ITMO20100145A1 - Procedimento per la fabbricazione di manufatti sinterizzati - Google Patents

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ITMO20100145A1
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semi
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Francesco Casari
Luca Girardini
Mario Zadra
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K4Sint S R L
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    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/0001—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor characterised by the choice of material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
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Description

“PROCEDIMENTO PER LA FABBRICAZIONE DI MANUFATTI SINTERIZZATI†.
DESCRIZIONE
La presente invenzione si riferisce ad un procedimento per la fabbricazione di manufati sinterizzati.
Come noto, il processo di “Powder Injection Moulding†(PIM) à ̈ ima tecnica industrialmente ben consolidata ed à ̈ utilizzata per la realizzazione di oggeti di piccole e medie dimensioni, ad esempio pochi grammi, dalle forme complesse e per i quali si prevede una tiratura molto elevata, ad esempio migliaia di pezzi, a partire da polveri metalliche o ceramiche sinterizzabili.
Tale processo prevede diverse fasi:
- miscelazione ad alta temperatura (circa 180°C) di una polvere ceramica o metallica con una sostanza legante, convenzionalmente deta “binder†, che solitamente consiste in un polimero;
- lavorazione di tale miscela in un granulatore alla temperatura di circa 180°C, ad otenere un materiale fluido pronto per essere sagomato e convenzionalmente deto “feedstock†;
- iniezione in pressione del feedstock caldo in uno stampo freddo (a circa 40°C);
- rimozione dallo stampo dell’oggetto così sagomato, convenzionalmente detto “corpo verde†;
- trattamento di rimozione del polimero dal corpo verde, convenzionalmente detto “debinding†, ed ottenimento di un semilavorato detto “brown†, pronto per la sinterizzazione;
- sinterizzazione del semilavorato in diverse atmosfere e a diverse temperature a seconda della polvere di partenza.
Le polveri ceramiche o metalliche di partenza hanno solitamente dimensione inferiore a 100 Î1⁄4τη e morfologia sferica in modo da garantire buona scorrevolezza, ritiro isotropico in sinterizzazione e ottima finitura superficiale.
La scelta del binder da addizionare alla polvere dipende da diversi fattori: à ̈ necessaria infatti una buona resistenza meccanica del corpo verde, una ottima fluidità e scorrimento del feedstock all’ interno dello stampo, facilità di rimozione del polimero e, non da ultimo, à ̈ preferibile utilizzare polimeri non tossici o che non emanino vapori tossici alle temperature di processo. Dal punto di vista industriale, quindi, si utilizzano solitamente vari polimeri o additivi come l’acido stearico, il polietilene, il polipropilene, il polistirene, il polivinilalcol, l’acido oleico, le paraffine, le cere, 0 polietilenglicole, il polimetilbutilacrilato, la glicerina, e altri ancora.
La miscelazione tra polvere e binder avviene solitamente utilizzando estrusori a doppia vite o miscelatori a pale; l’obiettivo à ̈ quello di ottenere un intimo contatto tra i polimeri e la polvere metallica/ceramica senza introdurre bolle d’aria.
Il miscelato viene quindi granulato in modo da ottenere il feedstock pronto per essere immesso nella tramoggia della macchina di estrusione, la quale riscalda nuovamente il materiale a 180°C ed inietta il feedstock fluido nello stampo freddo.
Per garantire buona qualità del corpo verde à ̈ fondamentale l’assenza di bolle d’aria all’interno del feedstock che viene iniettato nello stampo, il quale a sua volta possiede apposite aperture per l’eliminazione dell’aria presente.
Il corpo verde così ottenuto viene rimosso con cautela dallo stampo ed à ̈ pronto ad affrontare le criticità del trattamento di debinding il cui scopo à ̈ quello di rimuovere il binder senza introdurre porosità, fessurazioni, bolle, o perdita dimensionale, in modo da lasciare uno scheletro molto labile della polvere ceramica o metallica.
Il semilavorato ottenuto dopo il debinding ha una minima consistenza meccanica e deve essere movimentato con molta cautela fino ad introdurlo nel forno di sinterizzazione, ove avviene l’effettivo consolidamento della polvere con un ritiro lineare solitamente compreso tra 10% e 20% a seconda del contenuto volumetrico di polvere di ceramica o metallica nel feedstock di partenza.
Il processo PIM tradizionale presenta tuttavia diversi inconvenienti.
Per fabbricare un sinterizzato dalle buone caratteristiche meccaniche e dalle tolleranze geometriche basse, infatti, Ã ̈ necessario che il semilavorato ottenuto dopo il debinding presenti un basso contenuto di binder residuo ed un elevato contenuto volumetrico di polvere.
A seconda del binder utilizzato, il trattamento di debinding adottato nel processo PIM tradizionale può essere:
- di tipo termico, in cui gli oggetti verdi vengono riscaldati, in aria o atmosfera protetta a seconda dei casi, in modo da fondere, decomporre e quindi far evaporare il binder. Ciò deve essere fatto sconvenientemente in modo molto controllato, per evitare la formazione di difetti quali cricche, bolle e/o rotture dello stampato a causa dei diversi comportamenti degli ingredienti introdotti per formare il binder. Il processo richiede solitamente alcune ore e, per particolari ceramici di qualche centimetro di spessore, addirittura alcuni giorni;
- di tipo catalitico, in cui il binder à ̈ a base di poliacetali e viene decomposto per via catalitica mediante acido nitrico e/o ossalico gassosi. Questo processo riduce i tempi di debinding e presenta minori problematiche di bolle o rotture rispetto al precedente ma, tuttavia, ha un negativo impatto ambientale e richiede alti costi di impianto;
- di tipo chimico, in cui come solventi si utilizzano acetone, esano e/o toluene, che rimuovono il binder per via chimica. E un metodo molto efficace ma difficilmente utilizzabile per questioni ambientali e di tossicità dei solventi;
- di tipo chimico-fisico, in cui il mezzo di rimozione consiste in anidride carbonica supercritica ad elevata pressione e temperatura, che si trova in uno stato intermedio tra gassoso e liquido e, dunque, à ̈ caratterizzata da bassa viscosità e minimizza così il tempo di trattamento. Anche questa tecnica, tuttavia, comporta costi non trascurabili.
Oltre ai suddetti inconvenienti legati al tipo di debinding adoperato, occorre sottolineare che il processo PIM tradizionale non consente di ottenere oggetti metallici o ceramici di notevole spessore di parete in quanto il ciclo di debiding necessario per evitare la formazione di bolle e/o cricche sarebbe così lungo da rendere il processo economicamente svantaggioso e comunque critico.
Per ovviare alle problematiche del trattamento di debinding ottenendo manufatti complessi dalle buone caratteristiche meccaniche si può ricorrere agli insegnamenti contenuti nel brevetto US 4,734,237.
In questo documento à ̈ descritto un processo PIM che fa uso di acqua e di un agente gelificante, tipicamente ma non esclusivamente un idrocolloide, per ottenere il binder da addizionare alla polvere ceramica e/o metallica. L’acqua ha la funzione di solvente mentre l’agente gelificante ha la proprietà di formare un gel quando viene raffreddato dalla temperatura di 80°C alla temperatura ambiente.
Il feedstock viene quindi preparato a temperature di 80-90°C mescolando la polvere ceramica/metallica con acqua, idrocolloidi, disperdenti e plasticizzanti, a formare un impasto di consistenza mielosa.
Il feedstock così ottenuto viene mantenuto ad una temperatura tale da far evaporare parte dell’acqua ritenuta in eccesso e quindi viene immesso in un estrusore ed iniettato nello stampo freddo.
Dopo l’estrazione dallo stampo, il corpo verde così ottenuto subisce un semplice processo di asciugatura ed à ̈ pronto per essere sinterizzato.
Ulteriori modifiche sono poi proposte nei brevetti US 5,258,155, US 5,397,520, EP 0 968 067, EP 1 113 893, US 6,262,150, US 7,517,400.
Tuttavia, nonostante i miglioramenti apportati con i diversi brevetti e le innovazioni pratiche apportate in ambito industriale, rimangono alcuni inconvenienti che rendono il processo PIM con binder a base acqua poco utilizzato.
In particolare si sottolinea che la resistenza meccanica del corpo verde ottenuto mediante binder a base acqua à ̈ molto inferiore rispetto ad un binder polimerico, il che rende critica la fase di estrazione dallo stampo e non permette il mantenimento fedele della forma geometrica imposta dallo stampo.
Inoltre, la capacità del feedstock a base acqua di scorrere all’ interno dello stampo à ̈ piuttosto bassa poiché, per ottenere un minor ritiro lineare durante la sinterizzazione e, quindi, avere minori distorsioni, à ̈ necessario che il feedstock presenti un elevato contenuto di polvere metallo/ceramica piuttosto che di acqua.
Per ovviare alla scarsa fluidità del feedstock talvolta si ricorre all’uso di plasticizzanti o di alti contenuti di idrocolloidi, che sconvenientemente vanificano la possibilità di effettuare il debinding mediante semplice asciugatura.
Non bisogna dimenticare, del resto, che il contenuto di acqua nel feedstock deve sconvenientemente rimanere costante durante tutta la fase di stampaggio, pena la variazione delle caratteristiche reologiche del feedstock e quindi della capacità di riempimento dello stampo.
A ciò si aggiunga il fatto che la maggioranza degli idrocolloidi necessita della presenza di ioni Na+, Mg2+ o K+ per espletare le proprie funzioni, ma tali elementi sono indesiderati nel prodotto finito per problemi di corrosione nei metalli e di diminuzione della rigidità dielettrica nei ceramici.
Tutte queste problematiche limitano fortemente l’utilizzo del processo PIM con binder a base acqua, soprattutto per quanto riguarda la bassa produttività.
Il compito principale della presente invenzione à ̈ quello di escogitare un procedimento per la fabbricazione di manufatti sinterizzati che sia pratico, agevole e funzionale, abbia un basso impatto ambientale e permetta di ottenere oggetti metallici e/o ceramici anche di notevole spessore di parete senza incorrere in fasi particolarmente critiche o in problemi di corrosione nei metalli e di diminuzione della rigidità dielettrica nei ceramici.
Altro scopo del presente trovato à ̈ quello di escogitare un procedimento per la fabbricazione di manufatti sinterizzati che consenta di superare i menzionati inconvenienti della tecnica nota nell’ambito di una soluzione semplice, razionale, di facile ed efficace impiego e dal costo contenuto. Gli scopi sopra esposti sono raggiunti dal presente procedimento per la fabbricazione di manufatti sinterizzati, comprendente i passi di:
- miscelare un materiale sinterizzabile in polvere, un veicolo liquido ed almeno un agente gelificante a formare una miscela per la fabbricazione di un manufatto sinterizzato, detto agente gelificante avendo una temperatura di gelificazione sotto la quale detta miscela à ̈ sostanzialmente rigida ed una temperatura di sol sopra la quale detta miscela à ̈ sostanzialmente fluida;
introdurre detta miscela in uno stampo di formatura provvisto di mezzi di filtrazione atti ad essere attraversati almeno da detto veicolo liquido e a trattenere almeno detto materiale sinterizzabile in polvere; applicare una pressione in detto stampo di formatura con detta miscela che ha una temperatura sostanzialmente superiore a detta temperatura di gelificazione ed à ̈ sostanzialmente fluida, detto applicare una pressione essendo atto a consentire la fuoriuscita almeno parziale di detto veicolo liquido da detto stampo di formatura attraverso detti mezzi di filtrazione;
abbassare la temperatura di detta miscela in detto stampo di formatura al di sotto di detta temperatura di gelificazione ad ottenere un semilavorato sostanzialmente rigido;
sinterizzare detto semilavorato ad ottenere detto manufatto sinterizzato. Altre caratteristiche e vantaggi della presente invenzione risulteranno maggiormente evidenti dalla descrizione di alcune forme di esecuzione preferite, ma non esclusive, di un procedimento per la fabbricazione di manufatti sinterizzati, illustrate a titolo indicativo, ma non limitativo, nelle unite tavole di disegni in cui:
le figure da 1 a 5 illustrano, in successione di viste schematiche e parziali, una particolare forma di attuazione del procedimento secondo il trovato; le figure da 6 a 10 illustrano, in successione di viste schematiche e parziali, un’alternativa forma di attuazione del procedimento secondo il trovato; la figura 1 1 à ̈ una vista in sezione, schematica e parziale, che illustra una possibile variante del procedimento secondo il trovato;
la figura 12 à ̈ una vista in sezione, schematica e parziale, che illustra un’altra possibile variante del procedimento secondo il trovato.
Il procedimento secondo l’invenzione comprende un primo passo che consiste nel miscelare un materiale sinterizzabile in polvere 1, un veicolo liquido 2 ed almeno un agente gelificante 3 a formare una miscela 4 per la fabbricazione di un manufato sinterizzato 5.
Il materiale sinterizzabile in polvere 1 Ã ̈ di tipo metallico, ad esempio acciai, acciai inossidabili, leghe di titanio, rame, compositi a matrice metallica (MMC), leghe WC/Co, anche fra loro miscelati o disposti in sequenze spaziali opportunamente determinate, o di tipo ceramico, ad esempio allumina, zirconia, o ancora miscele metallo/ceramiche.
La granulometria delle polveri può essere diversa a seconda del tipo di materiale e della sua destinazione; analogamente le polveri possono presentare forme diverse, sia una forma sostanzialmente compata, ad esempio convenientemente sferica, sia una forma allungata, ad esempio a definire una fibra o simili.
Il veicolo liquido 2 Ã ̈ preferibilmente acqua, ma non si escludono alternative forme di attuazione in cui al suo posto venga adoperato un alcol o in generale un altro liquido idoneo a generare il medesimo comportamento descrito nel presente procedimento.
L’agente gelificante 3 à ̈ tipicamente una sostanza idrocolloide ed à ̈ scelta dall’elenco comprendente: agar-agar, carragenina, pectine, gelatine animali, colla di pesce, alginati, agarosio, gomma di xantano, farina di semi di carrube, acacia, gomma di cellulosa.
In ogni caso l’agente gelificante 3 à ̈ tale da presentare una temperatura di gelificazione, soto la quale la miscela 4 à ̈ sostanzialmente rigida, ed una temperatura di sol, sopra la quale la miscela 4 à ̈ sostanzialmente fluida, tra la temperatura di gelificazione e la temperatura di sol la miscela 4 conservando il proprio stato e le proprie caratteristiche di rigidità e/o di fluidità in precedenza acquisite.
In altre parole, al di sotto della temperatura di gelificazione (circa 30°C per agar-agar e carragenina), l’agente gelificante 3 lega le molecole d’acqua 2 in cui à ̈ dispersa e rende la miscela 4 talmente viscosa da poterla considerare sostanzialmente solida a tutti gli effetti (gelificazione).
Al di sopra della temperatura di sol (circa 75°C per agar-agar e carragenina), invece, l’agente gelificante 3 si srotola e si distende e la miscela 4 acquista grande fluidità.
Tra la temperatura di gelificazione e la temperatura di sol, invece, l’agente gelificante 3 non modifica lo stato acquisito in precedenza; pertanto, una miscela 4 con temperatura inferiore alla temperatura di gelificazione rimane rigida anche se la sua temperatura supera la temperatura di gelificazione e diventa fluida solo al superamento della temperatura di sol, mentre una miscela 4 con temperatura superiore alla temperatura di sol rimane fluida anche se la sua temperatura viene portata sotto alla temperatura di sol e diventa rigida solo al di sotto della temperatura di gelificazione.
Per alcuni tipi particolari di idrocolloidi tale ciclo di isteresi può avvenire una sola volta mentre gli idrocolloidi più utilizzati, tipo carragenina e agaragar, esplicano in maniera indefinita le loro caratteristiche indipendentemente dal numero di cicli di riscaldamento e raffreddamento: a seconda delPutilità si potrà scegliere tra sistemi reversibili o meno.
La fase di miscelazione può avvenire a temperatura superiore alla temperatura di sol, così da ottenere immediatamente una miscela 4 fluida ben amalgamata.
In alternativa à ̈ possibile mescolare preliminarmente il materiale sinterizzabile in polvere 1, il veicolo liquido 2 e l’agente gelificante 3 ad una temperatura inferiore alla temperatura di sol e quindi portare la miscela 4 al di sopra di tale temperatura di sol solo in un secondo momento, così da ottenere una miscela 4 fluida solo quando necessario.
Una volta ottenuta la miscela 4 fluida, questa può essere eventualmente fatta raffreddare all’interno di apposite sagome ad una temperatura inferiore alla temperatura di gelificazione, così da ottenere una miscela 4 rigida sagomata in pellets, in cubetti, in dischetti, in anelli, in fogli o in qualunque altra forma possa risultare utile per le successive fasi del procedimento.
Nel caso si prenda in considerazione quale materiale sinterizzabile in polvere l’acciaio inossidabile, durante la fase di miscelazione il materiale sinterizzabile in polvere 1, il veicolo liquido 2 e l’agente gelificante 3 vengono mischiati nelle seguenti concentrazioni in peso valutate sul peso complessivo della miscela 4:
materiale sinterizzabile in polvere 80% ÷ 90%
veicolo liquido 10% ÷ 20%
agente gelificante 0. 1 % ÷ 0.6%
A questo proposito si sottolinea che l’elevato contenuto di acqua presente nella miscela 4 così ottenuta permette di dotarla di grande fluidità e scorrevolezza, il che risulterà molto favorevole nelle successive fasi del procedimento.
Si vuole comunque precisare che il contenuto di acqua e di agente gelificante secondo le dosi appena evidenziate non risulta essere necessario o esclusivo: infatti a seconda della densità del materiale sinterizzabile in polvere 1 tali percentuali possono variare notevolmente.
Ciò che risulta necessario à ̈ che la miscela di solo veicolo liquido 2 e agente gelificante 3 comporti la formazione di un gel di resistenza almeno pari a 200 g/cm2.
Non si esclude, inoltre, la possibilità di introdurre nella miscela 4 uno o più componenti aggiuntivi scelti dall’elenco comprendente: induritoli, fluidificanti, surfactanti, inibitori della corrosione, fungicidi, battericidi, e spaziatori, intendendo per spaziatori qualunque sistema idoneo a generare vuoti o cavità quando rimosso (polietilene, polimetilmetacrilato, polistirene).
La successiva fase del procedimento secondo l’invenzione comprende l’introduzione della miscela 4 in uno stampo di formatura 6 atto a dare alla miscela 4 la forma del manufatto che si desidera ottenere.
In questa fase la miscela 4 può essere introdotta nello stampo di formatura 6 sia allo stato fluido che allo stato rigido.
In particolare, nel primo caso la temperatura della miscela 4 à ̈ sostanzialmente superiore alla temperatura di sol, o anche compresa tra la temperatura di gelificazione e la temperatura di sol a patto, però, che la miscela 4 parta già dallo stato fluido.
Nel secondo caso, invece, la temperatura della miscela 4 à ̈ sostanzialmente inferiore alla temperatura di gelificazione, o anche compresa tra la temperatura di gelificazione e la temperatura di sol a patto, però, che la miscela 4 parta già dallo stato rigido.
In questo secondo caso, ad esempio, la miscela 4 può essere sagomata in una forma scelta dall’elenco comprendente pellets, cubetti, dischetti, anelli, fogli, così da sfruttare la loro conformazione per distribuire la miscela 4 rigida in sequenze spaziali prestabilite alPintemo dello stampo di formatura 6, ad esempio, su due o più strati separati e sovrapposti lungo le pareti dello stampo di formatura 6.
Nel caso in cui la miscela 4 venga introdotta nello stampo di formatura 6 allo stato rigido, allora il procedimento secondo il trovato prevede una fase aggiuntiva di riscaldamento dello stampo di formatura 6 per portare la miscela 4 ad ima temperatura superiore alla temperatura di sol e farla passare allo stato fluido, così da permettere il completo riempimento dello stampo di formatura 6.
A tale scopo lo stampo di formatura 6 Ã ̈ dotato di un sistema di riscaldamento e di raffreddamento per modificare la temperatura della miscela 4; ad esempio alPintemo dello stampo di formatura 6 sono ricavati dei condotti di passaggio per un fluido riscaldante o raffreddante.
Lo stampo di formatura 6, inoltre, Ã ̈ provvisto di mezzi di filtrazione 7 atti ad essere attraversati almeno dal veicolo liquido 2 e a trattenere almeno il materiale sinterizzabile in polvere 1 presente nella miscela 4.
Nel caso in cui il materiale sinterizzabile in polvere 1 consista in una polvere metallica, le cui dimensioni sono solitamente inferiori a 45 Î1⁄4τη allora i mezzi di filtrazione 7 possono utilmente consistere in una o più fessure ricavate nello stampo di formatura 6 e di dimensioni sostanzialmente inferiori alle dimensioni medie delle particelle del materiale sinterizzabile in polvere 1 ; ad esempio lo spessore della fessura 7 à ̈ sostanzialmente inferiore a 50 Î1⁄4τη, preferibilmente pari a 10 pm.
Nel caso in cui, invece, il materiale sinterizzabile in polvere 1 consista in una polvere ceramica, le cui dimensioni sono solitamente molto inferiori alle polveri metalliche, i mezzi di filtrazione 7 possono consistere in un inserto disposto alPintemo dello stampo di formatura 6 e realizzato in un materiale poroso, ad esempio gesso, resina o filtri metallici sinterizzati. Una volta introdotta la miscela 4, il procedimento secondo l’invenzione prevede una fase di applicazione di una pressione nello stampo di formatura 6, con la miscela 4 che ha una temperatura sostanzialmente superiore alla temperatura di gelificazione ed à ̈ sostanzialmente fluida, l’applicazione della pressione essendo atta a consentire la fuoriuscita almeno parziale del veicolo liquido 2 dallo stampo di formatura 6 attraverso i mezzi di filtrazione 7.
Utilmente la pressione applicata sulla miscela 4 all’interno dello stampo di formatura 6 à ̈ sostanzialmente superiore a 2 MPa e, ad es^pipio, à ̈ pari a 40 MPa.
Solitamente, la fuoriuscita del veicolo liquido 2 à ̈ accompagnata anche dalla fuoriuscita di una parte dell’agente gelificante 3 disciolto nel veicolo liquido 3 e, dunque, durante questa fase, à ̈ più corretto affermare che attraverso i mezzi di filtrazione 7 fuoriesce una miscela veicolo liquido/agente gelificante 2a.
Utilmente, la fuoriuscita della miscela veicolo liquido/agente gelificante 2a attraverso i mezzi di filtrazione 7 à ̈ accompagnata anche dall’ eliminazione di eventuali gas e/o bolle d’aria, permettendo di evitare sconvenienti operazioni successive di degasaggio.
Una volta fatta uscire la miscela veicolo liquido/agente gelificante 2a in eccesso, il procedimento secondo l’invenzione prevede una fase di abbassamento della temperatura della miscela 4 nello stampo di formatura 6 al di sotto della temperatura di gelificazione ad ottenere un semilavorato 8 sostanzialmente rigido.
Tale fase può essere facilmente eseguita raffreddando lo stampo di formatura 6 tramite il suddetto sistema di riscaldamento e di raffreddamento che, se opportunamente progettato, può consentire di congelare la miscela 4 sotto 0°C.
A tale proposito si sottolinea che l’elevato contenuto volumetrico di polvere impedisce al ghiaccio di formare cristalli di dimensioni tali da fratturare il semilavorato 8; inoltre, benché le sostanze idrocolloidi 3 soffiano in generale di sineresi (espulsione di acqua durante il congelamento) questo problema non pregiudica il mantenimento della forma e la resistenza meccanica del semilavorato 8 una volta scongelato. La possibilità di congelare la miscela 4 sotto 0°C, del resto, permette di disporre di un semilavorato 8 di consistenza tale da poter essere agevolmente sottoposto anche a lavorazioni meccaniche di asportazione mediante utensili tradizionali.
Anche qualora non congelato, comunque, il semilavorato 8 risulta dotato di sufficiente resistenza meccanica che ne permette una facile estrazione dallo stampo e la possibilità di manipolarlo con comodità in virtù del fatto che parte dell’acqua 2 in eccesso presente inizialmente all’intemo della miscela 4 à ̈ stata rimossa sotto pressione.
Il passo successivo del presente procedimento prevede una fase di asciugatura del semilavorato 8 che permette di rimuovere la quasi totalità dell’acqua 2 residua prima della sua definitiva sinterizzazione.
L’asciugatura del semilavorato 8 può consistere nel lasciare il semilavorato 8 in aria libera, Γ asciugatura avvenendo per evaporazione naturale, oppure, per velocizzare il processo, nel collocarlo in un sistema ad evaporazione controllata, ad esempio una camera umidostatica, o, nel caso in cui il semilavorato 8 sia stato congelato, in un essiccatore sotto vuoto in grado di sublimare il ghiaccio.
Il passo conclusivo della presente invenzione consiste nel sinterizzare il semilavorato 8 così ottenuto ad ottenere il manufatto sinterizzato 5 desiderato.
ESEMPIO 1
Con riferimento alla forma di attuazione illustrata schematicamente nelle figure da 1 a 5, la miscela 4 à ̈ stata ottenuta con i seguenti ingredienti: 100 g di materiale sinterizzabile in polvere 1 (polvere TÃŒ6A14V) con dimensione particellare minore di 45 Î1⁄4τη, 17 g di veicolo liquido 2 (acqua distillata) e 0.34 g di sostanza idrocolloide 3 in polvere (Genugel®, a base di carragenina).
La miscela 4 à ̈ stata portata a 85°C e mescolata per alcuni minuti per amalgamare il tutto allo stato fluido (figura 1), e successivamente à ̈ stata lasciata raffreddare fino a 20°C, consentendo quindi la gelazione.
La miscela 4 rigida à ̈ stato quindi tagliata in piccoli cubetti che sono stati introdotti nello stampo di formatura 6 (figura 2).
Lo stampo di formatura 6 à ̈ composto da un cilindro 9 di diametro interno pari a 40 mm ed altezza 40 mm e due punzoni 10 di diametro 40 mm e altezza 40 mm, con tolleranza rispetto al cilindro 9 pari a 10 pm, così da definire le fessure 7 dei mezzi di filtrazione 7.
Lo stampo di formatura 6 à ̈ stato quindi riscaldato a 85°C e si à ̈ atteso che i cubetti di miscela 4 tornassero allo stato fluido.
Successivamente si à ̈ applicato un carico ai punzoni 10 pari a 5 t in modo da realizzare una pressione interna pari a 40 MPa che à ̈ stata in grado di far uscire l’eccesso di miscela acqua/idrocolloide 2a attraverso il gioco definito tra i punzoni 10 ed il cilindro 9 (figura 3).
Attesi alcuni secondi, la fuoriuscita della miscela acqua/idrocolloide 2a si à ̈ arrestata e si à ̈ proceduto al raffreddamento della miscela 4 al di sotto della temperatura di gelazione per poi estrarre il semilavorato 8 così ottenuto dallo stampo di formatura 6.
La quantità di miscela di acqua/idrocolloide 2a uscita durante la fase di applicazione della pressione à ̈ stata pari a circa 5 g e, tenuto conto del fatto che non vi à ̈ traccia di polvere al suo interno, se ne può ricavare che il semilavorato 8 estratto dallo stampo di formatura 6 à ̈ formato da 100 g di TÃŒ6A14V, 12.1 g di acqua distillata e 0.247 g di Genugel®.
Il semilavorato 8 à ̈ stato quindi lasciato asciugare in aria a temperatura ambiente per 2 giorni (figura 4) e il calo di peso à ̈ stato di ulteriori 11 g; alla fine di tale ciclo il semilavorato 8 era quindi composto da 100 g di TÃŒ6A14V, 1.1 g di acqua distillata e 0.247 g di Genugel®.
Il semilavorato 8 asciugato à ̈ stato quindi sinterizzato in un forno a vuoto con camera metallica 1 1 (figura 5) alla temperatura di 1260°C per 1 h con un livello di vuoto pari a 1 - 10<“5>mbar.
Le rampe di salita delle temperature sono state le seguenti:
- da temperatura ambiente fino a 110°C alla velocità di 50°C/h;
- stasi a 110°C per 2 h;
- salita a 240°C alla velocità di 50°C/h;
- stasi a 240°C per 2 h;
- salita a 1260°C alla velocità massima di 60°C/h;
- stasi a 1260°C per 1 h;
- raffreddamento forzato.
Da analisi metallografiche e microstrutturali eseguite sul manufatto sinterizzato 5, si sono ricavati i seguenti valori:
Ritiro Lineare [%]: 13.3
Densità Relativa [%]: 99.0
Contenuto Carbonio [% wt.]: 0.06
Contenuto Ossigeno [% wt.]: 0.19
Durezza [HV 10]: 330
ESEMPIO 2
Con riferimento alla forma di attuazione dell’invenzione illustrata nelle figure da 6 a 10, si à ̈ fabbricato lo stampo di formatura 6 illustrato schematicamente nelle figure 6, 7 e 8 per la fabbricazione di una coppa acetabolare di diametro massimo 46 mm, altezza 29 mm e volume 12.813 cm<3>.
Lo stampo di formatura 6 Ã ̈ composto da tre settori 12 di 120° giacenti sullo stesso piano orizzontale (in figura 6 sono raffigurati soltanto due settori 12 per maggior chiarezza di rappresentazione), un punzone 13 ed una spina 14.
I tre settori 12 posso muoversi nel piano di giacitura orizzontale secondo le direzioni indicate in figura 6, così come il punzone 13 e la spina 14 possono muoversi in direzione verticale.
Quando tutti e tre i settori 12, il punzone 13 e la spina 14 sono opportunamente posizionati viene a definirsi la forma della coppa acetabolare da ottenere.
La spina 14 ed i tre settori 12 sono montati con un gioco di circa 10 pm che definisce una prima fessura 7 per l’evacuazione della miscela acqua/idrocolloide 2a.
Analogamente, il punzone 13 à ̈ predisposto ad accoppiarsi con la spina 14 e con i tre settori 12 lasciando un sottilissimo gioco che definisce delle seconde fessure 7 per l’evacuazione della miscela acqua/idrocolloide 2a. Inoltre, ogni settore 12 presenta un canale interno 15 che affiora sulla superficie dello stampo di formatura 6 attraverso una terza fessura 7 di circa 5 pm dì spessore la quale, una volta accoppiata con una corrispondente terza fessura 7 di un settore 12 adiacente, forma un’apertura che complessivamente à ̈ spessa 10 pm (figura 7).
Attraverso le terze fessure 7 l’eccesso di miscela acqua/idrocolloide 2a può fluire nei canali interni 15 e fuoriuscire dallo stampo di formatura 6.
Ogni parte dello stampo di formatura 6 appena mostrato, inoltre, contiene al proprio interno un sistema di riscaldamento e raffreddamento.
Volendo realizzare la coppa acetabolare delle dimensioni suddette, lo stampo di formatura 6 à ̈ stato ingrandito linearmente del 13.3% tenendo conto del ritiro lineare ricavato dall’esempio precedente, e la miscela 4 à ̈ stata ottenuta con i seguenti ingredienti: 56.6 g di materiale sinterizzabile in polvere 1 (polvere TÃŒ6A14V), 9.6 g di veicolo liquido 2 (acqua distillata) e 0.193 g di sostanza idrocolloide 3 (Genugel®).
Dopo aver mantenuto la miscela 4 alla temperatura di 85°C e averla mescolata per alcuni minuti, essa à ̈ stata inserita in una siringa 16 e mantenuta alla temperatura di 60°C per evitare la gelificazione.
Lo stampo di formatura 6 con i tre settori 12 chiusi e con la spina 14 inserita come in figura 6 à ̈ stato portato alla temperatura di 60°C e la miscela 4 contenuta nella siringa 16 à ̈ stata quindi fatta fluire all’interno del volume concavo (figura 9).
Il punzone 13 Ã ̈ stato abbassato fino ad applicare la pressione desiderata per un tempo di circa 10 s, che ha determinato la fuoriuscita della miscela acqua/idrocolloide 2a in eccesso (figura 10).
La temperatura dello stampo di formatura 6 à ̈ stata quindi abbassata a 20°C consentendo la gelificazione e lo stampo di formatura 6 à ̈ stato aperto per rimuovere il semilavorato 8 rigido, che à ̈ stato lasciato asciugare per due giorni in aria libera.
Dopo la fase di asciugatura, considerando le diverse perdite di miscela acqua/idrocolloide 2a durante lo stampaggio e di acqua 2 durante rasciugatura, il semilavorato 8 era composto da 56.6 g di polvere TÃŒ6A14V, 0.57 g di acqua 2 e 0.1 1 g di Genugel®.
Utilizzando il ciclo di sinterizzazione dell’esempio 1 si à ̈ ottenuto l’oggetto desiderato con una densità relativa pari a 98.9%.
ESEMPIO 3
Si à ̈ deciso di realizzare l’oggetto dell’esempio 2 in acciaio inossidabile 17-4 PH con la variazione di un foro polare da realizzarsi mediante lavorazione meccanica del semilavorato 8.
Si à ̈ realizzata una miscela 4 utilizzando i seguenti ingredienti: 100 g di materiale sintetizzabile in polvere 1 (polvere 80%-22 pm - Sandvik Osprey), 12 g di veicolo liquido 2 (acqua distillata) e 0.36 g di sostanza idrocolloide 3 (Genugel®).
La miscela 4 Ã ̈ stata portata a 80°C e mescolata per alcuni minuti, fatta raffreddare a temperatura ambiente e tagliata in cubetti.
Lo stampo di formatura 6 dell’ esempio 2 à ̈ stato riscaldato a 85°C, i cubetti di miscela 4 sono stati messi al proprio interno in attesa del passaggio allo stato fluido e, quindi, à ̈ stata applicata la pressione desiderata per far uscire l’eccesso di miscela acqua/idrocolloide 2a.
Dopo aver atteso alcuni secondi, la temperatura dello stampo di formatura 6 à ̈ stata abbassata fino a -20°C mantenendo applicata la pressione: a fine congelamento il semilavorato 8 à ̈ stato estratto e presentava ottima rigidità, tale da permettere agevolmente l’operazione di foratura polare.
Immediatamente dopo, ed essendo l’oggetto ancora congelato, si à ̈ preferito sublimare il ghiaccio per mezzo del vuoto.
Dopo 12 ore di trattamento in un essiccatore sotto vuoto, il semilavorato 8 à ̈ stato posizionato in un forno da vuoto a camera grafitica ed à ̈ stato imposto il seguente ciclo termico:
- da temperatura ambiente fino a 110°C alla velocità di 50°C/h;
- stasi a 110°C per 2 h;
- salita a 270°C alla velocità di 50°C/h;
- stasi a 270°C per 2 h;
- salita a 1050°C alla velocità massima di 60°C/h in atmosfera parziale di Ar/H2;
- stasi a 1050°C per 1 h in atmosfera parziale di Ar/H2;
- salita a 1350°C alla velocità di 100°C/h in atmosfera parziale di Ar/H2; - stasi a 1350°C per 1 h in atmosfera parziale di Ar/H2;
- raffreddamento forzato.
A fine trattamento di sinterizzazione l’oggetto presentava densità relativa pari al 99.3 %, e un contenuto in carbonio pari a 0.07 % wt.
ESEMPIO 4
Si à ̈ deciso di realizzare la coppa acetabolare dell’esempio 2 con una struttura porosa esterna in zirconia e la parte interna in allumina.
Per la parte esterna, che inizialmente si vuole con porosità pari al 60 % voi., si sono mescolati i seguenti componenti: 22.96 g di materiale sinterizzabile in polvere (Mg-Zr02), 4 g di veicolo liquido (acqua distillata), 0.12 g di sostanza idrocolloide (Genugel®), e 5.64 g di sfere di polietilene di dimensione compresa tra 300 e 400 pm, con funzione di spaziatore.
La miscela 4 à ̈ stata riscaldata a 85°C, mescolata per alcuni minuti e raffreddata sotto la temperatura di gelificazione in più stampi a generare degli anelli 17 con diametro esterno di circa 70 mm e interno di circa 10 mm con spessore intorno al millimetro.
Per la parte interna si sono mescolati i seguenti ingredienti: 38.37 g di materiale sinterizzabile in polvere (allumina), 9.5 g di veicolo liquido (acqua distillata) e 0.285 g di sostanza idrocolloide (Genugel®).
Anche questa miscela 4 à ̈ stata riscaldata a 85°C, mescolata per alcuni minuti e raffreddata sotto la temperatura di gelificazione in più stampi a generare degli anelli 18 con diametro esterno di circa 65 mm e interno di circa 10 mm con spessore intorno al millimetro.
Gli anelli 17, 18 non asciugati presentavano ancora una notevole flessibilità e sono stati agevolmente posizionati nello stampo di formatura 6 avendo cura di mettere verso il basso gli anelli in zirconia (figura 11).
A questo punto si à ̈ abbassato il punzone 13 in modo da dare una forma quasi definitiva e si à ̈ aumentata la temperatura dello stampo a 85°C per portare gli anelli 17, 18 allo stato fluido.
Successivamente si à ̈ aumentato il carico fino ad applicare la pressione che ha permesso di far uscire l’eccesso di miscela acqua/idrocolloide 2a.
Lo stampo di formatura 6 à ̈ stato quindi raffreddato, si à ̈ estratto il semilavorato 8 e lo si à ̈ lasciato asciugare in aria per due giorni.
Il semilavorato 8 asciutto à ̈ stato inserito in un forno a muffola in aria ed à ̈ stato impostato il seguente ciclo:
- da temperatura ambiente fino a 150°C in 1 ora;
- stasi a 150°C per 1 h;
- salita a 400°C in 1 giorno;
- salita a 450 °C in 1 ora;
- stasi a 450°C per 2 ore;
- salita a 1600°C in 12 ore;
- stasi a 1600°C per 2 ore;
- raffreddamento in muffola.
ESEMPIO 5
Per realizzare un componente che, come nell’esempio 4, presenti una parte esterna ottenuta con un materiale sinterizzabile in polvere ed una parte esterna ottenuta con un diverso materiale sinterizzabile in polvere si à ̈ proposto la variante illustrata schematicamente in figura 12.
Senza entrare nel dettaglio degli ingredienti impiegati, si sottolinea che la fase di miscelazione à ̈ consistita nel formare una prima miscela 4a ed una seconda miscela 4b di composizione sostanzialmente diverse.
La prima miscela 4a à ̈ stata sagomata preliminarmente con la forma impressa dallo stampo di formatura 6 di figura 3 ma non à ̈ stata sottoposta al processo di asportazione dell’ eccesso di miscela acqua/idrocolloide 2a, così da ottenere un elemento sostanzialmente rigido 19, ad esempio di forma cilindrica.
In seguito si à ̈ applicata, ad esempio a mezzo spray, la seconda miscela 4b sostanzialmente fluida sull’elemento sostanzialmente rigido 19 ad ottenere un elemento rivestito.
L’elemento rivestito così ottenuto à ̈ stato quindi inserito nello stampo di formatura 6 e sottoposto al ciclo completo di rimozione dell’eccesso di miscela acqua/idrocolloide 2a, di asciugatura e di essiccazione fino all’ottenimento del manufatto sinterizzato 5 che, come desiderato, presentava una parte interna realizzata con un materiale sinterizzabile e una parte superficiale esterna realizzata con un diverso materiale sinterizzabile.
Si à ̈ in pratica constatato come l’invenzione descritta raggiunga gli scopi proposti.
In particolare si sottolinea il fatto che il procedimento secondo il trovato permette di adoperare composti poco costosi e atossici per l’ottenimento di una miscela che, in virtù dell’elevato contenuto di acqua, à ̈ dotata di grande fluidità ed à ̈ in grado di scorrere con grande facilità all’ interno dello stampo di formatura.
Grazie ai mezzi di filtrazione presenti nello stampo di formatura, inoltre, il semilavorato in uscita dallo stampo presenta un contenuto di acqua piuttosto basso, che ne assicura un’elevata resistenza meccanica.
La fase di stacco ed estrazione del semilavorato dallo stampo à ̈ pertanto piuttosto semplice e rapida, così come tutte le successive operazioni di manipolazione.
Un contenuto non eccessivo di acqua nel semilavorato appena formato, inoltre, consente l’impiego di un ciclo di asciugatura piuttosto semplice, con la possibilità di fabbricare oggetti metallici o ceramici anche di notevole spessore di parete.
Si sottolinea, infine, che il ciclo di asciugatura in accordo con la presente invenzione à ̈ tale da non comportare la formazione di bolle e/o difetti interni e permette di ottenere un semilavorato pronto per la sinterizzazione con resistenza molto elevata, garantendo ulteriormente al pezzo la possibilità di mantenere la forma geometrica acquisita.

Claims (24)

  1. RIVENDICAZIONI 1) Procedimento per la fabbricazione di manufatti sinterizzati (5), comprendente i passi di: miscelare almeno un materiale sinterizzabile in polvere (1), almeno un veicolo liquido (2) ed almeno un agente gelificante (3) a formare una miscela (4) per la fabbricazione di un manufatto sinterizzato (5), detto agente gelificante (3) avendo una temperatura di gelificazione sotto la quale detta miscela (4) à ̈ sostanzialmente rigida ed una temperatura di sol sopra la quale detta miscela (4) à ̈ sostanzialmente fluida; introdurre detta miscela (4) in uno stampo di formatura (6) provvisto di mezzi di filtrazione (7) atti ad essere attraversati almeno da detto veicolo liquido (2) e a trattenere almeno detto materiale sinterizzabile in polvere (1); applicare una pressione in detto stampo di formatura (6) con detta miscela (4) che ha una temperatura sostanzialmente superiore a detta temperatura di gelificazione ed à ̈ sostanzialmente fluida, detto applicare una pressione essendo atto a consentire la fuoriuscita almeno parziale di detto veicolo liquido (2) da detto stampo di formatura (6) attraverso detti mezzi di filtrazione (7); abbassare la temperatura di detta miscela (4) in detto stampo di formatura (6) al di sotto di detta temperatura di gelificazione ad ottenere un semilavorato (8) sostanzialmente rigido; sinterizzare detto semilavorato (8) ad ottenere detto manufatto sinterizzato (5).
  2. 2) Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che comprende il passo di asciugare deto semilavorato (8) prima di deto sinterizzare.
  3. 3) Procedimento secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caraterizzato dal fato che deto asciugare comprende il lasciare detto semilavorato (8) in aria libera, l’asciugatura avvenendo per evaporazione naturale.
  4. 4) Procedimento secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caraterizzato dal fato che deto asciugare comprende il collocare detto semilavorato (8) in un sistema ad evaporazione controllata.
  5. 5) Procedimento secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caraterizzato dal fato che deto agente gelificante (3) mescolato con detto veicolo liquido (2) forma un gel di resistenza almeno pari a 200 g/cm .
  6. 6) Procedimento secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caraterizzato dal fato che deto miscelare comprende il miscelare almeno un componente aggiuntivo scelto dall’elenco comprendente: induritori, fluidificanti, surfactanti, inibitori della corrosione, fungicidi, batericidi, spaziatori.
  7. 7) Procedimento secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fato che deto materiale sinterizzabile in polvere (1) à ̈ di tipo metallico, di tipo ceramico, o miscele dei due.
  8. 8) Procedimento secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caraterizzato dal fatto che detto veicolo liquido (2) à ̈ scelto dall’elenco comprendente: acqua, alcol, solventi organici, miscele dei precedenti.
  9. 9) Procedimento secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caraterizzato dal fato che detto agente gelificante (3) à ̈ scelto dall’elenco comprendente: agar-agar, carragenina, pectine, gelatine animali, colla di pesce, alginati, agarosio, gomma di xantano, farina di semi di carrube, acacia, gomma di cellulosa.
  10. 10) Procedimento secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto miscelare avviene a temperatura superiore a detta temperatura di sol.
  11. 11) Procedimento secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto miscelare comprende il mescolare preliminarmente detto materiale sintetizzabile in polvere (1), detto veicolo liquido (2) e detto agente gelifìcante (3) ad una temperatura inferiore a detta temperatura di sol e quindi portare detta miscela (4) al di sopra di detta temperatura di sol.
  12. 12) Procedimento secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che, durante detto introdurre, la temperatura di detta miscela (4) à ̈ sostanzialmente superiore a detta temperatura di gelificazione con detta miscela (4) sostanzialmente fluida.
  13. 13) Procedimento secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che, durante detto introdurre, la temperatura di detta miscela (4) à ̈ sostanzialmente inferiore a detta temperatura di sol con detta miscela (4) sostanzialmente rigida.
  14. 14) Procedimento secondo la rivendicazione 13, caratterizzato dal fatto che, durante detto introdurre, detta miscela (4) sostanzialmente rigida à ̈ sagomata in una forma scelta dall’elenco comprendente: pellets, cubetti, dischetti, anelli, fogli.
  15. 15) Procedimento secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che comprende il passo di riscaldare detto stampo di formatura (6) per portare detta miscela (4) ad una temperatura superiore a detta temperatura di sol.
  16. 16) Procedimento secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto applicare una pressione avviene ad una pressione sostanzialmente superiore a 2 MPa.
  17. 17) Procedimento secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di filtrazione (7) comprendono almeno una fessura ricavata in detto stampo di formatura (6) e di dimensioni sostanzialmente inferiori alle dimensioni medie delle particelle di detto materiale sinterizzabile in polvere (1).
  18. 18) Procedimento secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che lo spessore di detta fessura (7) à ̈ sostanzialmente inferiore a 100 pm.
  19. 19) Procedimento secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di filtrazione (7) comprendono almeno un inserto in materiale poroso disposto all’ interno di detto stampo di formatura (6).
  20. 20) Procedimento secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto abbassare la temperatura di detta miscela (4) comprende il raffreddare detto stampo di formatura (6).
  21. 21) Procedimento secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto abbassare la temperatura di detta miscela (4) comprende il congelare detta miscela (4).
  22. 22) Procedimento secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caraterizzato dal fato che deto miscelare comprende il formare almeno una prima miscela (4a) ed almeno una seconda miscela (4b) di composizione sostanzialmente diverse e sagomare in modo indipendente deta prima miscela (4a) e detta seconda miscela (4b) ad otenere miscele (4a, 4b) sostanzialmente rigide, detto introdurre comprendendo il distribuire dete miscele (4a, 4b) sostanzialmente rigide in sequenze spaziali prestabilite all’ interno di deto stampo di formatura (6).
  23. 23) Procedimento secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caraterizzato dal fatto che deto miscelare comprende il formare almeno una prima miscela (4a) ed almeno una seconda miscela (4b) di composizione sostanzialmente diverse, sagomare deta prima miscela (4a) ad ottenere un elemento sostanzialmente rigido (19) ed applicare detta seconda miscela (4b) sostanzialmente fluida su detto elemento sostanzialmente rigido (19) ad otenere un elemento rivestito, detto introdurre comprendendo l’inserire deto elemento rivestito in deto stampo di formatura (6).
  24. 24) Procedimento secondo la rivendicazione 23, caraterizzato dal fato che detto applicare detta seconda miscela (4b) avviene a mezzo spray.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5703365B1 (ja) * 2013-12-25 2015-04-15 株式会社ピュアロンジャパン 微小孔フィルタの製造方法
US11319256B2 (en) * 2017-09-19 2022-05-03 Arris Composites Inc. Fiber-reinforced metal-, ceramic-, and metal/ceramic-matrix composite materials and methods therefor

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1283730B (de) * 1963-12-23 1969-02-20 Siemens Ag Vorrichtung zur Herstellung von Formkoerpern, die einer Sinterung unterworfen werden
US4734237A (en) * 1986-05-15 1988-03-29 Allied Corporation Process for injection molding ceramic composition employing an agaroid gell-forming material to add green strength to a preform
JPH11179712A (ja) * 1997-12-18 1999-07-06 Tdk Corp 湿式粉末材の水抜き成形方法及びその装置
US20020175440A1 (en) * 2001-03-13 2002-11-28 Ngk Insulators, Ltd. Method of manufacturing a molding material, a method of manufacturing a molded body, a method of manufacturing a sintered body, a molding material, a molded body and a sintered body
US7517400B2 (en) * 2002-11-21 2009-04-14 Mohammad Behi Aqueous binder formulation for metal and ceramic feedstock for injection molding and aqueous coating composition

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2962790A (en) * 1955-09-23 1960-12-06 Bendix Corp Method of centrifugally slip-casting ceramic materials
US4935178A (en) * 1986-06-24 1990-06-19 General Signal Corporation Method of making refractory fiber products
JPH0264065A (ja) * 1988-05-24 1990-03-05 Ube Ind Ltd 結晶粒配向性セラミックスの製造方法
US5286767A (en) 1991-03-28 1994-02-15 Allied Signal Inc. Modified agar and process for preparing modified agar for use ceramic composition to add green strength and/or improve other properties of a preform
JPH0768566B2 (ja) 1991-05-14 1995-07-26 清水食品株式会社 金属粉末またはセラミックス粉末の射出成形方法
US6008163A (en) * 1994-11-14 1999-12-28 Purdue Research Foundation Process for slip casting textured tubular structures
US5770136A (en) * 1995-08-07 1998-06-23 Huang; Xiaodi Method for consolidating powdered materials to near net shape and full density
US5746957A (en) 1997-02-05 1998-05-05 Alliedsignal Inc. Gel strength enhancing additives for agaroid-based injection molding compositions
US5985208A (en) 1998-08-27 1999-11-16 Alliedsignal Inc. Process for debinding and sintering metal injection molded parts made with an aqueous binder
US6262150B1 (en) 2000-06-20 2001-07-17 Honeywell International Inc. Aqueous injection molding binder composition and molding process
US8197837B2 (en) * 2003-03-07 2012-06-12 Depuy Mitek, Inc. Method of preparation of bioabsorbable porous reinforced tissue implants and implants thereof
US7922965B2 (en) * 2008-05-19 2011-04-12 Lawrence Livermore National Security, Llc Slip casting nano-particle powders for making transparent ceramics
US8889751B2 (en) * 2010-09-28 2014-11-18 Allergan, Inc. Porous materials, methods of making and uses
EP2545943A1 (de) * 2011-07-12 2013-01-16 Dr. Suwelack Skin & Health Care AG Perforiertes, geschichtetes Wundbehandlungsmaterial
WO2013009984A2 (en) * 2011-07-12 2013-01-17 Board Of Trustees Of Michigan State University Porous sol gels and methods and structures related thereto

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1283730B (de) * 1963-12-23 1969-02-20 Siemens Ag Vorrichtung zur Herstellung von Formkoerpern, die einer Sinterung unterworfen werden
US4734237A (en) * 1986-05-15 1988-03-29 Allied Corporation Process for injection molding ceramic composition employing an agaroid gell-forming material to add green strength to a preform
JPH11179712A (ja) * 1997-12-18 1999-07-06 Tdk Corp 湿式粉末材の水抜き成形方法及びその装置
US20020175440A1 (en) * 2001-03-13 2002-11-28 Ngk Insulators, Ltd. Method of manufacturing a molding material, a method of manufacturing a molded body, a method of manufacturing a sintered body, a molding material, a molded body and a sintered body
US7517400B2 (en) * 2002-11-21 2009-04-14 Mohammad Behi Aqueous binder formulation for metal and ceramic feedstock for injection molding and aqueous coating composition

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