[go: up one dir, main page]

AT525599A1 - Process for producing a component from a metal powder and/or ceramic powder - Google Patents

Process for producing a component from a metal powder and/or ceramic powder Download PDF

Info

Publication number
AT525599A1
AT525599A1 ATA50898/2021A AT508982021A AT525599A1 AT 525599 A1 AT525599 A1 AT 525599A1 AT 508982021 A AT508982021 A AT 508982021A AT 525599 A1 AT525599 A1 AT 525599A1
Authority
AT
Austria
Prior art keywords
component
molding
powder
produced
sintered
Prior art date
Application number
ATA50898/2021A
Other languages
German (de)
Other versions
AT525599B1 (en
Original Assignee
Miba Sinter Austria Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Miba Sinter Austria Gmbh filed Critical Miba Sinter Austria Gmbh
Priority to ATA50898/2021A priority Critical patent/AT525599B1/en
Priority to DE102022126598.6A priority patent/DE102022126598A1/en
Publication of AT525599A1 publication Critical patent/AT525599A1/en
Application granted granted Critical
Publication of AT525599B1 publication Critical patent/AT525599B1/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/20Direct sintering or melting
    • B22F10/28Powder bed fusion, e.g. selective laser melting [SLM] or electron beam melting [EBM]
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/10Sintering only
    • B22F3/105Sintering only by using electric current other than for infrared radiant energy, laser radiation or plasma ; by ultrasonic bonding
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/10Formation of a green body
    • B22F10/16Formation of a green body by embedding the binder within the powder bed
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/60Treatment of workpieces or articles after build-up
    • B22F10/66Treatment of workpieces or articles after build-up by mechanical means
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/10Sintering only
    • B22F3/11Making porous workpieces or articles
    • B22F3/1103Making porous workpieces or articles with particular physical characteristics
    • B22F3/1109Inhomogenous pore distribution
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/12Both compacting and sintering
    • B22F3/16Both compacting and sintering in successive or repeated steps
    • B22F3/162Machining, working after consolidation
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F5/00Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product
    • B22F5/08Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product of toothed articles, e.g. gear wheels; of cam discs
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28BSHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B1/00Producing shaped prefabricated articles from the material
    • B28B1/001Rapid manufacturing of 3D objects by additive depositing, agglomerating or laminating of material
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28BSHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B11/00Apparatus or processes for treating or working the shaped or preshaped articles
    • B28B11/08Apparatus or processes for treating or working the shaped or preshaped articles for reshaping the surface, e.g. smoothing, roughening, corrugating, making screw-threads
    • B28B11/10Apparatus or processes for treating or working the shaped or preshaped articles for reshaping the surface, e.g. smoothing, roughening, corrugating, making screw-threads by using presses
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28BSHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B11/00Apparatus or processes for treating or working the shaped or preshaped articles
    • B28B11/24Apparatus or processes for treating or working the shaped or preshaped articles for curing, setting or hardening
    • B28B11/243Setting, e.g. drying, dehydrating or firing ceramic articles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33YADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y10/00Processes of additive manufacturing
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33YADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y40/00Auxiliary operations or equipment, e.g. for material handling
    • B33Y40/20Post-treatment, e.g. curing, coating or polishing
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2998/00Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2999/00Aspects linked to processes or compositions used in powder metallurgy
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F7/00Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression
    • B22F7/02Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of composite layers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/60Aspects relating to the preparation, properties or mechanical treatment of green bodies or pre-forms
    • C04B2235/602Making the green bodies or pre-forms by moulding
    • C04B2235/6026Computer aided shaping, e.g. rapid prototyping
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/60Aspects relating to the preparation, properties or mechanical treatment of green bodies or pre-forms
    • C04B2235/604Pressing at temperatures other than sintering temperatures
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/60Aspects relating to the preparation, properties or mechanical treatment of green bodies or pre-forms
    • C04B2235/608Green bodies or pre-forms with well-defined density
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/66Specific sintering techniques, e.g. centrifugal sintering
    • C04B2235/661Multi-step sintering
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/66Specific sintering techniques, e.g. centrifugal sintering
    • C04B2235/665Local sintering, e.g. laser sintering

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils (6) aus einem Metallpulver (3) und/oder Keramikpulver, nach dem das Metallpulver (3) und/oder Keramikpulver mittels eines additiven Verfahrens zu einem Formling (1) verarbeitet wird, und vorzugsweise danach gesintert wird. Das Bauteil (6) wird aus dem, gegebenenfalls gesinterten, Formling (1) durch mechanisches Nachverdichten, insbesondere durch Walzen oder Formpressen, zumindest eines Teils der Form- lings-Oberfläche (7) hergestellt.The invention relates to a method for producing a component (6) from a metal powder (3) and/or ceramic powder, after which the metal powder (3) and/or ceramic powder is processed into a molded part (1) by means of an additive method, and preferably thereafter is sintered. The component (6) is produced from the optionally sintered molding (1) by mechanical post-compacting, in particular by rolling or compression molding, of at least part of the molding surface (7).

Description

pulver mittels eines additiven Verfahrens zu einem Formling verarbeitet wird. powder is processed into a molded part using an additive process.

Weiter betrifft die Erfindung ein mittels eines additiven Verfahrens hergestelltes The invention further relates to a device produced by means of an additive method

Bauteil umfassend einen metallischen Bauteilkörper. Component comprising a metallic component body.

Additive Verfahren an sich sind aus dem Stand der Technik bekannt. Dabei wird ein dreidimensionales Bauteil aus zumindest einem Werkstoff schichtweise aufgebaut. Diese Verfahren haben in den letzten Jahren Einzug in die industrielle Fertigung gehalten, da mit diesen Verfahren ein sehr hoher Individualisierungsgrad erreicht werden kann, ohne dass teure Werkzeugkosten anfallen. Die Prozessfüh-Additive processes per se are known from the prior art. A three-dimensional component is built up in layers from at least one material. These processes have found their way into industrial production in recent years, since these processes can be used to achieve a very high degree of customization without incurring expensive tooling costs. The process control

rung ist computergesteuert unter Einsatz von CAD-Daten. tion is computer controlled using CAD data.

Die Problematik dieser Verfahren in der industriellen Anwendung wird in der DE 102017 007 178 A1 sehr gut beschrieben. Während in der herkömmlichen Sintertechnik (den pulvermetallurgischen Verfahren) Bauteile durch Anwendung von hohen Drücken mit hoher Qualität hergestellt werden können, ist eine derartige Verdichtung in 3D-Druckern nicht einsetzbar. Die Beigabe von Additiven, die Aufschmelzen und so die Poren im Bauteil auffüllen, ist nicht immer anwendbar, da damit Mischwerkstoff, hergestellt werden. Gleiches gilt für das Imprägnieren derar-The problem of this method in industrial application is very well described in DE 102017 007 178 A1. While high-quality components can be produced using conventional sintering technology (powder metallurgical processes) by applying high pressure, such compaction cannot be used in 3D printers. The addition of additives that melt and thus fill the pores in the component is not always applicable, as mixed materials are produced with it. The same applies to the impregnation of such

tiger Bauteile mit niedrigschmelzenden Metalllegierungen. tiger components with low-melting metal alloys.

Zum Nachverdichten von Bauteilen, die mittels additiver Verfahren hergestellt werden, ist aus dem Stand der Technik das heißisostatische Pressen (HIP) bekannt, wie dies zum Beispiel in der DE 10 2020 107 105 A1 beschrieben wird. Das heiß-Hot isostatic pressing (HIP) is known from the prior art for the post-compacting of components that are produced by means of additive processes, as is described, for example, in DE 10 2020 107 105 A1. The hot-

N2021/29200-AT-00 N2021/29200-AT-00

ist. is.

Aus der DE 10 2018 102 616 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung von Hartmetallkörpern bekannt, bei dem mit einem laserbasierten additiven Fertigungsverfahren mit einem Energieeintrag mittels Laser an jedem Ort des Energieeintrags zur Realisierung einer Temperatur von 800 °C bis maximal < 2735 °C ein Hartmetallgrünkörper mit einer Dichte von mindestens 30 % und maximal 70 % der theoretischen Dichte des Hartmetallkörpers hergestellt wird, und der nachfolgend einer Sinterung bei Temperaturen bis maximal 1600 °C mittels Vakuumsintern bei Partialdrücken von 100 bis 90000 Pa und/oder Gasdrucksintern und Drücken bis maximal 10 MPa bis zu einer Verdichtung des Hartmetallkörpers von 98 % der theoreti-DE 10 2018 102 616 A1 discloses a method for producing hard metal bodies, in which a hard metal green body is produced using a laser-based additive manufacturing method with energy input by means of a laser at each location of the energy input to achieve a temperature of 800 °C to a maximum of <2735 °C with a density of at least 30% and a maximum of 70% of the theoretical density of the hard metal body, and which is subsequently sintered at temperatures up to a maximum of 1600 °C by means of vacuum sintering at partial pressures of 100 to 90,000 Pa and/or gas pressure sintering and pressures of up to a maximum of 10 MPa up to a compaction of the hard metal body of 98% of the theoretical

schen Dichte unterzogen wird. cal density is subjected.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine industriell einfacher durchführbare Möglichkeit zu schaffen, mit der die Gebrauchseigenschaft eines The present invention is based on the object of creating an industrially easier feasible way with which the performance of a

mittels eines additiven Verfahrens hergestelltes Bauteil verbessert werden kann. component manufactured by means of an additive process can be improved.

Die Aufgabe wird mit dem eingangs genannten Verfahren gelöst, nach dem vorgesehen ist, dass das Bauteil aus dem Formling durch (ausschließlich) mechani-The object is achieved with the method mentioned at the outset, according to which it is provided that the component is produced from the molded part by (exclusively) mechanical

sches Nachverdichten, insbesondere durch Walzen oder Formpressen, zumindest eines Teils der Formlings-Oberfläche hergestellt wird. Es wird dabei also kein ther-cal post-compacting, in particular by rolling or compression molding, at least a part of the molding surface is produced. There is no thermal

momechanisches Nachverdichten eingesetzt, wie dies beim HIP der Fall ist. momechanical post-compression is used, as is the case with the HIP.

Weiter wird die Aufgabe der Erfindung dadurch gelöst, dass der Bauteilkörper zumindest abschnittsweise eine Oberfläche aufweist, die eine durch mechanisches Nachverdichten, insbesondere durch Walzen oder Formpressen, erzeugte höhere The object of the invention is also achieved in that the component body has, at least in sections, a surface which is higher than that produced by mechanical recompression, in particular by rolling or compression molding

Dichte aufweist als eine unter der Oberfläche ausgebildete Kernschicht. density as a subsurface core layer.

Von Vorteil ist dabei, dass die Nachverdichtung mit einem Verfahren durchgeführt The advantage here is that the post-compaction is carried out with one method

wird, das ohne große Adaptionen einfach in die Prozesskette zur Herstellung des that is simply integrated into the process chain for the production of the

N2021/29200-AT-00 N2021/29200-AT-00

zeugt werden können. can be begotten.

Nach einer Ausführungsvariante der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Nachverdichten als Kaltverdichtung durchgeführt wird. Einerseits kann damit Energie eingespart werden. Andererseits ist damit bei entsprechender Werkstoffwahl auch eine weitere Verfestigung des Bauteils durch eine Festigkeitserhöhung des According to one embodiment variant of the invention, provision can be made for the post-compression to be carried out as cold compression. On the one hand, energy can be saved in this way. On the other hand, with the appropriate choice of material, further hardening of the component is also possible by increasing the strength of the

Bauteilwerkstoffes erreichbar. Component material accessible.

Wie bereits erwähnt, ist es mit der Erfindung möglich, ein Bauteil bereitzustellen, das verdichtete und unverdichtete Oberflächenbereiche aufweist. Gemäß einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung kann auch vorgesehen sein, ein Bauteil bereitzustellen, das unterschiedlich hoch verdichtete Oberflächenbereiche aufweist, womit ein Bauteil hergestellt werden kann, das an den jeweiligen Einsatzzweck angepasste Eigenschaften aufweisen kann. Es ist damit auch eine Senkung der Werkzeugkosten erreichbar, da diese durch eine geringere Verdichtung As already mentioned, it is possible with the invention to provide a component that has compressed and non-compacted surface areas. According to a further embodiment variant of the invention, provision can also be made to provide a component which has surface regions of different densities, with which a component can be produced which can have properties adapted to the respective application. It is thus also possible to reduce the tool costs, since these are due to a lower compression

eine höhere Standzeit aufweisen. have a longer service life.

Ebenfalls zur Verlängerung der Standzeit des Werkzeugs kann nach einer anderen Ausführungsvariante der Erfindung vorgesehen sein, dass der Formling mit einer Dichte von maximal 80 % der Volldichte hergestellt wird. Damit sind für die Verdichtung der Oberfläche des Bauteils aufgrund der höheren Porosität geringere Umformkräfte erforderlich, womit auch das Werkzeug einer geringeren Belastung unterliegt, verglichen mit einer Nachverdichtung eines Bauteils, das mit einer Also to extend the service life of the tool, according to another embodiment variant of the invention, provision can be made for the molding to be produced with a maximum density of 80% of the full density. Thus, due to the higher porosity, lower forming forces are required for the compaction of the surface of the component, which means that the tool is also subject to less stress, compared to a post-compaction of a component with a

Dichte von mehr als 80 % der Volldichte hergestellt worden ist. Density greater than 80% of full density has been produced.

N2021/29200-AT-00 N2021/29200-AT-00

Randzonenverdichtungen gegenüber Flüssigkeitseintritt verbessert werden. Edge zone compressions against liquid ingress can be improved.

Gemäß weiteren Ausführungsvarianten der Erfindung kann vorgesehen sein, dass als additives Verfahren ein Strahlverfahren mit Einsatz von elektromagnetischen Strahlung oder ein sinterbasiertes additives Verfahren oder ein strahlbasiertes Pulverbettverfahren, wie insbesondere das Cold Metal Fusion Verfahren, eingesetzt wird, wobei das Strahlverfahren bevorzugt eine strahlbasiertes Pulverbettverfahren, wie insbesondere selektives Lasersintern, ist. Insbesonders bei diesen additiven Verfahren hat sich die genannte zumindest partielle Nachverdichtung der Bau-According to further embodiment variants of the invention, it can be provided that a blasting method using electromagnetic radiation or a sinter-based additive method or a blasting-based powder bed method, such as in particular the cold metal fusion method, is used as the additive method, with the blasting method preferably being a blasting-based powder bed method, such as in particular selective laser sintering. Especially with these additive processes, the above-mentioned at least partial densification of the building

teiloberfläche als vorteilhaft herausgestellt. partial surface turned out to be advantageous.

Aus den gleichen Gründen wird nach einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung als Rohstoff für die Herstellung des Bauteils bevorzugt ein Sinterstahlpulver, ein Metallspritzgusspulver oder eine Mischungen daraus als Metallpulver eingesetzt. Insbesondere kann mit der Erfindung auch ein wasserverdüstes oder gemahlenes Metallpulver, das üblicherweise für Additive Verfahren aufgrund der For the same reasons, according to a further embodiment variant of the invention, a sintered steel powder, a metal injection molding powder or a mixture thereof is preferably used as the metal powder as the raw material for the production of the component. In particular, with the invention, a water-atomized or ground metal powder, which is usually used for additive processes due to the

Morphologie und Fließfähigkeit nur bedingt einsetzbar sind, verwendet werden. Morphology and flowability can only be used to a limited extent.

Nach einer anderen Ausführungsvariante der Erfindung kann vorgesehen werden, dass der Abschnitt der Oberfläche mit der im Vergleich zur Kernschicht höheren Dichte frei von offenen Poren ausgebildet ist. Das Bauteil kann damit in diesem verdichteten Bereich flüssigkeitsdicht bereitgestellt werden. Es kann im Bauteil damit auch eine Restporosität erhalten bleiben, womit das Bauteilgewicht verringert werden kann bzw. das Bauteil auch eine Speicherfähigkeit für Flüssigkeit, wie bei-According to another embodiment variant of the invention, it can be provided that the section of the surface with the higher density compared to the core layer is free of open pores. The component can thus be provided in a liquid-tight manner in this compressed area. A residual porosity can thus also be retained in the component, with which the component weight can be reduced or the component also has a storage capacity for liquid, as in

spielsweise Schmiermittel, aufweisen kann. for example lubricants.

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden For a better understanding of the invention, this is based on the following

Figuren näher erläutert. Figures explained in more detail.

N2021/29200-AT-00 N2021/29200-AT-00

Fig. 1 die Herstellung eines Formlings mittels Pulverbettlasersintern, insbe-Fig. 1 the production of a molded part by means of powder bed laser sintering, in particular

sondere Cold Metal Fusion; special cold metal fusion;

Fig. 2 eine erste Ausführungsvariante einer Nachverdichtung eines mittels ei-Fig. 2 shows a first embodiment of a post-compression of a

nes additiven Verfahrens hergestellten Bauteils; component manufactured using an additive process;

Fig. 3 eine zweite Ausführungsvariante einer Nachverdichtung eines mittels Fig. 3 shows a second embodiment of a post-compression of a means

eines additiven Verfahrens hergestellten Bauteils; Fig. 4 ein Bauteil mit unterschiedlich dichten Oberflächenbereichen. a component manufactured using an additive process; 4 shows a component with surface areas of different densities.

Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind diese Lage-As an introduction, it should be noted that in the differently described embodiments, the same parts are provided with the same reference numbers or the same component designations, it being possible for the disclosures contained throughout the description to be applied to the same parts with the same reference numbers or the same component designations. The position information selected in the description, such as top, bottom, side, etc., is related to the figure directly described and shown and these position

angaben bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen. information to be transferred to the new position in the event of a change in position.

Fig. 1 zeigt einen Formling 1 während seiner Herstellung mittels eines additiven Fig. 1 shows a molding 1 during its production by means of an additive

Verfahrens. Der Formling 1 weist einen dreidimensionalen Formlingskörper 2 auf. procedure. The molding 1 has a three-dimensional molding body 2 .

Die dargestellt Form des Formlings 1 hat keine einschränkende Bedeutung sondern ist nur exemplarisch zu verstehen. Prinzipiell können mit dem Verfahren nach der Erfindung Formlinge 1 mit unterschiedlichsten Formen hergestellt werden, beispielsweise Zahnräder, Schiebemuffen, Kupplungskörper, Synchronringe, Pleuelstangen, Lagerdeckel für eine geteilte Lageranordnungen, Lagerelemente, ein Un-The shape of the molding 1 shown has no restrictive meaning but is only to be understood as an example. In principle, the method according to the invention can be used to produce moldings 1 with a wide variety of shapes, for example gears, sliding sleeves, clutch bodies, synchronizer rings, connecting rods, bearing caps for a split bearing arrangement, bearing elements, a

wuchtbauteile, Drehschwingungsdämpfer, Filterstrukturen, etc., balancing components, torsional vibration dampers, filter structures, etc.,

Der Formlingskörper 2 umfasst bevorzugt zumindest einen metallischen Werkstoff und/oder keramischen Werkstoff oder besteht daraus. Es ist aber auch möglich, für den Formlingskörper 2 zumindest teilweise einen anderen Werkstoff, wie bei-The molded body 2 preferably comprises or consists of at least one metallic material and/or ceramic material. But it is also possible for the molded body 2 at least partially another material, such as

spielsweise einen polymeren Kunststoff, einzusetzen. Es ist weiter möglich, dass for example a polymeric plastic. It's still possible that

N2021/29200-AT-00 N2021/29200-AT-00

steht bzw. diese aufweist. stands or has it.

Als metallischer Werkstoff wird vorzugsweise ein wasserverdüstes oder gemahlenes Metallpulver eingesetzt, insbesondere ein Sinterstahlpulver, ein Metallspritzgusspulver oder auch Mischungen eingesetzt. Es können aber auch andere Me-A water-atomized or ground metal powder is preferably used as the metallic material, in particular a sintered steel powder, a metal injection molding powder or mixtures. However, other

tallpulver alternativ oder zusätzlich dazu verwendet werden. tall powder can be used as an alternative or in addition to this.

Der Formling 1 wird mittels eines additiven Herstellungsverfahrens hergestellt. Beispielsweise kann das Bauteil 1 mit jedem der bisher bekannte additiven Verfahren wie Selective Laser Sintering, Laser Powder Bed Fusion, Electron Beam Powder Bed Fusion, Binder Jetting, Pulverbettlasersintern, insbesondere Cold Metal Fusion, Direct Energy Deposition, Wire Arc Additive Manufacturing, Stereolithography-Verfahren und anderen Verfahren hergestellt werden. Insbesondere werden solche additive Verfahren zur Herstellung des Formlings 1 eingesetzt, bei denen das Rohmaterial nicht vollständig aufgeschmolzen wird, da bei diesen Verfahren mit vollständigen Aufschmelzen des Pulvers bereits Formlinge hergestellt werden, deren Dichte größer als 99 % ist. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante des Verfahrens wird als additives Verfahren ein Strahlverfahren mit Einsatz von elektromagnetischer Strahlung oder ein sinterbasiertes additives Verfahren The molding 1 is produced using an additive manufacturing process. For example, the component 1 can be made with any of the previously known additive methods such as selective laser sintering, laser powder bed fusion, electron beam powder bed fusion, binder jetting, powder bed laser sintering, in particular cold metal fusion, direct energy deposition, wire arc additive manufacturing, stereolithography methods and other processes. In particular, such additive methods are used to produce the molding 1 in which the raw material is not completely melted, since with these methods with complete melting of the powder moldings are already produced whose density is greater than 99%. According to a preferred embodiment of the method, a blasting method using electromagnetic radiation or a sinter-based additive method is used as the additive method

eingesetzt. deployed.

Nachdem diese Verfahren an sich bekannt sind, sei (zur Vermeidung von Wiederholungen) zu weiteren Einzelheiten dazu auf den einschlägigen Stand der Technik verwiesen. Exemplarisch ist in Fig. 1 das selektive Lasersintern als Herstellungsverfahren für den Formling 1 schematisch dargestellt. Dabei wird ein Metallpulver 3 bzw. ein dieses Metallpulver 3 enthaltendes Pulver (das neben dem Metallpulver auch ein Bindemittel und/oder zumindest ein weiteres Additiv enthalten kann) schichtweise vollflächig auf eine Plattform 4 aufgetragen Die Schichten des Formlings 1 werden mittels eines Laserstrahles 5 entsprechend der Formlingsgeometrie schrittweise in das Pulverbett „gesintert“ bzw. die Pulverpartikels durch Erweichen und Erstarren des Bindemittels verbunden. Zwischen den einzelnen Schritten (schichtweisen Aufbringungsschritten) wird die Plattform 4 abgesenkt und eine Since these methods are known per se, reference is made (to avoid repetition) to the relevant prior art for further details. As an example, selective laser sintering is shown schematically in FIG. A metal powder 3 or a powder containing this metal powder 3 (which can also contain a binder and/or at least one other additive in addition to the metal powder) is applied in layers over the entire surface of a platform 4. The layers of the molded part 1 are applied using a laser beam 5 in accordance with Shape of the blank is gradually "sintered" into the powder bed or the powder particles are connected by softening and solidifying the binder. Between the individual steps (layered application steps), the platform 4 is lowered and a

neue Schicht aufgetragen. Die Energie, die durch den Laserstrahl 5 zugeführt new layer applied. The energy supplied by the laser beam 5

N2021/29200-AT-00 N2021/29200-AT-00

grenzten Sintern der Pulver-Partikel. bordered sintering of the powder particles.

Das laserbasierte Druckverfahren ist im besonderen Fall der Verwendung von Metallpulver enthaltenden Kunststoffpulverpartikel kein Lasersintern, sondern ein Laserschmelzverfahren (Cold Metal Fusion Verfahren), da die Kunststoffmatrix unter Einwirkung der Laserenergie schmilzt und zu fließen beginnt und nicht versintert. In the special case of using plastic powder particles containing metal powder, the laser-based printing process is not laser sintering, but a laser fusion process (cold metal fusion process), since the plastic matrix melts under the action of the laser energy and begins to flow and does not sinter.

Die Kunststoffmatrix wird anschließend beim Entbindern wieder entfernt. The plastic matrix is then removed again during debinding.

Weitere Verfahren sind Binder Jetting oder auch Lithography based Metal Manufacturing bzw. generell alle additiven Verfahren, mit denen metallische Grünteile Other processes are binder jetting or lithography-based metal manufacturing or in general all additive processes with which metallic green parts are produced

hergestellt werden können. Mittels Schüttsinterverfahren hergestellte rein metallische oder metallisch/keramische Grünkörper können nach dem Sintern bzw. Ent-can be produced. Purely metallic or metallic/ceramic green bodies produced using the bulk sintering process can be

bindern und Sintern verdichtet werden. binding and sintering.

Aus dem Formling 1 wird in weiterer Folge ein Bauteil 6 hergestellt, indem zumindest ein Teil bzw. Abschnitt einer Formlings-Oberfläche 7 des Formlings 1 mechanisch durch Walzen oder Formpressen nachverdichtet wird, vorzugsweise nachdem der Formling 1 vorher gesintert wurde. Exemplarisch ist dazu in Fig. 2 ein Zahnrad als Bauteil 6 dargestellt. Generell werden für die Nachverdichtung mittels A component 6 is subsequently produced from the molding 1 by mechanically post-compacting at least a part or section of a molding surface 7 of the molding 1 by rolling or compression molding, preferably after the molding 1 has been sintered beforehand. A gear wheel is shown as component 6 in FIG. 2 as an example. Generally, for the post-compaction means

Walzen rotationssymmetrische Bauteile 6 bevorzugt. Rolling rotationally symmetrical components 6 preferred.

Es sei an dieser Stelle erwähnt, dass unter dem Begriff „Nachverdichten“ verstanden wird, dass diese Verdichtung nach der Herstellung des Formlings 1 erfolgt. Der Begriff bedeutet im Sinne der Erfindung nicht zwingend, dass vor dieser Nachverdichtung bereits eine Verdichtung des Formlings 1 stattgefunden hat. Eine mehrschrittige Verdichtung zumindest eines Teils oder Abschnitts der Formlings-It should be mentioned at this point that the term “post-compression” means that this compression takes place after the molding 1 has been produced. For the purposes of the invention, the term does not necessarily mean that compaction of the molded body 1 has already taken place before this post-compression. A multi-step densification of at least a part or section of the molding

Oberfläche 7 ist jedoch im Rahmen der Erfindung möglich. However, surface 7 is possible within the scope of the invention.

Beim Nachverdichten Formlings-Oberfläche 7 mittels Walzen wird ein Walzwerkzeug mit zumindest einem Formwalzrad eingesetzt, beispielsweise einem Zahnrad When compacting the surface 7 of the molded article by means of rollers, a roller tool with at least one molding wheel, for example a gear wheel, is used

8, wenn wie in Fig. 2 dargestellt die Verzahnung des Formlings 1 nachverdichtet 8 when, as shown in FIG

N2021/29200-AT-00 N2021/29200-AT-00

Bauteils 6 angepasst ist. Component 6 is adjusted.

Für die Nachverdichtung der Formlings-Oberfläche 7 wird bevorzugt das Walzwerkzeug zugestellt, also gegen den Formling 1 gedrückt. Es kann aber auch der For the re-compaction of the molding surface 7, the rolling tool is preferably delivered, ie pressed against the molding 1. But it can also

Formling 1 an das Walzwerkzeug zugestellt werden. Forming 1 are delivered to the rolling tool.

Für das Nachverdichten der Formlings-Oberfläche 7 kann entweder der Formling 1 oder vorzugsweise das Walzwerkzeug oder der Formling 1 und das Walzwerkzeug angetrieben sein. Durch den Antrieb werden das Walzwerkzeug und der Formling in eine gegenläufige Drehbewegung versetzt, sodass die entsprechende Oberfläche des Walzwerkzeugs an der Formlings-Oberfläche 1 abgleitet. Je nach Druck, mit dem das Walzwerkzeug und der Formling 1 aneinandergepresst werden, kann eine mehr oder weniger hohe Nachverdichtung der Formlings-Oberflä-For the post-compacting of the surface 7 of the molding, either the molding 1 or preferably the rolling tool or the molding 1 and the rolling tool can be driven. The drive causes the rolling tool and the blank to rotate in opposite directions, so that the corresponding surface of the rolling tool slides off the surface 1 of the blank. Depending on the pressure with which the rolling tool and the blank 1 are pressed together, a greater or lesser degree of post-compaction of the blank surface can

che 7 erreicht werden. che 7 can be achieved.

Die Relativbewegung von Formling 1 und Walzwerkzeug zueinander kann gleich-The relative movement of blank 1 and rolling tool to each other can

förmig, mit oder ohne Drehrichtungsumkehr, alternierend, etc. sein. shaped, with or without reversal of direction of rotation, alternating, etc.

Es ist weiter möglich, dass der Abstand zwischen Walzwerkzeug und FormlingsOberfläche 7 während des Nachverdichtens verringert wird, um damit eine höhere Dichte im Bereich der Formlings-Oberfläche 7 zu erreichen. Diese Verringerung It is also possible that the distance between the rolling tool and the surface 7 of the molded article is reduced during the post-compaction in order to achieve a higher density in the area of the surface 7 of the molded article. This reduction

kann schrittweise oder kontinuierlich durchgeführt werden. can be carried out stepwise or continuously.

Obwohl in Fig. 2 nur ein Walzwerkzeug dargestellt ist, besteht im Rahmen der Erfindung die Möglichkeit, mehr als ein Walzwerkzeug gleichzeitig oder nacheinander zu verwenden, um die gewünschte Dichte der Formlings-Oberfläche 7 zu er-Although only one rolling tool is shown in FIG. 2, it is possible within the scope of the invention to use more than one rolling tool simultaneously or one after the other in order to achieve the desired density of the molded surface 7.

reichen. Beispielsweise können zwei oder drei Walzwerkzeuge eingesetzt werden. are sufficient. For example, two or three rolling tools can be used.

Das Walzwerkzeug kann einen Außendurchmesser aufweisen, der größer ist als jener des Formlings 1. Vorzugsweise weist das Walzwerkzeug aber einen kleine-The rolling tool can have an outer diameter that is larger than that of the blank 1. However, the rolling tool preferably has a small

ren Außendurchmesser auf als der Formling 1. ren outer diameter than the molding 1.

N2021/29200-AT-00 N2021/29200-AT-00

Welle angeordnet bzw. aufgespannt sind. Wave are arranged or clamped.

Mit dieser Ausführungsvariante der Nachverdichtung kann eine Dichte zumindest im Bereich der Formlings-Oberfläche 7 erreicht werden, die zwischen 95 % und 100 % der Volldichte des jeweiligen Werkstoffes entspricht. Diese Dichte kann in Richtung auf die Kernschichten des Bauteils 6, also nach innen, abnehmen, sodass die Kernschichten des Bauteils 6 eine geringere Dichte aufweisen als dessen Oberflächenschicht. Die Oberflächenschicht kann eine Schichtdicke zwischen 1 um und 1500 um, insbesondere zwischen 1 um und 1000 um, aufweisen, gemessen von der Oberfläche des Bauteils 6 aus. Innerhalb dieser nachverdichteten Oberflächenschicht ist die Dichte des Bauteils 6 vorzugsweise nicht kleiner als 98 % der Volldichte des eingesetzten Werkstoffes. Im Falle der Ausbildung eines Dichtegradienten in der verdichteten Oberflächenschicht bezieht sich dieser Wert auf die Maximaldichte an der Oberfläche bzw. der daran anschließenden Teilschicht der Oberflächenschicht, wobei die Maximaldichte ausgehend von der With this design variant of the post-compacting, a density can be achieved at least in the area of the molding surface 7 which corresponds to between 95% and 100% of the full density of the respective material. This density can decrease in the direction of the core layers of the component 6, ie inwards, so that the core layers of the component 6 have a lower density than its surface layer. The surface layer can have a layer thickness of between 1 μm and 1500 μm, in particular between 1 μm and 1000 μm, measured from the surface of the component 6 . Within this post-compacted surface layer, the density of the component 6 is preferably not less than 98% of the full density of the material used. In the case of the formation of a density gradient in the compacted surface layer, this value refers to the maximum density on the surface or the adjoining partial layer of the surface layer, with the maximum density starting from the

Oberfläche des Bauteils 6 ins Bauteilinnere kleiner wird. Surface of the component 6 into the component interior becomes smaller.

Die Ausführungen zur Maximaldichte können im Rahmen der Erfindung generell The statements on the maximum density can be general within the scope of the invention

gelten, unabhängig vom angewandten Verdichtungsverfahren. apply, regardless of the compression method used.

In Fig. 3 ist eine Ausführungsvariante eines Werkzeugs für die Nachverdichtung dargestellt. Die Nachverdichtung der Formlings-Oberfläche 7 des Formlings 1 er-3 shows a variant of a tool for post-compaction. The densification of the molding surface 7 of the molding 1

folgt dabei durch Formpressen. followed by compression molding.

Unter dem Begriff „Formpressen“ wird im Sinne der Erfindung verstanden, dass In the context of the invention, the term "compression molding" means that

der Formling 1 durch oder in ein Matrizenwerkzeug 9 gedrückt wird. the molding 1 is pressed through or into a die tool 9 .

Das Matrizenwerkzeug 9 weist in der dargestellten Ausführungsform drei Verdichtungsstufen 10 auf. Eine Verdichtungsstufe 10 ist dadurch ausgezeichnet, dass ihr In the embodiment shown, the die tool 9 has three compression stages 10 . A compression level 10 is characterized in that you

Innendurchmesser 11 kleiner ist, als ein Außendurchmesser 12 des Formlings 1. Inner diameter 11 is smaller than an outer diameter 12 of the molding 1.

N2021/29200-AT-00 N2021/29200-AT-00

Der Formling 1 wird mittels eines nicht weiter dargestellten Oberstempels in das Matrizenwerkzeug 9 hinein und durch die einzelnen Verdichtungsstufen 10 gedrückt. Dabei kann der Formling 1 gegebenenfalls auch von einem nicht weiter dargestellten Unterstempel gestützt werden, sodass also der Formling 1 zwischen The molding 1 is pressed into the die tool 9 and through the individual compression stages 10 by means of an upper punch, which is not shown in any more detail. In this case, the molding 1 can optionally also be supported by a lower punch, not shown, so that the molding 1 between

dem Oberstempel und dem Unterstempel angeordnet ist. the upper punch and the lower punch is arranged.

Nachdem der Innendurchmesser 11 einer Verdichtungsstufe 10 kleiner ist als der Außendurchmesser 12 des Formlings 1 wird dieser beim Durchdrücken oder beim Hineindrücken in die Verdichtungsstufe 10 zusammengedrückt, womit wie beim Walzen die Porosität des Formlings 1 verringert und die Formlings-Oberfläche 7 After the inner diameter 11 of a compression stage 10 is smaller than the outer diameter 12 of the molding 1, this is compressed when it is pushed through or when it is pressed into the compression stage 10, whereby the porosity of the molding 1 is reduced, as with rolling, and the molding surface 7

verdichtet wird. is compressed.

Jede nachfolgende Verdichtungsstufe 10 hat einen kleineren Innendurchmesser 11 als die unmittelbar vorausgehende Verdichtungsstufe 10, womit also beim Durchbewegen des Formlings 1 durch das Matrizenwerkzeug die Formlings-Ober-Each subsequent compression stage 10 has a smaller inside diameter 11 than the immediately preceding compression stage 10, which means that when the molding 1 is moved through the die tool, the upper

fläche 7 schrittweise immer weiter verdichtet wird. surface 7 is progressively compacted.

Die Übergänge zwischen den einzelnen Verdichtungsstufen 10 können scharfkan-The transitions between the individual compression stages 10 can be sharp

tig oder gefast bzw. gerundet ausgeführt sein. tig or chamfered or rounded.

Es ist weiter möglich, dass zwischen den einzelnen Verdichtungsstufen 10 ein Entspannungsabschnitt mit größerem Innendurchmesser als der Innendurchmes-It is also possible that between the individual compression stages 10 an expansion section with a larger inner diameter than the inner diameter

ser 11 der vorausgehenden Verdichtungsstuf 10 angeordnet ist. ser 11 of the preceding compression stage 10 is arranged.

Die Entformung des fertig nachverdichteten Bauteils 6 kann nach unten oder in-The finished post-compacted component 6 can be demolded downwards or inwards.

folge Bewegungsumkehr nach oben erfolgen. follow a reversal of movement upwards.

Es ist möglich, dass das Matrizenwerkzeug nur eine oder zwei oder mehr als drei, beispielsweise vier, fünf, sechs, sieben, etc., Verdichtungsstufen 10 aufweist. Bei mehr als einer Verdichtungsstufe 10 können diese auch auf mehrere voneinander getrennte Matrizenwerkzeuge 9 aufgeteilt sein, sodass der Formling 1 von einem Matrizenwerkzeug 9 in ein nachfolgendes Matrizenwerkzeug 9 überführt werden muss. Die einteilige Ausführung des Matrizenwerkzeugs 9 mit mehreren Verdichtungsstufen 10 mit kleiner werdendem Innendurchmesser 11 ist jedoch die bevorzugte Ausführung. It is possible for the die tool to have only one or two or more than three, for example four, five, six, seven, etc., compression stages 10 . If there is more than one compression stage 10, these can also be divided between several separate die tools 9, so that the molded part 1 has to be transferred from one die tool 9 to a subsequent die tool 9. However, the one-piece design of the die tool 9 with a plurality of compression stages 10 with a decreasing inside diameter 11 is the preferred design.

N2021/29200-AT-00 N2021/29200-AT-00

Nur der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass die Innenkontur des Matrizenwerkezug 9, also die innere Querschnittsform, an die äußere Kontur des Formlings 1 und des Bauteils 6 angepasst ist, sodass abgesehen von der Nachverdichtung For the sake of completeness, it should be mentioned that the inner contour of the die tool 9, ie the inner cross-sectional shape, is adapted to the outer contour of the molded part 1 and the component 6, so that apart from the post-compaction

keine weitere Umformung des Formlings 1 im Matrizenwerkzeug 9 erfolgt. no further deformation of the molding 1 in the die tool 9 takes place.

Hinsichtlich des Ausmaßes der Nachverdichtung mit dem Matrizenwerkzeug 9 sei auf voranstehende Ausführungen zur Erhöhung der Dichte mittels dem Walzwerk-With regard to the extent of the post-compaction with the die tool 9, reference is made to the above statements on increasing the density by means of the rolling mill

zeug verwiesen. referenced stuff.

Mit dem Verfahren wird also ein Bauteil 6 hergestellt, dass eine bezogen auf die With the method so a component 6 is produced that based on the

Dichte des Formlings 1 nach dessen Herstellung mit dem additiven Verfahren verdichtete Oberfläche aufweist. Dabei kann die gesamte Oberfläche bzw. Mantelfläche zwischen den axialen Stirnflächen oder die gesamte Verzahnung des Bauteils Density of the molding 1 after its production with the additive process has a compacted surface. The entire surface or lateral surface between the axial end faces or the entire toothing of the component

1 nachverdichtet sein. 1 be compressed.

Gemäß einer Ausführungsvariante der Erfindung kann aber auch vorgesehen sein, dass nur ein Bereich bzw. Abschnitt dieser gesamten Oberfläche bzw. Mantelfläche zwischen den axialen Stirnflächen oder der gesamte Verzahnung des Bauteils 1 nachverdichtet wird. Dazu kann beispielsweise ein Walzwerkzeug eingesetzt werden, dessen Spur schmäler ist, als die Breite des Bauteils 6 in axialer Richtung. Es kann damit beispielsweise ein Bauteil 6 hergestellt werden, wie dies ausschnittsweise in Fig. 4 dargestellt ist. Dieses Bauteil 6 weist einen ersten Abschnitt 13 auf, der nachverdichtet wurde, und einen zweiten Abschnitt 14 der die unverdichtete Formlings-Oberfläche 7 aufweist. Erkennbar kann dies dadurch sein, dass im Abschnitt 13 an der Oberfläche des Bauteils 6 keine Poren 15 mehr vorhanden sind, im Abschnitt 14 jedoch die Poren 15 nach wie vor ausgebildet sind. Das Bauteil 6 kann also an der Oberfläche unterschiedliche Porositäten auf-According to an embodiment variant of the invention, however, it can also be provided that only a region or section of this entire surface or lateral surface between the axial end faces or the entire toothing of the component 1 is post-compacted. For this purpose, for example, a rolling tool can be used, the track of which is narrower than the width of the component 6 in the axial direction. A component 6 can thus be produced, for example, as shown in detail in FIG. 4 . This component 6 has a first section 13 which has been post-compacted and a second section 14 which has the non-compacted surface 7 of the molding. This can be recognized by the fact that there are no longer any pores 15 on the surface of the component 6 in section 13 , but the pores 15 are still formed in section 14 . The component 6 can therefore have different porosities on the surface

weisen oder in zumindest einem Abschnitt 13 auch keine Porosität mehr haben. have or in at least one section 13 no longer have any porosity.

Es ist auch möglich, dass der Abschnitt 14 zwar nachverdichtet wurde, aber die Verdichtung hier weniger stark durchgeführt wurde, sodass zwar noch Poren 15 vorhanden sind, die jedoch kleiner sind als die ursprünglichen Poren des Formlings 1 oder deren Anzahl reduziert wurde, wiederum bezogen auf den Formling 1 It is also possible that section 14 was post-compacted, but the compaction was carried out less strongly here, so that pores 15 are still present, but they are smaller than the original pores of molded article 1 or their number was reduced, again based on the molding 1

nach dessen additiver Herstellung. after its additive manufacturing.

N2021/29200-AT-00 N2021/29200-AT-00

Sofern die Nachverdichtung mittels Walzen durchgeführt wird, kann sich der verdichtete Abschnitt 13 vollumfänglich erstrecken. Es besteht jedoch auch mit bei dem Matrizenwerkzeug 9 die Möglichkeit von unverdichteten oder weniger verdichten Abschnitten, die jedoch dann in Axialrichtung (in der Pressrichtung) verlaufen. Dazu können im Matrizenwerkzeug 9 in den Verdichtungsstufen 10 längsverlaufende Ausnehmungen vorgesehen werden, die beim Verdichten nicht zur Anlage an den Formling 1 gelangen oder in denen nur ein geringerer Druck auf den Formling 1 ausgeübt wird, also im restlichen Bereich der Verdichtungsstufe(n) 10. Diese Ausführung kann auch nur eine oder eine Bezogen auf die Gesamtanzahl If the post-compaction is carried out by means of rollers, the compacted section 13 can extend over the entire circumference. However, there is also the possibility of non-compacted or less compacted sections in the die tool 9, which, however, then run in the axial direction (in the pressing direction). For this purpose, longitudinal recesses can be provided in the die tool 9 in the compression stages 10, which do not come into contact with the molding 1 during compression or in which only a lower pressure is exerted on the molding 1, i.e. in the remaining area of the compression stage(s) 10. This version can also be just one or one based on the total number

an Verdichtungsstufen 10 geringere Anzahl an Verdichtungsstufen 10 betreffen. at compression stages 10 lower number of compression stages 10 concern.

Es ist also mit dem Verfahren möglich Bauteile 6 herzustellen, die mittels eines So it is possible with the method to produce components 6, which means a

additiven Verfahrens hergestellt worden sind und die eine über die gesamte Oberfläche bzw. Mantelfläche zwischen axialen Stirnflächen eine gleichmäßig nachverdichtete Oberfläche aufweisen, oder die Abschnitte 13, 14 aufweisen, die eine un-have been produced using an additive method and which have a uniformly post-compacted surface over the entire surface or lateral surface between axial end faces, or which have sections 13, 14 which have an un-

terschiedliche Dichte aufweisen. have different densities.

Das Bauteil 6 kann gegebenenfalls vollverdichtet werden, sodass auch die Kernschichten keine Poren 15 mehr aufweisen. Alternativ dazu kann vorgesehen sein, dass in den Kernschichten nach wie vor Poren 15 vorhanden sind, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist, die Anzahl oder Größe der Poren 15 jedoch gegebenenfalls durch das Nachverdichten des Formlings 1 verändert wurde. Die Kernschichten können Bei Bedarf aber auch in der ursprünglich hergestellten Form des Formlings 1 be-If necessary, the component 6 can be fully compacted, so that the core layers no longer have any pores 15 either. As an alternative to this, it can be provided that pores 15 are still present in the core layers, as shown in FIG. If required, the core layers can also be in the form of the molding 1 originally produced.

lassen werden. let be.

Die Nachverdichtung kann gemäß einer Ausführungsvarianten des Verfahrens als Kaltverdichtung durchgeführt werden. Damit ist gemeint, dass keine Energie zugeführt wird, um den Formling 1 für das Nachverdichten zu erwärmen. Der Formling According to one embodiment variant of the method, the post-compression can be carried out as cold compression. This means that no energy is supplied to heat the molded body 1 for the post-compacting. The Formling

1 kann jedoch eine von der Raumtemperatur abweichende Temperatur haben, die 1 can, however, have a temperature that deviates from room temperature

aufgrund von Reibung im Prozess selbst entsteht. due to friction in the process itself.

Im Rahmen der Erfindung ist es aber auch möglich, die Nachverdichtung bei einer höheren Temperatur des Formlings 1 durchzuführen, beispielsweise bei einer In the context of the invention, it is also possible to carry out the post-compression at a higher temperature of the molding 1, for example at a

Temperatur zwischen 40 °C und 300 °C, insbesondere zwischen 40 und 100°C für Temperature between 40 °C and 300 °C, in particular between 40 and 100 °C for

N2021/29200-AT-00 N2021/29200-AT-00

sinterbasierte Formlinge 1 im Grünzustand bzw. bei 80-300°C für metallische Formlinge 1, wofür der Formling 1 entsprechend erwärmt oder vorerwärmt werden kann. Gegebenenfalls kann alternativ oder zusätzlich dazu auch das Nachverdich-sinter-based moldings 1 in the green state or at 80-300° C. for metallic moldings 1, for which the molding 1 can be heated or preheated accordingly. Optionally, as an alternative or in addition to this, the post-compression

tungswerkzeug erwärmt werden. be heated.

Gemäß einer weiteren Ausführungsvariante kann vorgesehen werden, dass der Formling 1 bewusst mit einer höheren Porosität hergestellt wird. Der Formling 1 kann dazu mit einer Dichte von maximal 80 %, insbesondere maximal 70 %, vorzugsweise maximal 60 %, beispielsweise zwischen 40 % und 50 %, der Volldichte According to a further embodiment variant, it can be provided that the molding 1 is deliberately produced with a higher porosity. For this purpose, the molding 1 can have a density of at most 80%, in particular at most 70%, preferably at most 60%, for example between 40% and 50%, of the full density

des Werkstoffes hergestellt werden. of the material are produced.

Unter Volldichte ist dabei die Dichte des Werkstoffes bei einer Porosität von Null Full density is the density of the material with a porosity of zero

zu verstehen, also beispielsweise die gegossene Form des Werkstoffes. to understand, for example the cast form of the material.

Die erhöhte Porosität kann durch entsprechende Auslegung der Prozessparame-The increased porosity can be reduced by appropriate design of the process parameters

ter, Insbesondere der CAD-Daten, erhalten werden. ter, in particular the CAD data, can be obtained.

Nach einer weiteren Ausführungsvariante des Verfahrens kann vorgesehen sein, dass das Bauteil 6 nach dem Nachverdichten gesintert wird (insbesondere ein zweites Mail gesintert wird). Das Sintern kann dazu wie aus der Pulvermetallurgie bekannt in einem Ofen, beispielsweise einem Durchlaufofen, erfolgen, also ohne Laser. Die Temperatur bei diesem Sintern ist vorzugsweise geringer als die Schmelztemperatur des Werkstoffes. Beispielsweise kann die Temperatur zwischen 900 °C und 1300 °C oder bei Hartmetallen bis 2000 °C betragen. Generell kann die Sintertemperatur zwischen 80 % und 90 % der Schmelztemperatur des According to a further embodiment variant of the method, it can be provided that the component 6 is sintered after the post-compacting (in particular a second piece is sintered). For this purpose, sintering can take place in a furnace, for example a continuous furnace, as is known from powder metallurgy, ie without a laser. The temperature during this sintering is preferably lower than the melting temperature of the material. For example, the temperature can be between 900°C and 1300°C or up to 2000°C in the case of hard metals. In general, the sintering temperature can be between 80% and 90% of the melting temperature of the

Werkstoffes betragen. material amount.

Mit dem Verfahren nach der Erfindung ist es möglich zu pulvermetallurgisch hergestellten Bauteilen ähnliche Bauteile 6 herzustellen, allerdings unter Anwendung With the method according to the invention it is possible to produce components 6 similar to components produced by powder metallurgy, but with use

eines additiven Verfahrens. an additive process.

Es ist weiter mit dem Verfahren möglich, nicht nur eine Nachverdichtung des Formlings 1 durchzuführen, sondern auch dessen Formlings-Oberfläche 7 zu glätten bzw. der Rauheit in Bezug auf die Rauheit nach der Herstellung des Formlings 1 zu reduzieren. It is also possible with the method not only to carry out a post-compaction of the molding 1, but also to smooth its molding surface 7 or to reduce the roughness in relation to the roughness after the molding 1 has been produced.

N2021/29200-AT-00 N2021/29200-AT-00

Die Ausführungsbeispiele zeigen bzw. beschreiben mögliche Ausführungsvarianten, wobei an dieser Stelle bemerkt sei, dass auch Kombinationen der einzelnen The exemplary embodiments show or describe possible variants, it being noted at this point that combinations of the individual

Ausführungsvarianten untereinander möglich sind. Variants among themselves are possible.

Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus Elemente in den Figuren nicht notwendigerweise maß-Finally, for the sake of order, it should be pointed out that, for a better understanding of the structure, elements in the figures are not necessarily to scale.

stäblich dargestellt sind. are represented literally.

N2021/29200-AT-00 N2021/29200-AT-00

15 15

Bezugszeichenliste Reference List

Formling Formlingskörper Metallpulver Plattform Laserstrahl molding molding body metal powder platform laser beam

Bauteil Formlings-Oberfläche Zahnrad Matrizenwerkzeug Verdichtungsstufe Innendurchmesser Außendurchmesser Abschnitt Component Molding surface Gear Die tool Compression stage Inner diameter Outer diameter Section

Abschnitt Section

Pore pore

N2021/29200-A T-00 N2021/29200-A T-00

Claims (10)

Patentansprüchepatent claims 1. Verfahren zur Herstellung eines Bauteils (6) aus einem Metallpulver (3) und/oder Keramikpulver und gegebenenfalls weiteren Additiven, nach dem das Metallpulver (3) und/oder Keramikpulver mittels eines additiven Verfahrens zu einem Formling (1) verarbeitet wird, und vorzugsweise danach gesintert wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (6) aus dem, gegebenenfalls gesinterten, Formling (1) durch mechanisches Nachverdichten, insbesondere durch Walzen oder Formpressen, zumindest eines Teils der Formlings-Oberfläche (7) herge-1. A method for producing a component (6) from a metal powder (3) and/or ceramic powder and optionally further additives, according to which the metal powder (3) and/or ceramic powder is processed into a molded part (1) by means of an additive method, and is preferably then sintered, characterized in that the component (6) from the, optionally sintered, molding (1) by mechanical post-compacting, in particular by rolling or compression molding, at least part of the molding surface (7) herge- stellt wird. is provided. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Nach-2. The method according to claim 1, characterized in that the after verdichten als Kaltverdichtung durchgeführt wird. compacting is carried out as cold compaction. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass un-3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that terschiedlich hoch verdichtete Oberflächenbereiche hergestellt werden. differently highly compressed surface areas can be produced. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Formling (1) mit einer Dichte von maximal 80 % der Volldichte hergestellt 4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the molding (1) is produced with a density of at most 80% of the full density wird. becomes. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (6) nach dem mechanischen Nachverdichten gesintert, gegebe-5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the component (6) is sintered after the mechanical post-compacting, given nenfalls ein zweites Mal gesintert, wird. If necessary, sintered a second time. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass als additives Verfahren ein Strahlverfahren mit Einsatz von elektromagnetischen Strahlung oder ein sinterbasiertes additives Verfahren oder ein strahlbasiertes Pulverbettverfahren, wie insbesondere das Cold Metal Fusion Verfahren, ein-6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that a blasting method using electromagnetic radiation or a sinter-based additive method or a blast-based powder bed method, such as in particular the cold metal fusion method, is used as an additive method. gesetzt wird. is set. N2021/29200-AT-00 N2021/29200-AT-00 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Strahl-7. The method according to claim 6, characterized in that as a beam verfahren selektives Lasersintern eingesetzt wird. process selective laser sintering is used. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Metallpulver ein Sinterstahlpulver, ein Metallspritzgusspulver oder eine 8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that a sintered steel powder, a metal injection molding powder or a metal powder Mischung daraus verwendet wird. mixture thereof is used. 9. Mittels eines additiven Verfahrens hergestelltes Bauteil (6) umfassend einen metallischen Bauteilkörper, dadurch gekennzeichnet, dass der Bauteilkörper zumindest abschnittsweise eine Oberfläche aufweist, die eine durch mechanisches Nachverdichten, insbesondere durch Walzen oder Formpressen, erzeugte, 9. Component (6) produced by means of an additive process, comprising a metallic component body, characterized in that the component body has at least sections of a surface that is produced by mechanical post-compression, in particular by rolling or compression molding, höhere Dichte aufweist als eine unter der Oberfläche ausgebildete Kernschicht. higher density than a subsurface core layer. 10. Bauteil (6) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschnitt der Oberfläche mit der im Vergleich zur Kernschicht höheren Dichte frei 10. Component (6) according to claim 9, characterized in that the section of the surface with the higher density in comparison to the core layer is free von offenen Poren (15) ausgebildet ist. is formed by open pores (15). N2021/29200-AT-00 N2021/29200-AT-00
ATA50898/2021A 2021-11-11 2021-11-11 Process for producing a component from a metal powder and/or ceramic powder AT525599B1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ATA50898/2021A AT525599B1 (en) 2021-11-11 2021-11-11 Process for producing a component from a metal powder and/or ceramic powder
DE102022126598.6A DE102022126598A1 (en) 2021-11-11 2022-10-12 Process for producing a component from a metal powder and/or ceramic powder

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ATA50898/2021A AT525599B1 (en) 2021-11-11 2021-11-11 Process for producing a component from a metal powder and/or ceramic powder

Publications (2)

Publication Number Publication Date
AT525599A1 true AT525599A1 (en) 2023-05-15
AT525599B1 AT525599B1 (en) 2023-08-15

Family

ID=86053214

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ATA50898/2021A AT525599B1 (en) 2021-11-11 2021-11-11 Process for producing a component from a metal powder and/or ceramic powder

Country Status (2)

Country Link
AT (1) AT525599B1 (en)
DE (1) DE102022126598A1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015201873A1 (en) * 2015-02-03 2016-08-18 Gkn Sinter Metals Engineering Gmbh Silent gear
US20180326493A1 (en) * 2015-11-20 2018-11-15 Titan Spine, Inc. Processes for additively manufacturing orthopedic implants
DE102021003914A1 (en) * 2021-07-30 2021-09-16 Daimler Ag Component arrangement and method for producing a component arrangement

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017007178A1 (en) 2016-08-01 2018-02-01 Konrad Czerski 3D printing process for high density refractory ceramics
DE102018102616A1 (en) 2018-02-06 2019-08-08 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Process for producing carbide bodies
DE102020107105A1 (en) 2020-03-16 2021-09-16 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Method for producing a sintered hybrid component

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015201873A1 (en) * 2015-02-03 2016-08-18 Gkn Sinter Metals Engineering Gmbh Silent gear
US20180326493A1 (en) * 2015-11-20 2018-11-15 Titan Spine, Inc. Processes for additively manufacturing orthopedic implants
DE102021003914A1 (en) * 2021-07-30 2021-09-16 Daimler Ag Component arrangement and method for producing a component arrangement

Also Published As

Publication number Publication date
DE102022126598A1 (en) 2023-05-11
AT525599B1 (en) 2023-08-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0399630B1 (en) Process for manufacturing composite workpieces from powder
DE69601790T2 (en) METHOD FOR PRESSING AND SINTERING A METAL POWDER MOLDED BODY
AT505947B1 (en) COMPRESSION TOOL
DE3206981C2 (en) Process for molding powder and compression-molded article from powder
DE102015216802A1 (en) Method for producing a capsule for hot isostatic pressing
EP2480359A1 (en) Method for producing a green compact
EP2734324B1 (en) Method for material fit joining of two metallic components
DE3936438A1 (en) EXTRUDER HOUSING COMPONENT FOR A TWIN-SCREW EXTRUDER AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF
DE69811733T2 (en) POINT CONTACT COMPRESSION OF Sintered Metal Powder
DE69814131T2 (en) METAL POWDER SINFORMED BODY AND METHOD FOR THEIR PRODUCTION
DE102019000138A1 (en) Process for producing a sintered component
DE112020002102T5 (en) Process for the production of sintered bodies and powder compacts
DE102015005133A1 (en) Method for producing a component, in particular a gearwheel
AT525599B1 (en) Process for producing a component from a metal powder and/or ceramic powder
DE2046721B2 (en) PROCESS FOR POWDER METALLURGICAL PRODUCTION OF A MULTI-PART MOLD
DE102004042775B4 (en) Method for producing complex high-strength components or tools and their use
AT521836B1 (en) Process for pressing a green body
WO2015189300A1 (en) Method and press for producing a green compact composite with a predetermined breaking point
AT523694B1 (en) Process for the production of a shaped component
EP2440805B1 (en) Calibration device and method of calibration
EP3659791A1 (en) Foam sealing strip and method for producing a foam sealing strip
DE102016103752A1 (en) Process for producing a brass or bronze composite component by means of sintered fit
AT523693B1 (en) Process for manufacturing a three-dimensional component
DE102015205829A1 (en) Process for producing foamed sandwich elements
DE102022110166A1 (en) sliding sleeve

Legal Events

Date Code Title Description
HA Change or addition of new inventor

Inventor name: MARTIN LAHER, AT

Effective date: 20250513

Inventor name: CHRISTIAN DUMANSKI, AT

Effective date: 20250513