) miteinander verbunden werden und die zweiten bis Ν-1-ten Grenzringe (20, 24, 28; 63, 67, 71 ; 93, 95, 99, 101 , 105, 107) jeweils mit dem darunter liegenden Grundelement (17; 89) oder den darunter liegenden ersten bis Ν-2-ten Grenzringen (20, 24; 59, 63, 67; 93, 95, 99, 101 ) verbunden werden. 10. The method according to claim 9, characterized in that the loose powder particles of the second to Ν-1-th boundary rings (20, 24, 28, 63, 67, 71, 93, 95, 99, 101, 105, 107) connected to each other and the second to Ν-1-th boundary rings (20, 24, 28, 63, 67, 71, 93, 95, 99, 101, 105, 107) are respectively connected to the underlying base member (17, 89) or below lying first to Ν-2-th boundary rings (20, 24, 59, 63, 67, 93, 95, 99, 101) are connected.
1 1 . Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass für jede zylinderförmige Mantelfläche (76) des N-ten Querschnittsbereich (55) ein N-ter Grenzring (75) mit einer Geometrie, die der zylinderförmigen Mantelfläche (76) des N-ten Querschnittsbereichs (55) entspricht, und einer Höhe, die der N-ten Schichtdicke (d5) des N-ten Querschnitts- bereichs (55) entspricht, definiert wird, die losen Pulverpartikel der N-ten Grenzringe (75) miteinander verbunden werden und die N-ten Grenzringe (75) mit den darunter liegenden Ν-1 -ten Grenzringen (71 ) verbunden werden. 1 1. A method according to claim 10, characterized in that for each cylindrical lateral surface (76) of the N-th cross-sectional area (55) an N-th boundary ring (75) having a geometry of the cylindrical lateral surface (76) of the N-th cross-sectional area (55 ), and a height corresponding to the N-th layer thickness (d 5 ) of the N-th cross-sectional area (55), the loose powder particles of the N-th boundary rings (75) are connected to each other and the N- Boundary rings (75) are connected to the underlying Ν-1-th boundary rings (71).
12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass für den N-ten Querschnittsbereich (15; 85) ein Deckelement (32; 1 1 1 ) mit einer Deckfläche (33; 1 12), die der N-ten Querschnittsfläche des N-ten Querschnittsbereichs (15; 85) entspricht, und einer Höhe, die der N-ten Schichtdicke (d5) des N-ten Querschnittsbereichs (15; 85) entspricht, definiert wird, die losen Pulverpartikel des pulverförmigen Werkstoffes (41 ; 87) im Deckelement (32; 1 1 1 ) miteinander verbunden werden und das Deckelement (32; 1 1 1 ) mit den darunter liegenden Ν-1 -ten Grenzringen (23; 105, 107) verbunden wird. 12. The method according to claim 10, characterized in that for the N-th cross-sectional area (15; 85) a cover element (32; 1 1 1) having a cover surface (33; 1 12), which corresponds to the Nth cross-sectional area of the N and a height corresponding to the N-th layer thickness (d 5 ) of the N-th cross-sectional area (15; 85), the loose powder particles of the powdery material (41; Cover element (32, 1 1 1) are interconnected and the cover element (32, 1 1 1) with the underlying Ν-1-th boundary rings (23, 105, 107) is connected.
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