EP3890907A1 - Verfahren zur bereitstellung eines partikelmaterials - Google Patents

Verfahren zur bereitstellung eines partikelmaterials

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EP3890907A1
EP3890907A1 EP19817627.3A EP19817627A EP3890907A1 EP 3890907 A1 EP3890907 A1 EP 3890907A1 EP 19817627 A EP19817627 A EP 19817627A EP 3890907 A1 EP3890907 A1 EP 3890907A1
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EP
European Patent Office
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particle
weight
particle material
starting material
particulate
Prior art date
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Pending
Application number
EP19817627.3A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Sven Pawliczek
Ulrich Kleinhans
Marius Christ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
EOS GmbH
Original Assignee
EOS GmbH
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Publication date
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    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
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    • C04B2235/77—Density
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    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Definitions

  • the invention relates to a particle material and a composition as well as a method and a system for providing a particle material or a composition and corresponding uses,
  • particle material in particular nanoparticle material
  • additive manufacturing processes for example 3D printing
  • catalysts and / or for (super) capacitors as electrodes
  • particle material in particular nanoparticle material
  • Nanoparticle material are perceived as comparatively complex.
  • composition a corresponding composition and corresponding uses.
  • the object is preferably achieved by a method for providing a particulate material from an at least essentially metallic and / or ceramic starting material, comprising the following steps: a) Generating the particulate material from the starting material
  • Evaporation of the starting material by introducing energy, preferably radiation energy, in particular by means of at least one laser, into the starting material and then (at least partially, possibly at least essentially completely) condensing the evaporated starting material, b) collecting the particle material in at least one (possibly first)
  • Pick-up and / or transport device in particular at least one container, c) picking up, in particular storing, and / or transporting the
  • Particle material in the first (and / or possibly a further, second) receiving and / or transport device such that it can be used for a subsequent process, in particular in a state of at least non-permanent passivation, and d) provision of the particle material for a subsequent process.
  • a key concept of the invention is to produce the particulate material by evaporating the starting material and then condensing, the particulate material being configured or made available for a subsequent process.
  • the particulate material is preferably nanoparticle material (preferably as specified below).
  • the starting material is also preferably in particulate form (but can also be partially or completely non-particulate). If there is a particulate configuration, a particle size of the starting material is preferably (significantly) larger than a particle size of the particle material, for example at least twice, more preferably at least 5 times, even more preferably at least 10 times, optionally at least 100 times or at least 500 times or at least 1000 times as large (preferably according to the concrete definitions for the particle size below).
  • the starting material! also in block form, in particular plate form (e.g. as a metal plate).
  • the starting material can be a coherent, in particular
  • a monolithic body which preferably has a weight of at least 1 g, preferably at least 10 g, optionally at least 100 g or at least 1 kg and / or which has an outer surface of at least 25 cm 2 , preferably at least 400 cm 2 , possibly at least 1000 cm 2 .
  • Nanoparticles in particular can have a positive effect on the process, for example, in a building powder for additive manufacturing processes. It's like that
  • the scattered light can, if necessary, be directed onto surrounding powder again, where a part can be absorbed again. This can make it possible to additively build alloys or materials that are otherwise difficult or impossible to add.
  • a fine-grained microstructure can form. Furthermore, nanoparticles on the (building) powder surface can reduce the risk of powder blowing.
  • Particle mobility can possibly be caused by geometric interlocking and forces
  • component properties can be influenced in a targeted manner.
  • the structure can be embrittled with oxides and / or nitrides, in particular oxidic and / or nitridic nanoparticles and / or specific alloying elements can be introduced, which in turn change the properties and the microstructure.
  • the (nano) particles of the particle material can be amorphous, crystalline or partially crystalline.
  • Radiation energy is to be understood in particular as an energy provided by electromagnetic waves, preferably (visible) light and / or infrared light and / or UV light.
  • the radiation energy is particularly preferably provided by means of at least one laser, possibly VCSEL (surface emitter), which is preferably moved or rasterized (over a surface). It is preferred that the point of impact of the laser on the
  • Output material is moved (i.e. the laser beam itself moves or is pivoted or deflected).
  • a platform e.g. building platform
  • the starting material in one or more directions
  • the laser can be stationary.
  • Condensation is in particular a (permanent) assembly of individual molecules of the vaporized starting material (in particular in a carrier gas, such as air and / or an inert gas or an inert gas mixture; for example, I ⁇ h and / or Ar and / or He come in as inert gas Question;
  • the inert gas mixture can also be understood to mean, for example, at least one inert gas and a reactive gas, such as, for example, O2 or air), initially in a liquid state and / or immediately in a solid state (or via a liquid intermediate state in a solid final state ).
  • the transition from the gaseous to the liquid / solid state
  • step a) preferably over a comparatively large surface area of the starting material (preferably by moving the impact area of an energy-input device, in particular a laser and / or by a correspondingly large area of the impact area of an energy-input device in relation to the starting material) of at least 1 cm 2 , continue preferably at least 10 cm 2 , still more preferably at least 100 cm 2 , and / or at most 50,000 cm 2 , preferably at most 10,000 cm 2 , if appropriate
  • step a) preferably not all of the provided
  • Starting material evaporates, but only a part of it (for example in a surface area of the provided starting material). For example, only 50%, preferably only 20%, still further preferably only 5% of the starting material provided can be evaporated accordingly. The rest can remain and be used for other purposes (for example, as part of an additive process for producing a corresponding object).
  • the (respective) receiving device is, in particular, a (preferably essentially fluid-tight) closable or closed receiving device (possibly with a corresponding closing device).
  • a (in particular the first) receiving device can also be used without
  • Shutter device and another (in particular the second) receiving device with closure device.
  • Receiving device in particular the container, can have a receiving volume of at least 5 cm 3 , more preferably at least 100 cm 3 , possibly at least 1,000 cm 3 and / or at most 1,000,000 cm 3 , preferably at most
  • Receiving device is preferably at least 20% further
  • the receiving device can be a collecting container.
  • the respective receiving device (the respective container) is preferably dimensionally stable.
  • a (respective) transport device can also be understood to mean a container, but also, for example, a line or other Transfer device in which the particle material, for example in a carrier fluid, can be fed to the subsequent process.
  • the particle material is in the (respective) recording or
  • Transport device preferably received, in particular stored or transported, in such a way that it can be used for a subsequent process.
  • a corresponding (non-permanent) passivation or inerting can be present or carried out.
  • Particle material is not permanently modified such that it can no longer be used for a subsequent process or in which the particle material is not permanently inertized.
  • Permanent inerting is to be understood in particular as an irreversible, non-temporary inerting. Reversible
  • Inertizations or passivations such as, for example, embedding the particle material in a matrix, which can (again) be removed, are preferably optionally possible.
  • Inertization can take place, for example, by oxidation, in particular using oxygen or water. Oxidation can generally be understood to mean a process in which
  • Electrons are emitted by one element (e.g. metal) and taken up by another element.
  • this passivation is preferably reversed before, in or after step d).
  • the particle material should not lose its ability to be used in the subsequent process (reactivity). However, this ability (reactivity) can possibly be reduced for removal and / or storage and / or transport, if necessary up to complete passivation, provided that this is reversible.
  • storage can be carried out in a container filled with an inert gas until the particulate material is used further.
  • treatments which lead to permanent reaction passivation such as (depending on the material) thermal treatment at a temperature of at least room temperature (23 ° C.) or at least 40 ° C. or at least 100 ° C. are not desired. If necessary, the temperature of the stored (or provided or transported)
  • Particle material can be kept below a maximum temperature, for example less than or equal to 30 ° C, preferably less than or equal to 23 ° C, further preferably less than or equal to 18 ° C, possibly less than or equal to 10 ° C or less than or equal to 0 ° C ( so that the condensed-out particulate material is kept reactive). Cooled removal and / or storage is preferred, in particular for rapidly inflammable materials. Furthermore, contact with a gas (which is reactive in relation to the particle material) or a
  • corresponding gas mixture should preferably be avoided (in particular with a gas which contains more than 10% by weight, preferably more than 1% by weight, of oxygen). Also preferably a contact with a (regarding the
  • Particle material reactive liquid e.g. water
  • Particle material reactive liquid e.g. water
  • a (permanent or irreversible) combination with (embedding in) a solid material should preferably not be carried out in step c) (for example a combination with a solid material for reducing the particle material or passivating the particle material, for example through sand).
  • step c) for example a combination with a solid material for reducing the particle material or passivating the particle material, for example through sand.
  • condensates occurring in 3D printing processes are passivated in this way, for example by the condensate adhering to them
  • Particle material can no longer be used. Often, too
  • the starting material can be a pure material, a component of an alloy, an alloy, a dispersion, a starting material with
  • the energy input preferably causes
  • the evaporated material can be cooled, for example (if necessary, automatically) in a process chamber atmosphere,
  • a (process chamber) atmosphere preferably differs in its (chemical) composition from the ambient air.
  • the (chemical) composition is preferably set or adjustable (by means of a setting device, if applicable).
  • inert gases and / or reactive gases can be contained.
  • Preferred inert gases are argon, nitrogen and / or helium.
  • a reactive gas or reactive gas additive to an inert gas for example, ethylene is conceivable (and possibly, in the present context, no oxidizer, especially no oxygen).
  • ethylene as an additive to the process gas can ensure that a thin carbon layer is formed on the surface of the individual particles of the particle material (cf. Park et al. 2006 "Characterizing the coating and size-resolved oxidative stability of carbon-coated aluminum
  • a proportion of inert gas in the (process chamber) atmosphere can, for example, at least 10%, preferably at least 30%, even further preferably at least 80%, still more preferably at least 90%
  • a proportion of reactive gas can be, for example, at least 0.1%, preferably at least 2%, even more preferably at least 5%, even more preferably at least 20%.
  • a reactive gas is preferably to be understood as a gas which contains carbon or molecules with a carbon component.
  • C0 2 and / or CO should preferably be a reactive gas (if necessary, this can be the case
  • Reactive gas but also do not include CO 2 and / or CO).
  • the reactive gas can also comprise O2 and / or (eg for Ti) N2 (or at least essentially comprise no O2 and / or no N2).
  • the properties of the particle material can be influenced by; the type (composition) of a process gas, the pressure of the process gas and / or a speed of the process gas (or, the
  • One or more of the parameters just mentioned are preferably set accordingly, in particular controlled, preferably regulated.
  • a corresponding control device can preferably be used for this.
  • a temperature of the process gas at an inlet into the process chamber is preferably at least 0 ° C, more preferably at least 20 ° C and / or at most 200 ° C, preferably at most 100 ° C
  • a pressure of the process gas in the process chamber is preferably at least 0.001 atm, more preferably at least 0.01 atm and / or at most 10 atm, preferably at most 5 atm.
  • a flow velocity of the process gas in at least one area of the process chamber, preferably in at least one direction, in particular in at least one direction perpendicular to the height direction or the laser, is preferably at least 0.2 m / s, more preferably at least 2 m / s and / or at most 10 m / s, preferably at most 5 m / s.
  • An essentially metallic starting material is preferably to be understood as meaning a starting material which contains at least 50% by weight, preferably at least 80% by weight, even more preferably at least 90% by weight.
  • an essentially ceramic starting material is to be understood as a starting material which comprises at least 50% by weight, preferably at least 80% by weight, still further preferably at least 90% by weight, of a ceramic material.
  • an essentially metallic and ceramic starting material is to be understood as a starting material which is at least 50% by weight, preferably at least 80% by weight, even more preferably at least 90% by weight, of a metallic and
  • the subsequent process can, for example, be a manufacturing process in which the particle material is used.
  • a (dimensionally stable) object with a predetermined geometry or structure can be produced using the particle material.
  • Particle material for a subsequent process is in particular an admixing of the (possibly post-treatment-free) particle material with another material
  • metal material metal powder and / or metal melt
  • polymer material polymer powder and / or polymer melt
  • Ceramic material to be understood as a solid mixture and / or pure substance and / or the manufacture of a powder composition, preferably for use in an additive manufacturing process, preferably in an additive manufacturing process that operates by melting, more preferably laser sintering or melting .
  • step d) means that the particulate material is / is configured so that it can be used in the subsequent process, with a step being optionally carried out first to undo an optional inerting or passivation (but this can also be done if necessary only during the
  • Such a step can, but does not have to, take place in the method according to the invention.
  • the provision of a (not permanently) inertized or passivated particle material is also considered advantageous.
  • the provision can be packaging (e.g. for
  • the contents of the packaging can be formed by at least 10% by weight or at least 50% by weight of the particle material or a mixture of the particle material with a further, in particular particulate (building) material.
  • the contents of the packaging and / or the particulate material in the packaging can weigh at least 10 g, preferably at least 100 g, more preferably at least 1 kg.
  • the subsequent process is, in particular, not a (pure) disposal.
  • the method according to the invention basically ends at step d), but can also include subsequent steps, in particular the subsequent process (or the implementation thereof) itself.
  • the energy in step a) is preferably introduced locally and / or at a grid.
  • a local introduction is preferably to be understood as an introduction in which there is a (at least one or at any time) localized impact area of the corresponding energy input device (for example an area of less than or equal to 1 cm 2 , more preferably less than or equal to 1 mm 2 , still further preferably less than or equal to 0.1 mm 2 , still further preferably less than or equal to 0.01 mm 2 ).
  • the local introduction can then (over time) by a distributed over a larger area
  • Impact area of the corresponding energy input device are widened.
  • the energy is preferably introduced at least by means of at least one laser beam (moving, in particular rastering with respect to its impact area) (possibly a VCSEL).
  • the energy is introduced within a laser sintering process. In any case, a comparatively large amount of starting material can easily be evaporated (and subsequently condensed and collected) and
  • the laser beam (or its impingement area) preferably moves relative to a surface of the starting material. This preferably remains
  • Starting material at rest and the laser or its area of incidence is moved (in particular rasterizing) relative to it.
  • the area of incidence of the laser beam can remain at the same location (seen in absolute terms) and the starting material or its surface can be moved (in particular so that the laser beam or its area of incidence rasterizes over its surface relative to the starting material).
  • a combination is also possible in such a way that both the laser beam or its impact area and the starting material itself are moved (in particular in such a way that the impact area rasterizes over the starting material in relation to one another).
  • the energy in step a) can be moved
  • the starting material in step a) can float in a carrier or transport gas. This also allows the particle material to be produced in a simple and effective manner.
  • a (relative) movement of the location of the energy input in particular the area of incidence of a laser beam) can move relative to the
  • Starting material is available, whereby at least one row (or column) is scanned accordingly, if necessary at least or exactly once or several times. At least two or at least five or at least 10 or at least 100 rows (or columns), which are in particular one above the other or next to one another, are preferably scanned accordingly.
  • a (respective) row (or column) is preferably at least 5 times, more preferably at least 10 times, even more preferably at least 100 times as long as a diameter of an energy introduction area (or
  • the vaporized and / or condensed particulate material is passed to a material separation device in step a) and / or b).
  • the particle material is preferably at least partially, in particular at least essentially completely, preferably physically, separated from a (transport gas) volume flow.
  • corresponding separation device can comprise, for example, a filter and / or cyclone.
  • the particle material can already be generated (at least partially, possibly completely) in a process chamber atmosphere.
  • the particle material can be generated (or condensed out) at least partially (possibly completely) outside the process chamber.
  • a material separation device can be a wall of a process chamber and / or a larger separating device (e.g. filter) and / or a starting material for a (3D) object to be produced itself (within a construction field for the production).
  • a material separation device preferably comprises at least one cooling section (which can be cooled actively and / or passively) in order to appropriately separate / separate the condensate (eg by means of
  • Thermophoresis can preferably take place partially or completely inside or partially or completely outside a particle material production device (or a corresponding process chamber).
  • a possible removal of the particulate material from the material separation device can, for example, take place mechanically (e.g., by scraping or scraping) and / or can be removed by means of a separation fluid flow (e.g. in the form of compressed air or a blast of compressed air) (so that the condensate, for example can be collected in a container underneath).
  • a separation fluid flow e.g. in the form of compressed air or a blast of compressed air
  • the separation or cleaning fluid can (at least temporarily, possibly in the form of a pressure surge) have a pressure of at least 2 bar, preferably at least 4 bar and / or be applied cyclically. This effectively separates material.
  • a transport device for example a line
  • transfer to guide the particulate material to the follow-up process (for example into a process chamber of the follow-up process), in particular so that there
  • Particle material is further processed, for example with another
  • the subsequent process can be the same process or a similar process from which the particulate material was taken, or a different process.
  • each can be an additive manufacturing method, in particular laser sintering or laser melting.
  • the starting material is preferably (at least essentially) particulate.
  • Individual particles of the starting material preferably have a (mean) particle size (diameter) of at least 1 miti, preferably at least 5 pm and / or at most 200 mhi, preferably at most 100 pm.
  • the (average) particle size is preferably ad50 particle size.
  • D number of particles (in mass and / or volume percent) that are smaller or the same size as the specified particle size (ie with a d50 of 50 pm, 50% of the Particle size ⁇ 50 pm).
  • the individual particles of the starting material can be (at least approximately) the same size or there can be a particle size distribution. If a particle size distribution is present, for example a d50 particle size can be at least twice, preferably at least 4 times and / or at most 10 times, preferably at most 8 times as large as a d10 particle size. Alternatively or additionally, a d90 particle size can be at least 1, 2 times, preferably at least 1, 8 times and / or at most 4 times, preferably at most 3 times as large as a / the d50 particle size. If necessary, the particle sizes can be determined using laser diffraction methods (in particular using laser diffraction measurement according to ISO 13320 or ASTM B822).
  • the particle sizes can be determined by measuring (for example using a microscope) and / or using dynamic image analysis (preferably according to ISO 13322-2, if appropriate using the CAMSIZER® XT from Retsch Technology GmbH). If the particle size from a 2-dimensional image (e.g. one
  • Microscope in particular electron microscope
  • the starting material preferably comprises at least partially, possibly predominantly in atomic%: at least one metal, preferably in particle form, preferably at least one catalytically active metal (such as: Ni, Co, Fe, Rh, Ru, Pt, Pd and / or Zr) and / or at least one electrochemically active metal and / or at least one pyrophoric metal (such as: Mg, Ti, Ni, Co, Fe, Pb, at least one Lanthanoid and / or at least one actinoid),
  • at least one metal preferably in particle form, preferably at least one catalytically active metal (such as: Ni, Co, Fe, Rh, Ru, Pt, Pd and / or Zr) and / or at least one electrochemically active metal and / or at least one pyrophoric metal (such as: Mg, Ti, Ni, Co, Fe, Pb, at least one Lanthanoid and / or at least one actinoid)
  • Cu, Mn, W and / or Cr the following may also be provided, partly predominantly in atomic%: Mo, C and / or 0.
  • the respective element can preferably be at least 5 atomic%, more preferably at least 20 atomic% , possibly.
  • a manufacturing device is preferably used, which is configured to produce an object by applying a building material which at least essentially comprises metallic and / or ceramic components, layer by layer and selectively solidifying the building material, in particular by supplying radiation energy, at locations in each layer associated with the cross-section of the object in that layer. It is particularly preferred that at least one laser is used or is used
  • Condensate is removed from a production chamber for producing an object, in particular from at least one chamber inner wall, and / or from at least one material separation device, in particular filter device, preferably arranged at or behind an outlet of the production chamber.
  • a generating device for producing the particulate material from the starting material by evaporating the starting material by introducing energy, preferably radiation energy, in particular by means of at least one laser, into the starting material and then at least partially condensing the evaporated starting material, and - at least one receiving and / or transport device,
  • At least one container for receiving and / or transporting the particle material, such that the particle material can be used in a subsequent process, in particular in a state of at least not permanent passivation.
  • the system may also include a collection facility for collecting the
  • Particle material in particular include at least one container.
  • the system can further include a storage device for storing the
  • Particle material in the receiving device include such that it can be used for a subsequent process, in particular in a state of at least not permanent passivation.
  • the system may further include a device for providing the
  • Particle material for a subsequent process include.
  • the system can also be configured as a system for producing a composition, in particular for carrying out the method for producing a composition described below.
  • the system can also be configured as a system for producing a composition, in particular for carrying out the method for producing a composition described below.
  • a device for combining e.g. mixing
  • Particle material with a further, in particular particulate, material preferably an at least substantially metallic material and / or polymer material, in particular comprising polyamide, and / or ceramic material.
  • the polymer (material) can be selected from the group consisting of the following polymers, or comprise a polymer blend from at least two polymers selected from the group consisting of the following polymers:
  • Polyetherimides polycarbonates, polyarylene sulfides, polyphenylene sulfones,
  • Polysulfones polyphenylene oxides, polyether sulfones, acrylonitrile butadiene styrene copolymers, acrylonitrile styrene acrylate copolymers (ASA), polyvinyl chloride, polyacrylates, polyesters, polyamides, polyaryl ether ketones, polyethers, polyurethanes, polyimides, polyamideimides, polysiloxanes, copolymers, polyolefins and polyolefins at least two different repetition units
  • Polymer blends with more preferably the material comprising at least one polyaryl ether ketone, with more preferably the material
  • a particle material provided by a method for providing particle material of the above type and / or by a system for providing particle material of the above type, the particle material preferably having an average particle size of at least 1 nm, more preferably at least 3 nm, even more preferably at least 4 nm and / or at most 1,000 nm, preferably at most 100 nm, more preferably at most 50 nm, in this connection the particle size is preferably defined or can be determined, as in connection with the particle size of the Particle of
  • the individual particles can be (at least essentially or at least approximately) the same size or there can be a particle size distribution. If a particle size distribution is present, a d10 particle size can be at least 0.1 times, preferably at least 0.2 times and / or at most 1.0 times, preferably at most 0.9 times as large as a d50 particle size . Alternatively or additionally, a d90 particle size can be at least 1.0 times, preferably at least 1.2 times, more preferably at least 1.4 times and / or at most 10 times, preferably at most 5 times, further at most 4 times be as large as a d50 particle size.
  • the particles of the particle material are preferably at least approximately round.
  • the particle material preferably has a specific surface area of at least 0.01 m 2 / g, preferably at least 1 m 2 / g, more preferably at least 5 m 2 / g, even more preferably at least 10 m 2 / g and / or at most 1000 m 2 / g, preferably at most 500 m 2 / g, more preferably at most 200 m 2 / g, even more preferably at most 50 m 2 / g.
  • the specific surface area can be determined (in particular in the case of non-porous particles) by measuring at least 100, preferably at least 1,000, randomly selected particles (recognizable and lying next to one another, for example on an image, in particular a microscope, preferably an electron microscope), so that their surface and (knowing the
  • Material density their weight can be calculated. If necessary, a BET measurement can also be carried out, preferably according to DIN ISO 9277 (valid in the Federal Republic of Germany at the time of registration or priority date). Gas adsorption during the measurement (e.g. for N 2 ) can be dependent on the relative pressure P / P 0 . The amount of gas adsorbed can be determined statically-volumetrically (isotherm). A sample amount can be 100 mg. The "Quantachrome Nova® 42Q0e" analyzer can be used for the measurement.
  • composition of the particulate material in atomic% can correspond to the composition of the starting material (as described above).
  • the particle material preferably comprises at least partially, possibly in atomic% predominantly: at least one metal, preferably in nanoparticle form,
  • At least one catalytically active metal such as: Ni, Co, Fe, Rh, Ru,
  • Pt, Pd and / or Zr and / or at least one electrochemically active metal and / or at least one pyrophoric metal (such as: Mg, Ti, Ni, Co, Fe, Pb, at least one lanthanoid and / or at least one actinoid),
  • composition wherein at least one particulate material is produced using the above method or using the above system or Particle material, as described above, and at least one further, in particular particulate, material, preferably an at least substantially metallic material and / or polymer material, in particular comprising polyamide and / or ceramic material, is provided.
  • the further material can be metal powder, a polymer-based powder and / or ceramic powder.
  • it can be a molten metal or polymer melt.
  • the polymer may be selected from the group consisting of the following polymers, or may comprise a polymer blend of at least two polymers selected from the group consisting of the following polymers:
  • Polyetherimides polycarbonates, polyarylene sulfides, polyphenylene sulfones,
  • Polysulfones polyphenylene oxides, polyether sulfones, acrylonitrile butadiene styrene copolymers, acrylonitrile styrene acrylate copolymers (ASA), polyvinyl chloride, polyacrylates, polyesters, polyamides, polyaryl ether ketones, polyethers, polyurethanes, polyimides, polyamideimides, polysiloxanes, copolymers, polyolefins and polyolefins at least two different repetition units
  • Polyaryl ether ketones Polyphenylene sulfides, polycarbonates, polyetherimides, polypropylene, polyethylene and polyamides and their copolymers and
  • Polymer blends with more preferably the material comprising at least one polyaryl ether ketone, with more preferably the material
  • Polyether ketone ketone and / or polyether ether ketone-polyether diphenyl ether ketone comprises.
  • the particle material can also be mixed into a melt (optionally with subsequent extrusion, for example for filament-based additives)
  • metal powder and / or polymer-based powder are particularly preferably used.
  • compositions in particular produced by the above method for producing a composition, comprising at least one particle material, produced by the above method for providing a particle material or with the above system for providing a particle material and / or
  • Particle material as described above, and at least one further, in particular particulate, material, preferably an at least substantially metallic one Material and / or polymer material (in particular comprising polyamide, preferably PA12 or PA11) and / or a ceramic material.
  • the further material preferably has an average particle size (d50) of at least 1 ⁇ m, preferably at least 5 ⁇ m and / or at most 200 ⁇ m,
  • the particle size can be specified, defined and / or distributed, as above in connection with the
  • a surface of the particles furthermore
  • Material can on average to at least 1%, preferably at least 10% and / or at most 100%, preferably at most 80% with the
  • the polymer can be selected from the group consisting of the following polymers, or comprise a polymer blend from at least two polymers selected from the group consisting of the following polymers:
  • Polyetherimides polycarbonates, polyarylene sulfides, polyphenylene sulfones,
  • Polysulfones polyphenylene oxides, polyether sulfones, acrylonitrile-butadiene-styrene copolymers, acrylonitrile-styrene-acrylate copolymers (ASA), polyvinyl chloride, polyacrylates, polyesters, polyamides, polyaryl ether ketones, polyethers, polyurethanes, polyimides, polyamideimides, polysiloxanes, polyolefins, polyolefins, polyolefins, polyolefins at least two different repeating units
  • Polyaryl ether ketones Polyphenylene sulfides, polycarbonates, polyetherimides, polypropylene, polyethylene and polyamides and their copolymers and
  • Polymer blends with more preferably the material comprising at least one polyaryl ether ketone, with more preferably the material
  • Polyether ketone ketone and / or polyether ether ketone-polyether diphenyl ether ketone comprises.
  • the above-mentioned object is further achieved by using particle material, produced by the above method, to provide a particle material and / or according to the above system to provide a particle material and / or a particle material, as described above, and / or a composition, produced by the above method for
  • the particle material preferably having a proportion of at least 0.01% by weight, more preferably at least 0.05% by weight and / or at most 50% by weight, preferably at most 10% by weight, more preferably at most 5% by weight, further preferably at most 2% by weight, based on the total weight of a composition for building the object.
  • a 100% installation is possible in principle.
  • the object is preferably an object which is or is produced by applying a building material, which preferably at least essentially comprises metallic components and / or ceramics and / or polymer, layer by layer and selectively solidifying the building material, in particular by supplying radiation energy, at locations in each layer associated with the cross-section of the object in that layer.
  • a building material which preferably at least essentially comprises metallic components and / or ceramics and / or polymer
  • both the starting material can originate from a corresponding additive manufacturing process (in particular laser sintering) and the resulting particle material can be used for such a process. This enables effective production and further processing of the particle material.
  • the particle material can be used in at least one electrochemical or electrotechnical application and / or
  • electrochemical or electrotechnical device are used, preferably as a catalyst material of a catalyst, in particular a nickel catalyst, and / or used as (electrode) material of a capacitor (supercapacitor).
  • a nickel catalyst instead of being used for a nickel catalyst, use in an Fe or cocatalyst is also possible.
  • Fe or co-catalysts that may be used can be used, for example, in the Fischer-Tropsch synthesis. Any selected Ni catalysts can be used, for example, for methanation. More electrotechnical and / or electrochemical
  • Applications are alternatively or additionally possible, such as in particular in a fuel cell, in a battery, in an accumulator, in a solar technology device, in particular solar thermal device and / or photovoltaic device, and / or in an electrolysis device.
  • the particle material provided can be brought into plate form
  • Capacitors especially so-called supercapacitors
  • Capacitors often require metals with the highest possible specific surface area for a redox reaction.
  • the particulate material according to the invention can particularly preferably be used for this.
  • activated carbon e.g. B.
  • Fe condensate has good electrical conductivity, high cycle stability, a comparatively high gravimetric energy density and comparatively high specific capacities.
  • the particle material can be used in coatings, in particular protective layers or protective films on any substrate, for example on a part of a building, in particular in / on a window and / or, in general, in / on glass and / or another translucent Substrate.
  • the layer can be electrically conductive and / or hydrophobic.
  • composition of the particulate material can differ from the composition of the starting material.
  • elements with a comparatively high (partial) vapor pressure or low melting temperature e.g. Mg, Cu and / or Mn
  • elements with a comparatively high (partial) vapor pressure or low melting temperature e.g. Mg, Cu and / or Mn
  • Mg, Cu and / or Mn can have a relatively higher proportion in the
  • Particle material is present in the starting material.
  • elements e.g. Si, Mo, Ni and / or C
  • an oxygen fraction in the particulate material can be increased by weight compared to the starting material (possibly by at least 1.2 times, or 2 times or 10 times).
  • a (if present) copper content can also be found in the starting material.
  • Particle material may be increased.
  • a nickel content can be reduced, for example.
  • the particles of the particle material can be present individually (separated from one another) or combined to form agglomerates which comprise, for example, at least 10 or at least 100 or at least 1,000 or at least 100,000 particles. If such agglomerates are present, the respective particle size preferably relates to the primary particle size, ie the particle size of the particles from which the respective agglomerate is built up.
  • Fig. 1 is a schematic illustration, partially reproduced as
  • Fig. 2 is a schematic representation of the formation of particles of the
  • FIG. 3 shows a schematic illustration of a method according to the invention for providing a particle material
  • Fig. 4 is a diagram of the chemical composition of a
  • FIG. 5 shows a diagram of the chemical composition of a further starting material according to the invention and a further particle material according to the invention
  • FIG. 6 shows a diagram of the chemical composition of a further starting material according to the invention and a further particle material according to the invention
  • FIG. 7 shows a diagram of the chemical composition of a further starting material according to the invention and a further particle material according to the invention
  • FIG. 8 shows a diagram of the chemical composition of a further particle material according to the invention.
  • the device shown in FIG. 1 is a laser sintering or melting device al known per se.
  • a working level a7 is defined through the upper opening of the construction container a5, the area of the working level a7 lying within the opening, which can be used to build up the object a2, being referred to as construction field a8.
  • a support alO Arranged in the container a5 is a support alO which can be moved in a vertical direction V and to which a base plate al1 is attached, which closes the building container a5 at the bottom and thus forms the bottom thereof.
  • the base plate A1 can be a plate which is formed separately from the carrier A1 and is fastened to the carrier A1, or it can be formed integrally with the carrier A1. Depending on the powder and process used, there may be one on the base plate
  • Construction platform al2 be attached, on which the object a2 is built.
  • the object a2 can also be built on the base plate a l l itself, which then serves as a building platform.
  • 1 shows the object a2 to be formed in the building container a5 on the building platform al2 below the working plane a7 in an intermediate state with a plurality of solidified layers, surrounded by building material a l3 which has remained unconsolidated.
  • the laser sintering device al furthermore contains a storage container al4 for a powdery building material al5 that can be solidified by electromagnetic radiation and a coater a l6 movable in a horizontal direction H for applying the
  • the laser sintering device al furthermore contains an exposure device a20 with a laser a21, which is one
  • Laser beam a22 generated as an energy beam, which is deflected via a deflection device a23 and by a focusing device a24
  • Coupling window a25 which is attached to the top of the process chamber a3 in the wall a4 thereof, is focused on the working plane a7.
  • the laser sintering device al contains a control unit a29 via which the individual components of the device a1 are coordinated
  • the control unit a29 can contain a CPU, the operation of which is controlled by a computer program (software).
  • the computer program can be stored separately from the device on a storage medium, from which it enters the device,
  • the carrier a 10 is first lowered by a height which corresponds to the desired layer thickness.
  • a layer of the powdery building material a! 5 is then applied by moving the coater a! 6 over the working plane a7.
  • the coater a l6 pushes in front of it a slightly larger amount of build material a! 5 than is required to build up the layer. The scheduled
  • the coater pushes excess material a l5 into one
  • An overflow container a! 8 is arranged on each side of the building container a5.
  • the powdery building material a! 5 is applied at least over the entire cross section of the object a2 to be produced, preferably over the entire building field a8, that is to say the area of the working plane a7, which can be lowered by a vertical movement of the carrier 10.
  • the cross section of the object a2 to be produced is then scanned by the laser beam a22 with a radiation action region (not shown) which schematically shows an intersection of the energy beam with the
  • Process chamber a3 also contains the laser sintering device a l
  • the process gas stream a34 moves horizontally across the construction site aS.
  • the gas supply and discharge can also be done by the
  • Control unit a29 be controlled (not shown).
  • the gas drawn off from the process chamber a3 can be fed to a filter device (not shown), and the filtered gas can be fed back to the process chamber a3 via the gas feed channel a32, thereby forming a circulating air system with a closed gas circuit.
  • a filter device not shown
  • the filtered gas can be fed back to the process chamber a3 via the gas feed channel a32, thereby forming a circulating air system with a closed gas circuit.
  • Openings may be provided. According to the invention, condensed-out particulate material can now be removed, for example, from the wall a4 or the filter device (not shown) and made available for a subsequent process, for example a further process with a device according to FIG. 1.
  • FIG. 2 schematically shows how the particles of the particle material presumably arise.
  • a laser beam 10 is moved over a surface 11.
  • a corresponding direction of movement is indicated by arrow 12
  • the laser beam 10 melts the starting material 13, a part of the starting material being evaporated.
  • the molten starting material is identified by the reference number 16, the gaseous starting material by the reference number 17.
  • a so-called vapor capillary is formed. This contains vaporized material (e.g. metal) at high temperatures as a plasma. It is ejected at high speeds from the steam capillary (keyhole) due to buoyancy effects and material flowing up or evaporating from below.
  • Condensation creates particle material 14, which can combine to form agglomerates 15 in the further course of time.
  • the (possibly agglomerated) particle material can then be separated accordingly and made available for a subsequent process.
  • a first step S1 the particulate material is removed from the starting material by evaporating the starting material by introducing energy, preferably radiation energy, in particular by means of at least one laser
  • Particle material is collected in at least one receiving and / or transport device, in particular at least one container.
  • the particulate material is stored in the (or another) receiving device or transported in the transport device in such a way that it can be used for a subsequent process, in particular in a state of at least not permanent passivation.
  • the particulate material is made available for a subsequent process.
  • Step S5 is then the follow-up process. This follow-up process can be an additive
  • the particle material can also be used after step S4 within a method in which step SI is carried out (for example laser sintering), as indicated by a broken line is symbolized.
  • FIG. 4 shows a diagram of a chemical composition (in% by weight) of a starting material (left bar of each group of three according to the specification, middle bar of each group of three according to REM / EDX measurements) and of a starting material (right bar) each group of three bars).
  • a starting material left bar of each group of three according to the specification, middle bar of each group of three according to REM / EDX measurements
  • a starting material right bar
  • the starting material (according to SEM / EDX measurement) can have a chemical composition, generalized to corresponding areas as follows: 0.1-2% by weight 0.58-64% by weight Fe, 50-25 % By weight Cr, 11-17% by weight Ni, 3-6% by weight Mo, 1-4% by weight Mn, 0.1
  • the corresponding particle material can be the following
  • composition (according to SEM / EDX measurement): 15-25% by weight 0.46
  • Fig. 7 shows a fourth example of a chemical composition of
  • the starting material has (according to SEM / EDX measurements) generalized the following composition to corresponding areas: 0.2% by weight O, 40-50% by weight Ni, 20-25% by weight Cr, 17-21% by weight Fe, 8 - 12% by weight Mo, 1 - 3% by weight Co.
  • Mixture 1 100% by weight of the powder according to FIG. 9
  • Mixture 2 99, 15% by weight of the powder according to FIG. 9 and 0.85% by weight of the condensate according to FIG. 8
  • Mixture 3 98.7% by weight of the powder according to FIG. 9 and 1.25% by weight of the condensate according to FIG. 8.
  • Condensates can be used in a subsequent laser sintering process.
  • Components made by laser sintering can be increased.
  • a tensile strength of (approximately) 1209 MPa was found for mixture 1
  • the porosity is lowest for mixture 1 and highest for mixture 3. Specifically, a porosity could be determined for mixture 1 to 0.034%, for mixture 2 to 0.058% and for mixture 3 to 0.070% (void volume).

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Abstract

Verfahren zur Bereitstellung eines Partikelmaterials aus einem zumindest im Wesentlichen metallischen und/oder keramischen Ausgangsmaterial, umfassend die folgenden Schritte: a) Erzeugen des Partikelmaterials aus dem Ausgangsmaterial durch Verdampfen des Ausgangsmaterials durch Eintrag von Energie, bevorzugt von Strahlungsenergie, insbesondere mittels mindestens eines Lasers, in das Ausgangsmaterial und anschließendes zumindest teilweises Kondensieren des verdampften Ausgangsmaterials, b) Sammeln des Partikelmaterials in mindestens einer Aufnahme- und/oder Transporteinrichtung, insbesondere mindestens einem Behälter, c) Aufnehmen, insbesondere Lagern, und/oder Transportieren des Partikelmaterials in der Aufnahme- und/oder Transporteinrichtung und/oder in einer weiteren Aufnahme- und/oder Transporteinrichtung derart, dass es für einen Folgeprozess verwendbar ist, insbesondere in einem Zustand zumindest nicht dauerhafter Passivierung, und d) Bereitstellung des Partikelmaterials für den Folgeprozess.

Description

Verfahren zur Bereitstellung eines Partikelmaterials
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Partikelmaterial und eine Zusammensetzung sowie ein Verfahren und ein System zur Bereitstellung eines Partikelmaterials bzw. einer Zusammensetzung und entsprechende Verwendungen,
In verschiedenen Anwendungen, beispielsweise für additive Herstellungsverfahren (z, B. 3D-Druck), für bzw. als Katalysatoren und/oder für (Super-) Kondensatoren (als Elektrode), wird Partikelmaterial (insbesondere Nanopartikel material) eingesetzt bzw, als vorteilhaft beschrieben. Beispielsweise in der Veröffentlichung „3D Printing of high-strength aluminum alloys", John H. Martin, Brinnan D,
Yahata, Jacob M. Hundley, Justin A. Mayer, Tobias A. Schaedler und Tresa M. Pollock, Nature 549 (7672), 365-369, 2017, wird der Vorteil von Nanopartikeln beim 3D-Druck von Aluminiumlegierungen beschrieben. Im Stand der Technik bekannte Herstellungsverfahren für derartiges Partikelmaterial
(Nanopartikel material) werden als vergleichsweise aufwändig empfunden.
Außerdem ist mitunter die pro Zeiteinheit herstellbare Menge vergleichsweise gering,
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren sowie ein System zur
Bereitstellung eines Partikelmaterials vorzuschlagen, bei dem auf vergleichsweise einfache Art und Weise eine große Menge des Partikelmaterials hergestellt werden kann. Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, ein entsprechendes Partikelmaterial, ein entsprechendes Verfahren zur Herstellung einer
Zusammensetzung, eine entsprechende Zusammensetzung sowie entsprechende Verwendungen vorzuschlagen.
Diese Aufgabe wird insbesondere durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Vorzugsweise wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Bereitstellung eines Partikelmaterials aus einem zumindest im Wesentlichen metallischen und/oder keramischen Ausgangsmaterial, umfassend die folgenden Schritte: a) Erzeugen des Partikelmaterials aus dem Ausgangsmaterial durch
Verdampfen des Ausgangsmaterials durch Eintrag von Energie, bevorzugt von Strahlungsenergie, insbesondere mittels mindestens eines Lasers, in das Ausgangsmaterial und anschließendes (zumindest teilweises, ggf. zumindest im Wesentlichen vollständiges) Kondensieren des verdampften Ausgangsmaterials, b) Sammeln des Partikelmaterials in mindestens einer (ggf. ersten)
Aufnahme- und/oder Transporteinrichtung, insbesondere mindestens einem Behälter, c) Aufnehmen, insbesondere Lagern, und/oder Transportieren des
Partikelmaterials in der ersten (und/oder ggf. einer weiteren, zweiten) Aufnahme- und/oder Transporteinrichtung derart, dass es für einen Folgeprozess verwendbar ist, insbesondere in einem Zustand zumindest nicht dauerhafter Passivierung, und d) Bereitstellung des Partikelmaterials für einen Folgeprozess.
Ein Kerngedanke der Erfindung liegt darin, das Partikelmaterial durch Verdampfen des Ausgangsmaterials und anschließendes Kondensieren herzustellen, wobei das Partikelmaterial für einen Folgeprozess konfiguriert bzw. bereitgestellt wird.
Dadurch kann auf einfache Art und Weise eine hohe Menge von Partikelmaterial, insbesondere mit vergleichsweise hoher Qualität, ggf. mit vergleichsweise kleinen und/oder homogenen Partikelgrößen, hergesteilt werden. Bei dem Partikelmaterial handelt es sich vorzugsweise um Nanopartikelmaterial (vorzugsweise wie weiter unten spezifiziert). Auch das Ausgangsmaterial liegt vorzugsweise partikelförmig vor (kann aber auch teilweise oder vollständig nicht- partikelförmig vorliegen). Wenn eine partikelförmige Ausgestaltung vorliegt, ist eine Partikelgröße des Ausgangsmaterials vorzugsweise (deutlich) größer als eine Partikelgröße des Partikelmaterials, beispielsweise mindestens 2-mal, weiter vorzugsweise mindestens 5-mal, noch weiter vorzugsweise mindestens 10-mal, ggf. mindestens 100-mal oder mindestens 500-mal oder mindestens 1000-mal, so groß (vorzugsweise gemäß der noch unten nachfolgenden konkreten Definitionen für die Partikelgröße). Alternativ oder zusätzlich kann das Ausgangsmateria! auch in Blockform, insbesondere Plattenform (z. B. als Metallplatte) vorliegen. Das Ausgangsmaterial kann einen zusammenhängenden, insbesondere
monolithischen, Körper ausbilden oder einen solchen umfassen, der vorzugsweise ein Gewicht von mindestens 1 g, vorzugsweise mindestens 10 g, ggf. mindestens 100 g oder mindestens 1 kg aufweist und/oder der eine äußere Oberfläche von mindestens 25 cm2, vorzugsweise mindestens 400 cm2, ggf. mindestens 1000 cm2, aufweist.
Gerade Nanopartikel können sich beispielsweise in einem Baupulver für additive Herstellungsverfahren positiv auf den Prozess auswirken. Es ist davon
auszugehen, dass durch Multireflexion und -Streuung eine erhöhte Absorption des Laserlichts stattfindet, Zum einen kann Licht ggf. an kleinen (auf dem Baupulver sitzenden) Aerosolen bzw. Nanopartikeln gestreut werden, ggf. aber auch dort absorbiert werden. Die Nanopartikel können einen besseren (bzw. für den Prozess günstigeren) Absorptionskoeffizienten als das eigentliche Pulver aufweisen.
Weiterhin kann das gestreute Licht ggf. nochmals auf umliegendes Pulver geleitet werden, wobei dort wieder ein Teil absorbiert werden kann. Dies kann es ermöglichen, Legierungen bzw, Materialien, die sonst nicht oder nur schwer additiv verbaut werden können, additiv zu bauen. Es kann sich ein feinkörniges Mikrogefüge bilden. Weiterhin können Nanopartikel auf der (Bau- )Pulveroberfläche die Gefahr des Pulververblasens verringern. Eine
Partikelmobilität kann ggf. durch geometrisches Verhaken und Kräfte
(insbesondere van-der-Waals-Kräfte) zwischen sich berührenden Agglomeraten eingeschränkt sein. Insgesamt können Bauteileigenschaften gezielt beeinflusst werden. So kann mit Oxiden und/oder Nitriden, insbesondere oxidischen und/oder nitridischen Nanopartikeln, das Gefüge beispielsweise versprödet werden und/oder es können gezielt Legierungselemente eingebracht werden, die wiederum die Eigenschaften und das Mikrogefüge ändern.
Die (Nano-)Partikel des Partikelmaterials können amorph, kristallin oder teilkristallin ausgebildet sein.
Unter Strahlungsenergie ist insbesondere eine durch elektromagnetische Wellen bereitgestellte Energie, vorzugsweise (sichtbares) Licht und/oder Infrarotlicht und/oder UV-Licht, zu verstehen. Besonders bevorzugt wird die Strahlungsenergie mittels mindestens eines Lasers, ggf. VCSEL (Oberflächenemitter), bereitgestellt, der weiter vorzugsweise (über eine Oberfläche) verfahren wird bzw. rastert. Bevorzugt ist hierbei, dass der Auftreffpunkt des Lasers auf dem
Ausgangsmateriai verfahren wird (der Laserstrahl also selbst verfahren oder verschwenkt bzw. abgelenkt wird). Alternativ oder zusätzlich kann auch eine Plattform (z. B. Bauplattform) für das Ausgangsmaterial (in eine oder mehr Richtung/en) bewegt werden (über eine dafür vorgesehene Antriebseinrichtung). Dann kann der Laser stationär ausgerichtet sein.
Unter einem Kondensieren ist insbesondere eine (dauerhafte) Zusammenfügung von einzelnen Molekülen des verdampften Ausgangsmaterials (insbesondere in einem Trägergas, wie beispielsweise Luft und/oder einem Inertgas oder einer Inertgasmischung; als Inertgas kommen z.B. I\h und/oder Ar und/oder He in Frage; als Inertgasmischung kann auch beispielsweise mindestens ein Inertgas und ein Reaktivgas, wie beispielsweise O2 bzw. Luft eingesetzt werden) zu verstehen und zwar zunächst in einen flüssigen Zustand und/oder unmittelbar in einen festen Zustand (oder über einen flüssigen Zwischenzustand in einen festen Endzustand). Der Übergang (vom gasförmigen in den flüssigen/festen Zustand) kann insbesondere durch (homogene) Kondensation (Nukleation) in der Gasphase erfolgen bzw. nicht an existierenden Oberflächen (z. B. von Aerosolen), wobei letzteres alternativ der Fall sein kann.
Im Schritt a) wird vorzugsweise über eine vergleichsweise große Oberfläche des Ausgangsmaterials (vorzugsweise durch Verfahren des Auftreffbereiches einer energieeintragenden Vorrichtung, insbesondere eines Lasers und/oder durch eine entsprechend große Fläche des Auftreffbereiches einer energieeintragenden Vorrichtung in Bezug auf das Ausgangsmaterial) von mindestens 1 cm2, weiter vorzugsweise mindestens 10 cm2, noch weiter vorzugsweise mindestens 100 cm2, und/oder höchstens 50.000 cm2 , vorzugsweise höchstens 10.000 cm2, ggf.
höchstens 1,000 cm2 Energie eingetragen bzw, Material verdampft.
Im Schritt a) wird vorzugsweise nicht das gesamte bereitgestellte
Ausgangsmaterial verdampft, sondern nur ein Teil davon (beispielsweise in einem Oberflächenbereich des bereitgestellten Ausgangsmaterials). Beispielsweise kann nur 50 %, vorzugsweise nur 20 %, noch weiter vorzugsweise nur 5 % des bereitgestellten Ausgangsmaterials entsprechend verdampft werden. Der Rest kann verbleiben und anderweitig genutzt werden (beispielsweise im Rahmen eines additiven Verfahrens zur Herstellung eines entsprechenden Objektes).
Insofern hier und im Nachfolgenden Anteile eines Stoffes (Materials oder Fluids, insbesondere einer Flüssigkeit oder eines Gases) in Prozent angegeben werden, soll darunter insbesondere„Gew.-%" verstanden werden (soweit sich nicht aus dem jeweiligen Kontext etwas anderes ergibt, wie beispielsweise Atom-%).
Bei der (jeweiligen) Aufnahmeeinrichtung handelt es sich insbesondere um eine (vorzugsweise im Wesentlichen fluiddicht) verschließbare oder verschlossene Aufnahmeeinrichtung (ggf. mit einer entsprechenden Verschlusseinrichtung). Es kann auch eine (insbesondere die erste) Aufnahmeeinrichtung ohne
Verschlusseinrichtung ausgebildet sein und eine andere (insbesondere die zweite) Aufnahmeeinrichtung mit Verschlusseinrichtung. Die (jeweilige)
Aufnahmeeinrichtung, insbesondere der Behälter kann ein Aufnahmevolumen von mindestens 5 cm3, weiter vorzugsweise mindestens 100 cm3, ggf. mindestens 1.000 cm3 und/oder höchstens 1.000.000 cm3, vorzugsweise höchstens
100.000 cm3, ggf. höchstens 10.000 cm3, aufweisen. Die (jeweilige)
Aufnahmeeinrichtung wird vorzugsweise zu mindestens 20 %, weiter
vorzugsweise mindestens 50 %, ggf. mindestens 90 % mit Partikelmaterial gefüllt. Bei der bzw. mindestens einer (insbesondere der ersten)
Aufnahmeeinrichtung kann es sich um einen Auffangbehälter handeln. Die jeweilige Aufnahmeeinrichtung (der jeweilige Behälter) ist vorzugsweise formstabil.
Unter einer (jeweiligen) Transporteinrichtung kann ebenfalls ein Behälter verstanden werden, aber auch beispielsweise eine Leitung oder sonstige Weitergabe-Einrichtung, in der das Partikelmaterial, beispielsweise in einem Trägerfluid, dem Folgeprozess zugeführt werden kann.
Das Partikelmaterial wird in der (jeweiligen) Aufnahme- bzw.
Transporteinrichtung vorzugsweise derart aufgenommen, insbesondere gelagert, bzw. transportiert, dass es für einen Folgeprozess verwendbar ist, Dabei kann eine entsprechende (nicht-dauerhafte) Passivierung bzw. Inertisierung vorliegen oder durchgeführt werden. Es kann jedoch auch jegliche Passivierung bzw.
Inertisierung unterbleiben oder (durch entsprechende Maßnahmen, wie beispielsweise eine geringe Temperatur, insbesondere unter 20 °C, ggf. unter 10 °C, und/oder durch ein Evakuieren) verhindert werden.
Im Allgemeinen soll vorzugsweise ein Zustand des Partikelmaterials in der (jeweiligen) Aufnahme- bzw. Transporteinrichtung vorliegen, in dem das
Partikelmaterial nicht dauerhaft so modifiziert ist, dass es für einen Folgeprozess nicht mehr verwendbar ist bzw. in dem das Partikelmaterial nicht dauerhaft inertisiert ist. Unter einer dauerhaften Inertisierung ist insbesondere eine irreversible, nicht-temporäre Inertisierung zu verstehen. Reversible
Inertisierungen bzw. Passivierungen, wie beispielsweise ein Einbetten des Partikelmaterials in eine Matrix, die wieder (vollständig) entfernt werden kann, sind vorzugsweise jedoch optional möglich. Eine Inertisierung kann beispielsweise durch Oxidation, insbesondere mit Sauerstoff oder Wasser erfolgen. Unter einer Oxidation kann im Allgemeinen ein Vorgang verstanden werden, bei dem
Elektronen von einem Element (z. B. Metall) abgegeben und von einem anderen Element aufgenommen werden.
Falls eine Inertisierung bzw, Passivierung erfolgt, wird diese Passivierung vorzugsweise vor, im oder nach dem Schritt d) wieder rückgängig gemacht.
Insgesamt soll das Partikelmaterial seine Fähigkeit, im Folgeprozess verwendet zu werden (Reaktivität) nicht verlieren. Diese Fähigkeit (Reaktivität) kann aber ggf. zur Entnahme und/oder Lagerung und/oder zum Transport verringert sein, ggf. bis zur vollständigen Passivierung, sofern diese reversibel ist. Beispielsweise kann eine Lagerung in einem mit einem Inertgas gefüllten Behälter durchgeführt werden, bis das Partikelmaterial weiterverwendet wird. Nicht erwünscht sind insbesondere Behandlungen, die zu einer dauerhaften Reaktionspassivierung führen, wie beispielsweise (je nach Material) eine thermische Behandlung bei einer Temperatur von mindestens Raumtemperatur (23 °C) oder mindestens 40 °C oder mindestens 100 °C. Gegebenenfalls kann die Temperatur des gelagerten (bzw. bereitgestellten oder transportierten)
Partikelmaterials unter einer maximalen Temperatur, von beispielsweise kleiner oder gleich 30 °C, vorzugsweise kleiner oder gleich 23 °C, weiter vorzugsweise kleiner oder gleich 18 °C, ggf. kleiner oder gleich 10 °C oder kleiner oder gleich 0 °C gehalten werden (so dass das auskondensierte Partikelmaterial reaktiv gehalten wird). Insbesondere für schnell entflammbare Materialien ist eine gekühlte Entnahme und/oder Lagerung zu bevorzugen. Weiterhin soll ein Kontakt mit einem (in Bezug auf das Partikelmaterial reaktiven) Gas bzw. einer
entsprechenden Gasmischung vorzugsweise vermieden werden (insbesondere mit einem Gas, das mehr als 10 Gew.-%, vorzugsweise mehr als 1 Gew,-% Sauerstoff enthält). Auch soll vorzugsweise ein Kontakt mit einer (bezüglich des
Partikelmaterials reaktiven) Flüssigkeit (z. B. Wasser) möglichst vermieden werden.
Auch eine (dauerhafte bzw. irreversible) Kombination mit (Einbettung in) einem festen Material soll im Schritt c) vorzugsweise nicht erfolgen (beispielsweise eine Kombination mit einem festen Material zur Reduktion des Partikelmaterials bzw. einer Passivierung des Partikelmaterials, beispielsweise durch Sand). Oftmals werden beispielsweise bei 3D-Druckverfahren anfallende Kondensate auf diese Art und Weise passiviert, beispielsweise durch Anhaften des Kondensats an
Wasserglas. Eine derartige Passivierung ist dann dauerhaft, so dass das
Partikelmaterial nicht mehr verwendet werden kann. Oftmals wird auch
entsprechendes Partikelmaterial (aus Sicherheitsgründen) mit Sand überschüttet und teilweise (in besonders kritischen Fällen) alternativ oder zusätzlich in Silikon- Öl getränkt. Dies führt dann dazu, dass das Kondensat nicht mehr reaktiv ist und daher insbesondere nicht für einen Folgeprozess bereitgestellt werden kann.
Bei dem Ausgangsmaterial kann es sich um ein Reinmaterial, ein Bestandteil einer Legierung, eine Legierung, eine Dispersion, ein Ausgangsmaterial mit
Beschichtung und/oder ein Ausgangsmaterial in einem Matrixmaterial eingebettet, handeln. Die Energieeinbringung (Energieeinstrahlung) bewirkt vorzugsweise ein
Verdampfen und nachfolgendes Aufsteigen des entsprechendes Dampfes
(z, B. Metalldampfes) in einer Prozesskammeratmosphäre, insbesondere mit anschließender (vergleichsweise schneller) Kondensation des Dampfs zu einem Kondensat bzw. Partikelmaterial,
Zum (Aus-) Kondensieren kann ein Abkühlen des verdampften Materials erfolgen, beispielsweise (ggf, automatisch) in einer Prozesskammeratmosphäre,
Eine (Prozesskammer-) Atmosphäre unterschiedet sich vorzugsweise in ihrer (chemischen) Zusammensetzung von der Umgebungsluft, Die (chemische) Zusammensetzung ist vorzugsweise eingestellt oder einstellbar (mittels einer ggf, vorgesehen Einstelleinrichtung). In einer entsprechenden (Prozesskammer-) Atmosphäre können beispielsweise Inertgase und/oder Reaktivgase enthalten sein. Bevorzugte Inertgase sind Argon, Stickstoff und/oder Helium. Als Reaktivgas oder Reaktivgas-Zusatz zu einem Inertgas ist beispielsweise Ethylen vorstellbar (und ggf., im vorliegenden Zusammenhang, kein Oxidator, insbesondere kein Sauerstoff). Insbesondere kann Ethylen als Zusatz zum Prozessgas dafür sorgen, dass eine dünne Kohlenstoffschicht auf der Oberfläche der einzelnen Partikel des Partikelmaterials ausgebildet wird (vgl . Park et al. 2006 "Characterizing the coating and size-resolved oxidative stability of carbon-coated aluminum
nanoparticles by single-particle mass-spectrometry." Journal of Nanoparticle Research 8.3-4 (2006) : 455-464). Ein Anteil von Inertgas in der (Prozesskammer- ) Atmosphäre kann beispielsweise mindestens 10 %, vorzugsweise mindestens 30 %, noch weiter vorzugsweise mindestens 80 %, noch weiter vorzugsweise mindestens 90 % betragen. Ein Anteil von Reaktivgas kann beispielsweise mindestens 0, 1 %, vorzugsweise mindestens 2 %, noch weiter vorzugsweise mindestens 5 %, noch weiter vorzugsweise mindestens 20 % betragen.
Unter Reaktivgas ist vorzugsweise ein Gas zu verstehen, das Kohlenstoff enthält bzw. Moleküle mit Kohlenstoffkomponente. Bei C02 und/oder CO soll es sich vorzugsweise in diesem Sinne um ein Reaktivgas handeln (ggf. kann das
Reaktivgas aber auch kein C02 und/oder CO umfassen). Das Reaktivgas kann auch O2 und/oder (z B. für Ti) N2 umfassen (oder zumindest im Wesentlichen kein O2 und/oder kein N2 umfassen). Im Allgemeinen können die Eigenschaften des Partikelmaterials beeinflusst werden durch; die Art (Zusammensetzung) eines Prozessgases, den Druck des Prozessgases und/oder eine Geschwindigkeit des Prozessgases (bzw, den
Transport des verdampften Ausgangsmaterials bzw. des Kondensats) und/oder eine Kühlung (insbesondere Abkühlrate) des verdampften Aufbaumaterials (bis hin zum Kondensat). Bevorzugt werden ein oder mehrere der eben genannten Parameter entsprechend eingestellt, insbesondere gesteuert, vorzugsweise geregelt. Dazu kann vorzugsweise eine entsprechende Steuereinrichtung zum Einsatz kommen.
Eine Temperatur des Prozessgases an einem Eintritt in die Prozesskammer ist vorzugsweise mindestens 0°C, weiter vorzugsweise mindestens 20°C und/oder höchstens 200°C, vorzugsweise höchstenslOO°C
Ein Druck des Prozessgases in der Prozesskammer ist vorzugsweise mindestens 0,001 atm, weiter vorzugsweise mindestens 0,01 atm und/oder höchstens 10 atm, vorzugsweise höchstens 5 atm.
Ein Strömungsgeschwindigkeit des Prozessgases in zumindest einem Bereich der Prozesskammer, vorzugsweise in zumindest eine Richtung, insbesondere in zumindest eine Richtung senkrecht zur Höhenrichtung bzw. dem Laser ist vorzugsweise mindestens 0,2 m/s, weiter vorzugsweise mindestens 2 m/s und/oder höchstens 10 m/s, vorzugsweise höchstens 5 m/s.
Unter einem im Wesentlichen metallischen Ausgangsmaterial ist vorzugsweise ein Ausgangsmaterial zu verstehen, das mindestens 50 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 80 Gew.~%, noch weiter vorzugsweise mindestens 90 Gew,-%
metallisch ist (bzw, entsprechend metallische Komponenten umfasst).
Entsprechend ist unter einem im Wesentlichen keramischen Ausgangsmaterial ein Ausgangsmaterial zu verstehen, das zu mindestens 50 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 80 Gew.-%, noch weiter vorzugsweise mindestens 90 Gew.-% ein keramisches Material umfasst. Entsprechend ist unter einem im Wesentlichen metallischen und keramischen Ausgangsmaterial ein Ausgangsmaterial zu verstehen, das zu mindestens 50 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 80 Gew.-%, noch weiter vorzugsweise mindestens 90 Gew,-% ein metallisches und
keramisches Material umfasst. Bei dem Folgeprozess kann es sich beispielsweise um einen Herstellungsprozess handeln, bei dem das Partikelmaterial zum Einsatz kommt. Beispielsweise kann unter Einsatz des Partikelmaterials ein (formstabiles) Objekt mit vorbestimmter Geometrie bzw. Struktur hergestellt werden. Unter Bereitstellung des
Partikelmaterials für einen Folgeprozess ist insbesondere ein Beimischen des (ggf. nachbehandlungsfreien) Partikelmaterials zu einem weiteren Material,
beispielsweise Metallmaterial (Metallpulver und/oder Metallschmelze) und/oder Polymermaterial (Polymerpulver und/oder Polymerschmelze) und/oder
Keramikmaterial (Keramikpulver, Keramik-Slurry), als Feststoffmischung und/oder Reinstoff zu verstehen und/oder das Herstellen einer Pulverzusammensetzung, vorzugsweise zum Einsatz in einem additiven Herstellungsverfahren, vorzugsweise in einem über ein Aufschmelzen arbeitenden additiven Herstellungsverfahren, weiter vorzugsweise Lasersintern bzw. -schmelzen.
Insbesondere ist unter dem Schritt d) zu verstehen, dass das Partikelmaterial so konfiguriert wird/ist, dass es im Folgeprozess verwendbar ist, wobei dazu optional erst ein Schritt erfolgt, um eine optionale Inertisierung bzw. Passivierung rückgängig zu machen (dies kann aber auch ggf. erst während des
Folgeprozesses selbst geschehen). Ein derartiger Schritt kann, muss aber nicht, beim erfindungsgemäßen Verfahren erfolgen. Insofern wird auch das Bereitstellen eines (nicht dauerhaft) inertisierten bzw. passivierten Partikelmaterials als vorteilhaft angesehen. Das Bereitstellen kann ein Verpacken (z. B. zur
Veräußerung an einen Dritten, der dann ggf. den Folgeprozess durchführt) umfassen oder dadurch definiert sein. Der Inhalt der Verpackung kann durch mindestens 10 Gew.-% oder mindestens 50 Gew.-% durch das Partikelmaterial oder ein Gemisch des Partikelmaterials mit einem weiteren, insbesondere partikulären (Bau-)Material gebildet werden. Der Inhalt der Verpackung und/oder das Partikelmaterial in der Verpackung kann mindestens 10 g, vorzugsweise mindestens 100 g, weiter vorzugsweise mindestens 1 kg wiegen. Bei dem
Folgeprozess handelt es sich insbesondere nicht um eine (reine) Entsorgung.
Das erfindungsgemäße Verfahren endet grundsätzlich beim Schritt d), kann aber auch noch nachfolgende Schritte, insbesondere den Folgeprozess (bzw. die Durchführung desselben) selbst umfassen. Die Energie im Schritt a) wird vorzugsweise lokal und/oder rasternd eingebracht. Unter einer lokalen Einbringung ist vorzugsweise eine Einbringung zu verstehen, bei der ein (zu mindestens einem bzw. jedem einzeln Zeitpunkt) lokalisierter Auftreffbereich der entsprechenden Energieeintragungsvorrichtung vorliegt (beispielsweise ein Bereich von kleiner oder gleich 1 cm2, weiter vorzugsweise kleiner oder gleich 1 mm2, noch weiter vorzugsweise kleiner oder gleich 0, 1 mm2, noch weiter vorzugsweise kleiner oder gleich 0,01 mm2). Die lokale Einbringung kann dann (über die Zeit) durch eine auf eine größere Fläche verteilte
Einbringung (durch relatives Bewegen eines Auftreffpunktes bzw.
Auftreffbereiches der entsprechenden Energieeintragungsvorrichtung) verbreitert werden. Vorzugsweise wird die Energie zumindest mit mittels mindestens eines (sich bezüglich seines Auftreffbereiches bewegenden, insbesondere rasternden) Laserstrahls (ggf. eines VCSEL) eingebracht. In einer konkreten Ausführungsform wird die Energie innerhalb eines Lasersinterprozesses eingebracht. In jedem Fall kann auf einfache Art und Weise vergleichsweise viel Ausgangsmaterial verdampft werden (und anschließend kondensiert sowie gesammelt werden) und
entsprechend dem Folgeprozess zur Verfügung gestellt werden.
Vorzugsweise bewegt sich der Laserstrahl (bzw. dessen Auftreffbereich) relativ zu einer Oberfläche des Ausgangsmaterials. Vorzugsweise bleibt dabei das
Ausgangsmaterial in Ruhe und der Laser bzw. dessen Auftreffbereich wird gegenüber diesem (insbesondere rasternd) bewegt. Alternativ kann auch der Auftreffbereich des Laserstrahls am selben Ort (absolut gesehen) verbleiben und das Ausgangsmaterial bzw. dessen Oberfläche bewegt werden (insbesondere so dass der Laserstrahl bzw. dessen Auftreffbereich relativ zum Ausgangsmaterial über dessen Oberfläche rastert). Auch eine Kombination ist möglich, derart, dass sowohl Laserstrahl bzw. dessen Auftreffbereich als auch das Ausgangsmaterial selbst bewegt werden (insbesondere derart, dass in Relation zueinander der Auftreffbereich über das Ausgangsmaterial rastert).
In einer Ausführungsform kann die Energie im Schritt a) in eine bewegtes
Ausgangsmaterial, insbesondere ein in einem Transportgas bewegtes
Ausgangsmaterial, eingebracht werden. Alternativ oder zusätzlich kann das Ausgangsmaterial (im Schritt a) in einem Träger- bzw. Transportgas schweben. Auch dadurch kann auf einfache und effektive Art und Weise das Partikelmaterial erzeugt werden. Bei dem Rastern kann eine (relative) Bewegung des Ortes des Energieeintrages (insbesondere Auftreffbereiches eines Laserstrahls) gegenüber dem
Ausgangsmaterial vorliegen, wobei mindestens eine Zeile (bzw. Spalte) entsprechend abgetastet wird, ggf. mindestens oder genau einmal oder mehrmals. Vorzugsweise werden mindestens zwei oder mindestens fünf oder mindestens 10 oder mindestens 100 Zeilen (bzw. Spalten), die insbesondere über- bzw. nebeneinander liegen entsprechend abgetastet.
Eine (jeweilige) Zeile (bzw. Spalte) ist vorzugsweise mindestens 5-mal, weiter vorzugsweise mindestens 10-mal, noch weiter vorzugsweise mindestens 100-mal so lang wie ein Durchmesser eines Energieeinbringungsbereiches (bzw.
Auftreffbereiches des Laserstrahls).
Vorzugsweise wird das verdampfte und/oder kondensierte Partikelmaterial im Schritt a) und/oder b) zu einer Materialtrennvorrichtung geleitet. Mittels der Materialtrennvorrichtung wird das Partikelmaterial vorzugsweise aus einem (Transportgas-) Volumenstrom zumindest teilweise, insbesondere zumindest im Wesentlichen vollständig, vorzugsweise physikalisch, abgetrennt. Eine
entsprechende Abtrennvorrichtung kann beispielsweise einen Filter und/oder Zyklon umfassen.
Im Allgemeinen kann das Partikelmaterial bereits (zumindest teilweise, ggf. vollständig) in einer Prozesskammeratmosphäre erzeugt werden. Alternativ oder zusätzlich kann das Partikelmaterial zumindest teilweise (ggf. vollständig) außerhalb der Prozesskammer erzeugt werden (bzw. auskondensieren).
Eine Materialtrennvorrichtung kann eine Wand einer Prozesskammer und/oder eine größere Abscheideeinrichtung (z. B. Filter) und/oder ein Ausgangsmaterial für ein herzustellendes (3D-) Objekt selbst (innerhalb eines Baufeldes für die Herstellung) sein. Bevorzugt umfasst eine derartige Materialtrennvorrichtung mindestens einen Kühlabschnitt (der aktiv und/oder passiv kühlbar ist), um das Kondensat entsprechend abzutrennen/abzuscheiden (z. B. mittels
Thermophorese). Die (Material-) Trennung kann vorzugsweise teilweise oder vollständig innerhalb bzw. teilweise oder vollständig außerhalb einer Partikelmaterial- Herstellungsvorrichtung erfolgen (bzw, einer entsprechenden Prozesskammer).
Ein eventuelles Entfernen des Partikelmaterials aus der Materialtrennvorrichtung kann beispielsweise mechanisch (z. B, durch Abkratzen oder Abschaben) erfolgen und/oder mittels eines Abtrennfluidstroms (z, B. in Form von Druckluft bzw. eines Druckiuftstoßes) entfernt werden (so dass das Kondensat beispielsweise in einem darunter befindlichen Behälter aufgefangen werden kann). Ein derartiges
Abtrenn- bzw. Reinigungsfluid kann (zumindest zeitweise, ggf, in Form eines Druckstoßes) einen Druck von mindestens 2 bar, vorzugsweise mindestens 4 bar aufweisen und/oder zyklisch appliziert werden. Dadurch kann auf effektive Art und Weise Material abgetrennt werden.
Es ist auch denkbar über eine Transporteinrichtung, beispielsweise eine Leitung, das Partikelmaterial zu dem Folgeprozess (z. B. in eine Prozesskammer des Folgeprozesses) zu überführen (zu leiten), insbesondere so dass dort das
Partikelmaterial weiterverarbeitet wird, beispielsweise mit einem weiteren
Material kombiniert wird. Bei dem Folgeprozess kann es sich um denselben oder einen gleichartigen Prozess handeln, aus dem auch das Partikelmaterial entnommen wurde, oder um einen anderen Prozess. Beispielsweise kann es sich jeweils um additive Herstellungsverfahren, insbesondere Lasersintern oder Laserschmelzen, handeln.
Das Ausgangsmaterial liegt vorzugsweise (zumindest im Wesentlichen) partikulär vor. Einzelne Partikel des Ausgangsmaterials weisen vorzugsweise eine (mittlere) Partikelgröße (Durchmesser) von mindestens 1 miti, vorzugsweise mindestens 5 pm und/oder von höchstens 200 mhi, vorzugsweise höchstens 100 pm auf. Die (mittlere) Partikelgröße ist vorzugsweise eine d50-Partikelgröße. Bei der mittleren Partikelgröße steht die Angabe D (Zahlenwert) für den Anteil der Partikel (in Massen- und/oder Volumen-Prozent), die kleiner oder gleich groß sind wie die angegebene Partikelgröße (d.h. bei einer d50 von 50 pm haben 50 % der Partikel eine Größe von < 50 pm).
Bei dem Durchmesser eines einzelnen Partikels kann es sich ggf. um einen jeweiligen maximalen Durchmesser (= Supremum aller Abstände je zweier Punkte des Partikels) oder um einen Siebdurchmesser oder um einen (insbesondere volumenbezogenen) Äquivalenz-Kugel-Durchmesser handeln.
Die einzelnen Partikel des Ausgangsmaterials können (zumindest annähernd) gleich groß sein oder es kann eine Partikelgrößenverteilung vorliegen. Wenn eine Partikelgrößenverteilung vorliegt, kann beispielsweise eine d50-Partikelgröße mindestens 2-mal, vorzugsweise mindestens 4-mal und/oder höchstens 10-mal, vorzugsweise höchstens 8-mal so groß wie eine dlO-Partikelgröße sein. Alternativ oder zusätzlich kann eine d90-Partikelgröße mindestens 1, 2-mal, vorzugsweise mindestens 1, 8-mal und/oder höchstens 4-mal, vorzugsweise höchstens 3-mal so groß sein wie eine/die d50-Partikelgröße sein. Die Partikelgrößen können ggf. mit Hilfe von Laserbeugungsverfahren (insbesondere mittels Laserbeugungsmessung nach ISO 13320 oder ASTM B822) bestimmt werden. Alternativ oder zusätzlich können die Partikelgrößen durch Ausmessen (beispielsweise mittels Mikroskop) und/oder mit dynamischer Bildanalyse (vorzugsweise nach ISO 13322-2, ggf. mittels des CAMSIZER® XT der Retsch Technology GmbH) bestimmt werden. Wenn die Partikelgröße aus einer 2-dimensionalen Abbildung (z. B. eines
Mikroskops, insbesondere Elektronenmikroskops) bestimmt wird, wird
vorzugsweise der jeweilige Durchmesser (maximale Durchmesser bzw.
Äquivalenz-Durchmesser) herangezogen, der sich aus der 2-dimensionalen Abbildung ergibt.
Ein zum maximalen Durchmesser senkrechter Durchmesser (= Supremum aller Abstände zweier Punkte des Partikels, deren Verbindungslinie senkrecht zum maximalen Durchmesser ist) ist vorzugsweise mindestens 0,1-mal, weiter vorzugsweise mindestens 0,5-mal, weiter vorzugsweise mindestens 0,7-mal und/oder höchstens 1,0-mal, vorzugsweise höchstens 0,9-mai so groß wie der maximale Durchmesser (entweder im 3-Dimensionalen oder, insbesondere bei Bestimmung der jeweiligen Durchmesser aus einer Abbildung, im 2-Dimensionalen in Bezug auf die Abbiidungsebene).
Vorzugsweise umfasst das Ausgangsmaterial zumindest teilweise, ggf. in Atom% überwiegend : mindestens ein Metall, bevorzugt in Partikelform, vorzugsweise mindestens ein katalytisch aktives Metall (wie: Ni, Co, Fe, Rh, Ru, Pt, Pd und/oder Zr) und/oder mindestens ein elektrochemisch aktives Metall und/oder mindestens ein pyrophores Metall (wie: Mg, Ti, Ni, Co, Fe, Pb, mindestens ein Lanthanoid und/oder mindestens ein Actinoid),
insbesondere bevorzugt AI, Fe, Ti, Ni, Co, Pt, Ag, Pd, Sc, Au, Zn, Zr, Mg, V, Si,
Cu, Mn, W und/oder Cr,, Weiterhin können teilweise, ggf. in Atom% überwiegend, vorgesehen sein : Mo, C und/oder 0. Das jeweilige Element kann vorzugsweise zu mindestens 5 Atom%, weiter vorzugsweise mindestens 20 Atom%, ggf.
mindestens 50 Atom% oder sogar mindestens 90 Atom% vorliegen .
In Schritt a) kommt vorzugsweise eine Herstellungsvorrichtung zum Einsatz, die konfiguriert ist, ein Objekt herzustellen durch Aufbringen eines Aufbaumaterials, das zumindest im Wesentlichen metallische und/oder keramische Komponenten umfasst, Schicht auf Schicht und selektives Verfestigen des Aufbaumaterials, insbesondere mittels Zufuhr von Strahlungsenergie, an Stellen in jeder Schicht, die dem Querschnitt des Objekts in dieser Schicht zugeordnet sind. Besonders bevorzugt kommt hier mindestens ein Laser zum Einsatz bzw, wird ein
Lasersinterprozess durchgeführt. Dadurch kann auf besonders effektive Art und Weise Material genutzt werden, das bei einem vorhergehenden Prozess (innerhalb der obigen Herstellungsvorrichtung, insbesondere beim Lasersintern) erzeugt wird. Dadurch kann auf vergleichsweise günstige Art und Weise eine große Menge von Partikelmaterial erzeugt werden. Im oder vor dem Schritt b) kann ein
Kondensat aus einer Herstellungskammer zur Herstellung eines Objektes, insbesondere von mindestens einer Kammerinnenwand, und/oder aus mindestens einer, vorzugsweise an oder hinter einem Ausgang der Herstellungskammer angeordneten Materialtrenneinrichtung, insbesondere Filtereinrichtung, entfernt werden.
Die oben genannte Aufgabe wird weiterhin gelöst durch ein System zur
Bereitstellung eines Partikelmaterials aus einem vorzugsweise zumindest im Wesentlichen metallischen und/oder keramischen Ausgangsmaterial, umfassend:
- eine Erzeugungseinrichtung zum Erzeugen des Partikelmaterials aus dem Ausgangsmaterial durch Verdampfen des Ausgangsmaterials durch Eintrag von Energie, bevorzugt von Strahlungsenergie, insbesondere mittels mindestens eines Lasers, in das Ausgangsmaterial und anschließendes zumindest teilweises Kondensieren des verdampften Ausgangsmaterials, sowie - mindestens eine Aufnahme- und/oder Transporteinrichtung,
insbesondere mindestens einen Behälter, zum Aufnehmen und/oder Transportieren des Partikelmaterials, derart, dass das Partikelmaterial in einem Folgeprozess verwendbar ist, insbesondere in einem Zustand zumindest nicht dauerhafter Passivierung.
Das System kann weiterhin eine Sammeleinrichtung zum Sammeln des
Partikelmaterials, insbesondere mindestens einen Behälter, umfassen.
Das System kann weiterhin eine Lagerungseinrichtung zum Lagern des
Partikelmaterials in der Aufnahmeeinrichtung umfassen derart, dass es für einen Folgeprozess verwendbar ist, insbesondere in einem Zustand zumindest nicht dauerhafter Passivierung.
Das System kann weiterhin eine Einrichtung zum Bereitstellen des
Partikelmaterials für einen Folgeprozess umfassen.
Das System kann auch als ein System zur Herstellung einer Zusammensetzung konfiguriert sein, insbesondere zur Durchführung des nachfolgend beschriebenen Verfahrens zur Herstellung einer Zusammensetzung. Das System kann
beispielsweise eine Einrichtung zum Kombinieren (z. B. Vermischen) des
Partikelmaterial mit einem weiteren, insbesondere partikulären, Material, vorzugsweise einem zumindest im Wesentlichen metallischen Material und/oder Polymer-Material, insbesondere umfassend Polyamid, und/oder Keramikmaterial umfassen. Das Polymer(-Material) kann aus der aus folgenden Polymeren bestehenden Gruppe ausgewählt sein, oder ein Polymerblend aus mindestens zwei Polymeren, die aus der aus folgenden Polymeren bestehenden Gruppe ausgewählt sind, umfassen:
Polyetherimide, Poiycarbonate, Polyarylensulfide, Polyphenylensulfone,
Polysulfone, Polyphenylenoxide, Polyethersulfone, Acrylnitril-Butadien— Styrol— Copolymerisate, Acrylnitril-Styrol-Acrylat-Copolymerisate (ASA), Polyvinylchlorid, Polyacrylate, Polyester, Polyamide, Polyaryletherketone, Polyether, Polyurethane, Polyimide, Polyamidimide, Polysiloxane, Polyolefine und Copolymere, welche mindestens zwei verschiedene Wiederholungseinheiten
der vorgenannten Polymere aufweisen, wobei die Gruppe bevorzugt aus
Polyaryletherketonen, Polyphenylensulfiden, Polycarbonaten, Polyetherimiden, Polypropylen, Polyethylen und Polyamiden und deren Copolymeren und
Polymerblends besteht, wobei mehr bevorzugt das Material mindestens ein Polyaryletherketon umfasst, wobei noch mehr bevorzugt das Material ein
Polyetherketonketon und/oder Polyetheretherketon-Polyetherdiphenyletherketon
(PEEK-PEDEK) umfasst.
Weitere Systemmerkmale bzw. Vorrichtungsmerkmale ergeben sich aus der obigen und nachfolgenden Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bereitstellung des Partikelmaterials bzw. zur Herstellung der Zusammensetzung.
Die oben genannte Aufgabe wird weiterhin gelöst durch ein Partikelmaterial, bereitgestellt durch ein Verfahren zur Bereitstellung von Partikelmaterial der obigen Art und/oder durch ein System zur Bereitstellung von Partikelmaterial der obigen Art, wobei das Partikelmaterial vorzugsweise eine mittlere Partikelgröße von mindestens 1 nm, weiter vorzugsweise mindestens 3 nm, noch weiter vorzugsweise mindestens 4 nm und/oder höchstens 1.000 nm, vorzugsweise höchstens 100 nm, weiter vorzugsweise höchstens 50 nm aufweist, ln diesem Zusammenhang ist die Partikelgröße vorzugsweise definiert bzw. kann bestimmt werden, wie im Zusammenhang mit der Partikelgröße der Partikel des
Ausgangsmaterials weiter oben beschrieben. Die einzelnen Partikel können (zumindest im Wesentlichen bzw. zumindest annähernd) gleich groß sein oder es kann eine Partikelgrößenverteilung vorliegen. Wenn eine Partikelgrößenverteilung vorliegt, kann eine dlO-Partikelgröße mindestens 0, 1-mal, vorzugsweise mindestens 0,2-mal und/oder höchstens 1,0-mal, vorzugsweise höchstens 0,9-mal so groß sein wie eine d50-Pa rtikelgröße . Alternativ oder zusätzlich kann eine d90~ Partikelgröße mindestens 1,0-mal, vorzugsweise mindestens 1,2-mal, weiter vorzugsweise mindestens 1,4-mal und/oder höchstens 10-mal, vorzugsweise höchstens 5-mal, weiter höchstens 4-mal so groß sein wie eine d50-Partikelgröße.
Die Partikel des Partikelmaterials sind vorzugsweise zumindest annähernd rund. Ein zum maximalen Durchmesser senkrechter Durchmesser (= Supremum aller Abstände zweier Punkte des Partikels, deren Verbindungslinie senkrecht zum maximalen Durchmesser ist) ist vorzugsweise mindestens 0, 1-mal, weiter vorzugsweise mindestens 0, 5-mal, weiter vorzugsweise mindestens 0,7-mal und/oder höchstens 1,0-mal, vorzugsweise höchstens 0,9-mal so groß wie der maximale Durchmesser (entweder Im 3-Dimensionalen oder, insbesondere bei Bestimmung der jeweiligen Durchmesser aus einer Abbildung, im 2-Dimensionalen in Bezug auf die Abbildungsebene),
Vorzugsweise weist das Partikelmaterial eine spezifische Oberfläche von mindestens 0,01 m2/g, vorzugsweise mindestens 1 m2/g, weiter vorzugsweise mindestens 5 m2/g, noch weiter vorzugsweise mindestens 10 m2/g und/oder höchstens 1000 m2/g, vorzugsweise höchstens 500 m2/g, weiter vorzugsweise höchstens 200 m2/g, noch weiter vorzugsweise höchstens 50 m2/g auf. Die spezifische Oberfläche kann (insbesondere bei nicht-porösen Partikeln) dadurch bestimmt werden, dass mindestens 100, vorzugsweise mindestens 1 ,000 zufällig ausgewählte (beispielsweise auf einer Abbildung, insbesondere eines Mikroskops, vorzugsweise Elektronenmikroskops, erkennbare und nebeneinanderliegende) Partikel vermessen werden, so dass ihre Oberfläche und (in Kenntnis der
Materialdichte) ihr Gewicht ausgerechnet werden kann. Gegebenenfalls kann auch eine BET-Messung durchgeführt werden, vorzugsweise nach DIN ISO 9277 (Gültigkeit in der Bundesrepublik Deutschland zum Anmeldezeitpunkt bzw, Prioritätszeitpunkt) Ein Gasadsorption bei der Messung (z. B. bei N2) kann abhängig vom Relativdruck P/P0 sein. Die Menge des adsorbierten Gases kann dabei statisch-volumetrisch bestimmt werden (Isotherme). Eine Probenmenge kann 100 mg betragen . Zur Messung kann das„Quantachrome Nova® 42Q0e" Analysegerät zum Einsatz kommen.
Im Allgemeinen kann die Zusammensetzung des Partikelmaterials in Atom% der Zusammensetzung des Ausgangsmaterials (wie oben beschrieben) entsprechen. Vorzugsweise umfasst das Partikelmaterial zumindest teilweise, ggf. in Atom% überwiegend: mindestens ein Metall, bevorzugt in Nanopartikelform,
vorzugsweise mindestens ein katalytisch aktives Metall (wie: Ni, Co, Fe, Rh, Ru,
Pt, Pd und/oder Zr) und/oder mindestens ein elektrochemisch aktives Metall und/oder mindestens ein pyrophores Metall (wie: Mg, Ti, Ni, Co, Fe, Pb, mindestens ein Lanthanoid und/oder mindestens ein Actinoid),
insbesondere bevorzugt AI, Fe, Ti, Ni, Co, Pt, Ag, Pd, Sc, Au, Zn, Zr, Mg, V, Si,
Cu, Mn, W und/oder Cr. Außerdem können z.B. Mo, O, und/oder C vorliegen.
Die oben genannte Aufgabe wird weiterhin gelöst durch ein Verfahren zur
Herstellung einer Zusammensetzung, wobei zumindest ein Partikelmaterial hergestellt mit dem obigen Verfahren oder mit dem obigen System oder ein Partikelmaterial, wie oben beschrieben, und zumindest ein weiteres, insbesondere partikuläres, Material, vorzugsweise ein zumindest im Wesentlichen metallisches Material und/oder Polymer-Material, insbesondere umfassend Polyamid, und/oder Keramikmaterial, bereitgestellt wird. Konkret kann es sich bei dem weiteren Material um Metallpulver, ein Polymer-basiertes Pulver, und/oder Keramikpulver handeln. Weiterhin kann es sich um eine Metallschmelze oder Polymer-Schmelze handeln. Das Polymer kann aus der aus folgenden Polymeren bestehenden Gruppe ausgewählt sein, oder ein Potymerblend aus mindestens zwei Polymeren, die aus der aus folgenden Polymeren bestehenden Gruppe ausgewählt sind, umfassen :
Polyetherimide, Polycarbonate, Polyarylensulfide, Polyphenylensulfone,
Polysulfone, Polyphenylenoxide, Polyethersulfone, Acrylnitril-Butadien— Styrol— Copolymerisate, Acrylnitril-Styrol-Acrylat-Copolymerisate (ASA), Polyvinylchlorid, Polyacrylate, Polyester, Polyamide, Polyaryletherketone, Polyether, Polyurethane, Polyimide, Polyamidimide, Polysiloxane, Polyolefine und Copolymere, welche mindestens zwei verschiedene Wiederholungseinheiten
der vorgenannten Polymere aufweisen, wobei die Gruppe bevorzugt aus
Polyaryletherketonen, Polyphenylensulfiden, Polycarbonaten, Polyetherimiden, Polypropylen, Polyethylen und Polyamiden und deren Copolymeren und
Polymerblends besteht, wobei mehr bevorzugt das Material mindestens ein Polyaryletherketon umfasst, wobei noch mehr bevorzugt das Material ein
Polyetherketonketon und/oder Polyetheretherketon-Polyetherdiphenyletherketon (PEEK-PEDEK) umfasst.
Es kann auch ein Einmischen des Partikelmaterials in eine Schmelze erfolgen (ggf. mit anschließendem Extrudieren, z. B. für Filament-basierte additive
Herstellungsverfahren), Besonders bevorzugt kommen Metallpulver und/oder Polymer-basierte Pulver zum Einsatz.
Die oben genannte Aufgabe wird weiterhin gelöst durch eine Zusammensetzung, insbesondere hergestellt nach dem obigen Verfahren zur Herstellung einer Zusammensetzung, umfassend zumindest ein Partikelmaterial, hergestellt nach dem obigen Verfahren zur Bereitstellung eines Partikelmaterials oder mit dem obigen System zur Bereitstellung eines Partikelmaterials und/oder ein
Partikelmaterial, wie oben beschrieben und zumindest ein weiteres, insbesondere partikuläres, Material, vorzugsweise ein zumindest im Wesentlichen metallisches Material und/oder Polymer-Material (insbesondere umfassend Polyamid, vorzugsweise PA12 oder PA11) und/oder ein Keramikmaterial. Das weitere Material weist vorzugsweise eine mittlere Partikelgröße (d50) von mindestens 1 gm, vorzugsweise mindestens 5 gm und/oder von höchstens 200 pm,
vorzugsweise höchstens 100 pm auf. Die Partikelgröße kann spezifiziert, definiert und/oder verteilt sein, wie weiter oben im Zusammenhang mit dem
Ausgangsmaterial beschrieben. Eine Oberfläche der Partikel des weiteren
Materials kann im Mittel zu mindestens 1 %, vorzugsweise mindestens 10 % und/oder höchstens 100 %, vorzugsweise höchstens 80 % mit dem
Partikelmaterial bedeckt sein. Das Polymer(-Material) kann aus der aus folgenden Polymeren bestehenden Gruppe ausgewählt sein, oder ein Polymerblend aus mindestens zwei Polymeren, die aus der aus folgenden Polymeren bestehenden Gruppe ausgewählt sind, umfassen:
Polyetherimide, Polycarbonate, Polyarylensulfide, Polyphenylensulfone,
Polysulfone, Polyphenylenoxide, Poiyethersulfone, Acrylnitril-Butadien— Styrol— Copolymerisate, Acrylnitril-Styrol-Acryiat-Copolymerisate (ASA), Polyvinylchlorid, Polyacrylate, Polyester, Polyamide, Polyaryletherketone, Polyether, Polyurethane, Polyimide, Polyamidimide, Polysiloxane, Polyolefine und Copolymere, welche mindestens zwei verschiedene Wiederhoiungseinheiten
der vorgenannten Polymere aufweisen, wobei die Gruppe bevorzugt aus
Polyaryletherketonen, Polyphenylensulfiden, Polycarbonaten, Poiyetherimiden, Polypropylen, Polyethylen und Polyamiden und deren Copolymeren und
Polymerblends besteht, wobei mehr bevorzugt das Material mindestens ein Polyaryletherketon umfasst, wobei noch mehr bevorzugt das Material ein
Polyetherketonketon und/oder Polyetheretherketon-Polyetherdiphenyletherketon (PEEK-PEDEK) umfasst.
Die oben genannte Aufgabe wird weiterhin gelöst durch eine Verwendung von Partikelmaterial, hergestellt nach dem obigen Verfahren, zur Bereitstellung eines Partikelmaterials und/oder gemäß dem obigen System zur Bereitstellung eines Partikelmaterials und/oder ein Partikelmaterial, wie oben beschrieben, und/oder einer Zusammensetzung, hergestellt nach dem obigen Verfahren zur
Bereitstellung einer Zusammensetzung und/oder einer Zusammensetzung wie oben beschrieben, insbesondere zum (additiven) Aufbauen eines Objektes, wobei das Partikelmaterial vorzugsweise einen Anteil von mindestens 0,01 Gew.-%, weiter vorzugsweise mindestens 0,05 Gew.-% und/oder höchstens 50 Gew.-%, vorzugsweise höchstens 10 Gew.-%, weiter vorzugsweise höchstens 5 Gew.-%, weiter vorzugsweise höchstens 2 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht einer (der) Zusammensetzung zum Aufbauen des Objektes bildet. Ein 100%-Verbau ist prinzipiell möglich. Vorzugsweise ist das Objekt ein Objekt, das hergestellt ist bzw. wird durch Aufbringen eines Aufbaumaterials, das vorzugsweise zumindest im Wesentlichen metallische Komponenten und/oder Keramik und/oder Polymer umfasst, Schicht auf Schicht und selektives Verfestigen des Aufbaumaterials, insbesondere mittels Zufuhr von Strahlungsenergie, an Stellen in jeder Schicht, die dem Querschnitt des Objekts in dieser Schicht zugeordnet sind. Besonders bevorzugt kann hierbei sowohl das Ausgangsmaterial aus einem entsprechenden additiven Herstellungsverfahren (insbesondere Lasersintern) stammen, als auch das daraus resultierende Partikelmaterial für ein derartiges Verfahren verwendet werden. Damit kann effektiv eine Herstellung und weitere Prozessierung des Partikelmaterials realisiert werden.
Alternativ oder zusätzlich kann das Partikelmaterial in mindestens einer elektrochemischen bzw. elektrotechnischen Anwendung und/oder
elektrochemischen bzw. elektrotechnischen Einrichtung eingesetzt werden, vorzugsweise als Katalysatormaterial eines Katalysators, insbesondere eines Nickelkatalysators, eingesetzt werden, und/oder als (Elektroden-)Material eines Kondensators (Superkondensators) verwendet werden. Anstelle der Verwendung für einen Nickelkatalysator ist auch die Verwendung in einem Fe- oder Co- Katalysator möglich. Eventuell eingesetzte Fe- oder Co-Katalysatoren können beispielsweise bei der Fischer-Tropsch-Synthese zum Einsatz kommen. Eventuell ausgewählte Ni-Katalysatoren können beispielsweise für die Methanisierung eingesetzt werden. Weitere elektrotechnische und/oder elektrochemische
Anwendungen sind alternativ oder zusätzlich möglich, wie insbesondere in einer Brennstoffzelle, in einer Batterie, in einem Akkumulator, in einer solartechnischen Einrichtung, insbesondere solarthermischen Einrichtung und/oder Photovoltaik- Einrichtung, und/oder in einer Elektrolyse-Einrichtung.
Das bereitgestellte Partikelmaterial kann in Plattenform gebracht werden
(beispielsweise gepresst werden), insbesondere als Katalysator-Platten
ausgebildet werden, und/oder (ggf. in chemischen Reaktoren) durchströmbar sein (bzw. durchströmt werden). Kondensatoren (insbesondere sog, Superkondensatoren) benötigen oftmals Metalle mit möglichst hoher spezifischer Oberfläche für eine Redox-Reaktion. Besonders bevorzugt kann dafür das erfindungsgemäße Partikelmaterial zum Einsatz kommen. Gegenüber Aktivkohle (wie häufig für Superkondensatoren verwendet) weist z. B. Fe-Kondensat eine gute elektrische Leitfähigkeit, eine hohe Zyklenfestigkeit, eine vergleichsweise hohe gravimetrische Energiedichte und vergleichsweise hohe spezifische Kapazitäten auf.
Alternativ oder zusätzlich kann das Partikelmaterial in Beschichtungen, insbesondere Schutzschichten bzw, Schutzfilmen auf einem beliebigen Substrat zum Einsatz kommen, beispielsweise auf einem Gebäudeteil, insbesondere in/auf einem Fenster und/oder, im Allgemeinen, in/auf Glas und/oder einem anderen lichtdurchlässigen Substrat. Die Schicht kann zum Beispiel elektrisch leitfähig sein und/oder hydrophob.
Die Zusammensetzung des Partikelmaterials kann sich von der Zusammensetzung des Ausgangsmaterials unterscheiden. Beispielsweise können Elemente mit vergleichsweise hohem (Partial-) Dampfdruck bzw. niedriger Schmelztemperatur (z. B. Mg, Cu und/oder Mn) in einem verhältnismäßig höheren Anteil im
Partikelmaterial vorliegen als im Ausgangsmaterial. Umgekehrt kann dies für Elemente (z. B. Si, Mo, Ni und/oder C) mit vergleichsweise niedrigem (Partial-) Dampfdruck bzw. hoher Schmelztemperatur gelten. Beispielsweise kann insbesondere gewichtsmäßig ein Sauerstoffanteil im Partikelmaterial gegenüber dem Ausgangsmaterial erhöht sein (ggf. um das mindestens 1,2-fache, oder 2- fache oder 10-fache). Auch ein (falls vorliegend) Kupfergehalt kann im
Partikelmaterial erhöht sein. Ein Nickelgehalt kann beispielsweise erniedrigt sein .
Die Partikel des Partikelmaterials können einzeln (voneinander gelöst) vorliegen oder zu Agglomeraten verbunden sein, die beispielsweise mindestens 10 oder mindestens 100 oder mindestens 1.000 oder mindestens 100.000 Partikel umfassen. Wenn derartige Agglomerate vorliegen, bezieht sich die jeweilige Partikelgröße vorzugsweise auf die Primärpartikelgröße also die Partikelgröße der Partikel, aus denen das jeweilige Agglomerat aufgebaut ist.
Weitere Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den
Unteransprüchen. Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben, die anhand der Abbildungen näher erläutert werden.
Hierbei zeigen:
Fig, 1 eine schematische Abbildung, teilweise wiedergegeben als
Querschnitt, einer Vorrichtung zum schichtweisen Aufbau eines
3-dimensionalen Objekts;
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Entstehung von Partikeln des
Partikelmaterials;
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bereitstellung eines Partikelmaterials;
Fig. 4 ein Diagramm über die chemische Zusammensetzung eines
erfindungsgemäßen Ausgangsmaterials eines erfindungsgemäßen Partikelmaterials;
Fig, 5 ein Diagramm über die chemische Zusammensetzung eines weiteren erfindungsgemäßes Ausgangsmaterial sowie ein weiteres erfindungsgemäßes Partikel material;
Fig. 6 ein Diagramm über die chemische Zusammensetzung eines weiteren erfindungsgemäßen Ausgangsmaterials sowie eines weiteren erfindungsgemäßen Partikelmaterials;
Fig. 7 ein Diagramm über die chemische Zusammensetzung eines weiteren erfindungsgemäßen Ausgangsmaterials sowie eines weiteren erfindungsgemäßen Partikelmaterials;
Fig. 8 ein Diagramm über die chemische Zusammensetzung eines weiteren erfindungsgemäßen Partikelmaterials; und
Fig. 9 ein Diagramm über die chemische Zusammensetzung eines (Bau-
)Pulvers gezeigt. Die in Fig. 1 dargestelite Vorrichtung ist eine an sich bekannte Lasersinter- oder Laserschmelzvorrichtung a l , Zum Aufbauen eines Objekts a2 enthält sie eine Prozesskammer a3 mit einer Kammerwandung a4. In der Prozesskammer a3 ist ein nach oben offener Baubehälter a5 mit einer Wandung a6 angeordnet. Durch die obere Öffnung des Baubehäiters a5 ist eine Arbeitsebene a7 definiert, wobei der innerhalb der Öffnung liegende Bereich der Arbeitsebene a7, der zum Aufbau des Objekts a2 verwendet werden kann, als Baufeld a8 bezeichnet wird. In dem Behälter a5 ist ein in einer vertikalen Richtung V bewegbarer Träger alO angeordnet, an dem eine Grundplatte al l angebracht ist, die den Baubehälter a5 nach unten abschließt und damit dessen Boden bildet. Die Grundplatte al l kann eine getrennt von dem Träger alO gebildete Platte sein, die an dem Träger alO befestigt ist, oder sie kann integral mit dem Träger a lO gebildet sein. Je nach verwendetem Pulver und Prozess kann auf der Grundplatte al l noch eine
Bauplattform al2 angebracht sein, auf der das Objekt a2 aufgebaut wird. Das Objekt a2 kann aber auch auf der Grundplatte a l l selber aufgebaut werden, die dann als Bauplattform dient. In Fig. 1 ist das in dem Baubehälter a5 auf der Bauplattform al2 zu bildende Objekt a2 unterhalb der Arbeitsebene a7 in einem Zwischenzustand dargestellt mit mehreren verfestigten Schichten, umgeben von unverfestigt gebliebenem Aufbaumaterial a l3. Die Lasersintervorrichtung al enthält weiter einen Vorratsbehälter al4 für ein durch elektromagnetische Strahlung verfestigbares pulverförmiges Aufbaumaterial al5 und einen in einer horizontalen Richtung H bewegbaren Beschichter a l6 zum Aufbringen des
Aufbaumaterials al5 auf das Baufeld a8. Die Lasersintervorrichtung al enthält ferner eine Belichtungsvorrichtung a20 mit einem Laser a21, der einen
Laserstrahl a22 als Energiestrahlbündel erzeugt, der über eine Umlenkvorrichtung a23 umgelenkt und durch eine Fokussiervorrichtung a24 über ein
Einkoppelfenster a25, das an der Oberseite der Prozesskammer a3 in deren Wandung a4 angebracht ist, auf die Arbeitsebene a7 fokussiert wird .
Weiter enthält die Lasersintervorrichtung al eine Steuereinheit a29, über die die einzelnen Bestandteile der Vorrichtung al in koordinierter Weise zum
Durchführen des Bauprozesses gesteuert werden. Die Steuereinheit a29 kann eine CPU enthalten, deren Betrieb durch ein Computerprogramm (Software) gesteuert wird. Das Computerprogramm kann getrennt von der Vorrichtung auf einem Speichermedium gespeichert sein, von dem aus es in die Vorrichtung,
insbesondere in die Steuereinheit geladen werden kann. Im Betrieb wird zum Aufbringen einer Pulverschicht zunächst der Träger a lO um eine Höhe abgesenkt, die der gewünschten Schichtdicke entspricht.
Durch Verfahren des Beschichters a!6 über die Arbeitsebene a7 wird dann eine Schicht des pulverförmigen Aufbaumaterials a!5 aufgebracht. Zu Sicherheit schiebt der Beschichter a l6 eine etwas größere Menge an Aufbaumaterial a !5 vor sich her, als für den Aufbau der Schicht erforderlich ist. Den planmäßigen
Überschuss an Aufbaumaterial a l5 schiebt der Beschichter a !6 in einen
Überlaufbehälter a!8.
Auf beiden Seiten des Baubehälters a5 ist jeweils ein Überlaufbehälter a!8 angeordnet. Das Aufbringen des pulverförmigen Aufbaumaterials a !5 erfolgt zumindest über den gesamten Querschnitt des herzustellenden Objekts a2, vorzugsweise über das gesamte Baufeld a8, also den Bereich der Arbeitsebene a7, der durch eine Vertikalbewegung des Trägers alO abgesenkt werden kann. Anschließend wird der Querschnitt des herzustellenden Objekts a2 von dem Laserstrahl a22 mit einem Strahlungseinwirkbereich (nicht gezeigt) abgetastet, der schematisch eine Schnittmenge des Energiestrahlbündels mit der
Arbeitsebene a7 darstellt. Dadurch wird das pulverförmige Aufbaumaterial a !5 an Stellen verfestigt, die dem Querschnitt des herzustellenden Objekts a2
entsprechen. Diese Schritte werden solange wiederholt, bis das Objekt a2
fertiggestellt ist und dem Baubehälter a5 entnommen werden kann.
Zum Erzeugen eines bevorzugt laminaren Prozessgasstroms a34 in der
Prozesskammer a3 enthält die Lasersintervorrichtung a l ferner einen
Gaszuführkanal a32, eine Gaseinlassdüse a30, eine Gasauslassöffnung a31 und einen Gasabführkanal a33. Der Prozessgasstrom a34 bewegt sich horizontal über das Baufeld aS hinweg. Auch die Gaszufuhr und -abfuhr kann von der
Steuereinheit a29 gesteuert sein (nicht dargestellt). Das aus der Prozesskammer a3 abgesaugte Gas kann einer (nicht gezeigten) Filtervorrichtung zugeführt werden, und das gefilterte Gas kann über den Gaszuführkanal a32 wieder der Prozesskammer a3 zugeführt werden, wodurch ein Umluftsystem mit einem geschlossenen Gaskreislauf gebildet wird. Statt lediglich einer Gaseinlassdüse a30 und einer Gasauslassöffnung a31 können jeweils auch mehrere Düsen bzw.
Öffnungen vorgesehen sein. Erfindungsgemäß kann nun auskondensiertes Partikelmaterial beispielsweise von der Wandung a4 oder der (nicht-gezeigten) Filtereinrichtung entnommen und für einen Folgeprozess, beispielsweise einen weiteren Prozess mit einer Vorrichtung gemäß Fig. 1 zur Verfügung gestellt werden.
In Fig. 2 ist schematisch dargestellt, wie die Partikel des Partikelmaterials vermutlich entstehen, Ein Laserstrahl 10 wird hierbei über eine Oberfläche 11 bewegt. Eine entsprechende Bewegungsrichtung ist durch den Pfeil 12
symbolisiert. Der Laserstrahl 10 schmilzt Ausgangsmaterial 13 auf, wobei ein Teil des Ausgangsmaterials verdampft wird, Das geschmolzene Ausgangsmaterial ist mit dem Bezugszeichen 16 gekennzeichnet, das gasförmige Ausgangsmaterial mit dem Bezugszeichen 17. An der Stelle, an der der Laserstrahl auftrifft entsteht eine sogenannte Dampfkapillare. Hierin befindet sich verdampftes Material (z. B. Metall) bei hohen Temperaturen als Plasma. Es wird durch Auftriebseffekte und von unten aufströmendes bzw. danach verdampftes Material noch oben mit hohen Geschwindigkeiten aus der Dampfkapillare (Keyhole) ausgeworfen. Durch
Kondensieren entsteht Partikelmaterial 14, Dieses kann sich noch im weiteren Zeitveriauf zu Agglomeraten 15 zusammenfügen. Das (eventuell agglomerierte) Partikelmaterial kann dann entsprechend abgetrennt werden und für einen Folgeprozess zur Verfügung gestellt werden.
Fig. 3 illustriert ein Verfahren zur Bereitstellung eines Partikelmaterials. In einem ersten Schritt S1 wird das Partikelmaterial aus dem Ausgangsmaterial durch Verdampfen des Ausgangsmaterials durch Eintrag von Energie, bevorzugt von Strahlungsenergie, insbesondere mittels mindestens eines Lasers, in das
Ausgangsmaterial und anschließendes zumindest teilweises Kondensieren des verdampften Ausgangsmaterials erzeugt. In einem Schritt 52 wird das
Partikelmaterial in mindestens einer Aufnahme- und/oder Transporteinrichtung, insbesondere mindestens einem Behälter, gesammelt. In einem Schritt S3 wird das Partikelmaterial in der (oder einer weiteren) Aufnahmeeinrichtung derart gelagert bzw. in der Transporteinrichtung derart transportiert, dass es für einen Folgeprozess verwendbar ist, insbesondere in einem Zustand zumindest nicht dauerhafter Passivierung. In einem Schritt S4 wird das Partikelmaterial für einen Folgeprozess bereitgestellt. Bei dem Schritt S5 handelt es sich dann um den Folgeprozess. Bei diesem Folgeprozess kann es sich um ein additives
Herstellungsverfahren (insbesondere Lasersintern) handeln und/oder um ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils, beispielsweise eines Superkondensators oder Katalysators, In einer konkreten Ausführungsform kann auch nach dem Schritt S4 das Partikelmaterial innerhalb eines Verfahrens, bei dem der Schritt SI durchgeführt wird (z, B Lasersintern) zum Einsatz kommen, was durch eine gestrichelte Linie symbolisiert wird.
Fig. 4 zeigt ein Diagramm über eine chemische Zusammensetzung (in Gew,-%) eines Ausgangsmaterials (linker Balken einer jeden Dreiergruppe von Balken gemäß Spezifikation, mittlerer Balken einer jeden Dreiergruppe von Balken gemäß REM/EDX-Messungen) sowie eines Ausgangsmaterials (rechter Balken einer jeden Dreiergruppe von Balken). Wie man erkennt, erhöht sich der Sauerstoffanteil erheblich, genauso wie der Mg-Anteil. Der Al-Anteil reduziert sich, der Si-Anteil sogar erheblich. Für das Ausgangsmaterial (gemäß REM/EDX-Messungen mittels Zeiss Supra® VP55) gilt gemäß Fig, 1 auf entsprechende Bereiche
verallgemeinert: 1 - 2 Gew.-% 0, 85 - 95 Gew.-% AI, 8 - 12 Gew„-% Si, 0, 1 - 1 Gew,-% Mg bzw. für das entsprechende Partikelmaterial : 30 - 35 Gew.-% 0, 56 - 64 Gew.-% AI, 1 - 3 Gew.-% Si, 5 - 10 Gew,-% Mg.
Fig. 5 zeigt eine andere Zusammensetzung eines Ausgangsmaterials, wie folgt (gemäß REM/EDX-Messungen) auf entsprechende Bereiche verallgemeinert: 0 - 8 Gew.-% 0, 82 - 92 Gew.-% Ti, 5 - 10 Gew.-% AI, 3 - 6 Gew.-% V, und für das entsprechende Partikelmaterial (gemäß REM/EDX-Messungen): 28 - 35 Gew,-% 0,
52 - 60 Gew.-% Ti, 8 - 12 Gew.-% AI, 2 - 5 Gew.-% V,
Fig. 6 zeigt ein drittes Beispiel von chemischen Zusammensetzungen des
Ausgangsmaterials sowie Partikelmaterials, Das Ausgangsmaterial kann (gemäß REM/EDX-Messung) eine chemische Zusammensetzung haben, wie folgt auf entsprechende Bereiche verallgemeinert: 0, 1 - 2 Gew.-% 0, 58 - 64 Gew.-% Fe, 50 - 25 Gew.-% Cr, 11 - 17 Gew,-% Ni, 3 - 6 Gew.-% Mo, 1 - 4 Gew.-% Mn, 0, 1
- 1 Gew.-% Si, Das entsprechende Partikelmaterial kann folgende
Zusammensetzung aufweisen (gemäß REM/EDX-Messung): 15 - 25 Gew.-% 0, 46
- 44 Gew.-% Fe, 17 - 22 Gew,-% Cr, 8 - 12 Gew,-% Ni, 0,5 - 2 Gew.-% Mo, 6 - 10 Gew.-% Mn, 0, 1 - 1 Gew.-% Si.
Fig, 7 zeigt ein viertes Beispiel einer chemischen Zusammensetzung von
Ausgangsmaterial bzw. Partikelmaterial. Das Ausgangsmaterial hat (gemäß REM/EDX-Messungen) folgende Zusammensetzung auf entsprechende Bereiche verallgemeinert: 0,2 Gew.-% O, 40 - 50 Gew.-% Ni, 20 - 25 Gew.-% Cr, 17 - 21 Gew.-% Fe, 8 - 12 Gew.-% Mo, 1 - 3 Gew.-% Co. Für das Partikelmaterial gilt Folgendes: 10 - 18 Gew.-% O, 37 - 43 Gew.-% Ni, 22 - 30 Gew.-% Cr, 15 - 20 Gew.-% Fe, 0 - 1 Gew,-% Mo, 1 - 4 Gew.-% Co.
In den Fig . 8 und 9 sind die chemischen Zusammensetzungen eines
Partikelmaterials bzw. Kondensates (Fig, 8) sowie eines zugehörigen (Bau-) Pulvers (Fig. 9) gezeigt.
Das Kondensat gemäß Fig. 8 wurde durch die Metallsintereinrichtung M400-4 der Anmelderin erzeugt. Das Kondensat wurde in einem Auffangbehälter aufgefangen und von dort entnommen. Anschließend wurde das Kondensat gemäß Fig. 8 (kontrolliert) oxidiert abgewogen und gemörsert. Genauso wurde das Pulver gemäß Fig. 9 abgewogen. Kondensat und Pulver wurden vermischt (in einem Taumelmischer für 10 min). Anschließend wurde auf eine Korngröße < 63 m (Siebdurchmesser) gesiebt.
Konkret wurden drei Mischungsverhältnisse realisiert:
- Mischung 1 : 100 Gew.-% des Pulvers gemäß Fig. 9
- Mischung 2: 99, 15 Gew.-% des Pulvers gemäß Fig. 9 und 0,85 Gew.-% des Kondensates gemäß Fig. 8
- Mischung 3: 98,7 Gew.-% des Pulvers gemäß Fig. 9 und 1,25 Gew.-% des Kondensates gemäß Fig. 8.
Dabei wurde Folgendes festgestellt: Die Mischungen mit Kondensat färbten sich leicht bräunlich bzw. rötlich. Die Ursache hierfür ist der Eisenoxidgehalt des Kondensats gemäß Fig . 8,
In einem nachfolgenden Lasersinterprozess (Bauprozess) ließen sich die
Mischungen mit Kondensat(-Pulver) gemäß Fig. 8 gut beschichten. Es wurden keine negativen Auswirkungen festgestellt. Es hat sich dabei jedoch herausgestellt, dass ein Sieben vorteilhaft ist, um größere Kondensat-Agglomerate zu entfernen. Insofern wird es als bevorzugt angesehen in einem Verfahrensschritt (vor, während oder nach einem
Kombinieren, insbesondere Vermischen, des Partikelmaterials bzw. Kondensates mit dem weiteren, insbesondere partikulären, Material bzw. (originären) Pulver) einen Trennvorgang, insbesondere ein Sieben durchzuführen, um vergleichsweise große Agglomerate des Partikelmaterials, insbesondere Kondensates, zu entfernen. Dies wird hiermit auch unabhängig vom Kontext des
Ausführungsbeispiels offenbart (beispielsweise als Weiterbildung eines oder mehrerer der beiliegenden Ansprüche).
Im Bauprozess (Sinterprozess) unter Verwendung der Mischungen wurden keine Auffälligkeiten festgestellt (abgesehen möglicherweise von einer leicht anderen Färbung von Spratzern).
Gesinterte Bauteile waren bei der Mischung 3 leicht dunkler (gegenüber der Mischung 1). Ansonsten waren keine Auffälligkeiten festzustellen.
Insgesamt ist also festzustellen, dass die über einen Lasersinterprozess gewonnenen Kondensate ohne (größere) Nachteile (aber mit den weiter oben erläuterten Vorteilen der Verwendung derartiger (Nano-)Partikel bzw.
Kondensate) in einem nachfolgenden Lasersinterprozess verwendet werden können .
Weiterhin konnte in Zugversuchen festgestellt werden, dass sich mittels der Zugabe des Kondensats gemäß Fig. 8 die Zugfestigkeit von in einem
Lasersinterprozess hergestellten Bauteilen erhöhen lässt. Für die Mischung 1 konnte eine Zugfestigkeit von (ungefähr) 1209 MPa festgestellt werden, für die Mischung 2 eine Zugfestigkeit von (ungefähr) 1211 MPa und für die Mischung 3 eine Zugfestigkeit von (ungefähr) 1214 MPa.
Auch konnte festgestellt werden, dass die Streckgrenze bei Mischung 1 am niedrigsten ist und bei Mischung 3 am höchsten. Bruchdehnung und E-Modul wiederum waren bei Mischung 1 am höchsten und Mischung 3 am niedrigsten. Eine mögliche Erklärung hierfür ist, dass die Oxide des Kondensat das Gefüge verspröden.
Weiterhin konnte festgestellt werden, dass die Porosität bei der Mischung 1 am niedrigsten ist und bei Mischung 3 am höchsten. Konkret konnte eine Porosität für Mischung 1 auf 0,034 % bestimmt werden, für Mischung 2 auf 0,058 % und für Mischung 3 auf 0,070 % (Hohlraumvolumen).
An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass alle oben beschriebenen Teile für sich alleine gesehen und in jeder Kombination, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellten Details, als erfindungswesentlich beansprucht werden. Abänderungen hiervon sind dem Fachmann geläufig.
Bezuaszeichenliste a l Lasersinter- oder Laserschmelzvorrichtung
a2 Objekt
a3 Prozesskammer
a4 Kammerwandung
a5 Baubehälter
a6 Wandung
a7 Arbeitsebene
a8 Baufeld
alO bewegbarer Träger
a l l Grundplatte
a l2 Bauplattform
al3 unverfestigt gebliebenes Aufbaumaterial
al4 Vorratsbehälter
al5 pulverförmiges Aufbaumaterial / Aluminiumlegierung
al6 bewegbarer Beschichter
a20 Belichtungsvorrichtung
a21 Laser
a22 Laserstrahl
a23 Umlenkvorrichtung
a24 Fokussiervorrichtung a25 Einkoppelfenster a29 Steuereinheit
a30 Gaseinlassdüse
a31 Gasauslassöffnung
a32 Gaszuführkanal
a33 Gasabführkanal
a34 laminarer Prozessgasstrom
H horizontale Richtung
V vertikale Richtung
10 Laserstrahl
11 Oberfläche
12 Pfeil
13 Ausgangsmaterial
14 Partikelmaterial
15 Agglomerat
16 geschmolzenes Ausgangsmaterial
17 verdampftes Ausgangsmaterial

Claims

Ansprüche , Verfahren zur Bereitstellung eines Partikelmaterials aus einem zumindest im Wesentlichen metallischen und/oder keramischen Ausgangsmaterial, umfassend die folgenden Schritte: a) Erzeugen des Partikelmaterials aus dem Ausgangsmaterial durch
Verdampfen des Ausgangsmaterials durch Eintrag von Energie, bevorzugt von Strahlungsenergie, insbesondere mittels mindestens eines Lasers, in das Ausgangsmaterial und anschließendes zumindest teilweises Kondensieren des verdampften Ausgangsmaterials, b) Sammeln des Partikelmaterials in mindestens einer Aufnahme- und/oder Transporteinrichtung, insbesondere mindestens einem Behälter, c) Aufnehmen, insbesondere Lagern, und/oder Transportieren des
Partikelmaterials in der Aufnahme- und/oder Transporteinrichtung und/oder in einer weiteren Aufnahme- und/oder Transporteinrichtung derart, dass es für einen Folgeprozess verwendbar ist, insbesondere in einem Zustand zumindest nicht dauerhafter Passivierung, und d) Bereitstellung des Partikelmaterials für den Folgeprozess.
2. Verfahren zur Bereitstellung eines Partikelmaterials gemäß Anspruch 1, d a d u rc h g e ke n n ze i c h n et, dass
die Energie im Schritt a) lokal und/oder rasternd, insbesondere mittels mindestens einer sich relativ zum Auftreffbereich bewegenden,
insbesondere rasternden, Strahlungsquelle, insbesondere Lasers, eingebracht wird, und/oder durch einen Lasersinterprozess eingebracht wird.
3. Verfahren zur Bereitstellung eines Partikelmaterials gemäß Anspruch 1 oder
2,
d a d u rc h g e ke n n ze i c h n e t, dass
die Energie im Schritt a) in ein bewegtes Ausgangsmaterial, insbesondere ein in einem Transportgas bewegtes Ausgangsmaterial, eingebracht wird.
4. Verfahren zur Bereitstellung eines Partikelmaterials gemäß einem der
vorhergehenden Ansprüche,
d a d u rc h g e ke n n ze i c h n et, dass
das verdampfte und/oder kondensierte Partikelmaterial im Schritt a) und/oder b) zu einer Materialtrennvorrichtung geleitet wird, mittels der das Partikelmaterial aus einem Transportgasvolumenstrom zumindest teilweise, insbesondere zumindest im Wesentlichen vollständig, vorzugsweise physikalisch, abgetrennt wird.
5. Verfahren zur Bereitstellung eines Partikelmaterials gemäß einem der
vorhergehenden Ansprüche, wobei das Ausgangsmaterial im Wesentlichen partikulär vorliegt, wobei die Partikel des Ausgangsmaterial vorzugsweise eine mittlere Partikelgröße von mindestens 1 pm, vorzugsweise mindestens 5 pm und/oder von höchstens 200 pm, vorzugsweise höchstens 100 pm aufweisen.
6. Verfahren zur Bereitstellung eines Partikelmaterials gemäß einem der
vorhergehenden Ansprüche, wobei das Ausgangsmaterial zumindest teilweise, ggf. in Atom% überwiegend, mindestens ein Metall umfasst, bevorzugt in Partikelform, vorzugsweise - mindestens ein katalytisch aktives Metall und/oder
- mindestens ein elektrochemisch aktives Metall und/oder
- mindestens ein pyrophores Metall,
insbesondere bevorzugt AI, Fe, Ti, Ni, Co, Pt, Ag, Pd, Sc, Au, Zn, Zr, Mg, V, Si, Cu, Mn, Wund/oder Cr.
7. Verfahren zur Bereitstellung eines Partikelmaterials gemäß einem der
vorhergehenden Ansprüche, wobei das Partikelmaterial im Schritt a) in einer Herstellungsvorrichtung erzeugt wird, die konfiguriert ist, ein Objekt herzustellen durch Aufbringen eines Aufbaumaterials, das zumindest im Wesentlichen metallische und/oder keramische Komponenten umfasst, Schicht auf Schicht und selektives Verfestigen des Aufbaumaterials, insbesondere mittels Zufuhr von Strahlungsenergie, an Stellen in jeder Schicht, die dem Querschnitt des Objekts in dieser Schicht zugeordnet sind.
8. Verfahren zur Bereitstellung eines Partikelmaterials gemäß einem der
vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Kondensat im oder vor dem Schritt b) aus einer Herstellungskammer zur Herstellung eines Objektes, insbesondere von mindestens einer Kammerinnenwand, und/oder aus mindestens einer, vorzugsweise an oder hinter einem Ausgang der
Herstellungskammer angeordneten Materialtrenneinrichtung, insbesondere Filtereinrichtung, entfernt wird.
9. System zur Bereitstellung eines Partikelmaterials aus einem vorzugsweise zumindest im Wesentlichen metallischen und/oder keramischen
Ausgangsmaterial, umfassend :
- eine Erzeugungseinrichtung zum Erzeugen des Partikelmaterials aus dem Ausgangsmaterial durch Verdampfen des Ausgangsmaterials durch Eintrag von Energie, bevorzugt von Strahlungsenergie, insbesondere mittels mindestens eines Lasers, in das Ausgangsmaterial und
anschließendes zumindest teilweises Kondensieren des verdampften Ausgangsmaterials, - mindestens eine Aufnahme- und/oder Transporteinrichtung,
insbesondere mindestens einen Behälter, zum Aufnehmen und/oder Transportieren des Partikelmaterials, derart, dass das Partikelmaterial in einem Folgeprozess verwendbar ist.
10. Partikelmaterial, bereitgestellt durch ein Verfahren zur Bereitstellung von Partikelmaterial gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 und/oder durch ein System nach Anspruch 9, wobei das Partikelmaterial vorzugsweise eine mittlere Partikelgröße von mindestens 1 nm, vorzugsweise mindestens
5 nm, weiter vorzugsweise mindestens 10 nm und/oder höchstens 1000 nm, vorzugsweise höchstens 100 nm, weiter vorzugsweise höchstens 30 nm aufweist.
11. Partikelmaterial gemäß Anspruch 10, wobei das Partikelmaterial eine
spezifische Oberfläche von mindestens 0,01 m2/g, vorzugsweise
mindestens 1 m2/g, weiter vorzugsweise mindestens 5 m2/g, noch weiter vorzugsweise mindestens 10 m2/g und/oder höchstens 1000 m2/g, vorzugsweise höchstens 500 m2/g, weiter vorzugsweise höchstens
200 m2/g, noch weiter vorzugsweise höchstens 50 m2/g aufweist.
12. Partikelmaterial gemäß Anspruch 10 oder 11, wobei das Partikelmaterial zumindest teilweise, ggf. in Atom% überwiegend, mindestens ein Metall umfasst, bevorzugt in Nanopartikelform, vorzugsweise
- mindestens ein katalytisch aktives Metall und/oder
- mindestens ein elektrochemisch aktives Metall und/oder
- mindestens ein pyrophores Metall,
insbesondere bevorzugt AI, Fe, Ti, Ni, Co, Pt, Ag, Pd, Sc, Au, Zn, Zr, Mg, V, Si, Cu, Mn, W und/oder Cr.
13. Verfahren zur Herstellung einer Zusammensetzung, wobei zumindest ein Partikeimaterial hergestellt nach einem der Ansprüche 1 bis 8 und/oder gemäß einem der Ansprüche 10 bis 12 und zumindest ein weiteres, insbesondere partikuläres, Material, vorzugsweise ein zumindest im
Wesentlichen metallisches Material und/oder Polymer-Material,
insbesondere umfassend Polyamid, und/oder Keramikmaterial bereitgestellt wird.
14. Zusammensetzung, insbesondere hergestelit gemäß Anspruch 13, umfassend zumindest ein Partikelmateriai hergesteilt nach einem der Ansprüche 1 bis 8 und/oder gemäß einem der Ansprüche 10 bis 12 und zumindest ein weiteres, insbesondere partikuläres, Material, vorzugsweise ein zumindest im Wesentlichen metallisches Material und/oder Polymer- Material und/oder Keramikmaterial.
15. Zusammensetzung gemäß Anspruch 14, wobei die Zusammensetzung
mindestens 0,01 Gew.-%, bevorzugt mindestens 0,05 Gew.-% und/oder höchstens 80 Gew.-%, bevorzugt höchstens 50 Gew.-%, weiter bevorzugt höchstens 10 Gew.-%, weiter bevorzugt höchstens 5 Gew.-%,
insbesondere bevorzugt höchstens 2 Gew.-% des Partikelmaterials bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung enthält.
16. Zusammensetzung gemäß Anspruch 14 oder 15, wobei das weitere Material eine mittlere Partikelgröße von mindestens 1 pm, vorzugsweise mindestens 5 pm und/oder von höchstens 200 pm, vorzugsweise höchstens 100 pm aufweist.
17. Zusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 14 bis 16, wobei die
Oberfläche der Partikel des weiteren Materials im Mittel zu mindestens 1 %, vorzugsweise mindestens 10 % und/oder höchstens 100 %, vorzugsweise 80 %, mit dem Partikelmaterial bedeckt ist.
18. Verwendung von Partikelmaterial, hergestellt nach einem der Ansprüche 1 bis 8 und/oder gemäß einem der Ansprüche 10 bis 12 und/oder einer Zusammensetzung, hergestellt nach Anspruch 13 und/oder gemäß einem der Ansprüche 14 bis 17, insbesondere zum Aufbauen eines Objektes, wobei das Partikelmaterial vorzugsweise einen Anteil von mindestens 0,01 Gew.-%, bevorzugt mindestens 0,05 Gew,-% und/oder höchstens 80 Gew.-%, bevorzugt höchstens 10 Gew.-%, weiter bevorzugt höchstens 5 Gew.-%, insbesondere bevorzugt höchstens 2 Gew.-% des
Partikelmaterials einer/der Zusammensetzung zum Aufbauen des Objektes bildet.
19. Verwendung nach Anspruch 18, wobei das Objekt ein Objekt ist, das hergestellt ist bzw. wird durch Aufbringen eines Aufbaumaterials, das vorzugsweise zumindest im Wesentlichen metallische Komponenten und/oder Keramik und/oder Polymer umfasst, Schicht auf Schicht und selektives Verfestigen des Aufbaumaterials, insbesondere mittels Zufuhr von Strahlungsenergie, an Stellen in jeder Schicht, die dem Querschnitt des Objekts in dieser Schicht zugeordnet sind.
20. Verwendung von Partikelmaterial, hergestellt nach einem der Ansprüche 1 bis 8 und/oder gemäß einem der Ansprüche 10 bis 12 und/oder einer Zusammensetzung, hergestellt nach Anspruch 13 und/oder gemäß einem der Ansprüche 14 bis 17, zur Verwendung als Katalysematerial, und/oder in einem Kondensator.
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