WO2014029483A1 - Method for producing sintered bodies, and apparatus for implementing the same - Google Patents

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WO2014029483A1 PCT/EP2013/002474 EP2013002474W WO2014029483A1 WO 2014029483 A1 WO2014029483 A1 WO 2014029483A1 EP 2013002474 W EP2013002474 W EP 2013002474W WO 2014029483 A1 WO2014029483 A1 WO 2014029483A1
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Gte Gesellschaft Für Technische Entwicklungen Satteldorf Verwaltungs-Gmbh
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Abstract

It is proposed to make green bodies for producing sintered bodies by layering material layers (40) of predetermined peripheral contour, said layers containing a binder and particles which are to be sintered, one above the other to form a stack (38), wherein in each case the uppermost material layer (38) is dried and/or hardened before the next material layer (40) is laid above it.

Description

Verfahren zum Herstellen von Sinterkörpern und Vorrichtung  Method for producing sintered bodies and device
zu seiner Durchführung  to its implementation
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Sinterkörpern sowie eine Vorrichtung zu dessen Durchführung. The invention relates to a method for producing sintered bodies and a device for its implementation.
Ein Weg der Herstellung von Sinterkörpern vorgegebener Geometrie besteht darin, dass man das zu sinternde Material in Par¬ tikelform bringt und mit einem Bindemittel mischt. Das Gemisch aus Partikeln und Bindemitteln kann dann so behandelt werden, dass es eine formfähige Masse bildet, die zum Beispiel gegos¬ sen, spritzgegossen oder gepresst werden kann. Man erhält so Grünlinge, welche handhabbar sind und eine Geometrie aufweisen, die der gewünschten Endgeometrie des Produktes derart verwandt ist, dass letztere nach dem Sintern erhalten wird.. Diese Grünlinge werden typischerweise vor dem Sintern auf eine erhöhte Temperatur gebracht, bei welcher das Bindemittel pyrolisiert . One way of producing sintered bodies of a predetermined geometry is that bringing the material to be sintered in par ¬ tikelform and mixed with a binder. The mixture of particles and binders can then be treated so that it forms a moldable mass, which can be, for example, gegos ¬ sen, injection molded or pressed. Green compacts are thus obtained which are handleable and have a geometry which is related to the desired final geometry of the product such that the latter is obtained after sintering. These green compacts are typically brought to an elevated temperature prior to sintering at which the binder pyrolyzes ,
Die Verwendung von Formen bei der Vorgabe der Geometrie eines dreidimensionalen Produktes ist aber dann nachteilig, wenn das fertige Produkt Hinterschneidungen aufweist. Auch lassen sich Produkte, die in einer Dimension sehr geringe Achsen aufweisen, z.B. nur geringe Dicke haben, in Formen schlechter Herstellung, da das Entnehmen nur geringer Dicke aufweisender Grünlinge aus der Form Schwierigkeiten bereitet. However, the use of molds in specifying the geometry of a three-dimensional product is disadvantageous if the finished product has undercuts. Also, products having very small axes in one dimension, e.g. have only small thickness, in forms of poor production, since the removal of only small thickness exhibiting green compacts from the mold is difficult.
Durch die vorliegende Erfindung soll ein Verfahren und eine Vorrichtung angegeben werden, die eine verbesserte Herstellung von Sinterkörpern ermöglichen. The present invention is intended to provide a method and a device which enable an improved production of sintered bodies.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 sowie eine Vorrichtung gemäß Anspruch 16. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Grünling aus einer Mehrzahl übereinandergelegter Materialschichten hergestellt, die jeweils Bindemittel und Partikel umfassen. Diese Schichten können mit gleichbleibenden Randkonturen oder sich von einer Lage zur nächsten und/oder von einer Lagengruppe zu einer nächsten ändernder Randkontur erzeugt werden. Man kann somit prismatische Körper und Körper mit sich in Achsrichtung des Produktes ändernder Querschnittsgeometrie erzeu- gen .. Insbesondere kann man auch solche Produkte erzeugen, bei denen der Querschnitt in Achsrichtung zu- und abnimmt, so dass Hinterschneidungen der Produktoberfläche resultieren. This object is achieved by a method according to claim 1 and an apparatus according to claim 16. In the method according to the invention, the green compact is produced from a plurality of superimposed material layers, which in each case comprise binders and particles. These layers can be produced with constant edge contours or from one layer to the next and / or from one layer group to a next changing edge contour. It is thus possible to produce prismatic bodies and bodies with a cross-sectional geometry which changes in the axial direction of the product. , In particular, one can also produce such products in which the cross section increases and decreases in the axial direction, so that undercuts of the product surface result.
Da die Oberflächengestalt des Grünlinges durch Vorgabe der Randkonturen aufeinanderfolgender Materialschichten erfolgt, also ohne Verwendung einer Form, kann man den Grünling auch direkt auf einer Arbeitsunterlage erzeugen, die für die späteren Arbeitsschritte auf dem Weg zum Sinterkörper notwendig sind, insbesondere die Pyrolyse eines Bindemittels und das Sintern selbst. Empfindliche Grünlinge brauchen somit nicht für sich allein gehandhabt zu werden. Since the surface shape of the green compact by specifying the edge contours of successive layers of material, ie without using a mold, you can produce the green compact directly on a work surface, which are necessary for the subsequent steps on the way to the sintered body, in particular the pyrolysis of a binder and the Sintering itself. Delicate greenlings need not be handled on their own.
Erfindungsgemäß kann man auch für die verschiedenen Materialschichten unterschiedliche Partikel, unterschiedliche Parti- kelkonzentrationen und unterschiedliche Bindemittel wählen, do dass der Grünling und/oder das gesinterte Produkte auch eine chemische Schichtstruktur aufweist. Man kann so z.B. Sinterkörper herstellen, die in axialen Endbereichen eine andere Chemie haben als im axial mittleren Bereich. According to the invention, it is also possible to choose different particles, different particle concentrations and different binders for the different material layers, so that the green product and / or the sintered products also have a chemical layer structure. One can, for example, Produce sintered body having a different chemistry in the axial end than in the axially central region.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüche angegeben. Advantageous developments of the invention are specified in subclaims.
Das Verfahren gemäß Anspruch 2 ist im Hinblick darauf von Vor- teil, sehr dünne einzelne Materialschichten kostengünstig zu erzeugen. Auch können Druckformen, welche die Geometrie einer aufgebrachten gedruckten Materialschicht vorgeben, einfach mit hoher Präzision reprographisch erzeugt werden. Alternativ können statt Druckformen auch bewegliche Druckköpfe verwendet werden, die elektronisch gesteuert Tintentröpfchen abgeben . The method according to claim 2 is advantageous in view of the advantage of very thin individual material layers at low cost produce. Also, printing forms which dictate the geometry of an applied printed material layer can easily be reprographically produced with high precision. Alternatively, instead of printing plates and movable printheads can be used, the electronically controlled release ink droplets.
Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 3 ist im Hin- blick darauf vorteilhaft, einen getrennten TransportschrittThe development of the invention according to claim 3 is advantageous in terms of a separate transport step
(Materialschicht auf die Oberseite des in Entstehung begriffenen Schichtenstapels aufbringen) einzusparen. (Apply material layer to the top of the layer stack that is being formed).
Das im Anspruch 4 angesprochene Druckverfahren (Tampondruck) ist im Hinblick auf besonders einfache Herstellung der Druckform, im Hinblick auf Verlässlichkeit des Druckverfahrens bei hohen Druckfrequenzen und im Hinblick auf einfache Säuberung der Druckform von Vorteil. Bei dem Verfahren gemäß Anspruch 5 kommt die Druckform selbst nicht mit Partikeln in Berührung. Dies ist im Hinblick auf geringe Verschleiß der Druckform und geringe Verschmutzung der Druckform im Betrieb von Vorteil. Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 6 ist im Hinblick auf eine konstante Partikeldichte in einer neu aufgebrachten Materialschicht von Vorteil. The mentioned in claim 4 printing method (pad printing) is in view of particularly simple production of the printing form, in terms of reliability of the printing process at high printing frequencies and in terms of easy cleaning of the printing form advantage. In the method according to claim 5, the printing form itself does not come into contact with particles. This is in terms of low wear of the printing plate and low pollution of the printing plate in operation advantageous. The development of the invention according to claim 6 is advantageous in view of a constant particle density in a newly applied material layer.
Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 7 verhindert, dass unabsichtlich Partikel wieder abgelöst werden, die an der darunterliegenden Bindemittelschicht haften. The development of the invention according to claim 7 prevents unintentionally particles are detached again, which adhere to the underlying binder layer.
Mit der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 8 wird erreicht, dass die Unterlage, auf die jeweils eine neue Materi- alschicht aufgebracht wird, größere Stabilität aufweist als eine neu aufgebrachte Schicht, was im Hinblick auf das Haften bleiben der neuen Materialschicht von Vorteil ist. Auch ist die Durchlässigkeit einer Partikel enthaltenden Materialschicht für Wärme und IR- und UV-Licht sowie Elektronenestrah len reduziert, so dass man einen fertigen Stapel nicht ohne Weiteres in kurzer Zeit gleichmäßig trocknen und/oder härten kann . With the development of the invention according to claim 8 it is achieved that the base, on each of which a new material layer is applied, has greater stability than a newly applied layer, which is advantageous in terms of sticking to the new layer of material. Also, the permeability of a particle-containing material layer for heat and IR and UV light and Elektronenestrah len is reduced, so you can not dry a finished stack easily in a short time evenly and / or harden.
Bei dem Verfahren gemäß Anspruch 9 werden die einzelnen Materialschichten aus einem schon vorgefertigten vorgetrockneten Produkt herausgetrennt. Dies erlaubt eine besonders präzise Bestimmung der Randkontur der einzelnen Schichten. In the method according to claim 9, the individual material layers are separated from a pre-prepared pre-dried product. This allows a particularly precise determination of the edge contour of the individual layers.
Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 10 ist im Hinblick auf eine sichere Verbindung der einzelnen Materialschichten im in Entstehung begriffenen Stapel von Vorteil. The development of the invention according to claim 10 is in view of a secure connection of the individual layers of material in the incipient stack of advantage.
Dem gleichen Ziel dient auch die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 11. The development of the invention according to claim 11 also serves the same purpose.
Mit der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 12 wird er reicht, dass der fertige Schichtstapel bessere Homogenität aufweist und planparallele Endflächen hat. Es versteht sich, dass die Kraft im Hinblick auf die jeweilige Festigkeit des Materials des Grünlinges gewählt wird und nicht so hoch sein darf, dass eine nennenswerte Querschnittsvergrößerung des Schichtstapels in zur Richtung der ausgeübten Kraft senkrechter (transversaler) Richtung erfolgt. Falls aus Materialgründen eine derart starke Kraftausübung auf den fertigen Schicht Stapel notwendig wäre, müsste die entsprechende Konturvergrößerung schon beim Herstellen der einzelnen Materialschichten kompensiert werden, z.B. durch Verwendung von entsprechend vorkompensierenden Druckformen. Mit der Weiterbildung gemäß Anspruch 13 wird erreicht, dass im Schichtstapel erhaltene Unregelmäßigkeiten bei jedem Aufbringen einer Materialschicht gleich ausgeglichen werden. Bei dem Verfahren gemäß Anspruch 14 wird ein sehr rasches Aushärten des Bindemittels möglich, wozu UV-Strahler oder Elektronenstrahler oder andere vernetzende Strahlungsquellen verwendet werden können. Arbeitet man nach dem Verfahren gemäß Anspruch 15, so hat man für das Aufbringen der nächsten Materialschicht schon eine Unterlage, die deutlich härter ist als das aufzubringende Material. Dies ist im Hinblick auf gute Bedruckbarkeit der Unterlage von Vorteil. With the development of the invention according to claim 12, it is sufficient that the finished layer stack has better homogeneity and has plane-parallel end surfaces. It is understood that the force is chosen with regard to the respective strength of the material of the green compact and not be so high that a significant cross-sectional enlargement of the layer stack takes place in a direction perpendicular to the applied force (transverse) direction. If, for material reasons, such a strong application of force to the finished layer of stacks would be necessary, the corresponding contour enlargement would have to be compensated for during the production of the individual material layers, for example by using correspondingly precompensating printing plates. With the development according to claim 13 it is achieved that irregularities obtained in the layer stack are equally compensated for each application of a material layer. In the method according to claim 14, a very rapid curing of the binder is possible, to which UV emitter or electron beam or other cross-linking radiation sources can be used. If you work by the method according to claim 15, so you have for the application of the next layer of material already a pad that is significantly harder than the applied material. This is in view of good printability of the pad of advantage.
Die im Anspruch 16 angegebene Vorrichtung erlaubt ein automatisiertes Herstellen von Schichtstapeln aus einzelnen Materialschichten, die Partikel umfassen, die von einer Bindemittelschicht gehalten sind. The apparatus set forth in claim 16 allows automated production of layer stacks of individual material layers comprising particles held by a binder layer.
Dabei erfolgt das Aufbringen einer Materialschicht auf einen in Entstehung begriffenen Schichtstapel jeweils unter gleichbleibenden geometrischen Bedingungen. Dieses Einhalten gleichbleibender geometrischer Bedingungen bei der Erzeugung aufeinanderfolgender Schichten erfolgt bei der Vorrichtung gemäß Anspruch 18 automatisch. Dies kann einfach dadurch erfolgen, dass man in einer Steuerung der Vorrichtung die Anzahl der Schichten mitzählt, die zur Bildung eines Stapels schon übereinandergelegt wurden. Man kann auch bei der ersten Einrichtung, welche die mehreren Schichten auf den Stapeln erzeugt, einen Sensor vorsehen, der die aktuelle Höhe des gerade neu zu beschichtenden Stapels misst und den Arbeitskopf der ersten Arbeitseinrichtung so steuert, dass dieser eine vorgegebene Höhe über der Stapeloberfläche hat. Dabei kann die Regelgröße, die in der ersten Einrichtung verwendet wird, auch an die anderen Einrichtungen weiter gegeben und dort zur Nachführung des Abstandes zwischen Stapelobersei- te und Arbeitköpf verwendet werden. In this case, the application of a layer of material takes place on an incipient layer stack under constant geometric conditions. This maintenance of constant geometric conditions in the generation of successive layers is carried out automatically in the apparatus according to claim 18. This can be done simply by counting in a controller of the device the number of layers that have already been stacked to form a stack. Also, in the first device that creates the multiple layers on the stacks, one may provide a sensor that measures the current height of the stack being re-coated and controls the working head of the first working device to have a predetermined height above the stack surface , In this case, the controlled variable used in the first device can also be forwarded to the other devices and used there to track the distance between the top of the stack and the working head.
Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 19 erlaubt eine präzise, registergerechte Führung des Arbeitskopfes der ersten Einrichtung und eine präzise Einstellung seiner Solllage. The development of the invention according to claim 19 allows a precise, register-oriented management of the working head of the first device and a precise adjustment of its desired position.
Alternativ oder zusätzlich kann man gemäß Anspruch 120 vorsehen, dass ein Stapel-Tragmittel in Richtung der Stapelachse so verstellbar ist, dass der Abstand zwischen dem Arbeitskopf der ersten Einrichtung und der Stapeloberfläche konstant gehalten wird. Im Einzelnen kann dies ähnlich erfolgen, wie für den Arbeitskopf vorstehend beschrieben. Alternatively or additionally, it can be provided according to claim 120 that a stack support means in the direction of the stack axis is adjustable so that the distance between the working head of the first device and the stack surface is kept constant. In particular, this may be done similarly as described above for the working head.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung lässt sich so variieren, dass sie bei gleicher Grundtaktzeit unterschiedliche effektive Ar- beitszeiten für unterschiedliche Arbeiten aufweist. Dies erfolgt so, dass man den gleichen Arbeitsschritt an einer Mehrzahl in Stapel-Förderrichtung aufeinanderfolgender Stationen durchführt. Es kann sich hierbei um Trockenschritte handeln, die mehr Zeit benötigen, als ein Schichterzeugungsschritt. Man kann so insgesamt die Frequenz erhöhen, mit der die Schichtstapel erzeugt werden. The device according to the invention can be varied so that it has different effective working times for different jobs with the same basic cycle time. This is done so that one carries out the same step at a plurality of stack-conveying direction successive stations. These may be drying steps that take more time than a layer-forming step. So you can increase the overall frequency with which the layer stacks are generated.
Man kann aber auch mehrere ähnliche Arbeitsköpfe vorsehen, um im Detail unterschiedliche Arbeiten durchzuführen. So kann man eine erste Trockenstation vorsehen, die mit Heißluft arbeitet, eine zweite Trockenstation, die mit IR-Strahlung arbeitet und zusätzliche eine Härtungssstation, die mit UV-Licht arbeitet. But you can also provide several similar working heads to perform in detail different work. So you can provide a first drying station, which works with hot air, a second drying station, which works with IR radiation and additional a curing station that works with UV light.
Durch Kombination unterschiedlicher Schritte, die letztlich auf das gleiche Ziel hinarbeiten, kann man die Qualität des Arbeitsschrittes verbessern und/oder dessen Gesamtdauer verkürzen. By combining different steps that ultimately work towards the same goal, you can see the quality of the product Improve working process and / or shorten its overall duration.
Auch kann man z.B. Materialmischungen vornehmen, ohne eine Vermischung von Materialien in einem Arbeitskopf in Kauf nehmen zu können. Man kann so z.B., wenn man Puder auf eine klebriger Bindemittelschicht aufstreut, zunächst eine erste Partikelart aufstäuben und dann eine zweite Partikelart aufstäuben. Man kann auch als Bindemittelschicht, auf welche Partikel auf- gestäubt werden, ein anderes Bindemittel wählen als für eine weitere Bindemittelschicht, mit welcher man aufgestäubte Partikel abdeckt. Man' kann auhc Bindemittel und Partikel von einer Materialschicht zur anderen variieren. Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 22 ermöglicht es, eine größere Anzahl von Einrichtungen, die bei der Herstellung eines Schichtstapels mitwirken, auf kompaktem Raum zusammenzufassen. Alternativ kann man auch lineare Anordnungen von Einrichtungen verwenden und die Fördereinrichtung, welche die Schichtstapel durch die verschiedenen Einrichtungen trägt, nach einer Sägezahn-Charakteristik laufen lassen. Derartige lineare Anordnungen haben den Vorteil, dass man sie leicht um eine weitere Station erweitern kann, was für die Herstellung eines bestimmten Produktes notwendig ist. Also, one can make material mixtures, for example, without being able to accept mixing of materials in a working head. For example, if you sprinkle powder onto a sticky binder layer, you can first dust a first particle type and then dust a second particle type. It is also possible to choose a different binder as binder layer onto which particles are dusted, than for a further binder layer with which sputtered particles are covered. Man 'can vary auhc binder and particles of one material layer to another. The development of the invention according to claim 22 makes it possible to combine a larger number of devices that participate in the production of a layer stack in a compact space. Alternatively, one may also use linear arrays of devices and run the conveyor carrying the layer stacks through the various devices for a sawtooth characteristic. Such linear arrangements have the advantage that they can easily be extended by a further station, which is necessary for the production of a particular product.
Die Weiterbildungen der Erfindung gemäß den Ansprüchen 23 und 24 sind im Hinblick darauf vorteilhaft, Transportschritte bei mechanisch weniger stabilen Schichtstapeln einzusparen. Aucj für die Kleinserienfertigung sind diese Weiterbildungen von Interesse . The developments of the invention according to claims 23 and 24 are advantageous in terms of saving transport steps with mechanically less stable layer stacks. Aucj for small series production, these training courses of interest.
Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen: Einen Ausschnitt aus einer linearen Fertigungsanlage für Schichtstapel, bei denen die einzelnen Schichten ein Bindemittel und Partikel, insbesondere Hartpartikel umfassen; The invention will be explained in more detail by means of exemplary embodiments with reference to the drawing. In this show: A section of a linear production plant for layer stacks, in which the individual layers comprise a binder and particles, in particular hard particles;
Eine Aufsicht auf eine Fertigungsvorrichtung für Schichtstapel, die man durch Schließen der in Figur 1 gezeigten Vorrichtung zu einem Kreis erhält; A plan view of a stacker manufacturing apparatus obtained by closing the apparatus shown in FIG. 1 to a circle;
Ein Flussdiagramm, anhand dessen das Arbeiten einer Fertigungsvorrichtung nach den Figuren 1 und 2 erläutert wird; A flow chart illustrating the operation of a manufacturing apparatus according to Figures 1 and 2;
Verschiedene Materialschichten, die zum Herstellen eines Schichtstapels verwendet werden, der im Querschnitt zunehmende und im Querschnitt abnehmende Querschnittsflächen umfasst; Various layers of material used to make a layer stack comprising cross-sectional increasing and decreasing cross-sectional areas;
Einen axialen Schnitt durch ein Produkt, wie es durch Übereinanderschichten der Materialschichten von Figur 4 erhalten werden kann; An axial section through a product, as can be obtained by stacking the material layers of Figure 4;
Einen Ausschnitt aus einer Einrichtung zum Erzeugen und Stapeln von Materialschichten; A section of a device for producing and stacking material layers;
Eine graphische Prinzipdarstellung, anhand welcher das Erzeugen von Schichtstapeln beschrieben wird, bei denen die einzelnen Schichten jeweils eine Bindemittelschicht und eine darauf gestäubte Partikelschicht aufweist; A graphical representation of principles, based on which the production of layer stacks is described, in which the individual layers each have a binder layer and a particle layer dusted thereon;
Figur 8 : Eine schematische Darstellung einer Vorrichtung FIG. 8: a schematic representation of a device
zum Erzeugen einer fortlaufenden Materialbahn aus Bindemittel mit darin verteilten Partikeln; Figur 9: Ein Prinzipschaltbild, anhand dessen die Bildung von Schichtstapeln aus einem Materialband erläutert wird; Figur 10: Eine abgewandelte Arbeitsstation mit einer höhenverstellbaren Stapelauflage; for producing a continuous web of binder with particles dispersed therein; FIG. 9 shows a block diagram with reference to which the formation of layer stacks from a material band is explained; Figure 10: A modified workstation with a height-adjustable stack support;
Figur 11: Eine schematische Darstellung einer Materialschicht , welche durch Nebeneinanderlegen von Materialsträngen erhalten wurde; und Figure 11: A schematic representation of a material layer, which was obtained by juxtaposition of material strands; and
Figur 12: Eine schematische Aufsicht auf die Unterseite eines Figure 12: A schematic plan view of the underside of a
Ablegekopfes für einen Materialstrang mit einer Einrichtung zum Abschneiden des Materialstranges.  Laying head for a material strand with a device for cutting the material strand.
In Figur 1 ist mit 10 eine Basisplatte eines Maschinengestelles bezeichnet, welche über nicht gezeigte Lager einen Tragtisch 12 linear verschiebbar trägt. Dieser ist durch einen nur symbolisch angedeuteten Antrieb 14 in Figur 1 in horizontalerr Richtung hin- und herbewegbar, wobei dieser Antrieb einen Sensor umfasst, der die Ist-Stellung des Tragtisches 12 misst. In Figure 1, 10 denotes a base plate of a machine frame, which carries a support table 12 linearly displaceable via bearings, not shown. This is by a symbolically indicated only drive 14 in Figure 1 in horizontalerr back and forth, said drive comprising a sensor which measures the actual position of the support table 12.
In Bewegungsrichtung des Tragtisches 12 äquististant aufeinanderfolgend sind auf der Basisplatte 10 Arbeitseinheiten 16-1 bis 16-5 angeordnet. In the direction of movement of the support table 12 equidistantly successive work units 16-1 to 16-5 are arranged on the base plate.
Diese umfassen jeweils eine Befestigungsplatte 18, mit welcher sie auf die Oberseite des Tragtisches 12 aufgeschraubt sind, eine Führungssäule 20, die vertikal auf der Befestigungsplatte 18 befestigt ist, und eine insgesamt mit 22 bezeichneten Arbeitskopf, der verschiebbar auf der Führungssäule 20 läuft. Zur Bewegung des Arbeitskopfes 22 dient eine Gewindespindel 24, die durch einen Elektromotor 26 angetrieben ist und mit einer nicht näher dargestellten Spindelmutter zusammenarbei- tet, die im Arbeitskopf 22 vorgesehen ist. Der Elektromotor 26 ist auf einer oberen Endplatte 28 angebracht, die fest mit dem oberen Ende der Führungssäule 20 verbunden ist. Auf den Elektromotor 26 ist ferner ein Stellungsgeber 30 aufgesetzt, der mit der Motorwelle zusammenarbeitet und so ein der Vertikalstellung des Arbeitskopfes 22 zugeordnetes Ausgangssignal erzeugt. These each include a mounting plate 18, with which they are screwed onto the top of the support table 12, a guide column 20 which is vertically mounted on the mounting plate 18, and a generally designated 22 working head which slidably on the guide column 20 runs. To move the working head 22 is a threaded spindle 24 which is driven by an electric motor 26 and tet together with a spindle nut, not shown, which is provided in the working head 22. The electric motor 26 is mounted on an upper end plate 28 which is fixedly connected to the upper end of the guide column 20. On the electric motor 26, a position sensor 30 is also placed, which cooperates with the motor shaft and thus generates a vertical position of the working head 22 associated output signal.
Der Arbeitskopf 22 besteht seinerseits aus einem Schlittenteil 32, welches auf der Führungssäule 20 läuft, und einem Arbeitsteil 34, welches auf die Unterseite des Schlittenteils32 aufgesetzt ist. The working head 22 in turn consists of a slide member 32 which runs on the guide column 20, and a working part 34 which is placed on the underside of the slide member 32.
Die Arbeitsteile 34 der verschiedenen Arbeitseinheiten 16 können unterschiedliche oder auch gleiche Arbeiten ausführen, wie nun nachstehend am Beispiel der Herstellung von Schichtstapeln erläutert wird, die übereinanderliegende Schichten umfassen, die ein Bindemittel und von diesem getragene Partikel aufweisen. The working parts 34 of the different working units 16 can carry out different or identical work, as will now be explained below using the example of the production of layer stacks comprising superposed layers comprising a binder and particles carried by it.
Die Arbeitseinheiten 16 haben beim betrachteten Ausführungsbeispiel gleichen mechanischen Grundaufbau, unterscheiden sich jedoch in der Art und Arbeitsweise ihres Arbeitskopfes 22. Auf diese Weise kann man die Arbeitseinheiten 16 im Bedarfsfalle leicht von einer Funktion auf eine andere Funktion umrüsten, indem man nur den entsprechenden Arbeitskopf 22 durch einen anderen ersetzt.  The working units 16 in the considered embodiment have the same basic mechanical structure, but differ in the nature and operation of their working head 22. In this way, one can easily convert the working units 16 from one function to another function in case of need by only the corresponding working head 22 replaced by another.
In Figur 1 sind auf dem Tragtisch 16 bei allen der Arbeitseinheiten 16-1 bis 16-2 jeweils eine unterste Schicht 36 eines in Entstehung begriffenen Schichtstapels 38 tragen. In FIG. 1, in each of the working units 16-1 to 16-2, a lowermost layer 36 of an emerging layer stack 38 is carried on the support table 16.
Der Arbeitskopf 22-1 ist ein solcher, der eine Schicht aus Bindemittel und Partikeln erzeugt und in einer unteren Endstellung auf eine dann auf einer unter ihm stehende Oberfläche ablegt, wobei es sich um die Oberfläche des Tragtisches 12 handeln kann (Beginn der Stapelbildung) oder die Oberseite eines in Entstehung begriffenen Schichtstapels 38 handeln kann während der Stapelvergrößerung) . Beispiele für Arbeitsköpfe 22-1, welche derartige Schichten erzeugen können, werden später noch genauer beschrieben. The working head 22-1 is one which produces a layer of binder and particles and deposits in a lower end position on a then standing on a lower surface, which is the surface of the support table 12th may act (beginning of stacking) or the top of a nascent layer stack 38 may act during stack expansion). Examples of working heads 22-1 which can produce such layers will be described in more detail later.
In Figur 1 ist die Arbeitseinheit 16-1 zu einem Zeitpunkt dargestellt, zu dem sie das Erzeugen und Ablegen einer weiteren Schicht vorbereitet. FIG. 1 shows the working unit 16-1 at a time when it prepares to generate and deposit another layer.
Die um eine Teilung weiter stromabliegende Arbeitseinheit 16-2 hat einen Arbeitskopf 22-2, welcher ein Trockenkopf ist. Für Erläuterungszwecke sei angenommen, dass dieser Trockenkopf ein Heißluft abgebender Trockenkopf ist. The working unit 16-2 further downstream by one pitch has a working head 22-2 which is a drying head. For illustrative purposes, assume that this dry head is a hot air dispensing dry head.
Die Arbeitseinheit 16-3 hat wieder gleichen mechanischen Aufbau wie die Arbeitseinheit 16, ihr Arbeitskopf 22-3 ist nun aber ein IR-Trockenkopf . The working unit 16-3 again has the same mechanical structure as the working unit 16, but its working head 22-3 is now an IR dry head.
Die Arbeitseinheit 16-4 ist eine solche, bei der der Arbeitskopf 22-4 eine polierte Pressplatte aufweist. The working unit 16-4 is one in which the working head 22-4 has a polished pressing plate.
Die Arbeitseinheit 16-5 hat wieder gleichen mechanischen Auf- bau wie die vorstehend beschriebenen Arbeitseinheiten, ihr Arbeitskopf 22-5 ist nun aber ein solcher, der UV-Licht abgibt. Damit werden in der Arbeitseinheit 16 Bindemittel ausgehärtet, die durch UV-Strahlung zum Vernetzen gebracht werden. In der Arbeitseinheit 16 ist eine einzige Materialschicht 36 zu sehen, die in einem ersten Arbeitszyklus der Maschine hergestellt wurde und getrocknet und gehärtet ist, wie sich aus dem Nachstehenden ergeben wird. Auf diese erste Materialschicht 36 legt die Arbeitseinheit 16- 1 eine weitere Materialschicht 40 auf (bevorzugt durch Tampondruck) . Ist dies geschehen, wird die Arbeitseinheit 16 um eine Teilung weiter nach rechts bewegt, so dass in der Arbeitsein- heit 16-2 dann immer ein Schichtstapel 38 liegt, der eineThe working unit 16-5 again has the same mechanical structure as the working units described above, but its working head 22-5 is now one which emits UV light. Thus, 16 binders are cured in the working unit, which are brought by UV radiation for crosslinking. In the processing unit 16 is seen a single layer of material 36 which was produced in a first cycle of operation of the machine and is dried and cured, as will be seen below. The working unit 16-1 lays a further material layer 40 onto this first material layer 36 (preferably by pad printing). When this has been done, the working unit 16 is moved one pitch further to the right, so that in the working unit 16-2 there is always a layer stack 38 which is one
Schicht mehr aufweist als der in der Arbeitseinheit 16-1 einlaufende Schichtstapel. Dieser Schichtstapel 38 wird dann in der Arbeitseinheit 16-2 mit Heißluft getrocknet. Beim nächsten Verschieben des Tragtisches 12 um eine Teilung kommt dieser so vorgetrocknete Schichtstapel in die Arbeitseinheit 16-3 und wird dort durch IR-Strahlung weiter getrocknet. Layer has more than the incoming in the working unit 16-1 layer stack. This layer stack 38 is then dried in the working unit 16-2 with hot air. The next time the supporting table 12 is moved by one pitch, this layer of layers, predried in advance, enters the working unit 16-3 and is further dried there by IR radiation.
Nach Verschieben des Tragtisches 12 um eine weitere Teilung steht dann der weitgehend getrocknete Schichtstapel 38 vor dem Arbeitskopf 22-4, und dort wird die neu aufgetragene getrocknete Materialschicht 40 durch die ebene Druckplatte 22-4 flächig gepresst, so dass die Materialschicht 40 blasenfrei auf der darunterliegenden Materialschicht 40 liegt und eine ebene Oberseite erhält. After moving the support table 12 by a further division is then the largely dried layer stack 38 in front of the working head 22-4, and there the newly applied dried material layer 40 is pressed flat by the flat pressure plate 22-4, so that the material layer 40 bubbles on the underlying material layer 40 is located and receives a flat top.
In der letzten Arbeitseinheit 16 wird dann die oberste Materialschicht 40 mit UV-Licht ausgehärtet. In the last working unit 16, the uppermost material layer 40 is then cured with UV light.
Anschließend wird der Tragtisch 12 vollständig in der Zeich- nung nach links zurückbewegt, so dass der vorderste Schichtstapel 38-5 nun unter den Arbeitskopf 22-1 zu liegen kommt und dort mit einer weiteren Materialschicht versehen wird. Subsequently, the support table 12 is moved back completely in the drawing to the left, so that the foremost layer stack 38-5 now comes to lie below the working head 22-1 and is provided there with a further layer of material.
Der oben beschrieben Zyklus läuft dann so oft ab, bis jeder der Schichtstapel 38 die gewünschte Anzahl von Materialschichten 40 umfasst. The cycle described above then proceeds until each of the layer stacks 38 comprises the desired number of material layers 40.
Die in Figur 1 gezeigte Vorrichtung lässt sich leicht für einfachere Arbeitsverfahren abspecken, indem man nicht benötigte Arbeitseinheiten 16 einfach abbaut. So könnte man gegebenen- falls die Heißluft-Arbeitseinheit 16-1 weglassen und die vor dem Pressen erfolgende Trocknung der obersten Materialschicht auf eine IR-Trocknung beschränken. The device shown in FIG. 1 can be easily slimmed down for simpler working methods by simply dismantling unneeded working units 16. So you could if the hot air working unit 16-1 omit and restrict the pre-press drying of the topmost material layer to IR drying.
Umgekehrt könnte man in die Vorrichtung auch noch weitere Arbeitseinheiten 16 einfügen, wenn dies für besondere Arbeitsverfahren notwendig ist. So könnte man z.B. die Arbeitseinheit 16-4 verdoppeln, wenn das Aushärten des Bindemittels mehr Zeit benötigt als einen Fördertakt des Tragtisches 12. Conversely, one could also insert into the device also further work units 16, if this is necessary for special work procedures. So one could e.g. the work unit 16-4 double when the curing of the binder takes more time than a delivery cycle of the support table 12th
Wünscht man ein stetiges Arbeiten der Vorrichtung kann man den Tragtisch 12 auch als Drehtisch ausbilden und die Arbeitseinheiten 16 regelmäßig in Umfangsrichtung dieses Drehtisches anordnen. Eine derartige Anordnung ist in Figur 2 gezeigt. If you want a steady work of the device can form the support table 12 as a turntable and order the work units 16 regularly in the circumferential direction of this turntable. Such an arrangement is shown in FIG.
Der Tragtisch 12 ist nun über Speichen 42 mit einer Nabe 44 verbunden, die von einer Welle 46 getragen ist. Letztere wird durch einen Elektromotor 48 angetrieben, der wieder mit einem Stellungsgeber 50 gekoppelt ist. The support table 12 is now connected via spokes 42 to a hub 44 supported by a shaft 46. The latter is driven by an electric motor 48, which is again coupled to a position transmitter 50.
Der Tragtisch 16 wird nun in einer einzigen Richtung angetrieben; die Arbeitsweise ist aber analog zu derjenigen, die unter Bezugnahme auf Figur 1 schon beschrieben wurde. The support table 16 is now driven in a single direction; However, the procedure is analogous to that which has already been described with reference to FIG.
Figur 3 zeigt die wesentlichen Schritte des Verfahrens der Herstellung von Sinterkörpern in Form eines Flussdiagrammes . Die verschiedenen Blöcke des Flussdiagrammes sind mit A bis I bezeichnet. Davon betreffen die Blöcke A bis G die Herstellung eines Grünlinges, der durch einen fertigen Schichtstapel 38 gebildet wird. FIG. 3 shows the essential steps of the method of producing sintered bodies in the form of a flow chart. The various blocks of the flowchart are labeled A through I. Of these, the blocks A to G relate to the production of a green body, which is formed by a finished layer stack 38.
In einem ersten Block A wird geprüft, ob die verschiedenen Schichtformen schon abgearbeitet sind, aus denen der Schichtstapel letztlich zusammengesetzt sein soll. Während es beim Vorgehen nach den Figuren 1 und 2 darum ging, durch Übereinanderlegen identischer Schichten 40 eine entsprechend identische Partikelverteilung im Bindemittel zu erhalten, aus welchem dann später nach Pyrolyse des Bindemittels und Sintern der Partikel ein prismatisches Endprodukt entstehen kann, ist es auch durchaus denkbar, nach der oben geschilderten Methode auch Sinterprodukte herzustellen, deren Querschnitt sich in Achsrichtung ändert, so dass auch Produkte hergestellt werden können, die eine Taille aufweisen. In a first block A, it is checked whether the various layer forms have already been processed, from which the layer stack should ultimately be composed. Whereas the procedure according to FIGS. 1 and 2 was concerned with obtaining a correspondingly identical particle distribution in the binder by superimposing identical layers 40, from which a prismatic end product can later be produced after pyrolysis of the binder and sintering of the particles, it is also conceivable also produce sintered products according to the method described above, the cross-section of which changes in the axial direction, so that products can be produced which have a waist.
Hierzu müssen Schichten mit unterschiedlicher Randkontur aufeinandergelegt werden. Diese kann man dadurch erzeugen, dass man entsprechend unterschiedliche Druckformen wählt. Im Block A wird geprüft, ob ein Formenwechsel ansteht. Hierzu umfasst die Steuerung der Maschine einen Speicher, in welchem abgelegt ist, welche Druckform für welche Lagen oder Lagenbereiche verwendet werden soll. Diese Druckformentabelle wird sequentiell, abgearbeitet, bis die letzte Druckform verwendet ist. Ist ein Druckformenwechsel FW durchzuführen, erhöht das Programm im Block A einen Druckformenzähler ZF um eins und setzt ein Druckschichtenzähler ZD gleich null. For this purpose, layers with different edge contour must be stacked. These can be created by choosing different printing forms. In block A it is checked whether a mold change is pending. For this purpose, the control of the machine comprises a memory in which is stored, which printing form is to be used for which layers or layer areas. This printing form table is processed sequentially until the last printing form is used. If a printing plate change FW is to be carried out, the program in block A increases a printing forme counter ZF by one and sets a printing-layer counter ZD equal to zero.
Im nachfolgenden Programmblock B erfolgt dann das Drucken ei- ner Schicht und der Druckschichtenzähler ZD wird um eins erhöht. In the following program block B, the printing of a layer then takes place and the printing layer counter ZD is increased by one.
Im Programmblock C erfolgt dann das Trocknen der aufgebrachten Schicht, wobei der hier einzige Programmblock C in Wirklich- keit eine Mehrzahl in Stapel-Förderrichtung hintereinander angeordneter Trocken-Arbeitseinheiten steuern kann. The drying of the applied layer then takes place in program block C, wherein the only program block C in this case can actually control a plurality of dry working units arranged one after the other in the stack conveying direction.
Der Programmblock D steuert das Pressen der getrockneten The program block D controls the pressing of the dried
Schicht . Im Programmblock E erfolgt dann das Härten HR des Bindemittels, z.B. durch UV-Strahlung, Elektronenstrahlung oder eine andere vernetzende Verstrahlung . Shift. In program block E, curing of the binder is then carried out, for example by UV radiation, electron radiation or another crosslinking radiation.
In der Verzweigung F wird geprüft, ob die für die gewählte Druckform vorgesehene Anzahl von Drucken ZDS schon abgewickelt ist. Ist dies nicht der Fall, erfolgt ein Rücksprung zum Programmblock B. In the branch F, it is checked whether the number of prints ZDS provided for the selected printing form has already been processed. If this is not the case, a jump back to program block B.
Ist die gewünschte Anzahl von Druckschichten ZDS erreicht, läuft das Programm zu einer weiteren Verzweigung G weiter. Dort wird geprüft, ob schon alle zu verwendenden Querschnittsformen abgearbeitet sind. Ist dies nicht der Fall, erfolgt ein Rücksprung zum Programmblock A, wo ein Formenwechsel FW herbeigeführt wird. Die verschiedenen Zyklen laufen dann so weiter, wie oben beschrieben. Once the desired number of printing layers ZDS has been reached, the program continues to a further branch G. There, it is checked whether all the cross-sectional shapes to be used have already been processed. If this is not the case, a jump back to the program block A, where a mold change FW is brought about. The various cycles then continue as described above.
Wird in der Verzweigung G festgestellt, dass schon alle zu berücksichtigenden Schichtformen ZFS abgearbeitet sind, geht das Programm zum Block H weiter, wo die Pyrolyse PY des Bindemittels gesteuert wird. Nach Abschluss des Blockes H läuft dann das Programm zum Block I weiter, wo das Sintern der Partikel (SI) gegebenenfalls unter gleichzeitiger Druckeinwirkung (PR) erfolgt . If it is determined in branch G that all the layer forms ZFS to be considered have already been processed, the program proceeds to block H, where the pyrolysis PY of the binder is controlled. After completion of block H, the program then continues to block I, where the sintering of the particles (SI) takes place optionally under simultaneous pressure (PR).
Wo eine solche Druckeinwirkung beim Sintern ohne geschlossene Form zu einer Querschnittsvergrößerung führt, wird diese schon bei der Wahl der Druckformen kompensiert. Where such a pressure effect during sintering without a closed mold leads to a cross-sectional enlargement, this is already compensated for in the choice of printing plates.
Figur 4 zeigt vier Materialschichten 40-1 bis 40-4, welche gleichen Außendurchmesser haben. Das Material der Materialschichten 40 von Figur 4 ist aber nicht homogen. Diejenigen Partikel, die später den Sinterkörper bilden sollen, sind nur innerhalb einer Kreisfläche 52-1 bis 52-4 angeordnet, deren Durchmesser in Figur 4 von oben nach unten zunimmt. Diese Kreisfläche ist gepunktelt dargestellt. FIG. 4 shows four material layers 40-1 to 40-4 which have the same outer diameter. However, the material of the material layers 40 of FIG. 4 is not homogeneous. Those particles which are to form the sintered body later are arranged only within a circular area 52-1 to 52-4 whose Diameter increases in Figure 4 from top to bottom. This circular area is shown dotted.
Die weiß dargestellte Kreisringfläche 54, welche die Kreisfläche 52 jeweils umgibt, enthält ebenfalls ein Bindemittel und vorzugsweise auch sinterbare Partikel, wobei diese aber solche chemische Natur haben, dass sie reaktiv nach dem Sintervorgang entfernt werden können, z.B. durch Verbrennung in Sauerstoff oder Umsetzung in eine andere Reaktion, für welche die den Sinterkörper bildenden Partikel widerstandsfähig sind. The circular area 54, shown in white, which surrounds the circular area 52 in each case also contains a binder and preferably also sinterable particles, but these have such a chemical nature that they can be removed reactively after the sintering process, e.g. by combustion in oxygen or conversion to another reaction for which the particles forming the sintered body are resistant.
Scheiben 40-1 bis 40-4, wie sie in Figur 4 wiedergegeben sind, lassen sich durch zwei Druckschritte erzeugen: Eine ersten Druckschritt, der die Kreisfläche 52 erzeugt und bei dem eine Tinte verwendet wird, die die für den Sinterkörper gewünschten Partikel enthält. Dann einen zweiten Druckschritt, in welchem die Kreisringfläche 54 erzeugt wird, wobei dem Bindemittel gegebenenfalls sinterfähige Partikel zugegeben sind, die dann nach dem Sintern reaktiv entfernt werden können. Discs 40-1 to 40-4, as shown in FIG. 4, can be produced by two printing steps: a first printing step which produces the circular surface 52 and which uses an ink containing the particles desired for the sintered body. Then a second pressure step, in which the annular surface 54 is generated, wherein the binder optionally sinterable particles are added, which can then be removed after sintering reactive.
Für Fälle, in denen die Kreisflächen 52 nach Trocknung des Bindemittels ausreichende mechanische Festigkeit aufweisen, kann man auch Partikel in den Kreisringflächen 54 weglassen, so dass die entsprechenden weißen Bereiche des Grünlinges bei der Pyrolyse entfernt werden und nur die durch die Kreisflächen 52 erhaltene Schichtstruktur gesintert wird. For cases in which the circular surfaces 52 have sufficient mechanical strength after drying of the binder, it is also possible to omit particles in the annular surfaces 54, so that the corresponding white areas of the green body are removed during the pyrolysis and sintered only the layer structure obtained by the circular surfaces 52 becomes.
Figur 5 zeigt ein Beispiel für einen Grünling, den man durch Übereinanderlegen von Materialschichten 40-1 bis 40-4 erhalten kann. Verwendet man die in Figur 4 gezeigten Materialschichten 40 einmal in Figur 4 von unten nach oben und dann von oben nach unten, erhält man einen Rotationskörper mit einer konkaven Taille, wie in Figur 5 gezeigt. Die weißen Bereiche der einzelnen Schichten dienen dazu, überkragende Randbereich der Kreisflächen 52 darüber liegender Schichten so lange abzustützen, bis die Kreisflächen 52 selbst ausreichende mechanische Stabilität erhalten haben. Man kann so auch Sinterkörper herstellen, welche starke Querschnittsänderungen in Achsrichtung aufweisen, z.B. Körper, die ähnliche Geometrie aufweisen wie eine Spule mit einem zylindrischen Mittelstück und zwei scheibenförmigen Endstücken. Figure 5 shows an example of a green compact which can be obtained by superimposing layers of material 40-1 to 40-4. Using the material layers 40 shown in FIG. 4 once from the bottom upwards and then from top to bottom in FIG. 4, a rotary body with a concave waist is obtained, as shown in FIG. The white regions of the individual layers serve to support overhanging edge regions of the circular surfaces 52 of layers lying above them until the circular surfaces 52 themselves have obtained sufficient mechanical stability. It is thus also possible to produce sintered bodies which have large axial cross-sectional changes, for example bodies which have a similar geometry to a coil with a cylindrical center piece and two disk-shaped end pieces.
Muss ein Abstützung auskragender Randbereiche oberer Schichten des Schichtenstapels nicht erfolgen, da z.B. der Querschnitt des Sinterkörpers nur abnimmt, kann man die verschiedenen Materialschichten auch ohne Vorsehen von Kreisringflächen 54 übereinandersetzen . Eine Arbeitseinheit 16-1, welche dies unter Verwendung von Tampondruck bewerkstelligen kann, wird nun in ihren zentralen Teilen unter Bezugnahme auf Figur 6 beschrieben . It is not necessary to support the projecting edge regions of upper layers of the layer stack, since e.g. the cross-section of the sintered body only decreases, one can the different material layers without provision of annular surfaces 54 übereinanderetzen. A working unit 16-1 which can accomplish this using pad printing will now be described in its central parts with reference to FIG.
Man erkennt im linken Teil von Figur 6 den Stapel-Tragtisch 12, der durch den Antrieb 14 inkrementweise des Pfeiles bewegt wird . It can be seen in the left part of Figure 6, the stack support table 12 which is moved by the drive 14 incrementally of the arrow.
Im rechten Teil von Figur 6 erkennt man eine Druckplatte 56, die durch einen schematisch angedeuteten Antrieb 58 so verstellbar ist, dass nacheinander eine einer Mehrzahl von Druckformen 60-1 bis 60-7 an einer Stelle gestellt werden kann, bei der ein Einfärbekopf 62 sowie ein Tamponkopf 64 angeordnet sind. In the right part of Figure 6 can be seen a pressure plate 56 which is adjustable by a schematically indicated drive 58 so that successively one of a plurality of printing plates 60-1 to 60-7 can be placed at a position in which a Einärbekopf 62 and a tampon head 64 are arranged.
Die Oberseite der Druckplatte 60 ist poliert, und in ihr sind Ätzen, Erodieren oder mechanische Bearbeitung die Druckformen 60 hergestellt worden. Diese unterscheiden sich beim hier betrachtenden Ausführungsbeispiel durch ihren Radius. Der Einfärbekopf 62 umfasst ein Farbgehäuse 66, welches auf der Unterseite einen geschliffenen Dichtring 68 trägt, der z.B. aus Keramikmaterial gefertigt sein kann und dessen Unterseite geschliffen ist. Innerhalb des Dichtringes 68 liegt ein Farbnetz 70, durch welches im Inneren des Farbgehäuses 66 befindliche Druckfarbe in geringer Menge austreten kann. The top of the printing plate 60 is polished, and in it, etching, erosion or mechanical processing of the printing plates 60 have been made. These differ in the embodiment considered here by their radius. The inking head 62 comprises a color housing 66 which carries on the underside a ground sealing ring 68, which may be made of ceramic material, for example, and whose underside is ground. Within the sealing ring 68 is a color mesh 70 through which located in the interior of the color housing 66 ink can escape in small quantities.
Durch eine nicht näher gezeigte Mechanik ist der Einfärbekopf 62 zwischen einer in der Zeichnung ausgezogen wiedergegebenen Parkposition, in der die bei ihm stehende Druckform 60-4 von oben zugänglich ist, und einer in Figur 6 gestrichelt eingezeichneten Einfärbeposition verschiebbar, in welcher Farbe an die darunterliegende Druckform 60-4 abgegeben werden kann. By a mechanism not shown in detail, the Einfärbekopf 62 between a reproduced in the drawing parking position in which the standing in his printing forme 60-4 is accessible from above, and a dotted in Figure 6 inking position displaced, in which color to the underlying Printing form 60-4 can be delivered.
In Figur 6 ist der Tamponkopf 64 ausgezogen in einer Farbaufnahmestellung wiedergegeben, in welcher eine Silikonmemberan 76 gegen die Druckform 60-4 gelegt wird, so dass sie dort befindliche Farbe mitnimmt, und gestrichelt in deiner Druckposition gezeigt, in welcher er Tinte an die Stapeloberseite abgibt. In Figure 6, the tampon head 64 is shown in solid print in a color pickup position in which a silicone member 76 is placed against the print form 60-4 so as to carry along ink there, and shown in phantom in its print position where it delivers ink to the stack top ,
Nach Übernahme der Farbschicht wird der Tamponkopf 64 durch den Antrieb 74 zunächst von der Druckplatte 56 abgehoben und dann in horizontaler Richtung über den SchichtStapel 38 bewegt, der in die Druckposition der Arbeitseinheit 16-1 gestellt ist. Beim sich anschließenden Abwärtsbewegen des Tamponkopfes 64, der den Arbeitskopf 22-1 der Arbeitseinheit 16-1 darstellt, wird dann die von der Silikonmembran 76 getragene Farbschicht gegen die Oberseite des Schichtenstapels 38 bewegt, wo sie hängenbleibt. Nach Anheben des Tamponkopfes 64 kann dann der Tragtisch 12 um eine Teilung weiterbewegt werden. Man erkennt in Figur 6, dass der unterhalb der Arbeitseinheit 16-1, stehende Schichtstapel 40i-l eine Schicht 40 trägt, die auf dem Schichtenstapel 40i noch nicht vorlag. Man erkennt, dass man durch Abarbeiten der weiteren Druckfor¬ men 60-5 bis 60-7 insgesamt Schichtstapel 38 erhält, die eine kegelstumpfförmige Gestalt haben. Nach Pyrolyse des Bindemit¬ tels und Sintern der Partikel erhält man entsprechend einen kegelstumpfförmigen Sinterkörper . After taking over the ink layer of the tampon head 64 is first lifted by the drive 74 of the pressure plate 56 and then moved in the horizontal direction over the layer stack 38, which is placed in the printing position of the working unit 16-1. During the subsequent downward movement of the tampon head 64, which represents the working head 22-1 of the working unit 16-1, the color layer carried by the silicone membrane 76 is then moved against the top of the layer stack 38, where it sticks. After lifting the tampon head 64 then the support table 12 can be moved by one pitch. It can be seen in Figure 6, that the underneath of the working unit 16-1 properties layer stack 40i-l carries a layer 40 which 40i not yet present on the layer stack. It can be seen that a total layer stack obtained by processing the further Druckfor ¬ men 60-5 to 60-7 38, which have a frusto-conical shape. After pyrolysis of the Bindemit ¬ and means of sintering of the particles is obtained according to a frustum-shaped sintered body.
Figur 7 zeigt eine andere Art der Herstellung von übereinanderliegenden Materialschichten 40, die jeweils ein Bindemittel und Metallpartikel umfassen. In zwei Reihen sind jeweils die Teil-Phasen der Herstellung einer Materialschicht gezeigt. FIG. 7 shows another way of producing superimposed material layers 40, each comprising a binder and metal particles. The partial phases of the production of a material layer are shown in two rows.
Zunächst wird im am weitesten links gelegenen Teilbild durch Drucken, z.B. Tampondruck eine Bindemittelschicht 78 erzeugt, auf die dann in einer zweiten Teil-Phase Partikelpulver gestreut wird. Die entsprechende Partikelschicht ist in der Zeichnung mit 80 bezeichnet. First, in the leftmost sub-image by printing, e.g. Pad printing a binder layer 78 is generated, which is then scattered in a second part-phase particle powder. The corresponding particle layer is designated 80 in the drawing.
Das Aufbringen der Partikelschicht kann z.B. durch Vibrieren eines Siebes erfolgen, welches die Unterseite eines Puderbehälters verschließt. Die Bildung der Partikelschicht kann aber auch durch Heraustragen von Partikeln aus einem Vorratsbehälter mit einer Dosierwalze erfolgen, welche in ihrer Umfangs- fläche Näpfchen aufweist, welche Partikel aufnehmen können. Auch könnte man die Puderpartikel im Überschuss auf die Bindemittelschicht 78 geben und nicht direkt mit der Bindemittel- Schicht 78 in Verbindung stehende Partikel anschließend abblasen oder abschütteln. The application of the particle layer may e.g. by vibrating a screen which closes the underside of a powder container. However, the formation of the particle layer can also be carried out by removing particles from a storage container with a metering roller, which has cells in its peripheral surface which can receive particles. It would also be possible to add the powder particles in excess to the binder layer 78 and then blow off or shake off particles not directly associated with the binder layer 78.
In einer dritten Teilphase wird beim hier betrachteten Ausführungsbeispiel über die Partikelschicht 80 eine dünne Bindemit- tel-Halteschicht 82 gelegt, was durch Aufsprühen erfolgen kann. In a third subphase, in the exemplary embodiment considered here, a thin binding substance is deposited via the particle layer 80. Tel-holding layer 82 laid, which can be done by spraying.
In einer vierten Teilphase wird die getrocknete Halteschicht 82 flächig gegen die Bindemittelschicht 78 gedrückt, wodurch man die in der obersten Reihe rechts gezeigte Struktur erhält, in welcher ein Teil der Partikel in die Bindemittelschicht 78 gedrückt wurde, ein anderer Teil der Partikel in die Halteschicht 82 gedrückt wurde, und die Halteschicht 82 zumindest teilweise flächig an der Bindemittelschicht 78 anliegt. In a fourth sub-phase, the dried holding layer 82 is pressed flat against the binder layer 78, whereby the structure shown in the top row on the right, in which a part of the particles was pressed into the binder layer 78, another part of the particles in the holding layer 82nd was pressed, and the holding layer 82 at least partially rests flat against the binder layer 78.
Auf die so erhaltene Schicht 40-1 wird dann gemäß der zweiten Reihe der Figur 7 eine weitere Schicht auf gleiche Weise aufgebracht . On the thus obtained layer 40-1 is then applied according to the second row of Figure 7, another layer in the same way.
Auf gleiche Weise wird der Stapel weiter aufgebaut, bis er die gewünschte Größe erreicht hat. In the same way, the stack continues to build until it reaches the desired size.
Über das Ausmaß des Trocknens der Bindemittelschicht 78 zwi- sehen der ersten und zweiten Teilphase des oben beschriebenen Prozesses kann man die Klebrigkeit der Schichtoberseite vorgeben und das Eindringen von Partikeln in die Oberseite der Bindemittelschicht 78 steuern. Ein weiterer Ansatz des Herstellens von Schichtstapeln wird nun unter Bezugnahme auf die Figuren 8 und 9 erläutert. The degree of drying of the binder layer 78 between the first and second sub-phases of the process described above can be used to specify the tackiness of the layer top side and to control the penetration of particles into the top side of the binder layer 78. Another approach of making layer stacks will now be explained with reference to FIGS. 8 and 9.
Bei diesem Vorgehen wird zunächst ein formstabiles Band erzeugt, welches eine Bindemittl-Matrix und homogen darin ver- teilte Partikel aufweist. Zur Herstellung eines solchen Bandes kann man im Wesentlichen gemäß Figur 8 vorgehen. In this procedure, initially a dimensionally stable strip is produced which has a binder matrix and homogeneously distributed particles therein. To produce such a band, one can proceed essentially according to FIG.
Aus einem Vorrat 84 an Partikelbrei, der ein strahlungshärtba¬ res Bindemittel und die zusammenzusinternden Partikel enthält, wird unter Verwendung einer Rakel 86 ein dünner Film 88 auf einem Förderband 90 erzeugt, welches in Richtung des Pfeiles 90 angetrieben wird. Das Förderband ist durch eine Platte 92 flächig unterstützt. From a supply of particulate pulp 84 which contains a radiation- hardenable binder and the particles to be sintered, a thin film 88 is produced using a doctor blade 86 a conveyor belt 90 which is driven in the direction of the arrow 90. The conveyor belt is supported by a plate 92 flat.
Durch eine schematisch angedeutete IR-Quelle 94 wird der Materialfilm getrocknet. Eine stromab derselben angeordnete Druckrolle 96, die unter konstanter Vorspannung K steht, wird die Filmoberfläche geglättet, und mit einer ebenfalls schematisch angedeuteten UV-Lichtquelle 98 wird der geglättete Film zumindest teilweise gehärtet. Vorzugsweise erfolgt das Härten nur soweit, dass das entstandene Material 102 noch leicht ohne Bruch- oder Rissgefahr gestanzt werden kann und eine gewisse Rest-Klebrigkeit aufweist, so dass übereinadergelegte Bahnabschnitte aneinander haften. By a schematically indicated IR source 94 of the material film is dried. A pressure roller 96 arranged downstream thereof, which is under constant pretension K, smoothes the film surface, and with a likewise schematically indicated UV light source 98, the smoothed film is at least partially hardened. Preferably, the curing takes place only so far that the resulting material 102 can still be easily punched without risk of breakage or cracking and has a certain residual tack, so that overlaid web sections adhere to one another.
In Figur 9 ist wiedergegeben, wie man durch ein nicht gezeigtes Stanzwerkzeug aus dem Materialband 102 herausgeschnittene Materialschichten 40 übereinanderlegen kann. Beim Ausführungsbeispiel wird ein einziges Stanzwerkzeug verwendet, so dass alle; ausgestanzten Materialschichten 40 gleiche Geometrie haben. Durch Übereinanderlegen erhält man somit prismatische Schichtstapel 38. FIG. 9 shows how material layers 40 cut out of material strip 102 can be superimposed on one another by means of a not shown punching tool. In the embodiment, a single punching tool is used, so that all ; punched-out material layers 40 have the same geometry. By superimposing one thus obtains prismatic layer stacks 38.
Man erkennt, dass diese Art der Stapelbildung zu Schichtstapeln 38 führt, die in Umfangsrichtung gut glatte Flächen aufweisen. It can be seen that this type of stacking leads to layer stacks 38, which have good smooth surfaces in the circumferential direction.
Figur 10 zeigt eine abgewandelte Arbeitseinheit 16, bei welcher das Einhalten gleichen Abstands zwischen der Oberseite in Entstehung begriffenen Schichtstapel 38 und der Unterseite des Arbeitskopfes 22 nicht durch Verfahren des Arbeitskopfes, sondern durch Verfahren einer Tragplatte 102 erfolgt, auf denen sich jeweils ein Schichtstapel 40 befindet. Die Tragplatte 102 ist auf vertikalen Führungsstangen 104, 106 geführt, die von einer Befestigungsplatte 108 getragen sind, die auf dem Tragtisch 10 angebracht ist. Zum Bewegen der Tragplatte 102 auf den Führungsstangen 104, 106 dient ein Elektro- motor 110, der auf einer Gewindespindel 112 arbeitet, die mit einer in der Tragplatte 102 vorgesehenen Spindelmutter (nicht gezeigt) zusammenarbeitet. Dem Elektromotor 110 ist wieder ein Stellungsgeber 114 zugeordnet, so dass eine für den Elektromotor vorgesehene Steuerung die Höhe der Tragplatte 102 in Ab- hängigkeit von der Anzahl schon im Schichtstapel 38 enthaltener Schichten 40 steuern kann, ähnlich wie unter Bezugnahme auf Figur 1 für den Arbeitskopf 20 beschrieben. FIG. 10 shows a modified working unit 16, in which the maintenance of the same distance between the upper layer stack 38 and the lower side of the working head 22 does not take place by moving the working head, but by moving a support plate 102, on each of which a layer stack 40 is located , The support plate 102 is guided on vertical guide rods 104, 106, which are supported by a mounting plate 108 which is mounted on the support table 10. To move the support plate 102 on the guide rods 104, 106 is an electric motor 110 which operates on a threaded spindle 112 which cooperates with a provided in the support plate 102 spindle nut (not shown). A position transmitter 114 is again associated with the electric motor 110, so that a control provided for the electric motor can control the height of the support plate 102 as a function of the number of layers 40 already contained in the layer stack 38, similar to that for the working head with reference to FIG 20 described.
Bei dieser Ausbildung der Abstützung für die Schichtstapel 38 können dann die Arbeitseinheiten 16 in fester vertikaler Position am Maschinenrahmen angebracht sein. Exemplarisch ist bei 116 ein feststehender Maschinenabschnitt dargestellt. In this embodiment of the support for the layer stack 38, the working units 16 can then be mounted in a fixed vertical position on the machine frame. By way of example, a stationary machine section is shown at 116.
Falls gewünscht können auch die Verstellmöglichkeiten nach Fi- gur 1 und Figur 10 gemeinsam vorgesehen werden, insbesondere dann, wenn Verstellmechanismen verwendet werden, die jeweils nur einen kleinen Arbeitshub aufweisen. Der Gesamt-Verstellweg ergibt sich dann als die Summe der Verstellwege von Arbeitskopf und Tragplatte. If desired, the adjustment possibilities according to FIG. 1 and FIG. 10 can also be provided together, in particular if adjusting mechanisms are used which each have only a small working stroke. The total adjustment then results as the sum of the adjustment of working head and support plate.
Bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen wurde davon ausgegangen, dass der Grünling durch Übereinandersetzen einer größeren Anzahl dünner Schichten 40 erhalten wird. Für Produkte, in denen größere Höhen der Grünlinge gewünscht werden, die Qualität der Begrenzungsflächen des Grünlinges aber nicht der wichtigste Aspekt ist, kann man eine Materialschicht 40 auch mit größerer Dicke erzeugen. Ein Beispiel hierfür wird nun anhand der Figur 11 erläutert. Die Materialsschicht 40 von Figur 11 wird dadurch erhalten, dass man Abschnitt von Materialsträngen in bestimmter Weise nebeneinander legt. Die Materialstänge bestehen aus einem Material, welches drei ähnliche Konsistenzen aufweist. Es kann sich auch um ein Material handeln, welches von Haus aus weicher ist, welches aber durch Vortrocknen und/oder teilweises Aushärten in einen nicht freifließenden, zumindest kurzfristig formstabilen Zustand gebracht wurde. Die in Figur 11 gezeigte Materialschicht hat einen zentralenIn the above-described embodiments, it has been assumed that the green compact is obtained by stacking a larger number of thin layers 40. For products in which higher heights of the green compacts are desired, but the quality of the boundary surfaces of the green compact is not the most important aspect, one can also produce a material layer 40 with a greater thickness. An example of this will now be explained with reference to FIG. 11. The material layer 40 of Figure 11 is obtained by placing sections of strands of material adjacent to one another in a particular manner. The material bars consist of a material which has three similar consistencies. It may also be a material which is inherently softer, but which has been brought by pre-drying and / or partial curing in a non-free flowing, at least temporarily dimensionally stable state. The material layer shown in FIG. 11 has a central one
Abschnitt 40-1, der aus konzentrisch gelegenen Strangabschnitten besteht. Ein in Figur 11 rechts gelegener im Wesentlichen rechteckiger Flügel der Materialschicht 40 ist durch Nebeneinanderlegen geradliniger Strangabschnitte erhalten. Section 40-1, which consists of concentric strand sections. An essentially rectangular wing of the material layer 40 located on the right in FIG. 11 is obtained by juxtaposing rectilinear strand sections.
Ein in Figur 11 links gelegener Abschnitt der Materialschicht 40 ist durch Nebeneinanderstellen kurzer vertikaler Strangabschnitte erhalten. Derartige Anordnungen von Strangabschnitten kann man unterA section of the material layer 40 located on the left in FIG. 11 is obtained by juxtaposing short vertical strand sections. Such arrangements of strand sections can be under
Verwendung eines Ablegekopfes erhalten, wie er nachstehend unter Bezugnahme auf Figur 12 erläutert wird. Use of a laying head, as will be explained below with reference to Figure 12.
In Figur 12 ist ein entsprechender Ablegekopf insgesamt mit 120 bezeichnet. Er hat in seiner unteren Gehäusewand ein Abgaberohr 122, welches einen dünnen Strang breiförmigen Materials abgeben kann. In FIG. 12, a corresponding laying head is designated as a whole by 120. He has in its lower housing wall, a dispensing tube 122, which can deliver a thin strand of pulp-like material.
Die Steuerung der Abgabe erfolgt durch Steuerung des Arbeitens einer nicht gezeigten Pumpe, welche das breiförmige Material (Bindemittel und Partikel) aus einem Vorratsbehälter (nicht gezeigt) zum Abgaberohr 122 fördert. Control of the dispensing is accomplished by controlling the operation of a pump, not shown, which delivers the slurry material (binder and particles) from a reservoir (not shown) to the dispensing tube 122.
Zum präzisen Führung eines abgelegten Stranges breiförmigen Materiales auf einer Ablagefläche ist der Abstand zwischen der Unterseite des Abgaberohrs 122 und der Ablagefläche klein gewählt. Bei der gewünschten Konsistenz des Materialbreies der nicht frei fließen soll, reißt der Materialstrang nicht durch sein Eigengewicht ab, wenn die Brei-Förderpumpe angehalten wird. For precise guidance of a stored strand of pulp-shaped material on a storage surface, the distance between the Bottom of the delivery tube 122 and the storage area chosen small. With the desired consistency of Materialbreies should not flow freely, the material strand does not tear off by its own weight when the porridge pump is stopped.
Um eine präzise Länge abgegebener Materialstränge zu gewährleisten, ist daher am Ausgang des Abgaberohrs 122 eine Trenneinrichtung vorgesehen, welche dort den Materialstrang ab- schneiden kann. Diese umfasst einen elastischen FederdrahtIn order to ensure a precise length of discharged material strands, therefore, a separating device is provided at the outlet of the delivery tube 122, which can cut off the material strand there. This includes an elastic spring wire
124, der einen mittleren kreisförmigen Bereich 126 aufweist, der größeren Durchmesser hat als dem Innendurchmesser des Abgaberohres 122 entspricht. Bei entlastetem Federdraht 124 kann somit der Breistrang das Abgaberohr 122 unbehindert verlassen. Von zwei sich an den kreisförmigen Abschnitt 126 anschließenden geradlinigen Drahtabschnitten 128, 130 ist der eine bei 132 fest mit dem Gehäuse des Kopfes verbunden, während der andere mit dem Ende eines Abtriebsteiles 134 eines Linearmotors 136 (z.B. eines Elektromagneten) verbunden ist. Dieser ist seinerseits fest auf das Gehäuse des Ablegekopfes 120 aufgesetzt . 124, which has a central circular portion 126 which has larger diameter than the inner diameter of the discharge pipe 122 corresponds. With relieved spring wire 124 thus the slurry strand can leave the dispensing tube 122 unhindered. Of two rectilinear wire sections 128, 130 adjoining the circular section 126, one is fixedly connected at 132 to the housing of the head, while the other is connected to the end of a stripping section 134 of a linear motor 136 (e.g., an electromagnet). This is in turn firmly placed on the housing of the laying head 120.
Wird' das Abtriebsteil 134 eingefahren, wird der Durchmesser des kreisförmigen Abschnittes 126 des Federdrahtes 124 ver- kleinert. Entsprechend wird der Breistrang zumindest soweit durchgeschnitten, dass der stehenbleibende kleine Kern des Breistranges dessen Gewicht nicht mehr halten kann, so dass der Breistrang abgetrennt wird. In Abwandlung der obigen Ausführungsbeispiele kann man das Py- rolisieren und Sintern auch in die Fertigungsmaschine integrieren. Hierzu kann man z.B. eine Maschine gemäß den Figuren 1 bzw. 2 wie folgt abwandeln. Es werden Arbeitseinheiten 16-1 bis 16.5 wie folgt vorgesehen: 16-1 Drucken und Aufsetzen von Tintenschichten wie gehabt, 16-2 Trocken der Materialschichten, ggf. unter leichtem When the driven part 134 is retracted, the diameter of the circular section 126 of the spring wire 124 is reduced. Accordingly, the pulp strand is at least cut so far that the remaining small core of the Breistranges its weight can not hold, so that the Breistrang is separated. In a modification of the above embodiments, pyrolyzing and sintering can also be integrated into the production machine. For example, a machine according to FIGS. 1 and 2 can be modified as follows. Working units 16-1 to 16.5 are provided as follows: 16-1 Printing and applying ink layers as before, 16-2 Dry the material layers, if necessary with light
Druck zur Vermeidung von Lufteinschlüssen und zum Ebnen der Schichtoberseite,  Pressure to avoid trapped air and to level the top of the layer,
16-3 Härten der obersten Materialschicht / dabei ggf. Nach. härten benachbarter oberer Materialschichten,  16-3 Hardening of the topmost material layer / possibly after. hardening of adjacent upper material layers,
16-4 Pyrolyse der Bindemittelanteile,  16-4 pyrolysis of the binder components,
16-5 Sintern der Partikel.  16-5 sintering of the particles.
Zur Herstellung eines Produktes arbeiten zunächst nur die Arbeitseinheiten 16-1 bis 16-3 und die Arbeitseinheiten 16-4 und 16-5 werden ohne Aktivierung durchfahren, bis ein Schichtstapel genügender Höhe aufgebaut worden ist. Anschließend werden dann beim letzten Durchlauf die Arbeitseinheiten 16-4 und 16-5 aktiviert . To produce a product, initially only the working units 16-1 to 16-3 work and the working units 16-4 and 16-5 are run through without activation until a layer stack of sufficient height has been built up. Then, at the last pass, the working units 16-4 and 16-5 are activated.
Alternativ kann man zwei der Arbeitseinheiten von Figur 1 bzw. 2 als tauschbare Einheiten vorsehen, z.B. die Arbeitseinheiten 16-1 und 16-2. Diese werden dann zum Pyrolisieren und Sintern durch zwei Arbeitseinheiten 16-1' und 16-2' ersetzt, die die Pyrolyse bzw. das Sintern besorgen. Damit ist der Durchsatz bei der Bildung des Schichtstapels 38 nicht durch Wartezeiten reduziert . Alternatively, two of the working units of Figures 1 and 2 may be provided as exchangeable units, e.g. the working units 16-1 and 16-2. These are then replaced by pyrolysis and sintering by two working units 16-1 'and 16-2', which provide pyrolysis and sintering, respectively. Thus, the throughput in the formation of the layer stack 38 is not reduced by waiting times.
Vorzugsweise erfolgt für größere Produktserien das Pyrolisieren und Sintern auf einer getrennten Fördereinrichtgung, auf welche die Schichtstapel 38 umgesetzt werden. Man kann so dann stark unterschiedliche Behandlungsdauern beim Drucken der Materialschichten einerseits und beim Pyrolisieren bzw. Sintern besser andererseits besser aufnehmen und unterschiedliche Umgebungsbedingungen (Abfuhr der Zersetzungsprodukte beim Pyrolisieren, Schutzatmosphäre beim Sintern) einfacher gewährleisten . Unter den obigen Ausführungsbeispielen befanden sich solche, bei denen sich die Randkonturen der Materialschichten unterschieden und solche, bei denen die Randkonturen der Materialschichten gleich war. Es versteht sich, dass man mit dem be- schriebenen Verfahren nicht nur ausschließlich axial kontu- rierte und axial gleich bleibende Produkte herstellen kann, sondern auch solche, die stückweise prismatisch und stückweise axial konturiert sind. Als Bindemittel für Tinten kommen die gleichen Lösungsmittel basierten Bindemittel und UV-Bindemittel infrage, die auch in der Drucktechnik für Metallpartikel enthaltende Druckfarben verwendet werden. Beispiele für geeignete UV-härtebare Bindemittel können der EP 0 555 069 A entnommen werden. Preferably, for larger product series, the pyrolyzing and sintering is done on a separate conveyor to which the layer stacks 38 are transferred. It is then possible to better absorb different treatment times when printing the material layers on the one hand and better on the other hand during pyrolization or sintering, and to ensure different environmental conditions (removal of the decomposition products during pyrolysis, protective atmosphere during sintering) more easily. Among the above embodiments were those in which the edge contours of the material layers differed and those in which the edge contours of the material layers were the same. It goes without saying that with the described method it is not only possible to produce exclusively axially contoured and axially uniform products, but also those which are contoured in pieces prismatically and piecewise axially. Suitable binders for inks are the same solvent-based binders and UV binders which are also used in printing technology for metal particles containing printing inks. Examples of suitable UV-curable binders can be found in EP 0 555 069 A.
Als Partikel kommen insbesondere Hartpartikel in Frage, darunter Keramikmaterialien, Metalloxide, Metallkarbide und Metall- nitrite. Diese werden in Pulverform bereitgestellt, wobei man je nach der gewünschten Dichte im Endprodukt kleinere oder mittlere Partikeldurchmesser oder größere mittlere Partikeldurchmesser verwenden kann. Dabei muss bei einigen der angesprochenen Druckverfahren auch berücksichtigt werden, dass die dort verwendeten Tinten obere Grenzen für den Teilchendurchmesser setzen. Dies gilt insbesondere für Tintenstrahldruck und Siebdruck. Tampondruck ist bezüglich der Partikelgröße flexibler . In particular, hard particles are suitable as particles, including ceramic materials, metal oxides, metal carbides and metal nitrites. These are provided in powder form, it being possible, depending on the desired density in the final product, to use smaller or medium particle diameters or larger average particle diameters. In some of the printing processes mentioned, it must also be taken into account that the inks used there set upper limits for the particle diameter. This is especially true for ink jet printing and screen printing. Pad printing is more flexible in terms of particle size.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zum Herstellen von Sinterkörpern, gekennzeichnet durch folgende Schritte: a) Herstellen mindestens einer Materialschicht ( 40) , welche ein pyrolisierbares Bindemittel und Partikel umfasst und eine vorgegebene Randkontur aufweist; b) Herstellen mindestens einer weiteren Schicht (40), welche mindestens ein pyrolisierbares Bindemittel und Partikel umfasst und eine vorgegebene Randgeometrie aufweist; c) Anordnen der weiteren Schicht (40) auf der ersten Schicht ' in vorgegebener Relativlage; d) gegebenenfalls Wiederholen der Verfahrensschritte b) und c) bis zum Erreichen einer vorgegebenen Höhe des 1. A method for producing sintered bodies, characterized by the following steps: a) producing at least one material layer (40) which comprises a pyrolyzable binder and particles and has a predetermined edge contour; b) producing at least one further layer (40) which comprises at least one pyrolyzable binder and particles and has a predetermined edge geometry; c) arranging the further layer (40) on the first layer 'in a predetermined relative position; d) optionally repeating the steps b) and c) until reaching a predetermined height of the
Schichtstapels (38); e) 'Erhitzen des so erhaltenen Schichtstapels (38) auf eine Layer stack (38); e) heating the thus obtained layer stack (38) to a
Temperatur, bei welcher die Bindemittel pyrolisiert werden; und f) Erhitzen des so erhaltenen bindemittelfreien Stapels von Partikellagen auf eine Temperatur, bei welcher die Partikel zusammensintern. Temperature at which the binders are pyrolyzed; and f) heating the resulting binderless stack of particulate layers to a temperature at which the particles sinter together.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Herstellen der Materialschichten (40) durch Drucken einer Tinte erfolgt, welche das Bindemittel und die Partikel umfasst . 2. The method according to claim 1, characterized in that the production of the material layers (40) is carried out by printing an ink comprising the binder and the particles.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufbringen einer weiteren Materialschicht3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the application of a further layer of material
(40) auf den in Entstehung begriffenen SchichtStapel (38) dadurch erfolgt, dass die Stapeloberseite bedruckt wird. (40) on the emerging layer stack (38) takes place in that the top of the stack is printed.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Drucken durch Tampondruck erfolgt. 4. The method according to claim 2 or 3, characterized in that the printing is carried out by pad printing.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch 5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized
gekennzeichnet, dass das Herstellen der Materialschichten characterized in that the production of the material layers
(40) dadurch erfolgt, dass mindestens eine Bindemittelschicht (78) mit gewünschter Randkontur gedruckt wird und Partikel (80) auf die Bindemittelschicht aufgebracht werden. (40) is effected in that at least one binder layer (78) is printed with the desired edge contour and particles (80) are applied to the binder layer.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadürch gekennzeichnet, dass nicht an der Bindemittelschicht haftende Partikel abgeblasen, abgeschüttelt oder zum Abfallen gebracht werden. 6. The method according to claim 5, characterized dadürch that not adhering to the binder layer particles are blown off, shaken off or brought to a drop.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel (80) mit einem Bindemittelfilm7. The method according to claim 5 or 6, characterized in that the particles (80) with a binder film
(82) überdeckt werden. (82) are covered.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Materialschichten (40) aus einem formstabi- len Vorprodukt (100) herausgetrennt werden, welches ein Bindemittel und Partikel umfasst. 8. The method according to claim 1, characterized in that the individual material layers (40) are separated out from a dimensionally stable precursor (100), which comprises a binder and particles.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Auflegen einer weiteren Materialschicht (40) auf den in Entstehung begriffenen Schichtstapel (38) auf die Oberseite des Schichtstapels (38) ein Bindemittelfilm (82) aufgebracht wird. 9. The method according to claim 8, characterized in that before applying a further material layer (40) on the emerging layer stack (38) on the top of the layer stack (38), a binder film (82) is applied.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Bindemittelfilm (82) nach seinem Aufbringen getrocknet und/oder gehärtet wird. 10. The method according to claim 9, characterized in that the binder film (82) is dried and / or cured after its application.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die oberste Materialschicht (40) im in11. The method according to any one of claims 1 to 10, characterized in that the uppermost material layer (40) in in
Entstehung begriffenen Schichtstapel (38) getrocknet und/oder gehärtet wird. Emerging layer stack (38) is dried and / or cured.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass auf den Schichtstapel (40) vor der Pyrolyse eine axiale Kraft flächig ausgeübt wird. 12. The method according to any one of claims 1 to 11, characterized in that on the layer stack (40) before the pyrolysis, an axial force is exerted surface.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die flächige Kraftbeaufschlagung der Oberseite des 13. The method according to claim 12, characterized in that the surface force application of the top of the
Schichtstapels (38) nach Aufbringen jeder Materialschicht (40) erfolgt .  Layer stack (38) after applying each layer of material (40).
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein strahlungshärtbares Bindungsmittel verwendet wird. 14. The method according to any one of claims 5 to 13, characterized in that a radiation-curable bonding agent is used.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass jede Materialschicht (40) nach ihrem Aufbringen auf den in Entstehung begriffenen Schichtstapel (38) gehärtet wird. 15. The method according to claim 14, characterized in that each material layer (40) is hardened after its application to the emerging layer stack (38).
16. Vorrichtung zum Erzeugen von Sinterkörpern nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, gekennzeichnet durch eine erste Einrichtung (16) zum Erzeugen einer ersten Materialschicht aus Bindemittel und Partikeln mit einer vorgegebenen Randkontur, durch eine zweite Einrichtung (16) zum Aufbringen einer konturierten Materialschicht mit vorgegebener Randkontur auf einen in Entstehung begriffenen Schichtstapel (38) in vorgegebener Relativstellung, durch eine dritte Einrichtung (16-2 bis 16-4) zum Trocknen und/oder Härten der Materialschichten (40) des Schichtstapels (38) sowie eine vierte Einrichtung (10, 12, 14) zum Bewegen der in Entstehung begrif fenen Schichtstapel (38) durch die erste bis dritte Einrichtung . 16. An apparatus for producing sintered bodies according to the method according to any one of claims 1 to 15, characterized by a first means (16) for producing a first material layer of binder and particles having a predetermined edge contour, by a second means (16) for applying a contoured material layer with predetermined edge contour on an emerging layer stack (38) in a predetermined relative position, by a third means (16-2 to 16-4) for drying and / or curing the material layers (40) of the layer stack (38) and a fourth Means (10, 12, 14) for moving the layer layers (38) under development through the first to third means.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der ersten bis dritten Einrichtunge17. The apparatus according to claim 16, characterized in that at least one of the first to third devices
(16-1, 16-2 bis 16-4) eine Stelleinrichtung (20, 24, 26, 32; 102 - 112) zum Ändern des Abstandes eines Arbeitskopfes (22) der jeweiligen Einrichtung zur Stapeloberseite aufweist. (16-1, 16-2 to 16-4) has an adjusting means (20, 24, 26, 32, 102 - 112) for changing the distance of a working head (22) of the respective means to the stack top.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinrichtung (20, 24, 26, 32;102 - 112) in18. The device according to claim 17, characterized in that the adjusting device (20, 24, 26, 32, 102 - 112) in
Abhängigkeit von der Anzahl der Materialschichten (40) arbeitet, die der zu bearbeitende in Entstehung begriffene Schicht Stapel (38) aufweist, oder von dessen Höhe Dependent on the number of material layers (40) works, which has to be processed emerging layer stack (38), or the height thereof
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinrichtung (20, 24, 26, 32) eine Führung19. The apparatus according to claim 18, characterized in that the adjusting device (20, 24, 26, 32) has a guide
(20, 32) für den Arbeitskopf (22) aufweist, die parallel zur Stapelachse wirkt, und einen auf den Arbeitskopf (22) arbeitenden Stellmotor (26) umfasst. (20, 32) for the working head (22), which acts parallel to the stacking axis, and a working on the working head (22) servomotor (26).
20. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinrichtung eine Führung (102, 104, 106) für ein Stapel-Tragmittel (102) aufweist, die in Richtung der Stapelachse wirkt, und einen auf das Stapel-Tragteil (102) ar beitenden Stellantrieb (110, 112) aufweist. 20. The apparatus according to claim 18, characterized in that the adjusting device comprises a guide (102, 104, 106) for a stack support means (102) which acts in the direction of the stack axis, and a on the stack support member (102) ar having actuator (110, 112).
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der ersten bis drit ten Einrichtungen (16-1; 16-2 bis 16-4) mehrfach vorgesehen ist . 21. Device according to one of claims 16 to 20, characterized in that at least one of the first to third th devices (16-1, 16-2 to 16-4) is provided multiple times.
22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten bis dritten Einrichtungen (16-1; 16-2 bis 16-4) längs eines geschlossenen Weges angeord¬ net sind, vorzugsweise längs einer Kreisbahn. 22. Device according to one of claims 16 to 21, characterized in that the first to third means (16-1; 16-2 to 16-4) along a closed path are angeord ¬ net, preferably along a circular path.
23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 22, gekennzeichnet durch eine fünfte Einrichtung (16-5), welche zum23. Device according to one of claims 16 to 22, characterized by a fifth means (16-5), which for
Pyrolisieren der Bindemittelanteile der Schichtstapel (38) dient und der die Schichtstapel (38) durch die vierte Einrichtung (10, 12, 14) zugeführt werden. Pyrolisieren the binder portions of the layer stack (38) is used and the layer stack (38) through the fourth means (10, 12, 14) are supplied.
24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 23, gekennzeichnet durch eine fünfte Einrichtung (16-5), welche zum24. Device according to one of claims 16 to 23, characterized by a fifth means (16-5), which for
Sintern der Partikel der Schichtstapel (38) dient und der die Schichtstapel (38) durch die vierte Einrichtung (10, 12, 14) zugeführt werden und welche ggf. mit Mitteln zum Pressen des Schichtstapels beim Sintern versehen ist.. Sintering of the particles of the layer stack (38) is used and the layer stack (38) through the fourth means (10, 12, 14) are supplied and which is optionally provided with means for pressing the layer stack during sintering.
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