EP3727801A1 - Method for producing a treated, 3d printed object - Google Patents

Method for producing a treated, 3d printed object

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Publication number
EP3727801A1
EP3727801A1 EP18816133.5A EP18816133A EP3727801A1 EP 3727801 A1 EP3727801 A1 EP 3727801A1 EP 18816133 A EP18816133 A EP 18816133A EP 3727801 A1 EP3727801 A1 EP 3727801A1
Authority
EP
European Patent Office
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temperature
article
binder
particles
liquid
Prior art date
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Pending
Application number
EP18816133.5A
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German (de)
French (fr)
Inventor
Dirk Achten
Thomas BÜSGEN
Roland Wagner
Jonas KÜNZEL
Michael Kessler
Bettina METTMANN
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Stratasys Inc
Original Assignee
Covestro Deutschland AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Covestro Deutschland AG filed Critical Covestro Deutschland AG
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Pending legal-status Critical Current

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Definitions

  • the present invention relates to a process for the preparation of a treated article comprising the steps of: depositing a layer of particles on a target surface; Applying a liquid binder to a selected portion of the layer corresponding to a cross-section of the article so that the particles are joined in the selected part; Repeating the steps of applying and applying binder to a plurality of layers such that the bonded portions of the adjacent layers combine to obtain an article, wherein at least a portion of the particles comprise a meltable polymer.
  • the invention further relates to a treated article obtainable by the process according to the invention.
  • Additive manufacturing processes are processes by which objects are built up in layers. They therefore differ significantly from other methods of manufacturing objects such as milling or drilling. In the latter method, an article is processed so that it receives its final geometry by removal of material.
  • Additive manufacturing processes use different materials and process techniques to build objects in layers.
  • FDM Fused Deposition Modeling
  • a thermoplastic plastic wire is liquefied and laid in layers on a mobile construction platform with the aid of a nozzle.
  • FDM Fused Deposition Modeling
  • a solid object is created.
  • the control of the nozzle and the build platform is based on a CAD drawing of the object. If the geometry of this object is complex, for example with geometric undercuts, support materials must be printed in addition and removed after completion of the object.
  • thermoplastic powders to build up objects in layers.
  • thin powder layers are applied via a so-called coater and then selectively melted by means of an energy source.
  • the surrounding powder supports the component geometry. Complex geometries are thereby more economical to produce than in the previously described FDM process.
  • various items can be packed or made tightly packed in the so-called powder bed.
  • powder-based additive manufacturing processes are among the most economical additive manufacturing processes on the market. They are therefore used predominantly by industrial users. Examples of powder-based additive manufacturing processes are the so-called laser sintering (SLS, Selective Laser Sintering) or high-speed sintering (HSS).
  • the energy input occurs over a steered laser beam.
  • HSS high-speed sintering
  • IR infrared
  • SHS selective heat sintering
  • thermoplastic materials used Based on the polymers that are predominantly used today in powder-based additive manufacturing processes, articles are produced whose mechanical properties can fundamentally differ from the characteristics of the materials known in other plastics-processing processes, such as injection molding. During processing by the additive manufacturing processes, the thermoplastic materials used lose their specific characteristics.
  • PA 12 Polyamide 12
  • PA12 is currently the most widely used material for powder-based additive manufacturing processes, such as e.g. the laser sinter.
  • PA12 is characterized by high strength and toughness when processed by injection molding or extrusion.
  • a commercially available PA12 exhibits an elongation at break of more than 200% after injection molding.
  • PA 12 articles produced by the laser sintering process show elongations at break of 15%.
  • the component is brittle and therefore can no longer be regarded as a typical PA12 component.
  • PP polypropylene
  • This material also embrittles and thus loses the PP-typical tough-elastic properties. Reasons for this can be found in the morphology of the polymers.
  • an irregular internal structure of the so-called semi-crystalline polymers arises.
  • the internal structure (morphology) of semicrystalline polymers is characterized in part by high order. A certain portion of the polymer chains forms crystalline, tightly packed structures upon cooling. During melting and cooling, these crystallites grow irregularly at the boundaries of the unfused particles as well as at the former grain boundaries of the powder particles and additives contained in the powder. The irregularity of the resulting morphology favors the formation of cracks under mechanical stress. The unavoidable residual porosity in the powder-based additive process promotes crack growth.
  • US 2005/0080191 A1 relates to a powder system for use in solid freeform production processes, comprising at least one polymer having reactive properties and fusible properties, wherein the at least one polymer is selected to react with a liquid binder and at a temperature above the melting point or the glass transition temperature of the at least one polymer is meltable.
  • the at least one polymer may comprise at least one reactive polymer and at least one fusible polymer, and the at least one fusible polymer may have a melting point or a glass transition temperature in the range of about 50 ° C to about 250 ° C.
  • a method for producing a treated article comprises the steps of:
  • the resulting article is contacted at least partially with a liquid heated to> T or heated to> T to obtain the treated article, where T is a temperature of> 25 ° C, the liquid for the binder present in the article and the fusible polymer is not a solvent or reactant and the powder bed is different from the particles of the fusible polymer.
  • annealing The contacting of the article with the heated liquid or the heated powder bed is hereinafter also referred to as annealing.
  • an object is built up in layers. If the number of recoveries for orders and irradiation is sufficiently small, it is also possible to speak of a two-dimensional object that is to be set up. Such a two-dimensional object can also be characterized as a coating. For example, for the construction of> 2 to ⁇ 20 repetitions for orders and irradiation can be performed.
  • the particles comprise a meltable polymer.
  • all particles used in the process to a meltable polymer are further preferred.
  • at least 90% by weight of the particles have a particle diameter of ⁇ 0.25 mm, preferably ⁇ 0.2 mm, particularly preferably ⁇ 0.15 mm.
  • the particles with the meltable polymer may, for example, be of homogeneous composition, so that there are no further fusible polymers in the particles.
  • Suitable powders of thermoplastic materials can be prepared by various common processes, such as milling, cryomilling, precipitation, spray drying, and others.
  • Suitable fusible polymers for the process according to the invention are, for example, all known thermoplastics which can be bonded with an adhesive having an adhesive force of> 0.5 N / mm 2 (tensile shear test in accordance with DIN EN 1465).
  • the particles may contain other additives such as fillers, stabilizers and the like, but also other polymers.
  • the total content of additives in the particles may be, for example,> 0.1% by weight to ⁇ 40% by weight, preferably> 1% by weight to ⁇ 20% by weight.
  • Suitable binders are physically setting adhesives and chemically hardening adhesives.
  • the binder may be, for example, an aqueous dispersion adhesive, a solvent-containing wet adhesive, a polymerization adhesive, a polycondensation adhesive or a polyaddition adhesive.
  • the binder is preferably applied via a digital application method.
  • This can be a drop-on-demand process, a screen printing process (with layer-wise changeable masks), an inkjet process or another easily controllable metering process.
  • a digital printing method such as the Inkj etclar.
  • the liquid for the present in the subject binder and the meltable polymer is not a solvent or reactant.
  • binder present in the article includes compounds derived from the binder formed by physical processes such as evaporation of a solvent or chemical processes such as crosslinking or polymerization reactions, and as Glue the particles together.
  • No solvent means in particular that the solubility of the considered component in the liquid at 20 ° C ⁇ 10 g / L, preferably ⁇ 1 g / L, more preferably ⁇ 0.1 g / L and particularly preferably ⁇ 0.01 g / L. Furthermore, particularly suitable liquids do not lead to any unwanted discoloration of the article and allow the article to swell only reversibly or preferably not at all.
  • Particularly suitable liquids are further distinguished by the fact that they can be repeatedly heated to the exten sion temperature of the thermoplastic without showing degradation phenomena.
  • the surface tension of the liquid is at least 10 mN / m less than or greater than the surface tension of the thermoplastic material of the component.
  • low-volatile apolar liquids which can be heated under pressure to the desired temperatures, but then slightly from the obtained, treated object to be removed.
  • the article Upon receipt of the article, it may further be further strengthened by conventional post-processing techniques such as coating or infusing with suitable coating or infusion agents such as an aqueous polyurethane dispersion followed by drying and curing at temperatures below or below 20 ° C below the softening temperature of the thermoplastic powder before it comes into contact with the inert liquid or the inert powder material.
  • suitable coating or infusion agents such as an aqueous polyurethane dispersion followed by drying and curing at temperatures below or below 20 ° C below the softening temperature of the thermoplastic powder before it comes into contact with the inert liquid or the inert powder material.
  • the article obtained after the additive manufacturing process is at least partially contacted by a heated liquid or a heated powder bed. In this case, the resulting article remains fonnstabil by the binder and the bonded powder particles can be sintered to the treated article.
  • This new inventive method has several advantages over the prior art or conventional selective laser sintering or high speed sintering method.
  • the installation space temperature may be low, as in a method analogous to binder jetting.
  • the only requirement is that the adhesive hardens sufficiently.
  • the subsequent, but spatially separable sintering processes can be significantly simplified and offered cheaper, since no heated space is necessary.
  • the products of several building processes can be sintered together in a subsequent process, which again increases the flexibility and cost-efficiency of the construction process.
  • the method according to the invention can produce materials with higher density and hardness than conventional sintering methods, since the binder prevents a part of the porosity which arises in a normal sintering process.
  • the inventive method also allows the processing of almost any thermoplastic powders, since the problems of the installation space process in the SLS and HS process do not occur.
  • non-crystalline thermoplastics can also be processed into mechanically high-quality components.
  • the temperature of the liquid is preferably set to a value of ⁇ 20 ° C., preferably ⁇ 50 ° C., particularly preferably ⁇ 80 ° C., slowly within> 20 min, preferably> 40 min, particularly preferably> 60 min below the softening temperature, and the treated body is obtained. Subsequently, the body can be washed, if desired.
  • the temperature of the liquid is preferably after sintering to a value of ⁇ 20 ° C, preferably ⁇ 50 ° C, more preferably> 80 ° C within ⁇ 15 min, preferably ⁇ 10 min, more preferably ⁇ 5 Lowered below the supernatant temp eratur and the treated received in body. Subsequently, the body can be washed, if desired. This method is particularly preferred when sintering amorphous materials.
  • the binder selected is a binder which cures with crosslinking. Covalent bonds are then formed during curing of the binder, which at least partially lead to a spatial network structure in the cured binder.
  • the binder is selected from: radiation-curing binders, binders which cure by radical initiator, binders which increase through exposure to increasing temperature, two-component reactive binders and mixtures of the abovementioned binders and curing variants.
  • Preferred are binders based on (meth) acrylates, isocyanates, polyurethanes, epoxides, or cyanoacrylates or mixtures of at least two thereof.
  • the binder present in the article for example after crosslinking or film formation, has a softening temperature which is greater than the softening temperature of the meltable polymer, wherein the softening temperature is defined as the intersection of the curves for memory modulus E 'and loss modulus E "in one Temp-dependent dynamic-mechanical analysis.
  • the adhesive present in the article (for example after crosslinking or film formation) in the tensile shear test according to DIN EN 1465 has an adhesive force of> 0.5 N / mm 2 (preferably> 1 N / mm 2 ) in the bonding of test specimens of the fusible polymer, more preferably> 2 N / mm 2 ).
  • the liquid is at least temporarily pressurized.
  • the pressure (relative, ie overpressure) is preferably> 1 bar to ⁇ 100 bar, preferably> 2 bar to ⁇ 50 bar, particularly preferably> 3 bar to ⁇ 20 bar and very particularly preferably> 4 bar to ⁇ 10 bar.
  • the pressure impact can be carried out in suitable autoclave made of glass or metal by means of pressing a suitable gas or by mechanical reduction of the autoclave volume.
  • pressurizing the liquid with overpressure can the temperature of the heated liquid can be lowered compared to process variants without pressurization, for example by> 5 ° C or> 10 ° C.
  • the temperature T expressed in degrees Celsius, is> 1 ° C, preferably> 2 ° C, more preferably> 5 ° C below the softening temperature of the meltable polymer, wherein the softening temperature is defined as the intersection of the curves for storage modulus E 'and loss modulus E "in a temperature-dependent dynamic-mechanical analysis.
  • the temperature T expressed in degrees Celsius, further ⁇ 95% (preferably ⁇ 90%, more preferably ⁇ 85%) of the decomposition temperature of the binder after crosslinking, wherein the Z set temperature is defined as the temperature, at a mass loss of> 10% is detected in a thermogravimetric analysis at a heating rate of 5 ° C / min in the air stream.
  • the temperature T is selected so that at this temperature the modulus of elasticity E ', determined by means of dynamic mechanical analysis of the fusible polymer, is> 10 5 Pa to ⁇ 10 8 Pa, preferably> 5 ⁇ 10 5 Pa to ⁇ 5 ⁇ 10 7 Pa, more preferably> 1 ⁇ 10 6 Pa to ⁇ 1 ⁇ 10 7 Pa.
  • contacting the resulting article with the liquid or powder bed is carried out for> 5 minutes to ⁇ 24 hours, preferably> 30 minutes to ⁇ 18 hours, more preferably> 1 hour to ⁇ 12 hours.
  • the temperature is T> 40 ° C to ⁇ 300 ° C, preferably> 50 ° C to ⁇ 280 ° C and more preferably> 80 ° C to ⁇ 250 ° C.
  • the meltable polymer is selected from: PEEK, PAEK, PEKK, polyethersulfone, polyimide, polyetherimide, polyester, polyamide, polycarbonate, polyurethane, polyvinyl chloride, polyoxymethylene, polyvinyl acetate, polyacrylate, polymethacrylate, TPE (thermoplastic elastomers), polystyrene, Polyethylene, polypropylene or mixtures of at least two of said polymers.
  • the meltable polymer is a polyurethane which is at least proportionally available from the reaction of aromatic and / or aliphatic polyisocyanates with suitable (poly) alcohols and / or (poly) amines or mixtures thereof.
  • suitable (poly) alcohols and / or (poly) amines or mixtures thereof Preference is given, at least in part, to using (poly) alcohols from the group consisting of: linear polyesterpolyols, polyetherpolyols, polycarbonatepolyols, polyacrylatepolyols or a combination of at least two thereof. In a preferred embodiment, these carry (poly) alcohols or (Poly) amine terminal alcohol and / or amine functionalities.
  • the (poly) alcohols and / or (poly) amines have a molecular weight of 52 to 10,000 g / mol.
  • these (poly) alcohols or (poly) amines as starting materials have a melting point in the range of 5 to 150 ° C.
  • Preferred polyisocyanates which can be used, at least in part, for the preparation of the fusible polyurethanes are TDI, MDI, HDI, PDI, H12MDI, IPDI, TODI, XDI, NDI and decane diisocyanate.
  • Particularly preferred polyisocyanates are HDI, PDI, H12MDI, MDI and TDI.
  • meltable polymer is a bisphenol A and / or bisphenol TMC based polycarbonate.
  • the liquid is selected from: silicone oils, fluorinated hydrocarbons, polyethylene waxes, salt water, molten metals, ionic liquids and mixtures of at least two of said liquids.
  • salt water a saturated NaCl solution is preferred.
  • the powder bed contains particles of glass, polytetrafluoroethylene, silicon dioxide, aluminum oxide, metals low and high-melting salts, water-soluble salts, acid-soluble salts, base-soluble salts or mixtures of at least two thereof. Powders having a high heat conductivity of> 0.2 WHT'K 1 are particularly preferred. The ability to adapt can be determined as described in the publication TK04 Application Note, 2015, TeKa, Berlin, Germany "Testing fragments and powder".
  • the binders may be present as aqueous dispersions, solvent adhesives or 100% reactive adhesives.
  • reactive adhesives are adhesives which react either by reacting the adhesive components with themselves to form new compounds and / or by reacting the adhesive components with the powders to form new compounds. The reactions may be reacted by contacting the components with themselves and / or the powder and / or by heat and / or by catalyst addition (catalyst activation) and / or by radiation activation and / or by drying the solvent or dispersion to form a film.
  • Adhesives belong to the meaning of Invention to the binders and are used partly synonymous.
  • Metallpulvem When using Metallpulvem is preferably carried out under inert gas or at least surface-oxidized or oxidation-resistant metal powder are used to exclude metal fires. Examples of particularly suitable combinations of metals and suitable binders and powders in the process according to the invention are listed below. Again, the process is preferably carried out under inert conditions, for example by using inert gas:
  • the present invention further relates to a treated article obtainable by a process as described in detail above.
  • Such an article may in particular have improved mechanical properties.
  • the article produced according to the method of the invention preferably has a surface with a mean roughness Ra (DIN EN ISO 4287) of ⁇ 500 mih, preferably of ⁇ 200 mih, or preferably of ⁇ 100 mih or preferably in a range of 10 to 500 mih, or more preferably in a range of 50 to 100 mih.
  • Ra mean roughness
  • the article produced by the process according to the invention is distinguished in particular by its particularly high stability and, furthermore, by particularly homogeneous mechanical properties.
  • the density and the tensile strength are mentioned, which in particular represents the stability of the article in the layer plane.
  • the product of the method according to the invention has a tensile strength which is greater than the tensile strength of the untempered article.
  • the treated articles after annealing, the treated articles have a tensile strength that is greater than before annealing.
  • the treated articles after annealing, have a tensile strength which is greater than the tensile strength of the untreated article, preferably by an amount of> 10%, more preferably by an amount of> 20%, more preferably by one Amount of> 30%, more preferably by an amount of> 50%, more preferably by an amount of> 100%, wherein the values described above relate to the tensile strength of the untreated article or the article before annealing.
  • the density of the treated article is greater than the density of the untreated article, or in other words, that the density after annealing is greater in a suitable medium according to the present invention than before annealing.
  • the difference in density is typically expressed by the fact that the tempered product or object has smaller geometrical dimensions than the unannealed object.
  • the density of the treated article is greater than the density of the untreated article, preferably by an amount of> 1%, preferably by an amount of> 2%, more preferably by an amount of> 5%, on preferably by an amount of> 10%, based on the density of the untreated article or based on the density of the article before annealing.
  • the layers of the treated body to each other have a shear strength of> 1 N / mm 2 (preferably> 1.5 N / mm 2 , more preferably> 2 N / mm 2 ).
  • Test method Tensile test: According to DIN EN ISO 527-2.
  • Particle sizes or particle diameters Unless otherwise specified, particle sizes or particle sizes were determined by means of laser diffraction (HELOS particle size enanaly s e)
  • Silicone oil (silicone oil bath): Oil M 50 El from the company Momentive TM, colorless NaCl: table salt with grain size from 0.1 to 0.9 mm.
  • Sand quartz sand with grain size from 0.4 to 0.8 mm.
  • Polycarbonate Makroion® 2408 was purchased from Covestro Deutschland AG.
  • Polyurethane adhesive Dispercoll® U54, 50% polyurethane adhesive dispersion was purchased from Covestro Deutschland AG.
  • Part of the resulting PMMA-based S1 rods were completely enveloped with powdered NaCl, with the rods each being enclosed in the direction of space by at least one 1 cm thick salt layer and heated at 140 ° C. and 160 ° C. for 2 h and 4 h in a circulating air oven. This process is also called annealing. Following annealing, the vessel was removed from the convection oven with NaCl powder and tensile bars and slowly cooled to 23 ° C over 30 minutes before the bars were removed and mechanically separated from the salt.
  • the TPU powder used was obtained by cryomilling Desmopan® 3787A, obtained from Covestro GmbH AG.
  • the TPU was mixed with 0.2% by weight, based on TPU, of hydrophobized pyrogenic silica as flow agent (Aerosil® R972 from Evonik), and the mixture was mechanically converted into powder under cryogenic cryogenization (cryogenic comminution) in a pin mill Screening machine classified.
  • 90% by weight of the composition had a particle diameter of less than 140 ⁇ m (measured by means of laser diffraction (HELOS particle size analysis)).
  • the bars were in the direction of space in each case surrounded by at least one 1 cm thick salt layer and heated for 1 h at 180 ° C in a convection oven (annealing). Following annealing, the vessel was removed from the convection oven with NaCl powder and sample rods and cooled to 23 ° C over 30 minutes before the bars were removed and mechanically separated from the salt. The rods obtained were then tested after storage for 24 h in accordance with DIN EN ISO 527-2 (the test specimens do not conform to DIN EN ISO 527-2) in the tensile test.
  • the polycarbonate powder used was obtained by cryomilling Makrolon® 2408, purchased from Covestro GmbH AG.
  • the polycarbonate with 0.2 wt .-%, based on polycarbonate, hydrophobi erter fumed silica as a superplasticizer (Aerosil® R972 from Evonik) was mixed and the mixture processed mechanically under deep freezing (cryogenic comminution with liquid nitrogen) in a pin mill to powder and then classified by a screening machine.
  • 90% by weight of the composition had a particle diameter of less than 140 ⁇ m (measured by means of laser diffraction (HELOS particle size analysis)).
  • the plate obtained was cut in about learning * 8 cm rods and a part of the rods obtained according to the invention coated with powdered NaCl, the rods in the direction of each of at least a schles thick salt layer were enclosed and heated for lh at 180 ° C in a convection oven.
  • the vessel was removed from the convection oven with NaCl powder and sample rods and cooled to 23 ° C over 30 minutes before the bars were removed and mechanically separated from the salt.
  • the density of the samples re-tempered according to the invention has increased, which is to be deduced from the lower heights and widths of the sample body after tempering.
  • the surface roughness of the samples post-annealed according to the present invention tends to be improved toward a lower surface roughness. This was determined by haptic tests on the surfaces. This effect is particularly evident when using non-dissolving and swelling tempering liquids or fine powders.

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Abstract

The present invention relates to a method for producing a treated object, comprising the steps of: applying a layer of particles to a target area; applying a liquid binder to a selected portion of the layer in accordance with a cross-section of the object, so that the particles in the selected portion are bonded; repeating the steps of applying a layer of particles and applying a binder for a plurality of layers so that the bonded portions of the adjacent layers are bonded to form an object, wherein at least a part of the particles comprises a meltable polymer. A binder which cures by cross-linking is preferably selected as the binder. The obtained object is at least partially contacted with a liquid heated to ≥ T or with a powder bed heated to ≥ T in order to obtain the treated object. T represents a temperature of ≥ 25 °C, the liquid does not represent a solvent or a reaction partner for the binder present in the object and the meltable polymer, and the powder bed is different from the particles of the meltable polymer. The invention also relates to a treated object that can be obtained by the method according to the invention.

Description

Verfahren zur Herstellung eines behandelten. 3D-gedruckten Gegenstands  Process for preparing a treated. 3D printed object
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines behandelten Gegenstandes, umfassend die Schritte: Aufträgen einer Schicht aus Partikeln auf eine Zielfläche; Aufträgen eines flüssigen Bindemittels auf einen ausgewählten Teil der Schicht, entsprechend einem Querschnitt des Gegenstandes, so dass die Partikel im ausgewählten Teil verbunden werden; Wiederholen der Schritte des Auftragens und des Auftragens von Bindemittel für eine Mehrzahl von Schichten, so dass die verbundenen Teile der benachbarten Schichten sich verbinden, um einen Gegenstand zu erhalten, wobei wenigstens ein Teil der Partikel ein schmelzbares Polymer aufweist. Die Erfindung betrifft weiterhin einen durch das erfindungsgemäße Verfahren erhältlichen behandelten Gegenstand. The present invention relates to a process for the preparation of a treated article comprising the steps of: depositing a layer of particles on a target surface; Applying a liquid binder to a selected portion of the layer corresponding to a cross-section of the article so that the particles are joined in the selected part; Repeating the steps of applying and applying binder to a plurality of layers such that the bonded portions of the adjacent layers combine to obtain an article, wherein at least a portion of the particles comprise a meltable polymer. The invention further relates to a treated article obtainable by the process according to the invention.
Als additive F ertigungsverfahren werden solche Verfahren bezeichnet, mit denen Gegenstände schichtweise aufgebaut werden. Sie unterscheiden sich daher deutlich von anderen Verfahren zur Herstellung von Gegenständen wie Fräsen oder Bohren. Bei letztgenannten Verfahren wird ein Gegenstand so bearbeitet, dass er durch Wegnahme von Material seine Endgeometrie erhält. Additive manufacturing processes are processes by which objects are built up in layers. They therefore differ significantly from other methods of manufacturing objects such as milling or drilling. In the latter method, an article is processed so that it receives its final geometry by removal of material.
Additive F ertigungsverfahren nutzen unterschiedliche Materialien und Prozesstechniken, um Gegenstände schichtweise aufzubauen. Beim sogenannten Fused Deposition Modeling (FDM) beispielsweise wird ein thermoplastischer Kunststoffdraht verflüssigt und mit Hilfe einer Düse schichtweise auf einer beweglichen Bauplattform abgelegt. Beim Erstarren entsteht ein fester Gegenstand. Die Steuerung der Düse und der Bauplattform erfolgt auf der Grundlage einer CAD- Zeichnung des Gegenstands. Ist die Geometrie dieses Gegenstands komplex, zum Beispiel mit geometrischen Hinterschneidungen, müssen zusätzlich Stützmaterialien mitgedruckt und nach Fertigstellung des Gegenstands wieder entfernt werden. Additive manufacturing processes use different materials and process techniques to build objects in layers. In so-called Fused Deposition Modeling (FDM), for example, a thermoplastic plastic wire is liquefied and laid in layers on a mobile construction platform with the aid of a nozzle. When solidifying, a solid object is created. The control of the nozzle and the build platform is based on a CAD drawing of the object. If the geometry of this object is complex, for example with geometric undercuts, support materials must be printed in addition and removed after completion of the object.
Daneben existieren additive F ertigungsverfahren, welche thermoplastische Pulver nutzen, um Gegenstände schichtweise aufzubauen. Hierbei werden über einen so genannten Beschichter dünne Pulverschichten aufgetragen und anschließend mittels einer Energiequelle selektiv aufgeschmolzen. Das umgebende Pulver stützt dabei die Bauteilgeometrie. Komplexe Geometrien sind dadurch wirtschaftlicher zu fertigen als beim zuvor beschrieben FDM - Verfahren . Zudem können verschiedene Gegenstände eng gepackt im so genannten Pulverbett angeordnet beziehungsweise gefertigt werden. Aufgrund dieser Vorteile gelten pulverbasierte additive F ertigungsverfahren zu den wirtschaftlichsten additiven Herstellungsverfahren am Markt. Sie werden daher überwiegend von industriellen Nutzem verwendet. Beispiele für pulverbasierte additive F ertigungsverfahren sind das sogenannte Lasersintem (SLS, Selective Laser Sintering) oder das High Speed Sintering (HSS). Sie unterscheiden sich untereinander in der Methode, um die Energie für das selektive Aufschmelzen in den Kunststoff einzutragen. Beim Lasersinterverfahren erfolgt der Energieeintrag über einen gelenkten Laserstrahl. Beim so genannten High Speed Sintering (HSS)-Verfahren (EP 1648686) erfolgt der Energieeintrag über Infrarot (IR)-Strahler in Kombination mit einem selektiv in das Pulverbett gedruckten IR-Absorber. Das so genannte Selective Heat Sintering (SHS) nutzt die Druckeinheit eines konventionellen T hermodruckers , um thermoplastische Pulver selektiv aufzuschmelzen. In addition, there exist additive manufacturing processes which use thermoplastic powders to build up objects in layers. In this case, thin powder layers are applied via a so-called coater and then selectively melted by means of an energy source. The surrounding powder supports the component geometry. Complex geometries are thereby more economical to produce than in the previously described FDM process. In addition, various items can be packed or made tightly packed in the so-called powder bed. Because of these advantages, powder-based additive manufacturing processes are among the most economical additive manufacturing processes on the market. They are therefore used predominantly by industrial users. Examples of powder-based additive manufacturing processes are the so-called laser sintering (SLS, Selective Laser Sintering) or high-speed sintering (HSS). They differ from each other in the method to enter the energy for the selective melting in the plastic. In the laser sintering process, the energy input occurs over a steered laser beam. In the so-called high-speed sintering (HSS) method (EP 1648686), the energy is introduced via infrared (IR) emitters in combination with an IR absorber which is selectively printed in the powder bed. Selective heat sintering (SHS) uses the printing unit of a conventional thermal printer to selectively melt thermoplastic powders.
Auf Basis der Polymere, die heute in pulverbasierten additiven F ertigungsverfahren vorwiegend eingesetzt werden, entstehen Gegenstände, deren mechanische Eigenschaften sich grundlegend von der Charakteristik der Materialien unterscheiden können, wie sie in anderen kunststoffverarbeitenden Verfahren, wie dem Spritzgießen, bekannt sind. Bei der Verarbeitung durch die additiven F ertigungsverfahren verlieren die eingesetzten thermoplastischen Materialien ihre spezifische Charakteristik. Based on the polymers that are predominantly used today in powder-based additive manufacturing processes, articles are produced whose mechanical properties can fundamentally differ from the characteristics of the materials known in other plastics-processing processes, such as injection molding. During processing by the additive manufacturing processes, the thermoplastic materials used lose their specific characteristics.
Polyamid 12 (PA 12) ist der derzeit am meisten eingesetzte Werkstoff für pulverbasierte additive F ertigungsverfahren, wie z.B. dem Lasersintem. PA12 zeichnet sich durch hohe Festigkeit und Zähigkeit aus, wenn es im Spritzguss oder durch Extrusion verarbeitet wird. Ein handelsübliches PA12 zeigt beispielsweise nach dem Spritzgießen eine Bruchdehnung von mehr als 200%. PA 12- Gegenstände, die mit dem Lasersinterverfahren hergestellt sind, zeigen hingegen Bruchdehnungen um 15%. Das Bauteil ist spröde und kann daher nicht mehr als typisches PA12-Bauteil angesehen werden. Gleiches gilt für Polypropylen (PP), welches als Pulver für das Lasersintem angeboten wird. Auch dieses Material versprödet und verliert damit die PP-typischen zäh-elastischen Eigenschaften. Gründe hierfür sind in der Morphologie der Polymere zu finden. Polyamide 12 (PA 12) is currently the most widely used material for powder-based additive manufacturing processes, such as e.g. the laser sinter. PA12 is characterized by high strength and toughness when processed by injection molding or extrusion. For example, a commercially available PA12 exhibits an elongation at break of more than 200% after injection molding. PA 12 articles produced by the laser sintering process, on the other hand, show elongations at break of 15%. The component is brittle and therefore can no longer be regarded as a typical PA12 component. The same applies to polypropylene (PP), which is offered as a powder for laser sintering. This material also embrittles and thus loses the PP-typical tough-elastic properties. Reasons for this can be found in the morphology of the polymers.
Während des Aufschmelzvorgangs mittels Laser oder IR und insbesondere beim Abkühlen entsteht eine unregelmäßige innere Struktur der so genannten teilkristallinen Polymere (beispielsweise PA12 und PP). Die innere Struktur (Morphologie) teilkristalliner Polymere ist teilweise durch hohe Ordnung gekennzeichnet. Ein gewisser Anteil der Polymerketten bildet beim Abkühlen kristalline, eng gepackte Strukturen aus. Während des Aufschmelzens und Abkühlens wachsen diese Kristallite unregelmäßig an den Grenzen der nicht komplett aufgeschmolzenen Partikel sowie an den ehemaligen Komgrenzen der Pulverpartikel und an im Pulver enthaltenen Additiven. Die Unregelmäßigkeit der so entstehenden Morphologie begünstigt unter mechanischer Belastung das Entstehen von Rissen. Die beim pulverbasierten additiven Verfahren nicht zu vermeidende Restporosität fördert das Risswachstum. During the melting process by means of laser or IR and in particular during cooling, an irregular internal structure of the so-called semi-crystalline polymers (for example PA12 and PP) arises. The internal structure (morphology) of semicrystalline polymers is characterized in part by high order. A certain portion of the polymer chains forms crystalline, tightly packed structures upon cooling. During melting and cooling, these crystallites grow irregularly at the boundaries of the unfused particles as well as at the former grain boundaries of the powder particles and additives contained in the powder. The irregularity of the resulting morphology favors the formation of cracks under mechanical stress. The unavoidable residual porosity in the powder-based additive process promotes crack growth.
Spröde Eigenschaften der so entstandenen Bauteile sind das Resultat. Zur Erläuterung dieser Effekte wird auf European Polymer Journal 48 (2012), Seiten 1611-1621 verwiesen. Auch die im Lasersintem eingesetzten elastischen Polymere auf Basis von Block-Copolymeren zeigen ein für die eingesetzten Polymere untypisches Eigenschaftsprofil, wenn sie als Pulver mit additiven F ertigungsverfahren zu Gegenständen verarbeitet werden. Beim Lasersintem kommen heute thermoplastische Elastomere (TPE) zum Einsatz. Gegenstände, die aus den heute verfügbaren TPEs hergestellt werden, weisen nach dem Erstarren eine hohe Restporosität auf und die ursprüngliche Festigkeit des TPE - Werksto ffs ist nicht im daraus gefertigten Gegenstand messbar. In der Praxis werden diese porösen Bauteile daher nachträglich mit flüssigen, aushärtenden Polymeren infiltriert, um das erforderliche Eigenschaftsprofil einzustellen. Die Festigkeit und Dehnung bleibt trotz dieser zusätzlichen Maßnahme auf einem niedrigen Niveau. Der zusätzliche Verfahrensaufwand führt - neben den immer noch unzureichenden mechanischen Eigenschaften - zu einer schlechten Wirtschaftlichkeit dieser Materialien. Brittle properties of the resulting components are the result. To explain these effects, reference is made to European Polymer Journal 48 (2012), pages 1611-1621. The elastic polymers used in the laser sintering based on block copolymers show a property profile which is atypical of the polymers used, if they are used as powders with additive Manufacturing processes are processed into objects. Laser sintering today uses thermoplastic elastomers (TPE). Articles made from the TPEs available today have high porosity after solidification and the original strength of the TPE material is not measurable in the article made therefrom. In practice, these porous components are therefore subsequently infiltrated with liquid, curing polymers to adjust the required property profile. The strength and elongation remains at a low level despite this additional measure. The additional process complexity leads - in addition to the still inadequate mechanical properties - to a poor economy of these materials.
Bei Lasersinter- Verfahren unter Einsatz von Polymerpartikeln werden diese in der Regel in einem abgeschlossenen Volumen oder Kammer verarbeitet, damit die Partikel in einer erwärmten Atmosphäre verarbeitet werden können. Auf diese Weise kann die Temperatur differenz, die zum Sintern der Partikel durch Einwirkung des Lasers überwunden werden muss, verringert werden. Generell lässt sich feststellen, dass die thermischen Eigenschaften des Polymers die möglichen Verarbeitungstemperaturen in Lasersinter- Verfahren beeinflussen. Daher wurden im Stand der Technik vielfältige Lösungen für solche Polymere und deren Verarb eitungs verfahren vorgeschlagen. In laser sintering processes using polymer particles, these are typically processed in a sealed volume or chamber so that the particles can be processed in a heated atmosphere. In this way, the temperature difference, which must be overcome for sintering the particles by the action of the laser, can be reduced. In general, it can be stated that the thermal properties of the polymer influence the possible processing temperatures in laser sintering processes. Therefore, various solutions have been proposed in the art for such polymers and their Verarb eitungs procedures.
US 2005/0080191 Al betrifft ein Pulversystem zur Verwendung in festen Freiform- Herstellungsverfahren, umfassend wenigstens ein Polymer mit reaktiven Eigenschaften und verschmelzbaren Eigenschaften, wobei das wenigstens eine Polymer ausgewählt ist, um mit einem flüssigen Bindemittel zu reagieren und bei einer Temperatur oberhalb des Schmelzpunkts oder der Glasübergangstemperatur des wenigstens einen Polymers verschmelzbar ist. Das wenigstens eine Polymer kann wenigstens ein reaktives Polymer und wenigstens ein verschmelzbares Polymer umfassen und das wenigstens eine schmelzbare Polymer kann einen Schmelzpunkt oder eine Glasübergangstemperatur im Bereich von ca. 50 °C bis ca. 250 °C aufweisen. US 2005/0080191 A1 relates to a powder system for use in solid freeform production processes, comprising at least one polymer having reactive properties and fusible properties, wherein the at least one polymer is selected to react with a liquid binder and at a temperature above the melting point or the glass transition temperature of the at least one polymer is meltable. The at least one polymer may comprise at least one reactive polymer and at least one fusible polymer, and the at least one fusible polymer may have a melting point or a glass transition temperature in the range of about 50 ° C to about 250 ° C.
Im Stand der Technik existiert weiterhin der Bedarf an pulverbasierten additiven Herstellungsverfahren, in denen die erhaltenen Bauteile homogene Materialeigenschaften aufweisen. There is also a need in the prior art for powder-based additive production processes in which the components obtained have homogeneous material properties.
Vorgeschlagen wird daher ein Verfahren gemäß Anspruch 1 und ein Gegenstand gemäß Anspruch 14. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben. Sie können beliebig kombiniert werden, sofern sich aus dem Kontext nicht eindeutig das Gegenteil ergibt. Therefore, a method according to claim 1 and an article according to claim 14 is proposed. Advantageous further developments are specified in the subclaims. They can be combined as desired, provided the context does not clearly result in the opposite.
Ein Verfahren zur Herstellung eines behandelten Gegenstandes umfasst die Schritte: A method for producing a treated article comprises the steps of:
- Aufträgen einer Schicht aus Partikeln auf eine Zielfläche; - Aufträgen eines flüssigen Bindemitels auf einen ausgewählten Teil der Schicht, entsprechend einem Querschnitt des Gegenstandes, so dass die Partikel im ausgewählten Teil verbunden werden; - orders of a layer of particles on a target surface; Applying a liquid binder to a selected part of the layer, corresponding to a cross-section of the article, so that the particles are joined in the selected part;
- Wiederholen der Schritte des Auftragens der Partikel und des Auftragens von Bindemittel für eine Mehrzahl von Schichten, so dass die verbundenen Teile der benachbarten Schichten sich verbinden, um einen Gegenstand zu erhalten; wobei wenigstens ein Teil der Partikel ein schmelzbares Polymer aufweist. Repeating the steps of applying the particles and applying binder to a plurality of layers such that the bonded portions of the adjacent layers combine to obtain an article; wherein at least a portion of the particles comprise a meltable polymer.
Der erhaltene Gegenstand wird wenigstens teilweise mit einer auf > T erwärmten Flüssigkeit oder einem auf > T erwärmten Pulverbett kontaktiert, um den behandelten Gegenstand zu erhalten, wobei T für eine Temperatur von > 25 °C steht, die Flüssigkeit für das im Gegenstand vorliegende Bindemittel und das schmelzbare Polymer kein Lösungsmittel oder Reaktionspartner darstellt und das Pulverbett von den Partikeln des schmelzbaren Polymers verschieden ist. The resulting article is contacted at least partially with a liquid heated to> T or heated to> T to obtain the treated article, where T is a temperature of> 25 ° C, the liquid for the binder present in the article and the fusible polymer is not a solvent or reactant and the powder bed is different from the particles of the fusible polymer.
Das Kontaktieren des Gegenstandes mit der erwärmten Flüssigkeit oder dem erwärmten Pulverbett wird im Folgenden auch als Tempern bezeichnet. The contacting of the article with the heated liquid or the heated powder bed is hereinafter also referred to as annealing.
Im erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Gegenstand schichtweise aufgebaut. Ist die Anzahl der Wi ederholungen für Aufträgen und Bestrahlen hinreichend gering, kann auch von einem zweidimensionalen Gegenstand gesprochen werden, der aufgebaut werden soll. Solch ein zweidimensionaler Gegenstand lässt sich auch als Beschichtung charakterisieren. Beispielsweise können zu dessen Aufbau > 2 bis < 20 Wiederholungen für Aufträgen und Bestrahlen durchgeführt werden. In the method according to the invention, an object is built up in layers. If the number of recoveries for orders and irradiation is sufficiently small, it is also possible to speak of a two-dimensional object that is to be set up. Such a two-dimensional object can also be characterized as a coating. For example, for the construction of> 2 to <20 repetitions for orders and irradiation can be performed.
Es ist vorgesehen, dass wenigstens ein Teil der Partikel ein schmelzbares Polymer aufweist. Vorzugsweise weisen alle eingesetzten Partikel im Verfahren ein schmelzbares Polymer auf. Es ist ferner bevorzugt, dass mindestens 90 Gewichts-% der Partikel einen Teilchendurchmesser von < 0.25 mm, bevorzugt < 0.2 mm, besonders bevorzugt < 0.15 mm aufweisen. Die Partikel mit dem schmelzbaren Polymer können beispielsweise homogen aufgebaut sein, so dass keine weiteren schmelzbaren Polymere in den Partikeln vorliegen. It is contemplated that at least a portion of the particles comprise a meltable polymer. Preferably, all particles used in the process to a meltable polymer. It is further preferred that at least 90% by weight of the particles have a particle diameter of <0.25 mm, preferably <0.2 mm, particularly preferably <0.15 mm. The particles with the meltable polymer may, for example, be of homogeneous composition, so that there are no further fusible polymers in the particles.
Geeignete Pulver thermoplastischer Materialien können über verschiedene gängige Prozesse hergestellt werden wie zum Beispiel Mahlprozesse, Kryo-Mahlen, Fällungsprozesse, Sprühtrockungsprozesse und andere. Suitable powders of thermoplastic materials can be prepared by various common processes, such as milling, cryomilling, precipitation, spray drying, and others.
Geeignete schmelzbare Polymere für das erfindungsgemäße Verfahren sind beispielsweise alle bekannten Thermoplaste, die mit einem Klebstoff mit einer Klebkraft von > 0.5 N/mm2 (Zugscherversuch gemäß DIN EN 1465) verklebt werden können. Neben dem schmelzbaren Polymer können die Partikel noch weitere Additive wie Füllstoffe, Stabilisatoren und dergleichen, aber auch weitere Polymere, enthalten. Der Gesamtgehalt an Additiven in den Partikeln kann beispielsweise > 0,1 Gewichts-% bis < 40 Gewichts-%, bevorzugt > 1 Gewichts-% bis < 20 Gewichts-%, betragen. Suitable fusible polymers for the process according to the invention are, for example, all known thermoplastics which can be bonded with an adhesive having an adhesive force of> 0.5 N / mm 2 (tensile shear test in accordance with DIN EN 1465). In addition to the meltable polymer, the particles may contain other additives such as fillers, stabilizers and the like, but also other polymers. The total content of additives in the particles may be, for example,> 0.1% by weight to <40% by weight, preferably> 1% by weight to <20% by weight.
Als Bindemittel kommen physikalisch abbindende Klebstoffe und chemisch härtende Klebstoffe in Frage. Das Bindemittel kann beispielsweise ein wässriger Dispersionsklebstoff, ein lösungsmittelhaltiger Nassklebstoff, ein Polymerisationsklebstoff, ein Polykondensationsklebstoff oder ein Polyadditionsklebstoff sein. Suitable binders are physically setting adhesives and chemically hardening adhesives. The binder may be, for example, an aqueous dispersion adhesive, a solvent-containing wet adhesive, a polymerization adhesive, a polycondensation adhesive or a polyaddition adhesive.
Das Bindemittel wird vorzugsweise über eine digitale Applikationsmethode aufgetragen. Hierbei kann es sich um ein Drop-on-Demand Verfahren, ein Siebdruckverfahren (mit schichtweise veränderlichen Masken), ein Inkj et -Verfahren oder auch ein anderes gut steuerbares Dosierverfahren handeln. Bevorzugt ist als Applikationsmethode für das Bindemittel ein Digitaldruckverfahren wie das Inkj etverfahren. The binder is preferably applied via a digital application method. This can be a drop-on-demand process, a screen printing process (with layer-wise changeable masks), an inkjet process or another easily controllable metering process. Preferably, as the application method for the binder, a digital printing method such as the Inkj etverfahren.
Es ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Flüssigkeit für das im Gegenstand vorliegende Bindemittel und das schmelzbare Polymer kein Lösungsmittel oder Reaktionspartner darstellt. Somit ist die Flüssigkeit als inert anzusehen.„Im Gegenstand vorliegendes Bindemittel“ schließt im Kontext der vorliegenden Erfindung auf die auf das Bindemittel zurückgehende Verbindungen mit ein, die durch physikalische Prozesse wie Verdampfen eines Lösungsmittels oder chemische Prozesse wie Quervemetzungs- oder Polymerisationsreaktionen entstanden sind und als Klebstoff die Partikel untereinander verbinden. It is provided according to the invention that the liquid for the present in the subject binder and the meltable polymer is not a solvent or reactant. Thus, in the context of the present invention, "binder present in the article" includes compounds derived from the binder formed by physical processes such as evaporation of a solvent or chemical processes such as crosslinking or polymerization reactions, and as Glue the particles together.
„Kein Lösungsmittel“ bedeutet insbesondere, dass die Löslichkeit der betrachteten Komponente in der Flüssigkeit bei 20 °C < 10 g/L, vorzugsweise < 1 g/L, mehr bevorzugt < 0.1 g/L und besonders bevorzugt < 0.01 g/L beträgt. Besonders geeignete Flüssigkeiten führen weiterhin zu keiner ungewollten Verfärbung des Gegenstandes und lassen den Gegenstand nur reversibel oder bevorzugt gar nicht aufquellen. "No solvent" means in particular that the solubility of the considered component in the liquid at 20 ° C <10 g / L, preferably <1 g / L, more preferably <0.1 g / L and particularly preferably <0.01 g / L. Furthermore, particularly suitable liquids do not lead to any unwanted discoloration of the article and allow the article to swell only reversibly or preferably not at all.
Besonders geeignete Flüssigkeiten zeichnen sich weiterhin dadurch aus, dass sie wiederholt bis auf die Erwei chungstemp eratur des Thermoplasten erhitzt werden können, ohne Degradationserscheinungen zu zeigen. Particularly suitable liquids are further distinguished by the fact that they can be repeatedly heated to the exten sion temperature of the thermoplastic without showing degradation phenomena.
Bevorzugt ist die Oberflächenspannung der Flüssigkeit mindestens 10 mN/m kleiner oder größer als die Oberflächenspannung des thermoplastischen Materials des Bauteils. Preferably, the surface tension of the liquid is at least 10 mN / m less than or greater than the surface tension of the thermoplastic material of the component.
Es können bevorzugt niederflüchtige apolare Flüssigkeiten verwendet werden, die unter Druck bis auf die gewünschten Temperaturen erhitzt werden können, danach aber leicht vom erhaltenen, behandelten Gegenstand zu entfernen sind. It may be preferred to use low-volatile apolar liquids which can be heated under pressure to the desired temperatures, but then slightly from the obtained, treated object to be removed.
Nach Erhalt des Gegenstands kann dieser von Pulverrückständen mittels üblicher Methoden wie Bürsten oder Pressluft befreit werden. Upon receipt of the article, it can be freed of powder residues by conventional methods such as brushing or compressed air.
Nach Erhalt des Gegenstandes kann dieser weiterhin über gängige Nachbearbeitungsverfahren wie Beschichten oder Infundieren mit geeigneten Beschichtungs- oder Infusionsmitteln wie zum Beispiel einer wässrigen Polyurethandispersion mit anschließender Trocknung und Aushärtung bei Temperaturen von 20 °C oder mehr unterhalb der Erweichungstemperatur des thermoplastischen Pulvers in seiner Formfestigkeit verstärkt werden, bevor es zum Kontakt mit der inerten Flüssigkeit oder dem inerten Pulvermaterial kommt. Im erfindungsgemäßen Verfahren wird der nach dem additiven F ertigungsv erfahren erhaltene Gegenstand wenigstens teilweise durch eine erwärmte Flüssigkeit oder ein erwärmtes Pulverbett kontaktiert. Hierbei bleibt der erhaltene Gegenstand durch das Bindemittel fonnstabil und die verklebten Pulverpartikel können zu dem behandelten Gegenstand versintert werden. Upon receipt of the article, it may further be further strengthened by conventional post-processing techniques such as coating or infusing with suitable coating or infusion agents such as an aqueous polyurethane dispersion followed by drying and curing at temperatures below or below 20 ° C below the softening temperature of the thermoplastic powder before it comes into contact with the inert liquid or the inert powder material. In the method according to the invention, the article obtained after the additive manufacturing process is at least partially contacted by a heated liquid or a heated powder bed. In this case, the resulting article remains fonnstabil by the binder and the bonded powder particles can be sintered to the treated article.
Dieses neue erfinderische Verfahren weist mehrere Vorteile gegenüber dem im Stand der Technik oder gängigen Selective Laser Sintering- oder und High Speed Sintering- Verfahren auf. So kann die Bauraumtemperatur wie bei einem dem Binderjetting analogen Verfahren niedrig sein. Erforderlich ist einzig, dass der Klebstoff ausreichend aushärtet. Durch das nachfolgende, aber räumlich trennbare Sintern können Prozesse deutlich vereinfacht und kostengünstiger angeboten werden, da keine beheizten Bauräume notwendig sind. Desweiteren können die Produkte mehrerer Bauprozesse gemeinsam in einem nachfolgenden Prozess gesintert werden, wodurch die Flexibilität und Kosteneffizienz des Bauprozesses nochmal erhöht werden kann. This new inventive method has several advantages over the prior art or conventional selective laser sintering or high speed sintering method. Thus, the installation space temperature may be low, as in a method analogous to binder jetting. The only requirement is that the adhesive hardens sufficiently. The subsequent, but spatially separable sintering processes can be significantly simplified and offered cheaper, since no heated space is necessary. Furthermore, the products of several building processes can be sintered together in a subsequent process, which again increases the flexibility and cost-efficiency of the construction process.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann Werkstoffe mit höherer Dichte und Härte als gängige Sinterverfahren erzeugen, da das Bindemittel einen Teil der Porosität, der in einem normalen Sinterverfahren entsteht, verhindert. Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt ferner die Verarbeitung fast beliebiger thermoplastischer Pulver, da die Probleme des Bauraumverfahrens im SLS- und HS-Prozess nicht auftauchen. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können, nach Kenntnis der Erfinder erstmalig, auch nichtkristalline Thermoplasten zu mechanisch hochwertigen Bauteilen verarbeitet werden. The method according to the invention can produce materials with higher density and hardness than conventional sintering methods, since the binder prevents a part of the porosity which arises in a normal sintering process. The inventive method also allows the processing of almost any thermoplastic powders, since the problems of the installation space process in the SLS and HS process do not occur. With the method according to the invention, according to the knowledge of the inventor for the first time, non-crystalline thermoplastics can also be processed into mechanically high-quality components.
Im erfinderischen Verfahren werden weiterhin bevorzugt komplexe Bauteilgeometrien realisiert, da die Flüssigkeit/das Pulverbett analog dem Pulver im SLS- und HS-Verfahren der Schwerkraft schützend entgegenwirken. In the inventive method further preferred complex component geometries are realized because the liquid / the powder bed counteract the powder analogous to the powder in the SLS and HS process of gravity.
Nach dem Sintern wird die Temperatur der Flüssigkeit bevorzugt auf einen Wert von < 20 °C, be- vorzugt < 50°C, besonders bevorzugt < 80°C langsam innerhalb von > 20 min, bevorzugt > 40 min, besonders bevorzugt > 60 min unterhalb der Erweichungstemperatur abgesenkt und der behandelte Körper wird erhalten. Anschließend kann der Körper, falls gewünscht, gewaschen werden. After sintering, the temperature of the liquid is preferably set to a value of <20 ° C., preferably <50 ° C., particularly preferably <80 ° C., slowly within> 20 min, preferably> 40 min, particularly preferably> 60 min below the softening temperature, and the treated body is obtained. Subsequently, the body can be washed, if desired.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird nach dem Sintern die Temperatur der Flüssigkeit bevorzugt auf einen Wert von < 20 °C, bevorzugt < 50°C, besonders bevorzugt > 80°C schnell innerhalb von < 15 min, bevorzugt < 10 min, besonders bevorzugt < 5 min unterhalb der Erwei chungstemp eratur abgesenkt und der behandelte in Körper erhalten. Anschließend kann der Körper, falls gewünscht, gewaschen werden. Dieses Verfahren ist besonders beim Sintern von amorphen Materialien bevorzugt. In a preferred embodiment, the temperature of the liquid is preferably after sintering to a value of <20 ° C, preferably <50 ° C, more preferably> 80 ° C within <15 min, preferably <10 min, more preferably <5 Lowered below the supernatant temp eratur and the treated received in body. Subsequently, the body can be washed, if desired. This method is particularly preferred when sintering amorphous materials.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist als Bindemittel ein Bindemittel ausgewählt, welches unter Vernetzung aushärtet. Dann werden beim Aushärten des Bindemittels kovalente Bindungen geknüpft, welche wenigstens teilweise zu einer Raumnetzstruktur im ausgehärteten Bindemittel führen. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Bindemittel ausgewählt aus: strahlenhärtende Bindemittel, durch Radikalstarter härtende Bindemittel, durch T emp eratur erhöhung härtende Bindemittel, Zweikomponenten-Reaktivbindemittel und Mischungen der genannten Bindemittel und Härtungsvarianten. Bevorzugt sind Bindemittel auf Basis von (Meth)acrylaten, Isocyanaten, Polyurethanen, Epoxiden, oder Cyanacrylaten oder Mischungen aus mindestens zwei hiervon. In a preferred embodiment, the binder selected is a binder which cures with crosslinking. Covalent bonds are then formed during curing of the binder, which at least partially lead to a spatial network structure in the cured binder. In a further preferred embodiment, the binder is selected from: radiation-curing binders, binders which cure by radical initiator, binders which increase through exposure to increasing temperature, two-component reactive binders and mixtures of the abovementioned binders and curing variants. Preferred are binders based on (meth) acrylates, isocyanates, polyurethanes, epoxides, or cyanoacrylates or mixtures of at least two thereof.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist im Gegenstand vorliegendes Bindemittel, beispielsweise nach Vernetzung oder Filmbildung, eine Erweichungstemperatur auf, welche größer ist als die Erweichungstemperatur des schmelzbaren Polymers, wobei die Erweichungstemperatur definiert ist als Schnittpunkt der Kurven für Speichermodul E‘ und Verlustmodul E“ in einer temp eraturabhängigen dynamisch-mechanischen Analyse. In a further preferred embodiment, the binder present in the article, for example after crosslinking or film formation, has a softening temperature which is greater than the softening temperature of the meltable polymer, wherein the softening temperature is defined as the intersection of the curves for memory modulus E 'and loss modulus E "in one Temp-dependent dynamic-mechanical analysis.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist im Gegenstand vorliegendes Bindemittel (beispielsweise nach Vernetzung oder Filmbildung) im Zugscherversuch gemäß DIN EN 1465 bei der Verklebung von Prüfkörpern aus dem schmelzbaren Polymer eine Klebkraft von > 0.5 N/mm2 (bevorzugt > 1 N/mm2, mehr bevorzugt > 2 N/mm2) auf. In a further preferred embodiment, the adhesive present in the article (for example after crosslinking or film formation) in the tensile shear test according to DIN EN 1465 has an adhesive force of> 0.5 N / mm 2 (preferably> 1 N / mm 2 ) in the bonding of test specimens of the fusible polymer, more preferably> 2 N / mm 2 ).
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird während des Kontaktierens des Gegenstands mit der erwärmten Flüssigkeit die Flüssigkeit wenigstens zeitweise unter Druck gesetzt. Bevorzugt liegt der Druck (relativ, das heißt Überdruck) bei > 1 bar bis < 100 bar, bevorzugt bei > 2 bar bis < 50 bar, besonders bevorzugt bei > 3 bar bis < 20 bar und ganz besonders bevorzugt bei > 4 bar bis < 10 bar. Der Druckaufschlag kann dabei in geeigneten Autoklaven aus Glas oder Metall durchgeführt werden mittels Aufpressen eines geeigneten Gases oder durch mechanische Verringerung des Autoklaven volumens . Beim Beaufschlagen der Flüssigkeit mit Überdruck kann die Temperatur der erwärmten Flüssigkeit gegenüber Verfahrensvarianten ohne Druckbeaufschlagung gesenkt werden, beispielsweise um > 5 °C oder > 10 °C. In a further preferred embodiment, during contacting of the article with the heated liquid, the liquid is at least temporarily pressurized. The pressure (relative, ie overpressure) is preferably> 1 bar to <100 bar, preferably> 2 bar to <50 bar, particularly preferably> 3 bar to <20 bar and very particularly preferably> 4 bar to < 10 bar. The pressure impact can be carried out in suitable autoclave made of glass or metal by means of pressing a suitable gas or by mechanical reduction of the autoclave volume. When pressurizing the liquid with overpressure can the temperature of the heated liquid can be lowered compared to process variants without pressurization, for example by> 5 ° C or> 10 ° C.
In einer weiteren bevorzugten Aus führungs form liegt die Temperatur T, ausgedrückt in Grad Celsius, > 1 °C, bevorzugt > 2 °C, mehr bevorzugt > 5° C unterhalb der Erweichungstemperatur des schmelzbaren Polymers, wobei die Erweichungstemperatur definiert ist als Schnittpunkt der Kurven für Speichermodul E‘ und Verlustmodul E“ in einer temperaturabhängigen dynamisch- mechanischen Analyse. In a further preferred embodiment, the temperature T, expressed in degrees Celsius, is> 1 ° C, preferably> 2 ° C, more preferably> 5 ° C below the softening temperature of the meltable polymer, wherein the softening temperature is defined as the intersection of the curves for storage modulus E 'and loss modulus E "in a temperature-dependent dynamic-mechanical analysis.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform beträgt die Temperatur T, ausgedrückt in Grad Celsius, weiterhin < 95% (bevorzugt < 90%, mehr bevorzugt < 85%) der Zersetzungstemperatur des Bindemittels nach Vernetzung, wobei die Z ers etzungstemperatur definiert ist als die Temperatur, bei der ein Massenverlust von > 10% in einer thermogravimetrischen Analyse bei einer Heizrate von 5 °C/min im Luftstrom festgestellt wird. In a further preferred embodiment, the temperature T, expressed in degrees Celsius, further <95% (preferably <90%, more preferably <85%) of the decomposition temperature of the binder after crosslinking, wherein the Z set temperature is defined as the temperature, at a mass loss of> 10% is detected in a thermogravimetric analysis at a heating rate of 5 ° C / min in the air stream.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die Temperatur T so gewählt, dass bei dieser Temperatur der Elastizitätsmodul E', ermittelt mittels dynamisch mechanischer Analyse des schmelzbaren Polymers > 105 Pa bis < 108 Pa, bevorzugt > 5 · 105 Pa bis < 5 · 107 Pa, mehr bevorzugt > 1 · 106 Pa bis < 1 · 107 Pa beträgt. In a further preferred embodiment, the temperature T is selected so that at this temperature the modulus of elasticity E ', determined by means of dynamic mechanical analysis of the fusible polymer, is> 10 5 Pa to <10 8 Pa, preferably> 5 · 10 5 Pa to <5 × 10 7 Pa, more preferably> 1 × 10 6 Pa to <1 × 10 7 Pa.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird das Kontaktieren des erhaltenen Gegenstands mit der Flüssigkeit oder dem Pulverbett für > 5 Minuten bis < 24 Stunden, bevorzugt > 30 Minuten bis < 18 Stunden, mehr bevorzugt > 1 Stunde bis < 12 Stunden durchgeführt. In a further preferred embodiment, contacting the resulting article with the liquid or powder bed is carried out for> 5 minutes to <24 hours, preferably> 30 minutes to <18 hours, more preferably> 1 hour to <12 hours.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform beträgt die Temperatur T > 40 °C bis < 300 °C, bevorzugt > 50 °C bis < 280 °C und besonders bevorzugt > 80°C bis < 250 °C. In a further preferred embodiment, the temperature is T> 40 ° C to <300 ° C, preferably> 50 ° C to <280 ° C and more preferably> 80 ° C to <250 ° C.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das schmelzbare Polymer ausgewählt aus: PEEK, PAEK, PEKK, Polyethersulfon, Polyimid, Polyetherimid, Polyester, Polyamid, Polycarbonat, Polyurethan, Polyvinylchlorid, Polyoxymethylen, Polyvinylacetat, Polyacrylat, Polymethacrylat, TPE (Thermoplastische Elastomere), Polystyrol, Polyethylen, Polypropylen oder Mischungen mindestens zweier der genannten Polymere. In a further preferred embodiment, the meltable polymer is selected from: PEEK, PAEK, PEKK, polyethersulfone, polyimide, polyetherimide, polyester, polyamide, polycarbonate, polyurethane, polyvinyl chloride, polyoxymethylene, polyvinyl acetate, polyacrylate, polymethacrylate, TPE (thermoplastic elastomers), polystyrene, Polyethylene, polypropylene or mixtures of at least two of said polymers.
Vorzugsweise ist das schmelzbare Polymer ein Polyurethan, das zumindest anteilsmäßig erhältlich ist aus der Reaktion von aromatischen und/oder aliphatischen Polyisocyanaten mit geeigneten (Poly)alkoholen und/oder (Poly)aminen oder deren Abmischungen. Bevorzugt werden zumindest anteilsmäßig als (Poly)alkohole solche aus der Gruppe bestehend aus: lineare Polyesterpolyole, Polyetherpolyole, Polycarbonatpolyole, Polyacrylatpolyole oder einer Kombination aus mindestens zwei hiervon eingesetzt. In einer bevorzugten Ausführungsform tragen diese (Poly)alkohole oder (Poly)amine endständige Alkohol- und/oder Amin-Funktionalitäten. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform haben die (Poly)alkohole und oder (Poly)amine ein Molekulargewicht von 52 bis 10000 g/mol. Bevorzugt haben diese (Poly)alkohole oder (Poly)amine als Einsatzstoffe einen Schmelzpunkt im Bereich von 5 bis 150 °C. Bevorzugte Polyisocyanate, die zumindest anteilmäßig zur Herstellung der schmelzbaren Polyurethane verwendet werden können, sind TDI, MDI, HDI, PDI, H12MDI, IPDI, TODI, XDI, NDI und Decandiisocyanat. Besonders bevorzugte Polyisocyanate sind HDI, PDI, H12MDI, MDI und TDI. Preferably, the meltable polymer is a polyurethane which is at least proportionally available from the reaction of aromatic and / or aliphatic polyisocyanates with suitable (poly) alcohols and / or (poly) amines or mixtures thereof. Preference is given, at least in part, to using (poly) alcohols from the group consisting of: linear polyesterpolyols, polyetherpolyols, polycarbonatepolyols, polyacrylatepolyols or a combination of at least two thereof. In a preferred embodiment, these carry (poly) alcohols or (Poly) amine terminal alcohol and / or amine functionalities. In a further preferred embodiment, the (poly) alcohols and / or (poly) amines have a molecular weight of 52 to 10,000 g / mol. Preferably, these (poly) alcohols or (poly) amines as starting materials have a melting point in the range of 5 to 150 ° C. Preferred polyisocyanates which can be used, at least in part, for the preparation of the fusible polyurethanes are TDI, MDI, HDI, PDI, H12MDI, IPDI, TODI, XDI, NDI and decane diisocyanate. Particularly preferred polyisocyanates are HDI, PDI, H12MDI, MDI and TDI.
Es ist ebenfalls bevorzugt, dass das schmelzbare Polymer ein Polycarbonat auf Basis von Bisphenol A und/oder oder Bisphenol TMC ist. It is also preferred that the meltable polymer is a bisphenol A and / or bisphenol TMC based polycarbonate.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Flüssigkeit ausgewählt aus: Silikonöle, fluorierte Kohlenwasserstoffe, Polyethylenwachse, Salzwasser, Metallschmelzen, ionische Flüssigkeiten und Mischungen von mindestens zwei der genannten Flüssigkeiten. Im Fall des Salzwassers ist eine gesättigte NaCl-Lösung bevorzugt. In a further preferred embodiment, the liquid is selected from: silicone oils, fluorinated hydrocarbons, polyethylene waxes, salt water, molten metals, ionic liquids and mixtures of at least two of said liquids. In the case of salt water, a saturated NaCl solution is preferred.
In einer weiteren bevorzugten Aus führungs form enthält das Pulverbett Partikel aus Glas, Polytetra fluoroethylen, Siliziumdioxid, Aluminiumoxid, Metallen niedrig und hochschmelzende Salze, wasserlösliche Salze, säurelösliche Salze, basenlösliche Salze oder Mischungen aus mindestens zwei hieraus. Besonders bevorzugt sind dabei Pulver mit einer hohen W ärmel eitfähigkeit von > 0.2 WHT'K 1. Die W ännel eitfähigkeit kann dabei bestimmt werden wie in der Publikation TK04 Application Note, 2015, TeKa, Berlin, Germany„Testing fragments and powder“, beschrieben. In a further preferred embodiment, the powder bed contains particles of glass, polytetrafluoroethylene, silicon dioxide, aluminum oxide, metals low and high-melting salts, water-soluble salts, acid-soluble salts, base-soluble salts or mixtures of at least two thereof. Powders having a high heat conductivity of> 0.2 WHT'K 1 are particularly preferred. The ability to adapt can be determined as described in the publication TK04 Application Note, 2015, TeKa, Berlin, Germany "Testing fragments and powder".
Beispiele für besonders geeignete Kombinationen von schmelzbaren Polymeren und Bindemitteln im erfindungsgemäßen Verfahren werden nachfolgend aufgeführt. Die Bindemittel können dabei je nach Darreichungsform als wässrige Dispersionen, Lösungsmittelklebstoffe oder 100% Reaktivklebstoffe vorliegen. Unter Reaktivklebstoffen werden dabei im Sinne der Erfindung Klebstoffe verstanden die entweder durch Reaktion der Klebstoffkomponenten mit sich selber zu neuen Verbindungen und / oder durch Reaktion der Klebstoffkomponenten mit den Pulvern zu neuen Verbindungen reagieren. Die Reaktionen können durch Kontakt der Komponenten mit sich selber und / oder dem Pulver und / oder durch Wärme und / oder durch Katalysatorzugabe (Katalysatoraktivierung) und / oder durch Strahlungsaktivierung und / oder durch Trocknung des Lösungsmittels oder der Dispersion unter Filmbildung zur Reaktion gebracht werden. Erfindungsgemäß ist auch die Wirkung eines Klebstoffes durch Filmbildung aufgrund Trocknung aus Lösung oder Dispersion, wobei typische physikalische Wechselwirkungen mit dem Pulver zur Verklebung fuhren. Bevorzugt ist neben dem Einsatz von einkomponentigen Klebstoffen der Einsatz von mindestens zweikomponentigen Klebstoffen. Klebstoffe gehören im Sinne der Erfindung zu den Bindemitteln und werden zum Teil synonym verwendet. Examples of particularly suitable combinations of meltable polymers and binders in the process according to the invention are listed below. Depending on the dosage form, the binders may be present as aqueous dispersions, solvent adhesives or 100% reactive adhesives. In the context of the invention, reactive adhesives are adhesives which react either by reacting the adhesive components with themselves to form new compounds and / or by reacting the adhesive components with the powders to form new compounds. The reactions may be reacted by contacting the components with themselves and / or the powder and / or by heat and / or by catalyst addition (catalyst activation) and / or by radiation activation and / or by drying the solvent or dispersion to form a film. According to the invention, the effect of an adhesive by film formation due to drying from solution or dispersion, wherein typical physical interactions with the powder for bonding lead. In addition to the use of one-component adhesives, the use of at least two-component adhesives is preferred. Adhesives belong to the meaning of Invention to the binders and are used partly synonymous.
Tabelle 1. Geeignete Kombinationen von schmelzbaren Polymeren und bevorzugt festen Bindemitteln Table 1. Suitable combinations of meltable polymers and preferably solid binders
Beispiele für besonders geeignete Kombinationen von schmelzbaren Polymeren und Flüssigkeiten im erfindungsgemäßen Verfahren werden nachfolgend aufgeführt: Examples of particularly suitable combinations of meltable polymers and liquids in the process according to the invention are listed below:
Tabelle 2. Geeignete Kombinationen von schmelzbaren Polymeren und Flüssigkeiten Table 2. Suitable combinations of meltable polymers and liquids
Beispiele für besonders geeignete Kombinationen von Bindemitteln und Flüssigkeiten im erfindungsgemäßen Verfahren werden nachfolgend aufgeführt: Examples of particularly suitable combinations of binders and liquids in the process according to the invention are listed below:
Tabelle 3. Geeignete Bindemittel und Flüssigkeiten Table 3. Suitable binders and liquids
Beispiele für besonders geeignete Kombinationen von schmelzbaren Polymeren, Bindemitteln und Flüssigkeiten im erfindungsgemäßen Verfahren werden nachfolgend aufgeführt: Examples of particularly suitable combinations of meltable polymers, binders and liquids in the process according to the invention are listed below:
Tabelle 4. Geeignete Kombinationen von schmelzbaren Polymeren, Bindemitteln und Flüssigkeiten Table 4. Suitable combinations of meltable polymers, binders and liquids
Beispiele für besonders geeignete Kombinationen von schmelzbaren Polymeren, geeigneten Bindemitteln und Pulvern im erfindungsgemäßen Verfahren werden nachfolgend aufgeführt: Tabelle 5. Geeignete Kombinationen von schmelzbaren Polymeren, Bindemitteln und Pulvern Examples of particularly suitable combinations of meltable polymers, suitable binders and powders in the process according to the invention are listed below: Table 5. Suitable combinations of meltable polymers, binders and powders
Bei der Verwendung von Metallpulvem wird bevorzugt unter Inertgasatmosphäre gearbeitet oder es werden zumindest oberflächenoxidierte oder oxidationsbeständige Metallpulver eingesetzt, um Metallbrände auszuschließen. Beispiele für besonders geeignete Kombinationen von Metallen und geeigneten Bindemitteln und Pulvern im erfindungsgemäßen Verfahren werden nachfolgend aufgeführt. Auch hier erfolgt das Verfahren bevorzugt unter Inertbedingungen, beispielsweise durch Verwendung von Inertgas: When using Metallpulvem is preferably carried out under inert gas or at least surface-oxidized or oxidation-resistant metal powder are used to exclude metal fires. Examples of particularly suitable combinations of metals and suitable binders and powders in the process according to the invention are listed below. Again, the process is preferably carried out under inert conditions, for example by using inert gas:
Tabelle 6. Geeignete Kombinationen von Metallen, Bindemitteln und Pulvern Table 6. Suitable combinations of metals, binders and powders
Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft ferner einen behandelten Gegenstand, erhältlich durch ein Verfahren, wie dies vorstehend im Detail beschrieben ist. Ein derartiger Gegenstand kann insbesondere verbesserte mechanische Eigenschaften aufweisen. Der Gegenstand hergestellt gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren weist bevorzugt eine Oberfläche mit einem Mittenrauwert Ra (DIN EN ISO 4287) von < 500 mih, bevorzugt von < 200 mih, oder bevorzugt von < 100 mih auf oder bevorzugt in einem Bereich von 10 bis 500 mih, oder mehr bevorzugt in einem Bereich von 50 bis 100 mih. The present invention further relates to a treated article obtainable by a process as described in detail above. Such an article may in particular have improved mechanical properties. The article produced according to the method of the invention preferably has a surface with a mean roughness Ra (DIN EN ISO 4287) of <500 mih, preferably of <200 mih, or preferably of <100 mih or preferably in a range of 10 to 500 mih, or more preferably in a range of 50 to 100 mih.
Der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellter Gegenstand zeichnet sich insbesondere durch seine besonders hohe Stabilität aus und dabei ferner durch besonders homogene mechanische Eigenschaften. The article produced by the process according to the invention is distinguished in particular by its particularly high stability and, furthermore, by particularly homogeneous mechanical properties.
Bezüglich der mechanischen Eigenschaften seien insbesondere die Dichte und die Zugfestigkeit genannt, welche insbesondere die Stabilität des Gegenstands in der Schichtebene darstellt. With regard to the mechanical properties, in particular the density and the tensile strength are mentioned, which in particular represents the stability of the article in the layer plane.
Diesbezüglich ist es besonders bevorzugt, dass im Zugversuch angelehnt an DIN EN ISO 527-2 das Produkt des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Zugfestigkeit aufweist, die größer ist, als die Zugfestigkeit des ungetemperten Gegenstands. In anderen Worten ausgedrückt, dass die behandelten Gegenstände nach dem Tempern eine Zugfestigkeit aufweisen, die größer ist, als vor dem Tempern. Dabei ist es bevorzugt, dass die behandelten Gegenstände nach dem Tempern eine Zugfestigkeit aufweisen, die größer ist, als die Zugfestigkeit des unbehandelten Gegenstands, bevorzugt um einen Betrag von > 10%, mehr bevorzugt um einen Betrag von > 20%, weiter bevorzugt um einen Betrag von > 30%, weiter bevorzugt um einen Betrag von > 50%, weiter bevorzugt um einen Betrag von > 100%, wobei die vorstehend beschriebenen Werte sich auf die Zugfestigkeit des unbehandelten Gegenstands beziehungsweise des Gegenstands vor dem Tempern beziehen. In this regard, it is particularly preferred that in the tensile test based on DIN EN ISO 527-2, the product of the method according to the invention has a tensile strength which is greater than the tensile strength of the untempered article. In other words, after annealing, the treated articles have a tensile strength that is greater than before annealing. It is preferred that the treated articles, after annealing, have a tensile strength which is greater than the tensile strength of the untreated article, preferably by an amount of> 10%, more preferably by an amount of> 20%, more preferably by one Amount of> 30%, more preferably by an amount of> 50%, more preferably by an amount of> 100%, wherein the values described above relate to the tensile strength of the untreated article or the article before annealing.
Es ist weiterhin bevorzugt, dass die Dichte des behandelten Gegenstands größer ist als die Dichte des unbehandelten Gegenstands, oder in anderen Worten, dass die Dichte nach Tempern in einem erfindungsgemäß geeigneten Medium größer ist, als vor dem Tempern. Der Dichteunterschied äußert sich typischerweise darin, dass das getemperte Produkt bzw. der getemperte Gegenstand kleinere geometrischen Maße aufweist, das der ungetemperte Gegenstand. Dabei ist es besonders bevorzugt, dass die Dichte des behandelten Gegenstands größer ist als die Dichte des unbehandelten Gegenstands, bevorzugt um einen Betrag von > 1%, bevorzugt um einen Betrag von > 2%, weiter bevorzugt um einen Betrag von > 5%, weiter bevorzugt um einen Betrag von > 10%, bezogen auf die Dichte des unbehandelten Gegenstands beziehungsweise bezogen auf die Dichte des Gegenstands vor Tempern. It is further preferred that the density of the treated article is greater than the density of the untreated article, or in other words, that the density after annealing is greater in a suitable medium according to the present invention than before annealing. The difference in density is typically expressed by the fact that the tempered product or object has smaller geometrical dimensions than the unannealed object. It is particularly preferred that the density of the treated article is greater than the density of the untreated article, preferably by an amount of> 1%, preferably by an amount of> 2%, more preferably by an amount of> 5%, on preferably by an amount of> 10%, based on the density of the untreated article or based on the density of the article before annealing.
Insbesondere diese mechanischen Eigenschaften lassen sich durch das hier beschriebene Verfahren im Vergleich zu herkömmlichen additiv erzeugten Gegenständen verbessern. In particular, these mechanical properties can be achieved by the method described here Improve compared to conventional additive produced objects.
In einer bevorzugten Ausführungsform weisen im Zugscherversuch angelehnt an DIN EN 1465 die Schichten des behandelten Körpers zueinander eine Scherfestigkeit von > 1 N/mm2 (bevorzugt > 1.5 N/mm2, mehr bevorzugt > 2 N/mm2) auf. Bezüglich weiterer Vorteile und technischer Merkmale des erfindungsgemäßen Verfahrens und des erfmdungsgemäßen Gegenstandes wird auf die nachfolgende Beschreibung der Herstellung eines Gegenstands verwiesen, und umgekehrt. In a preferred embodiment, in the tensile shear test based on DIN EN 1465, the layers of the treated body to each other have a shear strength of> 1 N / mm 2 (preferably> 1.5 N / mm 2 , more preferably> 2 N / mm 2 ). With regard to further advantages and technical features of the method according to the invention and of the article according to the invention, reference is made to the following description of the production of an article, and vice versa.
Beispiele: Examples:
Im Folgenden werden verschiedene Versuche gezeigt, in denen ein durch Binderjetting oder einem Bindeijetting analogen Verfahren erzeugter Gegenstand untersucht wird. Der Gegenstand, beinhaltend ein Pulver und einen Klebstoff, der das Pulver zusammenhält, wurde mittels eines additiven schichtaufbauenden F ertigungsverfahrens hergestellt und auf seine Eigenschaften vor und nach dem Tempern in einem erfindungsgemäß geeigneten Medium untersucht. In the following, various experiments are shown in which an object produced by binder jetting or a binding method is examined. The article comprising a powder and an adhesive holding the powder together was prepared by an additive layer-forming manufacturing process and examined for its properties before and after annealing in a suitable medium according to the invention.
Prüfverfahren: Zugversuch: Gemäß DIN EN ISO 527-2. Test method: Tensile test: According to DIN EN ISO 527-2.
Korngrößen bzw. Partikeldurchmesser: wenn nicht anders spezifiziert wurden Korngrößen bzw. Partikelgrößen mittels Laserbeugung (HELOS - Partikelgröß enanaly s e) ermittelt Particle sizes or particle diameters: Unless otherwise specified, particle sizes or particle sizes were determined by means of laser diffraction (HELOS particle size enanaly s e)
Einsatzstoffe: Starting Materials:
Silikonöl (Silikonölbad): Oil M 50 El von der Fa. Momentive™, farblos NaCl: Speisesalz mit Korngröße von 0,1 bis 0,9 mm. Silicone oil (silicone oil bath): Oil M 50 El from the company Momentive ™, colorless NaCl: table salt with grain size from 0.1 to 0.9 mm.
Sand (Filtersand): Quarzsand mit Korngröße von 0,4 bis 0,8 mm. Sand (filter sand): quartz sand with grain size from 0.4 to 0.8 mm.
S1 Zugstäbe auf Basis von Polypor C (PPC) hergestellt nach dem Binderj ettingverfahren auf Basis von PMMA bezogen von der Voxeljet AG und eingesetzt wie bezogen. TPU: Desmopan® 3787A wurde bezogen von der Covestro Deutschland AG. S1 tensile bars based on Polypor C (PPC) prepared by the Binderj ettingverfahren based on PMMA obtained from Voxeljet AG and used as purchased. TPU: Desmopan® 3787A was purchased from Covestro Deutschland AG.
Polycarbonat: Makroion® 2408 wurde bezogen von der Covestro Deutschland AG. Polyurethanklebstoff: Dispercoll® U54, 50%tige Polyurethanklebstoffdispersion wurde bezogen von der Covestro Deutschland AG. Polycarbonate: Makroion® 2408 was purchased from Covestro Deutschland AG. Polyurethane adhesive: Dispercoll® U54, 50% polyurethane adhesive dispersion was purchased from Covestro Deutschland AG.
Ein Teil der erhaltenen S1 Stäbe auf Basis von PMMA wurden vollständig mit pulverförmigem NaCl umhüllt wobei die Stäbe in Raumrichtung jeweils von mindestens einer 1cm dicken Salzschicht umschlossen waren und für 140°C und 160°C für 2h und 4h im Umluft Ofen erhitzt. Dieser Vorgang wird auch als Tempern bezeichnet. Im Anschluss an das Tempern wurde das Gefäß mit NaCl Pulver und Zugstäben aus dem Umluft Ofen herausgenommen und innerhalb von 30 min auf 23 °C langsam abgekühlt bevor die Stäbe entnommen und mechanisch vom Salz getrennt wurden. Part of the resulting PMMA-based S1 rods were completely enveloped with powdered NaCl, with the rods each being enclosed in the direction of space by at least one 1 cm thick salt layer and heated at 140 ° C. and 160 ° C. for 2 h and 4 h in a circulating air oven. This process is also called annealing. Following annealing, the vessel was removed from the convection oven with NaCl powder and tensile bars and slowly cooled to 23 ° C over 30 minutes before the bars were removed and mechanically separated from the salt.
Die erhaltenen S1 Stäbe von PMMA wurden dann im Anschluss nach Lagerung von 24h bei 23 °C gemäß DIN EN ISO 527-2 im Zugversuch geprüft. The resulting S1 rods of PMMA were then tested in the tensile test after storage for 24 h at 23 ° C. according to DIN EN ISO 527-2.
Die Ergebnisse sind mit Probe 1 bis 5 in Tabelle 7 gelistet. V ergleichsversuche sind mit* gekennzeichnet. The results are listed in samples 7 to 5 in Table 7. Comparison attempts are marked with *.
Das verwendete TPU Pulver wurde erhalten durch Kryomahlen von Desmopan® 3787A, bezogen von der Covestro Deutschland AG. Dazu wurde das TPU mit 0,2 Gew.-%, bezogen auf TPU, hydrophobierter pyrogener Kieselsäure als Fließmittel (Aerosil® R972 von Evonik) vermengt und die Mischung mechanisch unter Tiefkälte (kryogener Zerkleinerung) in einer Stiftmühle zu Pulver verarbeitet und anschließend durch eine Siebmaschine klassifiziert. 90 Gew.-% des Mittels hatten einen T eilchendurchmesser von kleiner 140 mih (gemessen mittels Laserbeugung (HELOS - Partikelgrößenanalyse)). The TPU powder used was obtained by cryomilling Desmopan® 3787A, obtained from Covestro Deutschland AG. For this purpose, the TPU was mixed with 0.2% by weight, based on TPU, of hydrophobized pyrogenic silica as flow agent (Aerosil® R972 from Evonik), and the mixture was mechanically converted into powder under cryogenic cryogenization (cryogenic comminution) in a pin mill Screening machine classified. 90% by weight of the composition had a particle diameter of less than 140 μm (measured by means of laser diffraction (HELOS particle size analysis)).
Zur Simulation des Binderj ettingverfahrens wurden das TPU-Pulver mit Dispercoll® U54, einer Polyurethandispersion, bezogen von der Covestro Deutschland AG, im Massenverhältnis 1 :1 vermischt und in 8*1 mm Schichten, mit zwischenzeitlichem Antrocknen für jeweils 20 min bei 23°C in eine rechteckige Form von 8*20 cm mit Teflonboden mit einem Rakel übereinander geschichtet. Dazu wurden die Wände der Form bei jedem Beschichtungsvorgang jeweils um 1mm mit Klebeband erhöht. Nach weiterem Trocknen der Abmischung für 24h bei 23°C und 1h bei 80°C wurde die Platte in lcm*8cm Stäbe geschnitten und ein Teil der erhaltenen Stäbe erfmdungsgemäß mit pulverförmigem NaCl umhüllt. Die Stäbe waren in Raumrichtung j eweils von mindestens einer 1cm dicken Salzschicht umschlossen und für 1 h bei 180°C im Umluft Ofen erhitzt (Temperung). Im Anschluss an die Temperung wurden das Gefäß mit NaCl Pulver und Probenstäben aus dem Umluft Ofen herausgenommen und innerhalb von 30 min auf 23 °C abgekühlt bevor die Stäbe entnommen und mechanisch vom Salz getrennt wurden. Die erhaltenen Stäbe wurden dann im Anschluss nach Lagerung von 24h in gemäß DIN EN ISO 527-2 (die Prüfkörperformen entsprechen nicht der DIN EN ISO 527-2) im Zugversuch geprüft. To simulate the Binderj ettingverfahrens the TPU powder with Dispercoll® U54, a polyurethane dispersion, purchased from Covestro Deutschland AG, in a mass ratio of 1: 1 and mixed in 8 * 1 mm layers, with intermediate drying for 20 min at 23 ° C. in a rectangular shape of 8 * 20 cm with Teflon bottom layered with a squeegee. For this purpose, the walls of the mold were each increased by 1 mm with adhesive tape during each coating process. After further drying of the mixture for 24 h at 23 ° C and 1 h at 80 ° C, the plate was cut into 1 cm * 8cm rods and a part of the rods obtained according erfmdungsgemäß coated with powdered NaCl. The bars were in the direction of space in each case surrounded by at least one 1 cm thick salt layer and heated for 1 h at 180 ° C in a convection oven (annealing). Following annealing, the vessel was removed from the convection oven with NaCl powder and sample rods and cooled to 23 ° C over 30 minutes before the bars were removed and mechanically separated from the salt. The rods obtained were then tested after storage for 24 h in accordance with DIN EN ISO 527-2 (the test specimens do not conform to DIN EN ISO 527-2) in the tensile test.
Die Ergebnisse zu Zugstäben, die aus TPU gefertigt wurden sind mit Probe 6 und 7 in Tabelle 7 gelistet. V ergl eichsversuche sind mit* gekennzeichnet. The results of tensile bars made of TPU are listed in samples 7 and 7 in Table 7. P reparation tests are marked with *.
Das verwendete Polycarbonat Pulver wurde erhalten durch Kryomahlen von Makrolon®2408, bezogen von der Covestro Deutschland AG. Dazu wurde das Polycarbonat mit 0,2 Gew.-%, bezogen auf Polycarbonat, hydrophobi erter pyrogener Kieselsäure als Fließmittel (Aerosil® R972 von Evonik) vermengt und die Mischung mechanisch unter Tiefkälte (kryogener Zerkleinerung mit flüssigem Stickstoff) in einer Stiftmühle zu Pulver verarbeitet und anschließend durch eine Siebmaschine klassifiziert. 90 Gew.-% des Mittels hatten einen T eilchendurchmesser von kleiner 140 mih (gemessen mittels Laserbeugung (HELOS - Partikelgrößenanalyse)). The polycarbonate powder used was obtained by cryomilling Makrolon® 2408, purchased from Covestro Deutschland AG. For this purpose, the polycarbonate with 0.2 wt .-%, based on polycarbonate, hydrophobi erter fumed silica as a superplasticizer (Aerosil® R972 from Evonik) was mixed and the mixture processed mechanically under deep freezing (cryogenic comminution with liquid nitrogen) in a pin mill to powder and then classified by a screening machine. 90% by weight of the composition had a particle diameter of less than 140 μm (measured by means of laser diffraction (HELOS particle size analysis)).
Zur Simulation des Binderj ettingverfahrens wurden das Polycarbonatpulver mit Dispercoll® U54, einer Polyurethandispersion, bezogen von der Covestro Deutschland AG, im Massenverhältnis 1 :1 vermischt und in 8*lmm Schichten, mit zwischenzeitlichem Antrocknen für jeweils 20 min bei 23 °C in eine rechteckige Form von 8*20cm mit Teflonboden mittels eines Rakels übereinander geschichtet. Dazu wurden die Wände der Form bei jedem Beschichtungsvorgang jeweils um 1mm mit Klebeband erhöht. Nach weiterem Trocknen der Abmischung für 24h bei 23°C und lh bei 80°C wurde die erhaltene Platte in ca. lern *8 cm Stäbe geschnitten und ein Teil der erhaltenen Stäbe erfindungsgemäß mit pulverförmigem NaCl umhüllt, wobei die Stäbe in Raumrichtung jeweils von mindestens einer lern dicken Salzschicht umschlossen wurden und für lh bei 180°C im Umluft Ofen erhitzt. Im Anschluss an die Temperung wurde das Gefäß mit NaCl Pulver und Probenstäben aus dem Umluft Ofen herausgenommen und innerhalb von 30 min auf 23 °C abgekühlt bevor die Stäbe entnommen und mechanisch vom Salz getrennt wurden. To simulate the Binderj ettingverfahrens the polycarbonate powder with Dispercoll® U54, a polyurethane dispersion, supplied by Covestro Deutschland AG, in a mass ratio of 1: 1 and mixed in 8 * lmm layers, with intermediate drying for 20 min at 23 ° C in a rectangular Shape of 8 * 20cm with Teflon base layered with a squeegee. For this purpose, the walls of the mold were each increased by 1 mm with adhesive tape during each coating process. After further drying of the mixture for 24 h at 23 ° C and lh at 80 ° C, the plate obtained was cut in about learning * 8 cm rods and a part of the rods obtained according to the invention coated with powdered NaCl, the rods in the direction of each of at least a schles thick salt layer were enclosed and heated for lh at 180 ° C in a convection oven. Following annealing, the vessel was removed from the convection oven with NaCl powder and sample rods and cooled to 23 ° C over 30 minutes before the bars were removed and mechanically separated from the salt.
Die erhaltenen Stäbe wurden dann im Anschluss nach Lagerung von 24h in Anlehnung an DIN EN ISO 527-2 (die Prüfkörp er formen entsprechen nicht der DIN EN ISO 527-2) im Zugversuch geprüft. The rods obtained were then tested in the tensile test after storage for 24 h on the basis of DIN EN ISO 527-2 (the test specimens do not conform to DIN EN ISO 527-2).
Die Ergebnisse zu Zugstäben, die aus Polycarbonat gefertigt wurden sind mit Probe 8 und 9 in Tabelle 7 gelistet. V ergleichsversuche sind mit* gekennzeichnet. The results of tensile bars made of polycarbonate are listed in Sample 7 and Sample 9. Comparison attempts are marked with *.
Aufgrund der hohen Spannungen rutschten die Stäbe 6 bis 9 in den Klemmen der Zugprüfmaschine, so dass nur die Zugmodule vergleichend betrachtet wurden. Tabelle 7. Temperung in NaCl Due to the high stresses, the rods 6 to 9 slid in the clamps of the tensile tester, so that only the tensile moduli were compared. Table 7. Tempering in NaCl
Proben- ProbenSample samples
Zug- Maximal Bruch- Bruch- Köper- körperTensile- Maximum fracture- fracture- body
Modul Spannung Spannung dehnung höhe breiteModule voltage tension expansion height width
MPa MPa MPa % mm mmMPa MPa MPa% mm mm
PMMA PMMA
Probe 1* Referenz  Sample 1 * reference
unbehandelt 240,1 3,0 2,9 1,4 4,0 10,0  untreated 240.1 3.0 2.9 1.4 4.0 10.0
Probe 2 lh 140°C 314,6 3,6 3,5 1,2 3,9 10,0 Sample 2 lh 140 ° C 314.6 3.6 3.5 1.2 3.9 10.0
Probe 3 2h 140°C 335,1 4,0 4,0 1,3 3,9 9,9 Sample 3 2h 140 ° C 335.1 4.0 4.0 1.3 3.9 9.9
Probe 4 lh 160°C 316,3 3,6 3,5 1,1 3,8 9,9 Sample 4 lh 160 ° C 316.3 3.6 3.5 1.1 3.8 9.9
Probe 5 2h 160°C 334,2 4,3 4,1 1,4 3,8 9,8 Sample 5 2h 160 ° C 334.2 4.3 4.1 1.4 3.8 9.8
Proben- Proben Sample samples
Zug- Köper- körperTensile body
Modul höhe breiteModule height wide
MPa mm mmMPa mm mm
TPU TPU
Probe 6* Referenz  Sample 6 * Reference
unbehandelt 3,7 6,2 10,1 untreated 3.7 6.2 10.1
Probe 7 17,0 5.3 9.9 Sample 7 17.0 5.3 9.9
Polycarbonat  polycarbonate
Referenz  reference
Probe 8* unbehandelt 51,9 6,6 10,2 Sample 8 * untreated 51.9 6.6 10.2
Probe 9 123,2 6.3 10,0Sample 9 123.2 6.3 10.0
Mit * gekennzeichnet bedeutet Vergleichsversuch Marked with * means comparative experiment
Ein Teil der erhaltenen S1 Stäbe auf Basis von PMMA wurden erfindungsgemäß in Silikonöl für 110°C und 130°C für lh im Umluft Ofen erhitzt. Im Anschluss an die Temperung wurden dasA portion of the obtained PMMA-based S1 rods were heated according to the invention in silicone oil for 110 ° C. and 130 ° C. for 1 h in a circulating air oven. Following the tempering were the
Gefäß mit Silikonöl und Zugstäben aus dem Umluftofen herausgenommen und innerhalb von 30 min auf 23 °C langsam abgekühlt bevor die Stäbe entnommen wurden und mit Hilfe von saugfähigem Papier von Resten Silikonöl weitgehend befreit wurden. Die erhaltenen S1 Stäbe von PMMA wurden dann im Anschluss nach Lagerung von 24h bei 23 °C gemäß DIN EN ISO 527-2 im Zugversuch geprüft. Die Ergebnisse zu Zugstäben, die aus PMMA gefertigt wurden und in Silikonöl getempert wurden, sind mit Probe 10, 11 und 12 in Tabelle 8 gelistet. V ergleichsversuche sind mit* gekennzeichnet. Removed vessel with silicone oil and tensile rods from the convection oven and slowly cooled to 23 ° C within 30 min before the rods were removed and were largely freed of residues of silicone oil using absorbent paper. The resulting S1 rods of PMMA were then tested in the tensile test after storage for 24 h at 23 ° C. according to DIN EN ISO 527-2. Results for tensile bars made from PMMA and annealed in silicone oil are listed in Tables 8, Sample 10, 11, and 12. Comparison attempts are marked with *.
Tabelle 8. Temperung in Silikonöl Table 8. Heat treatment in silicone oil
Proben- Proben-Sample Sample
Zug- Maximal Bruch- Bruch- Köper- körperTensile- Maximum fracture- fracture- body
Modul Spannung Spannung dehnung höhe breiteModule voltage tension expansion height width
MPa MPa MPa % mm mmMPa MPa MPa% mm mm
PMMA PMMA
Probe 10* Referenz  Sample 10 * reference
unbehandelt 240 3,0 2,9 1,4 4,0 10,0  untreated 240 3.0 2.9 1.4 4.0 10.0
Probe 11 lh 110°C 267 3,25 3,24 1,4 3,97 9,95 Sample 11 lh 110 ° C 267 3.25 3.24 1.4 3.97 9.95
Probe 12 lh 130°C 292 3,49 3,49 1,4 3,89 9,96 Der Vergleich der Ergebnisse zu den Zugstäben hergestellt gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahrens verglichen zu den nicht erfindungsgemäß hergestellten Zugstäben zeigt eine deutliche Verbesserung der mechanischen Eigenschaften nach erfindungsgemäßer Temperaturlagerung im Vergleich zu den nicht getemperten Proben. Sample 12 lh 130 ° C 292 3.49 3.49 1.4 3.89 9.96 The comparison of the results of the tensile bars produced according to the method of the invention compared to the tensile bars not according to the invention shows a significant improvement in the mechanical properties according to the invention Temperature storage compared to the non-annealed samples.
Weiter hat die Dichte der erfmdungsgemäß nachgetemperten Proben zugenommen, was an den geringeren Höhen und Breiten der Probenkörper nach der Temperung abzuleiten ist. Furthermore, the density of the samples re-tempered according to the invention has increased, which is to be deduced from the lower heights and widths of the sample body after tempering.
Weiter ist durch die Temperung in geeigneten inerten Medien mit höherer Dichte als Luft eine deutlich verbesserte Formstabilität der Körper erreicht worden im Gegensatz zu frei getemperten Prüfkörpern, da diese weniger wirksam der Schwerkraft ausgesetzt sind, was sich in der Erhöhung der Werte des Zugmoduls, der maximalen Spannung und der Bruchspannung der Probekörper wi- derspiegelt. Dies ist besonders bei filigranen Baukörpem eine wichtige Eigenschaftsverbesserung. Furthermore, significantly improved dimensional stability of the bodies has been achieved by annealing in suitable inert media with higher density than air, in contrast to free-tempered specimens, since they are less effectively exposed to gravity, resulting in the increase of the values of the tensile modulus, the maximum The voltage and the breaking stress of the test specimens reflect. This is an important property improvement, especially for filigree buildings.
Weiter hat sich die Oberflächenrauhigkeit der erfindungsgemäß nachgetemperten Proben in der Tendenz verbessert in Richtung einer geringeren Oberflächenrauhigkeit. Dies wurde durch haptische Versuche an den Oberflächen ermittelt. Dieser Effekt wird besonders deutlich bei der Verwendung von nicht lösenden und quellenden Temperflüssigkeiten oder feinen Pulvern. Further, the surface roughness of the samples post-annealed according to the present invention tends to be improved toward a lower surface roughness. This was determined by haptic tests on the surfaces. This effect is particularly evident when using non-dissolving and swelling tempering liquids or fine powders.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Herstellung eines behandelten Gegenstandes, umfassend die Schritte: A method of making a treated article comprising the steps of:
- Aufträgen einer Schicht aus Partikeln auf eine Zielfläche; - orders of a layer of particles on a target surface;
- Aufträgen eines flüssigen Bindemittels auf einen ausgewählten Teil der Schicht, entsprechend einem Querschnitt des Gegenstandes, so dass die Partikel im ausgewählten Teil verbunden werden; Applying a liquid binder to a selected part of the layer, corresponding to a cross section of the article, so that the particles are joined in the selected part;
- Wiederholen der Schritte des Auftragens der Partikel und des Auftragens von Bindemittel für eine Mehrzahl von Schichten, so dass die verbundenen Teile der benachbarten Schichten sich verbinden, um einen Gegenstand zu erhalten; wobei wenigstens ein Teil der Partikel ein schmelzbares Polymer aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der erhaltene Gegenstand wenigstens teilweise mit einer auf > T erwärmten Flüssigkeit oder einem auf > T erwärmten Pulverbett kontaktiert wird, um den behandelten Gegenstand zu erhalten, wobei T für eine Temperatur von > 25 °C steht, die Flüssigkeit für das im Gegenstand vorliegende Bindemittel und das schmelzbare Polymer kein Lösungsmittel oder Reaktionspartner darstellt und das Pulverbett von den Partikeln des schmelzbaren Polymers verschieden ist. Repeating the steps of applying the particles and applying binder to a plurality of layers such that the bonded portions of the adjacent layers combine to obtain an article; wherein at least a portion of the particles comprise a meltable polymer, characterized in that the resulting article is contacted at least partially with a liquid heated to> T or heated to> T to obtain the treated article, wherein T is at a temperature of > 25 ° C, the liquid for the present in the binder and the meltable polymer is not a solvent or reactant and the powder bed is different from the particles of the meltable polymer.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Bindemittel ein Bindemittel ausgewählt ist, welches unter Vernetzung aushärtet. 2. The method according to claim 1, characterized in that a binder is selected as the binder, which cures with crosslinking.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Gegenstand vorliegendes Bindemittel eine Erweichungstemp eratur aufweist, welche größer ist als die Erwei chungstemp eratur des schmelzbaren Polymers, wobei die Erweichungstemperatur definiert ist als Schnittpunkt der Kurven für Speichermodul E‘ und Verlustmodul E“ in einer temp eraturabhängigen dynamisch-mechanischen Analyse. A method according to claim 1 or 2, characterized in that the binder present in the article has a softening point which is greater than the softening temperature of the meltable polymer, the softening point being defined as the intersection of the curves for the storage modulus E 'and loss modulus E. "In a temperature-dependent dynamic-mechanical analysis.
4. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Gegenstand vorliegendes Bindemittel im Zugscherversuch gemäß DIN EN 1465 bei der Verklebung von Prüfkörpern aus dem schmelzbaren Polymer eine Klebkraft von > 0.5 N/mm2 aufweist. 4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the present binder in the tensile shear test according to DIN EN 1465 in the bonding of test specimens of the fusible polymer has a bond strength of> 0.5 N / mm 2 .
5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass während des Kontaktierens des Gegenstands mit der erwärmten Flüssigkeit die Flüssigkeit wenigstens zeitweise unter Druck gesetzt wird. 5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that during the contacting of the article with the heated liquid, the liquid is at least temporarily pressurized.
6. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass weiterhin die Temperatur T, ausgedrückt in Grad Celsius, > 1 °C unterhalb der Erweichungstemperatur des schmelzbaren Polymers liegt, wobei die Erweichungstemperatur definiert ist als Schnittpunkt der Kurven für Speichermodul E‘ und Verlustmodul E“ in einer temperaturabhängigen dynamisch- mechanischen Analyse. 6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that further the temperature T, expressed in degrees Celsius,> 1 ° C below the softening temperature of the meltable polymer, wherein the softening temperature is defined as the intersection of the curves for memory module E ' and loss modulus E "in a temperature-dependent dynamic-mechanical analysis.
7. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur T, ausgedrückt in Grad Celsius, weiterhin < 95% der Zersetzungstemperatur von im Gegenstand vorliegendem Bindemittel beträgt, wobei die Zersetzungstemperatur definiert ist als die Temperatur, bei der ein Massenverlust von > 10% in einer thermogravimetrischen Analyse bei einer Heizrate von 5 °C/min im Luftstrom festgestellt wird. A method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the temperature T, expressed in degrees Celsius, is still <95% of the decomposition temperature of the binder present in the article, the decomposition temperature being defined as the temperature at which a mass loss occurs of> 10% in a thermogravimetric analysis at a heating rate of 5 ° C / min in the air stream.
8. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur T weiterhin so gewählt wird, dass bei dieser Temperatur der Elastizitätsmodul (bestimmt in einer temperaturabhängigen dynamisch-mechanischen Analyse) des schmelzbaren Polymers > 105 Pa bis < 108 Pa beträgt. 8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the temperature T is further selected so that at this temperature the modulus of elasticity (determined in a temperature-dependent dynamic mechanical analysis) of the meltable polymer> 10 5 Pa to <10 8 Pa is.
9. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktieren des erhaltenen Gegenstands mit der Flüssigkeit oder dem Pulverbett für > 5 Minuten bis < 24 Stunden durchgeführt wird. 9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the contacting of the obtained article with the liquid or the powder bed is carried out for> 5 minutes to <24 hours.
10. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur T > 40 °C bis < 300 °C beträgt. 10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the temperature T> 40 ° C to <300 ° C.
11. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das schmelzbare Polymer ausgewählt aus: PEEK, PAEK, PEKK, Polyethersulfone, Polyimid, Polyetherimid, Polyester, Polyamide, Polycarbonate, Polyurethane, Polyvinylchlorid, Polyoxymethylen, Polyvinylacetat, Polyacrylate, Polymethacrylate, TPE (Thermoplastische Elastomere), Polystyrol, Polyethylen, Polypropylen und Abmischungen der genannten Polymere. 11. The method according to any one of claims 1 to 10, characterized in that the meltable polymer selected from: PEEK, PAEK, PEKK, polyethersulfones, polyimide, polyetherimide, polyesters, polyamides, polycarbonates, polyurethanes, polyvinyl chloride, polyoxymethylene, polyvinyl acetate, polyacrylates, polymethacrylates , TPE (thermoplastic elastomers), polystyrene, polyethylene, polypropylene and blends of said polymers.
12. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit ausgewählt ist aus: Silikonöle, fluorierte Kohlenwasserstoffe, Polyethylenwachse, Salzwasser, Metallschmelzen, ionische Flüssigkeiten und Mischungen der genannten Flüssigkeiten. 12. The method according to any one of claims 1 to 11, characterized in that the liquid is selected from: silicone oils, fluorinated hydrocarbons, polyethylene waxes, salt water, molten metal, ionic liquids and mixtures of said liquids.
13. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Pulverbett Partikel aus Glas, Polytetrafluoroethylen, Siliziumdioxid, Aluminiumoxid, Metall oder deren Mischungen enthält. 13. The method according to any one of claims 1 to 11, characterized in that the powder bed contains particles of glass, polytetrafluoroethylene, silica, alumina, metal or mixtures thereof.
14. Behandelter Gegenstand, erhältlich durch ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13. 14. A treated article obtainable by a process according to any one of claims 1 to 13.
15. Gegenstand gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet dass im Zugscherversuch angelehnt an DIN EN 1465 die Schichten des behandelten Körpers zueinander eine Scherfestigkeit von > 115. An article according to claim 14, characterized in that the tensile shear test based on DIN EN 1465, the layers of the treated body to each other a shear strength of> 1
N/mm2 aufweisen. N / mm 2 .
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