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WO2017037015A1 - Additive herstellung eines formkörpers - Google Patents

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WO2017037015A1
WO2017037015A1 PCT/EP2016/070310 EP2016070310W WO2017037015A1 WO 2017037015 A1 WO2017037015 A1 WO 2017037015A1 EP 2016070310 W EP2016070310 W EP 2016070310W WO 2017037015 A1 WO2017037015 A1 WO 2017037015A1
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WO
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particles
cores
core
powder
shaped body
Prior art date
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PCT/EP2016/070310
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English (en)
French (fr)
Inventor
Carl Mikael Ahlstedt
Carsten Schuh
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
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 Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
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Ceased legal-status Critical Current

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    • H01H2300/036—Application nanoparticles, e.g. nanotubes, integrated in switch components, e.g. contacts, the switch itself being clearly of a different scale, e.g. greater than nanoscale
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Definitions

  • Additives producing a molded article The present invention relates to a method for the manufacture ⁇ development of a shaped body in which a plurality of superimposed layers of material of the shaped body by means of an additive manufacturing process in a plurality of successive and similar to each other substeps are constructed, wherein a powder solid in each partial step at a
  • the invention relates to a powder for such a production method and a molded article produced in this way.
  • three-dimensionally shaped bodies are typically built up from a sequence of individually formed superimposed layers. These layers can be constructed, for example, each from a powdery or liquid starting material.
  • pulverför ⁇ -shaped starting material that can be prepared by various Ver ⁇ drive at the predefined locations at which the molding is to be constructed, are solidified. For the process ⁇ steps to solidify the powder in the respective
  • Layer can be used various methods in which, for example, a sintering at predefined locations by focused laser radiation or focused electron beams is achieved. Examples of such methods are selective laser sintering (SLS), selective laser beam melting (SLM for SLS), selective laser beam melting (SLM for SLS), selective laser beam melting (SLM for SLS), selective laser beam melting (SLM for SLS), selective laser beam melting (SLM for SLS), selective laser beam melting (SLM for
  • Laser melting laser metal deposition
  • LMD laser metal deposition
  • EBW electron beam welding
  • EBM electron beam melting
  • a disadvantage of additive state-of-the-art production processes is that the material composition of the molded articles to be produced is often determined by the boundary conditions of the molded articles. set sintering processes is limited. The temperatures achieved during the sintering process in the powder are often between 850 ° C. and 1365 ° C. In such a case, the material of the powder used must, according to the prior art, be meltable at the set process temperature and secondly chemically stable. In particular, the powder must be stable against chemical decomposition even at the process temperature used. When carrying out the process in air, it must also be stable with respect to a chemical reaction with the air. With these constraints, the materials of the powder are typically limited to relatively low melting and chemically stable mate ⁇ rials. For applications in which moldings are required with high-melting and / or easily decomposable materials, the manufacturability with such additive manufacturing methods is usually severely limited.
  • moldings with freely definable possible three-dimensional structures which are not limited in its material composition so.
  • moldings containing high-melting components such as refractory metals and / or refractory ceramics are required.
  • An example of such an application are the contacts or contact carriers in medium and high-voltage switches.
  • Her ⁇ position method is used to, for example, complex field controlling geometry.
  • such contacts should, especially for use in vacuum or gas-insulated high-voltage switches, have refractory materials which at most melt or evaporate only slightly in the areas of arcs and flashovers.
  • the object of the invention is therefore to provide a production method which overcomes the disadvantages mentioned.
  • ⁇ sondere is to be made available a process with which moldings can be produced additively, which have a relatively high proportion of high-melting and / or easily decomposable materials.
  • Another object is to provide a powder for such a production method and a molded article produced in this way.
  • the powder comprises a multiplicity of particles which each have at least one inner core and a shell substantially enclosing the core.
  • an essential advantage of the inventive method is that the material of the shell can be adapted to to satisfy the requirements ⁇ gene of the additive manufacturing process, while the material of the core thereof can be adapted to thereof Differing requirements for an application of the finished shaped body separately.
  • a powder having a relatively high proportion by weight of relatively high-melting material and / or easily decomposable material than would be possible in the case of an additive manufacturing method using a homogeneous powder made of a uniform material.
  • a shell essentially enclosing the core, it should be understood here in general that such a shell covers the core over almost its entire outer surface.
  • a degree of coverage for the multiplicity of particles can be on average above 60% of the surface area.
  • surface of the core lying in particular above 80%, particularly before ⁇ geous above 90% of the surface.
  • the powder according to the invention comprises a large number of particles and is suitable for the production of a shaped article with a method according to the invention.
  • the particles each have an inner core and a shell substantially enclosing the core.
  • the shells of the particles comprise a material which melts below 1400 ° C.
  • the cores of the particles comprise at least one material wel ⁇ ches is not sintered at a process temperature of 1400 ° C as such, because it is at this temperature not meltable and / or decomposed and / or oxidized in air.
  • a significant advantage of the powder according to the invention is that such a powder can be well processed by the comparatively easy fusibility of the shell with an additive manufacturing process in which the individual layers of the shaped body formed are solidified by powder sintering.
  • the powder may be advantageous for this purpose ⁇ adhesive formed mainly of the described type of particles.
  • the trays may be almost completeness, are ⁇ dig from a below 1400 ° C melting material ⁇ particular. Despite the choice of a non sinterable material at 1400 ° C for the cores thus a powder can be provided, which can be processed by means of an additive manufacturing process.
  • the formed molded article is still relatively stable even at relatively high thermal, electrical and / or mechanical loads, in particular more stable than if it formed only from the material of the shells would have been.
  • the shaped body according to the invention is a shaped body which is produced by the method according to the invention.
  • the use The additive manufacturing process can be recognized on the finished shaped body by the structuring in individually constructed material layers.
  • the layer boundaries of such a body built up in layers of sintered powder can generally be seen well at the deposited layer boundaries either with the naked eye or at least under the microscope.
  • the grain boundaries of the sintered powder can be recognized on such a molded article generally under the microscope at least for a part of the original particles, since the powder, in particular when it contains a core with a refractory material component, is generally not complete by such a sintering process is melted on ⁇ , but the particles are fused in these cases only in their outer regions with each other, and the original grain structure is at the centers with a high proportion of the material of the core at least in part still visible.
  • the original structure of the powder particles used for the production process can also be clearly recognized, since there are islands of core material between the material of the shells which connects the original particles, which islands are at most incompletely fused within a sintered layer.
  • Advantageous embodiments and further developments of the invention will become apparent from the dependent claims 1 and 14 claims and the following description.
  • the described embodiments of the production method, of the powder and of the shaped body can generally be advantageously combined with one another.
  • the shells of the particles may have an average weight fraction of at least 10% of the average Vo ⁇ lumenanteils of the individual particles, in particular between 10% and 90% by volume.
  • the average volume fraction of the shells is even at least 10%, in particular at least 20% of the average total volume.
  • the cores of the particles can at least one material aufwei ⁇ sen, which is not sintered as such at a process temperature of 1400 ° C as such.
  • the cores can be made more uniformly ⁇ or even substantially from such Materi- al. It is thus achieved for these cores by the Ummante ⁇ ment with a shell in the first processability at the said process temperature. Without such a cladding processing of the cores would therefore with the above-mentioned methods of additive manufacturing not easily or only with increased process cost mög ⁇ lich.
  • the cores of the particles may have at least one material melting above 1700 ° C.
  • it may be a material from the group of Refraktärmetal- le, ceramics, glasses, carbon fibers, borides or carbides.
  • Such materials are relatively high melting and therefore can be made processable by cladding with lower melting shells in an additive manufacturing process.
  • a non-separating mixture of at least two physically possibly very different components can be produced and processed.
  • two or more material components of different density, different weight proportions or different volume fractions can be processed together without segregating during processing.
  • the embodiments with a temperature above 1700 ° C Schmel ⁇ collapsing material component is particularly advantageous for such At ⁇ applications in which the shaped body to high thermal and / or thermomechanical loads formed are exposed and, therefore, at least one should have high melting Materi ⁇ alkomponente.
  • the cores of the particles may consist almost completely of one or more of the said refractory materials.
  • Under a refractory metal is a metal in this context ver ⁇ were whose melting point is above that of platinum, in particular such a high-melting metal of the fourth, fifth or sixth subgroup.
  • the metals Wolf ⁇ ram, chromium, molybdenum and titanium are particularly advantageous for use in a contact element .
  • Nickel can also be advantageously used as a high-melting component of the shaped body. although, with its melting point, it is somewhat lower than the actual refractory metals.
  • borides prop ⁇ is net particularly TiB second
  • carbides to be ⁇ Sonder tungsten carbide is suitable for body thermally particularly stable form.
  • the shells of the particles may comprise a material melting below 1400 ° C.
  • the saddle ⁇ len of the particles may consist of such a relatively Low WC melting material a majority.
  • the comparatively low-melting material of the cores may be, for example, a metal or a polymer, in particular it may advantageously be silver or copper.
  • the shells of the particles may melt at a lower temperature than the cores.
  • the particles can be sintered during the additive layer construction without having to exceed a melting point or melting range of the material of the cores.
  • the powder may then have a relatively high proportion of refractory material, so that the shaped body formed melts or vaporizes as little as possible during its operation.
  • a comparatively high melting point material for the cores it can be achieved that the shaped body formed is nevertheless comparatively stable even with relatively high thermal, electrical and / or mechanical loads, in particular more stable than if it were made only of the material of the shells would have been formed.
  • the additive manufacturing process may include a process step of laser beam welding, laser beam melting, laser beam sintering, laser metal deposition, laser cladding Recently, the electron beam welding and / or the electric ⁇ nenstrahlschmelzens. These processes are well be ⁇ Sonders to single out an inventive powder layers of the shaped body to verfesti ⁇ gene each with predefined geometrical rie by locally limited sintering of the powder.
  • the shells of the particles may each have at least two kon ⁇ center, the core substantially surrounding entirelyscha- len.
  • Such multiply coated particles have the advantage that certain physical properties such as thermal expansion coefficient, an absorption of the laser used, or electron beam or an elasticity ⁇ module of the shells can be tailored to the given requirements of the manufacturing process and / or the finished Formkör ⁇ pers can be adjusted.
  • one of the partial shells, in particular the inner part shell, a Ma ⁇ TERIAL may have at least that improves the wettability of the cores with the material of the outer shell part. For example, nickel as a material for the inner shell improves the wettability of tungsten (as material for the core) with silver (as material for the outer shell).
  • the subshells can generally have different materials. It may also be advantageous if the materials of the subshells gradually merge into one another in the manner of a radial concentration gradient.
  • an outer shell part may be substantially hen completeness, ⁇ dig out comparatively easily melting material consist, while an inner part shell comprises a mixture of a relatively higher melting point material of the core and low melting material of the outer shell.
  • the relative concentrations of the two components may vary gradually depending on the radius.
  • the shell may have at least two material components, even in those cases where the shell is not clearly subdivided into two individual subshells. It can advantageously vary a concentration of the two material components as a function of a distance to the center of the respective particle. Even in such a case, such, for example, gradual variation may be advantageous in order to set desired physical properties in a targeted manner, as already described above in connection with the discrete partial shells.
  • the particles can each have a multiplicity of internal cores within a common shell.
  • the cores may be advantageous in each case individual nanoparticles.
  • a particular advantage with this embodiment is that nanoparticles can then be embedded in the molded body by the method, which without such a cladding could not readily be used in such an additive manufacturing process, since their high surface area leads to an excessive affinity for agglomeration exhibit. As a result, the flow properties of such a substantially nanoparticulate powder are very poor, and the processing of the powder is difficult. Possible environmental and / or health-damaging effects of the nanoparticles can also be reduced by embedding them in a common shell prior to their processing.
  • the nanoparticles can, for example, carbon-containing nanoparticles, in particular particles of graphite, carbon fibers or Koh ⁇ lenstoffnanorschreiben.
  • An average outer circumference of such nanoparticles may be, for example, between 10 nm and 250 nm.
  • the individual nanoparticles can produce a variety differed ⁇ Licher shapes and sizes. Since they are embedded together in a larger particle, such Variatio ⁇ NEN be compensated by the envelope and then no longer complicates the processing in the additive manufacturing process.
  • the nanoparticles may be approximately spherical particles, rod-shaped particles, disc-shaped particles, entirely asymmetric. see particles and / or act on a mixture of different such types of particles.
  • the overall particle formed by the co-coating may have an approximately spherical shape to facilitate processing in the additive manufacturing process.
  • the cores of the particles may advantageously be cured, be ⁇ are coated with the shell in front of them. This can be beneficial to increase the strength of the cores.
  • the cores can be pretreated by precipitation hardening. As a result, in particular, the strength of an alloy as a material for the core can be increased.
  • the cores may have a substantially aspherical shape
  • the shells may have a substantially spherical shape.
  • a substantially spherical shape is to be understood as meaning a shape in which the surface of the particle does not deviate at any point with more than 20% of the radius from a sphere which encloses the particle.
  • Radius should also be understood accordingly the radius of this einhül ⁇ lenden ball.
  • an aspherical shape is to be understood as meaning a shape in which the surface deviates from the enveloping sphere by more than 20% of the radius, at least in a partial region.
  • a relatively large distribution in the outer diameters of the cores can be achieved by embedding them in a shell with a smaller diameter distribution of the resultant balancing total particles. It can therefore be generally advantageous if an absolute Halbwertsbrei ⁇ te for the diameter distribution of the total particles in the powder is at most half as large as an absolute half-width of the diameter distribution of the embedded in these total particulate cores.
  • a mean circumference of the coated total particles can generally advantageously be between 5 ⁇ m and 100 ⁇ m, in particular between 20 ⁇ m and 40 ⁇ m.
  • the thickness of the shell can advantageously be between 50 nm and 50 ⁇ m.
  • the shell of the particles may have a mate rial ⁇ advantageous, which acts as a flux for a material of the core.
  • an outer partial shell may have a flux for a material of an inner partial shell.
  • phosphorus, silver, tin and zinc act as fluxes for copper
  • copper, zinc and tin act as fluxes for silver.
  • the shaped body can have at least two material components for which there is a varying concentration gradient in at least one spatial direction in at least one part of the supporting element.
  • the thermal and / or thermo-mechanical stability of the shaped body can advantageously be improved in comparison with a homogeneous composition.
  • a proportion of a component which melts at a higher level can be increased.
  • Such a variation of the concentration may, for example, be gradual. However, it can also vary in discrete ranges between discrete concentration levels.
  • the molded body may be an example of a supporting element of a switching contact of an electrical switch.
  • Such a supporting element can either be the actual con ⁇ tact body of the switch contact or as a support body for serve the actual contact body, which is mechanically held by this.
  • a bearing element of the switching contact at least ⁇ has a component of a high-melting material up because such switch contacts are exposed to high thermal loads during operation.
  • temperatures in the range between 5000 ° C and 10000 ° C may occur. At these temperatures, there is a melting of the surface of the switch contact. A melting of a larger volume fraction, however, should be prevented as possible, so that the switching contacts during
  • the load-bearing elements of such a switching contact should comprise a proportion of a refractory material.
  • the shaped body may be, for example, a turbine blade or an element of a turbine blade.
  • Turbi ⁇ nenschaufeln, particularly gas turbine blades are exposed during operation high thermo-mechanical stresses and therefore have also advantageously has a relatively high proportion of high-melting material component.
  • the cores of the Pul ⁇ verpitate used for such a component may comprise a superalloy or even essen- sentlichen be formed of a superalloy.
  • a superalloy can be particularly advantageously a nickel-base superalloy.
  • the shaped article formed may be, for example, a filament or an electrode of a lamp.
  • it may be a tungsten-containing electrode of a high-pressure gas discharge lamp.
  • the tips of such electrodes are exposed during operation to high loads due to arc discharges and can therefore evaporate during operation.
  • a complex shape of such components by an additive manufacturing method is advantageous when a high thermal resistance of the component can be achieved gleichzei ⁇ tig.
  • the molded body formed by the manufacturing method described may generally advantageously have an internal cooling channel. Such a cooling channel can be used to cool the shaped body during a thermal load and, for example, to prevent melting. By the described additive manufacturing method, the at least one cooling channel can be easily manufactured.
  • Insbeson ⁇ more complete and complex shapes can be produced, thus for example meandering structures and / or structures of several branched cooling channels.
  • the integration of cooling channels is generally useful for the production of moldings for use in switch contacts, turbine blades, electrodes and / or filaments.
  • the shaped body can have at least two material components for which there is a concentration gradient in at least one spatial direction in at least one part of the shaped body.
  • the thermal and / or thermomechanical be advantageously improved stability of the shaped body compared to a homo ⁇ antigenic composition.
  • a proportion of a higher melting component can be increased in the direction of a thermally and / or mechanically heavily loaded in use of the molding surface.
  • a portion of a higher melting component may be increased, especially in the direction of a thermally and / or mechanically heavily loaded tip or edge of the molding.
  • Such a variation of the concentration may, for example, be gradual.
  • the concentration may also vary in discrete ranges between discrete concentration levels.
  • FIG. 1 shows a schematic sectional view of a particle of a powder according to a first exemplary embodiment
  • FIG. 2 shows a schematic sectional view of a particle of a powder according to a second exemplary embodiment
  • FIG. 3 shows a schematic sectional view of a particle of a powder according to a third embodiment
  • FIG. 4 shows a schematic sectional view of a particle of a powder according to a fourth exemplary embodiment
  • Figure 5 is a schematic perspective view of a
  • Figure 6 is a schematic cross-sectional view of a
  • FIG. 7 shows a schematic cross-sectional view of a turbine blade according to a seventh exemplary embodiment
  • Figure 8 shows a schematic side view of a lamp filament according to an eighth embodiment.
  • FIG. 1 shows a schematic sectional view of a particle of a powder 5 is shown according to a first,sbei ⁇ play of the invention. Shown is a substantially spherical particle 5 with an inner core 7 of the material A and an outer shell 9 of the material B.
  • material B has a lower melting point than material A, so that a powder of such particles 5 for producing individual sintered layers 3i can be used in an additive manufacturing process without the cores 7 of material A having to melt in this sintering process.
  • material A is carbon, tungsten, tungsten carbide, tin oxide and / or nickel may have Bezie ⁇ hung example be a majority of such material.
  • the shell 9 may, for example, comprise silver and / or copper. Hung as the majority of such a material B ⁇ best hen.
  • FIG. 2 shows a schematic sectional view of a particle of a powder 5 is shown according to a secondspecsbei ⁇ play of the invention. Shown again is a substantially spherical particle 5 with an internal one
  • the outer partial shell 9b may, for example, consist of a material M which melts more easily, and the inner shell may consist of a mixture of the materials A and B.
  • a concentration of the material A within the shell 9 or within a subshell 9a can continuously drop from the inside to the outside with the radius r, with a concentration of the more easily melting material B corresponding to the outside increases.
  • the inner shell may increase the wettability of the core with the outer shell material.
  • FIG. 3 shows a similar sectional view of a Parti ⁇ kels 5 is shown according to a third embodiment of the invention. Shown is a plurality of cores 7i embedded in a common matrix 8. This matrix 8 already acts as the first envelope of the cores 7i.
  • the matrix 8 is wrapped in the example shown of a further shell 9, wel ⁇ surface having a lower melting material at least in comparison to a material of the cores A B 7i.
  • the material of the matrix 8 can in principle be higher, lower or equal to the same compared to the material B melting. It may speak for example, the material of the outer shell 9 ent ⁇ so that the matrix 8 and shell 9 may pass each other in ⁇ without an interface. But it can also be as in Figure 3 shown an interface and there may be ⁇ different materials for matrix and shell are used.
  • FIG. 4 shows a similar sectional view of a particle 5 according to a fourth exemplary embodiment of the invention.
  • Shown is an aspherical core 7, the example ⁇ at a point pl has a distance rl to a center z of the core, which deviates by more than 20% from an enveloping ball 10a of the core.
  • This aspheric core 7 is enveloped by a substantially spherical shell 9, the outer surface of which differs by no more than 20 ⁇ 6 from an enveloping sphere 10b of the shell 9 at any point. From the largest ⁇ deviation is given for the cross-section shown for example in the point p2, wherein the distance r2 from the center differs even only slightly from the radius of the enveloping ball 10b from ⁇ .
  • FIG. 5 shows a schematic perspective illustration of a shaped body 1 according to a further exemplary embodiment of the invention. Shown is a cuboidal shaped body 1, which has a refractory and a lower melting Mate ⁇ rialkomponente, wherein the proportion of refractory ⁇ the component along the shown spatial direction x increases.
  • the spatial direction x shown is also the direction in which the layers are applied 3i of the additive manufacturing process aufei ⁇ Nander here.
  • the proportion of the high-melting component thus increases steadily from layer to layer and is essentially constant within the respective layer 3i. This can be easily achieved by adjusting the composition of the powder separately for each layer.
  • the front shown in Figure 5 shows a schematic perspective illustration of a shaped body 1 according to a further exemplary embodiment of the invention. Shown is a cuboidal shaped body 1, which has a refractory and a lower melting Mate ⁇ rialkomponente, wherein the proportion of refractory ⁇ the component along the shown spatial direction x
  • end face has the highest proportion of corona zendem material and may be advantageous in this example, be a thermally and / or mechanically particularly heavily loaded in use of the molding surface.
  • a concentration gradient can also be achieved in that the -
  • composition of the starting material serving powder is changed within a layer after a predetermined spatial distribution.
  • the composition of the powder can thus be varied within the layers and / or from layer to layer. In both directions, it can be varied either continuously or by leaps and bounds.
  • FIG. 6 shows a schematic cross-sectional illustration of a switching contact 13 for an electrical switch.
  • the switching contact includes two contact elements 11, each ⁇ wells comprise a contact body and a contact carrier IIa IIb.
  • the contact bodies IIa are formed from electrically conductive material and each have a contact surface 19, wherein these two contact surfaces 19 can be reversibly mitei ⁇ nander brought into electrical contact.
  • the two contact bodies IIa are each mechanically held by an associated contact carrier IIb.
  • the contact carrier IIb may also be formed significantly larger in relation to the contact bodies IIa as shown in Figure 6.
  • the contact carrier can each be larger than the contact body arranged thereon.
  • the respective contact carrier can also be electrically conductive, but this is not absolutely necessary.
  • the two contact bodies IIa as well as the two contact carrier IIb produced as a shaped body by the manufacturing method according to the invention.
  • These parts of the two contact elements have been placed ⁇ builds thus in each case by layered application and solidification of powder by means of an additive manufacturing process.
  • only the respective contact body IIa or only the respective contact carrier IIb may have been constructed with such an additive manufacturing method.
  • the contact surfaces 19 of the two contact bodies IIa each have a bent portion 21, wherein the curvatures in these portions are coordinated with each other so that the two contact bodies IIa can engage with each other.
  • the switch When the switch is closed, the largest possible and stable electrical contact is formed.
  • a circuit ⁇ arc between the two contact surfaces 19 can be formed.
  • the contact body IIa shown below has in this area a rounded surface 21, whereby a formed in the area ⁇ sem switching arc can tear quickly.
  • the material of the two contact bodies IIa in the region of the contact surfaces 19 and in particular in the region of the edge 20 is particularly strongly thermally stressed by the formation of switching arcs.
  • the contact bodies IIa are formed as ⁇ forth here so that, in the region of the contact surfaces 19 and especially in the region of the edges 20 a higher is present by ⁇ -average concentration of a high-melting material component than in the more inner Berei- chen 23rd
  • the contact body IIa of the sixth embodiment Kgs ⁇ NEN silver or copper as the low melting point component and tungsten, tungsten carbide and / or chromium as a high melting point component.
  • the average content of the high melting component ⁇ can thereby increase in the direction of the contact surfaces 19 of either approximately continuously or in discrete steps. Alternatively or additionally, it can continue to rise on the contact surface 19 in the direction of the edge 20.
  • a structuring of the contact bodies 10a and 10b into individual layers applied in an additive manner is not shown in FIG. 6, since such layers may be visible on a macroscopic component only under microscopic observation are.
  • the orientation of these layers may, for example, be parallel to the planar regions of the contact surfaces. However, the layers may also be perpendicular to these parts of the contact surfaces or include another angle with them.
  • Figure 7 shows a further embodiment of the invention, in which the molded body produced by this invention is a door ⁇ binenschaufel 31 of a gas turbine. Shown is a cross-sectional view of a ⁇ such a turbine blade having a plurality of cavities 33 in its interior.
  • a turbine blade having such or may also significant more complex shape can be produced advantageously by a method of additive manufacturing.
  • the material of the turbine blade 31 may in this case comprise a high proportion of a nickel-based alloy.
  • Figure 8 shows a further embodiment of the invention, in which the shaped body according to the invention produced a Fila ⁇ ment 41 is a lamp.
  • the actual filament 41 two contacts 43 are shown, between which an electric current can flow.
  • the filament advantageously has a comparatively high proportion of tungsten in order to ensure high thermal stability during operation.
  • ER may be sufficient that such a filament having a high proportion of such a high melting point component can be built as a complex shaped and mechanically resistant component additively on ⁇ still 41st

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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers angegeben. Bei dem Verfahren werden mehrere übereinanderliegende Materialschichten des Formkörpers mittels eines additiven Fertigungsverfahrens in einer Mehrzahl aufeinanderfolgender und untereinander ähnlicher Teilschritte aufgebaut, wobei bei jedem Teilschritt ein Pulver zu einer festen Schicht verfestigt wird. Das Pulver umfasst dabei eine Vielzahl von Partikeln, die jeweils wenigstens einen innenliegenden Kern und eine den Kern im Wesentlichen umschließende Schale aufweisen. Weiterhin wird ein Pulver zur Herstellung eines Formkörpers mit dem erfindungsgemäßen Verfahren angegeben. Das Pulver umfasst eine Vielzahl von Partikeln. Die Partikel weisen jeweils einen innenliegenden Kern und eine den Kern im Wesentlichen umschließende Schale auf. Dabei umfassen die Schalen der Partikel unterhalb von 1400°C schmelzendes Material. Die Kerne der Partikel umfassen wenigstens ein oberhalb von 1700°C schmelzendes Material. Weiterhin wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellter Formkörper angegeben.

Description

Beschreibung
Additive Herstellung eines Formkörpers Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstel¬ lung eines Formkörpers, bei dem mehrere übereinanderliegende Materialschichten des Formkörpers mittels eines additiven Fertigungsverfahrens in einer Mehrzahl aufeinanderfolgender und untereinander ähnlicher Teilschritte aufgebaut werden, wobei bei jedem Teilschritt ein Pulver zu einer festen
Schicht verfestigt wird. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Pulver für ein solches Herstellungsverfahren sowie einen derart hergestellten Formkörper. Bei bekannten Verfahren zur additiven Herstellung von Formkörpern werden typischerweise dreidimensional ausgeformte Körper aus einer Abfolge von einzeln geformten übereinanderliegenden Schichten aufgebaut. Diese Schichten können beispielsweise jeweils aus einem pulverförmigen oder flüssigen Ausgangsmaterial aufgebaut werden. Im Falle eines pulverför¬ migen Ausgangsmaterials kann dieses durch verschiedene Ver¬ fahren an den vordefinierten Stellen, an denen der Formkörper aufgebaut werden soll, verfestigt werden. Für die Prozess¬ schritte zur Verfestigung des Pulvers in der jeweiligen
Schicht können verschiedene Verfahren zum Einsatz kommen, bei denen beispielsweise eine Sinterung an vordefinierten Stellen durch fokussierte Laserstrahlung oder gebündelte Elektronenstrahlen erreicht wird. Beispiele für solche Verfahren sind selektives Laserstrahlsintern (SLS für „selective laser sintering") , selektives Laserstrahlschmelzens (SLM für
„selective laser melting") , Lasermetallabscheidung (LMD für „laser metal deposition", Laser Cladding, Elektronenstrahl- schweißen (EBW für „electron beam welding") und Elektronenstrahlschmelzen (EBM für „electron beam melting") .
Nachteilig bei additiven Herstellungsverfahren nach dem Stand der Technik ist, dass die Materialzusammensetzung der herzustellenden Formkörper oft durch die Randbedingungen der ein- gesetzten Sinterprozesse limitiert ist. Die beim Sinterpro- zess im Pulver erreichten Temperaturen liegen für metallhaltige Pulver oft zwischen 850°C und 1365°C In einem solchen Fall muss das Material des verwendeten Pulvers nach dem Stand der Technik bei der eingestellten Prozesstemperatur erstens anschmelzbar und zweitens chemisch stabil sein. Das Pulver muss insbesondere auch bei der eingesetzten Prozesstemperatur gegen chemische Zersetzung stabil sein. Bei einer Durchführung des Prozesses an Luft muss es auch bezüglich einer che- mischen Reaktion mit der Luft stabil sein. Durch diese Randbedingungen sind die Materialien des Pulvers typischerweise auf relativ niedrig schmelzende und chemisch stabile Mate¬ rialien beschränkt. Für Anwendungen, in denen Formkörper mit hochschmelzenden und/oder leicht zersetzbaren Materialen be- nötigt werden, ist die Herstellbarkeit mit solchen additiven Fertigungsverfahren üblicherweise stark eingeschränkt.
Es existieren zahlreiche Anwendungen, für die es wünschens¬ wert wäre, Formkörper mit möglichst frei definierbaren drei- dimensionalen Strukturen herzustellen, die in ihrer Materialzusammensetzung nicht derart beschränkt sind. Insbesondere existieren viele Anwendungen, bei denen Formkörper benötigt werden, die hochschmelzende Komponenten wie beispielsweise Refraktärmetalle und/oder hochschmelzende Keramiken enthal- ten. Ein Beispiel für eine solche Anwendung sind die Kontakte oder Kontaktträger in Mittel- und Hochspannungsschaltern. Hier ist eine möglichst freie Formgebung durch additive Her¬ stellungsverfahren wünschenswert, um beispielsweise komplexe feldsteuernde Geometrien darzustellen. Auf der anderen Seite sollten solche Kontakte vor allem für die Anwendung in Vakuum- oder gasisolierten Hochspannungsschaltern hochschmelzende Materialien aufweisen, die auch in den Bereichen von Lichtbögen und Spannungsüberschlägen höchstens geringfügig schmelzen oder verdampfen.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Herstellungsverfahren anzugeben, welches die genannten Nachteile überwindet. Insbe¬ sondere soll ein Verfahren zur Verfügung gestellt werden, mit welchem Formkörper additiv hergestellt werden können, die einen relativ hohen Anteil an hochschmelzenden und/oder leicht zersetzlichen Materialien aufweisen. Eine weitere Aufgabe ist es, ein Pulver für ein solches Herstellungsverfahren sowie einen derart hergestellten Formkörper anzugeben.
Diese Aufgaben werden durch das in Anspruch 1 beschriebene Verfahren, das in Anspruch 13 beschriebenen Pulver und den in Anspruch 14 beschriebenen Formkörper gelöst.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers werden mehrere übereinanderliegende Material¬ schichten des Formkörpers mittels eines additiven Fertigungs¬ verfahrens in einer Mehrzahl aufeinanderfolgender und unter- einander ähnlicher Teilschritte aufgebaut, wobei bei jedem Teilschritt ein Pulver zu einer festen Schicht verfestigt wird. Das Pulver umfasst dabei eine Vielzahl von Partikeln, die jeweils wenigstens einen innenliegenden Kern und eine den Kern im Wesentlichen umschließende Schale aufweisen.
Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, dass das Material der Schale an die Anforderun¬ gen des additiven Fertigungsverfahrens angepasst werden kann, während das Material des Kerns getrennt davon an hiervon un- terschiedliche Anforderungen für eine Anwendung des fertigen Formkörpers angepasst werden kann. So kann beispielsweise die Verwendung eines Pulvers mit einem höheren Gewichtsanteil an relativ hochschmelzendem Material und/oder leicht zersetzli- chem Material ermöglicht werden als dies bei einem additiven Fertigungsverfahren mit einem homogenen Pulver aus einem einheitlichen Material möglich wäre.
Unter einer den Kern im Wesentlichen umschließende Schale soll hier allgemein eine solche Schale verstanden werden, die den Kern auf nahezu seiner gesamten äußeren Oberfläche bedeckt. Beispielsweise kann ein solcher Bedeckungsgrad für die Vielzahl an Partikeln im Mittel oberhalb von 60% der Oberflä- che des Kerns, insbesondere oberhalb von 80%, besonders vor¬ teilhaft oberhalb von 90% der Oberfläche liegen.
Das erfindungsgemäße Pulver umfasst eine Vielzahl von Parti- kein und eignet sich zur Herstellung eines Formkörpers mit einem erfindungsgemäßen Verfahren. Die Partikel weisen jeweils einen innenliegenden Kern und eine den Kern im Wesentlichen umschließende Schale auf. Dabei umfassen die Schalen der Partikel ein unterhalb von 1400°C schmelzendes Material. Die Kerne der Partikel umfassen wenigstens ein Material, wel¬ ches bei einer Prozesstemperatur von 1400°C als solches nicht sinterbar ist, weil es bei dieser Temperatur nicht schmelzbar ist und/oder sich zersetzt und/oder an Luft oxidiert. Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Pulvers liegt darin, dass ein solches Pulver durch die vergleichsweise leichte Schmelzbarkeit der Schale gut mit einem additiven Fertigungsverfahren verarbeitet werden können, bei dem die einzelnen Schichten des gebildeten Formkörpers durch Pulver- Sinterung verfestigt werden. Das Pulver kann hierzu vorteil¬ haft überwiegend aus dem beschriebenen Typ von Partikeln gebildet sein. Die Schalen können insbesondere nahezu vollstän¬ dig aus einem unterhalb von 1400°C schmelzenden Material be¬ stehen. Trotz der Wahl eines bei 1400°C nicht sinterbaren Ma- terials für die Kerne kann somit ein Pulver zur Verfügung gestellt werden, welches mittels eines additiven Fertigungsverfahrens verarbeitet werden kann.
Insbesondere durch die Wahl eines vergleichsweise hoch schmelzenden Materials für die Kerne kann erreicht werden, dass der gebildete Formkörper auch bei relativ hohen thermischen, elektrischen und/oder mechanischen Belastungen trotzdem vergleichsweise stabil ist, insbesondere stabiler, als wenn er nur aus dem Material der Schalen gebildet worden wä- re .
Der erfindungsgemäße Formkörper ist ein Formkörper, der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist. Die Verwen- dung des additiven Herstellungsverfahrens ist an dem fertigen Formkörper an der Strukturierung in einzeln aufgebaute Materialschichten zu erkennen. So sind die Schichtgrenzen eines solchen schichtweise aus gesintertem Pulver aufgebauten Kör- pers entweder schon mit dem bloßen Auge oder zumindest unter dem Mikroskop an den abgesetzten Schichtgrenzen allgemein gut zu erkennen. Auch die Korngrenzen des gesinterten Pulvers sind an einem solchen Formkörper generell unter dem Mikroskop zumindest für einen Teil der ursprünglichen Partikel zu er- kennen, da das Pulver insbesondere dann, wenn es einen Kern mit einer hochschmelzenden Materialkomponente enthält, durch solch einen Sinterprozess allgemein nicht vollständig auf¬ geschmolzen wird, sondern die Partikel werden in diesen Fällen nur in ihren äußeren Bereichen miteinander verschmolzen werden, und die ursprüngliche Kornstruktur ist an den Zentren mit einem hohen Anteil an dem Material des Kerns zumindest zum Teil noch zu erkennen. Weiterhin ist bei dem erfindungsgemäßen fertigen Formkörper auch der ursprüngliche Aufbau der für das Herstellungsverfahren verwendeten Pulverpartikel noch gut zu erkennen, da zwischen dem die ursprünglichen Partikel verbindenden Material der Schalen Inseln von Kernmaterial vorliegen, die innerhalb einer gesinterten Schicht höchstens unvollständig miteinander verschmolzen sind. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den von den Ansprüchen 1 und 14 abhängigen Ansprüchen sowie der folgenden Beschreibung hervor. Dabei können die beschriebenen Ausgestaltungen des Herstellungsverfahrens, des Pulvers und des Formkörpers allgemein vorteilhaft miteinander kombiniert werden.
So können die Schalen der Partikel einen durchschnittlichen Gewichtsanteil von wenigstens 10% des durchschnittlichen Vo¬ lumenanteils der einzelnen Partikel aufweisen, insbesondere zwischen 10% und 90% Volumenanteil. Besonders vorteilhaft liegt der durchschnittliche Volumenanteil der Schalen sogar bei wenigstens 10%, insbesondere bei wenigstens 20% des durchschnittlichen Gesamtvolumens. Durch die genannten Unter- grenzen für den Volumenanteil der Schalen kann erreicht werden, dass das Material der Schalen die Prozessierbarkeit der Partikel mit dem additiven Fertigungsverfahren signifikant beeinflusst. Eine Obergrenze für den durchschnittlichen Volu- menanteil der Schalen kann beispielsweise bei 60%, insbeson¬ dere bei höchstens 40% liegen. Bei derartigen maximalen Volu¬ menanteilen werden die mechanischen und/oder thermischen Eigenschaften des gebildeten Formkörpers maßgeblich durch das Material der Kerne mit beeinflusst.
Die Kerne der Partikel können wenigstens ein Material aufwei¬ sen, welches bei einer Prozesstemperatur von 1400°C als solches nicht sinterbar ist. Insbesondere können die Kerne mehr¬ heitlich oder sogar im Wesentlichen aus einem solchen Materi- al bestehen. Es wird also für diese Kerne durch die Ummante¬ lung mit einer Schale überhaupt erst eine Prozessierbarkeit bei der genannten Prozesstemperatur erreicht. Ohne eine derartige Ummantelung wäre eine Verarbeitung der Kerne daher mit den genannten Verfahren der additiven Fertigung nicht ohne weiteres beziehungsweise nur mit erhöhtem Prozessaufwand mög¬ lich.
Die mangelnde Sinterbarkeit des nicht ummantelten Kernmateri¬ als kann beispielsweise darin begründet sein, dass das Mate- rial der Kerne bei einer Prozesstemperatur von bis zu 1400°C, beispielsweise einer Prozesstemperatur zwischen 850°C und 1365°C in fester Form vorliegt, also nicht zum Schmelzen oder zumindest ausreichend zum Anschmelzen gebracht werden kann. Sie kann alternativ oder zusätzlich darin begründet sein, dass sich das Material der Kerne bei einer solchen Temperatur chemisch zersetzt. Alternativ oder zusätzlich kann eine Verarbeitung an Luft dadurch beeinträchtigt sein, dass das Mate¬ rial der Kerne ohne eine Ummantelung bei der genannten Prozesstemperator mit Luft reagiert. Durch eine Ummantelung der Kerne mit einem anderen Material kann in diesen Fällen trotzdem eine Verarbeitbarkeit mit dem jeweiligen additiven Ferti¬ gungsverfahren möglich gemacht werden. Beispielsweise kann eine Verarbeitung von Graphit und/oder Kohlenstofffasern und/oder Kohlenstoffnanoröhren enthaltenden Partikeln durch eine solche Ummantelung ermöglicht werden.
Die Kerne der Partikel können wenigstens ein oberhalb von 1700°C schmelzendes Material aufweisen. Insbesondere kann es sich dabei um ein Material aus der Gruppe der Refraktärmetal- le, Keramiken, Gläser, Kohlenstofffasern, Boride oder Carbide handeln. Solche Materialien sind relativ hochschmelzend und können daher durch Umhüllung mit niedriger schmelzenden Schalen in einem Verfahren zur additiven Fertigung prozessierbar gemacht werden. Durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung wird erreicht, dass eine nicht-separierende Mischung aus wenigstens zwei physikalisch unter Umständen sehr unterschiedlichen Komponenten erzeugt und verarbeitet werden kann. Beispielsweise können zwei oder mehr Materialkomponenten unterschiedlicher Dichte, unterschiedlicher Gewichtsanteile oder unterschiedlicher Volumenanteile zusammen verarbeitet werden, ohne dass sie sich bei der Verarbeitung entmischen. Mit einem Pulver mit zwei separaten Pulver-Komponenten der unterschiedlichen Materialien mit gegebenenfalls unterschied¬ lichen Gewichten, Größen und /oder Formen würde dagegen leicht eine Entmischung auftreten.
Die Ausführungsformen mit einer oberhalb von 1700 °C schmel¬ zenden Materialkomponente sind ist besonders für solche An¬ wendungen vorteilhaft, in denen die gebildeten Formkörper hohen thermischen und/oder thermomechanischen Belastungen ausgesetzt sind und daher zumindest eine hochschmelzende Materi¬ alkomponente aufweisen sollen. Die Kerne der Partikel können dazu vorteilhaft nahezu vollständig aus einem oder mehreren der genannten hochschmelzenden Materialien bestehen. Unter einem Refraktärmetall wird in diesem Kontext ein Metall ver¬ standen, dessen Schmelzpunkt über dem von Platin liegt, insbesondere ein derart hochschmelzendes Metall der vierten, fünften oder sechsten Nebengruppe. Besonders vorteilhaft für die Verwendung in einem Kontaktelement sind die Metalle Wolf¬ ram, Chrom, Molybdän und Titan. Auch Nickel kann vorteilhaft als hochschmelzende Komponente des Formkörpers verwendet wer- den, obwohl es mit seinem Schmelzpunkt etwas niedriger liegt als die eigentlichen Refraktärmetalle . Unter den Boriden eig¬ net sich besonders TiB2. Unter den Carbiden eignet sich be¬ sonders Wolframcarbid für thermisch besonders stabile Form- körper.
Die Schalen der Partikel können ein unterhalb von 1400°C schmelzendes Material umfassen. Insbesondere können die Scha¬ len der Partikel mehrheitlich aus einem solchen relativ nied- rig schmelzenden Material bestehen. So kann erreicht werden, dass zumindest die Schalen der Partikel in einem beispiels¬ weise durch Laserstrahlung oder einen Elektronenstrahl ausgelösten Sinterprozess miteinander verbunden werden können, ohne dass die Kerne dabei schmelzen müssen. Bei dem vergleichs- weise niedrig schmelzenden Material der Kerne kann es sich beispielsweise um ein Metall oder um ein Polymer handeln, insbesondere kann es sich vorteilhaft um Silber oder Kupfer handeln . Vorteilhaft können die Schalen der Partikel bei einer niedrigeren Temperatur schmelzen als die Kerne. Hierdurch kann erreicht werden, dass die Partikel beim additiven Schichtaufbau gesintert werden können, ohne dass ein Schmelzpunkt oder Schmelzbereich des Materials der Kerne überschritten sein muss. Insbesondere kann das Pulver dann einen relativ hohen Anteil an hochschmelzendem Material aufweisen, so dass der gebildete Formkörper bei seinem Betrieb möglichst wenig schmilzt oder verdampft. Durch die Wahl eines vergleichsweise hoch schmelzenden Materials für die Kerne kann erreicht wer- den, dass der gebildete Formkörper auch bei relativ hohen thermischen, elektrischen und/oder mechanischen Belastungen trotzdem vergleichsweise stabil ist, insbesondere stabiler, als wenn er nur aus dem Material der Schalen gebildet worden wäre .
Das additive Fertigungsverfahren kann einen Prozessschritt des Laserstrahlschweißens, Laserstrahlschmelzens, des Laser- strahlsinterns , der Lasermetallabscheidung, des Laser Clad- dings, des Elektronenstrahlschweißens und/oder des Elektro¬ nenstrahlschmelzens aufweisen. Diese Prozesse eignen sich be¬ sonders gut, um aus einem erfindungsgemäßen Pulver einzelne Schichten des Formkörpers mit jeweils vordefinierter Geomet- rie durch lokal begrenztes Sintern des Pulvers zu verfesti¬ gen .
Die Schalen der Partikel können jeweils wenigstens zwei kon¬ zentrische, den Kern im Wesentlichen umschließende Teilscha- len aufweisen. Solche mehrfach umhüllten Partikel weisen den Vorteil auf, dass bestimmte physikalische Eigenschaften wie thermische Expansionskoeffizienten, eine Absorption des verwendeten Laser- oder Elektronenstrahls oder ein Elastizitäts¬ modul der Schalen noch genauer auf die gegebenen Anforderun- gen des Fertigungsverfahrens und/oder des fertigen Formkör¬ pers eingestellt werden können. Weiterhin kann zumindest eine der Teilschalen, insbesondere die innere Teilschale, ein Ma¬ terial aufweisen, welches die Benetzbarkeit der Kerne mit dem Material der äußeren Teilschale verbessert. So verbessert zum Beispiel Nickel als Material für die innere Teilschale die Benetzbarkeit von Wolfram (als Material für den Kern) mit Silber (als Material für die äußere Teilschale) .
Die Teilschalen können allgemein verschiedene Materialien aufweisen. Es kann auch vorteilhaft sein, wenn die Materialien der Teilschalen nach Art eines radialen Konzentrationsgradienten graduell ineinander übergehen. So kann in beispielsweise eine äußere Teilschale im Wesentlichen vollstän¬ dig aus vergleichsweise leicht schmelzendem Material beste- hen, während eine innere Teilschale ein Gemisch aus einem vergleichsweise höher schmelzenden Material des Kerns und leicht schmelzendem Material der äußeren Schale aufweist. Die relativen Konzentrationen der beiden Komponenten können beispielsweise abhängig vom Radius graduell variieren.
Allgemein kann die Schale wenigstens zwei Materialkomponenten aufweisen, auch in den Fällen, bei denen die Schale nicht klar in zwei einzelne Teilschalen unterteilt ist. Dabei kann vorteilhaft eine Konzentration der beiden Materialkomponenten in Abhängigkeit von einem Abstand zum Zentrum des jeweiligen Partikels variieren. Auch in einem solchen Fall eine solche, beispielsweise graduelle Variation vorteilhaft sein, um ge- wünschte physikalische Eigenschaften gezielt einzustellen, wie bereits oben im Zusammenhang mit den diskreten Teilschalen beschrieben.
Die Partikel können jeweils eine Vielzahl innenliegender Ker- ne innerhalb einer gemeinsamen Schale aufweisen. Dabei können die Kerne vorteilhaft jeweils einzelne Nanopartikel sein. Ein besonderer Vorteil bei dieser Ausführungsform ist, dass dann mit dem Verfahren Nanopartikel in den Formkörper eingebettet werden können, die ohne eine derartige Umhüllung nicht ohne Weiteres in einem solchen additiven Fertigungsverfahren verwendet werden könnten, da sie durch ihre hohe Oberfläche eine zu starke Affinität zur Agglomeration aufweisen. Hierdurch sind die Fließeigenschaften eines solchen, im Wesentlichen aus Nanopartikeln bestehenden Pulvers sehr schlecht, und die Verarbeitung des Pulvers ist schwierig. Auch mögliche umwelt- und oder gesundheitsschädigende Wirkungen der Nanopartikel können durch die Einbettung in eine gemeinsame Hülle vor ihrer Verarbeitung reduziert werden. Bei den Nanopartikeln kann es sich beispielsweise um kohlenstoffhaltige Nanopartikel, insbesondere um Partikel aus Graphit, Kohlefasern oder Koh¬ lenstoffnanoröhren handeln.
Ein mittlerer äußerer Umfang derartiger Nanopartikel kann beispielsweise zwischen 10 nm und 250 nm liegen.
Die einzelnen Nanopartikel können eine Vielzahl unterschied¬ licher Formen und Größen aufweisen. Da sie zusammen in einem Größeren Partikel eingebettet werden, können solche Variatio¬ nen durch die Umhüllung ausgeglichen werden und erschwert dann nicht mehr die Verarbeitung bei dem additiven Herstellungsverfahren. Beispielsweise kann es sich bei den Nanopartikeln um annähern kugelförmige Partikel, um stäbchenförmige Partikel, um scheibenförmige Partikel, um gänzlich asymmetri- sehe Partikel und/oder um ein Gemisch verschiedener solcher Partikeltypen handeln. Das durch die gemeinsame Umhüllung gebildete Gesamtpartikel kann beispielsweise eine annähernd sphärische Form aufweisen, um die Verarbeitung im additiven Fertigungsverfahren zu erleichtern.
Die Kerne der Partikel können vorteilhaft gehärtet sein, be¬ vor sie mit der Schale ummantelt werden. Dies kann günstig sein, um die Festigkeit der Kerne zu erhöhen. Beispielsweise können die Kerne mittels Ausscheidungshärtung vorbehandelt werden. Hierdurch kann die insbesondere die Festigkeit einer Legierung als Material für den Kern erhöht werden.
Allgemein können bei der Mehrzahl der Partikel die Kerne eine im Wesentlichen asphärische Form aufweisen, und die Schalen können eine im Wesentlichen sphärische Form aufweisen. Unter einer im Wesentlichen sphärischen Form soll dabei eine Form verstanden werden, bei der die Oberfläche des Partikels an keiner Stelle mit weiter als 20% des Radius von einer einhül- lenden Kugel um den Partikel abweicht. Unter dem genannten
Radius soll dabei entsprechend auch der Radius dieser einhül¬ lenden Kugel verstanden werden. In ähnlicher Weise soll unter einer asphärischen Form eine solche Form verstanden werden, bei der die Oberfläche wenigstens in einem Teilbereich um mehr als 20% des Radius von der einhüllenden Kugel abweicht.
Mit einer derartigen Einbettung eines asphärischen Partikels in eine sphärische Außenhülle kann erreicht werden, dass das resultierende Pulver wesentlich besser in dem additiven Fer- tigungsverfahren verarbeitet werden kann als die nicht derart umhüllten Kerne. Dies ist ein zusätzlicher Effekt, der auf einer Angleichung der Form basiert und zu den genannten Vorteilen bezüglich der unterschiedlichen Materialeinschaften von Schale und Kern hinzukommt.
In ähnlicher Weise kann eine relativ große Verteilung in den äußeren Durchmessern der Kerne durch eine Einbettung in eine Schale mit einer geringeren Durchmesserverteilung der resul- tierenden Gesamtpartikel ausgeglichen werden. Es kann also allgemein vorteilhaft sein, wenn eine absolute Halbwertsbrei¬ te für die Durchmesserverteilung der Gesamtpartikel im Pulver höchstens halb so groß ist wie eine absolute Halbwertsbreite für die Durchmesserverteilung der in diesen Gesamtpartikeln eingebetteten Kerne.
Ein mittlerer Umfang der umhüllten Gesamtpartikel kann allgemein vorteilhaft zwischen 5 ym und 100 ym, insbesondere zwi- sehen 20 ym und 40 ym liegen. Die Dicke der Schale kann dabei vorteilhaft zwischen 50 nm und 50 ym liegen.
Allgemein kann die Schale der Partikel vorteilhaft ein Mate¬ rial aufweisen, welches als Flussmittel für ein Material des Kerns wirkt. Alternativ oder zusätzlich kann bei einer Ausführungsform mit mehreren Teilschalen eine äußere Teilschale ein Flussmittel für ein Material einer inneren Teilschale aufweisen. Beispielsweise en Phosphor, Silber, Zinn und Zink als Flussmittel für Kupfer, während Kupfer, Zink und Zinn als Flussmittel für Silber wirken.
Der Formkörper kann wenigstens zwei Materialkomponenten aufweisen, für die in wenigstens einer Raumrichtung in wenigstens einem Teil des tragenden Elements ein variierender Kon- zentrationsgradient vorliegt. Hierdurch kann die thermische und/oder thermomechanische Stabilität des Formkörpers im Ver¬ gleich zu einer homogenen Zusammensetzung vorteilhaft verbessert werden. Insbesondere kann in Richtung einer bei der Anwendung thermisch stark belasteten Oberfläche ein Anteil einer höher schmelzenden Komponente erhöht werden. Eine solche Variation der Konzentration kann beispielsweise graduell erfolgen. Er kann jedoch auch in diskreten Bereichen zwischen diskreten Konzentrationswerten variieren. Der Formkörper kann ein beispielsweise tragendes Element eines Schaltkontakts eines elektrischen Schalters sein. Ein solches tragendes Element kann entweder der eigentliche Kon¬ taktkörper des Schaltkontakts sein oder als Tragkörper für den eigentlichen Kontaktkörper dienen, welcher von diesem mechanisch gehalten wird. In jedem Fall ist es vorteilhaft, wenn ein solches tragendes Element des Schaltkontakts zumin¬ dest eine Komponente eines hochschmelzenden Materials auf- weist, da solche Schaltkontakte im Betrieb hohen thermischen Belastungen ausgesetzt sind. In der Säule eines Schaltlicht¬ bogens können beispielsweise Temperaturen im Bereich zwischen 5000°C und 10000°C auftreten. Bei diesen Temperaturen kommt es zu einem Anschmelzen der Oberfläche des Schaltkontakts. Ein Aufschmelzen eines größeren Volumenanteils ist jedoch möglichst zu verhindern, damit die Schaltkontakte beim
Schließen eines solchen Schalters nicht irreversibel zusam¬ menschmelzen. Hierzu sollten die tragenden Elemente eines solchen Schaltkontaktes einen Anteil an einem hochschmelzen- den Material umfassen.
Alternativ kann der Formkörper beispielsweise eine Turbinenschaufel oder ein Element einer Turbinenschaufel sein. Turbi¬ nenschaufeln, insbesondere Schaufeln von Gasturbinen, sind im Betrieb hohen thermo-mechanischen Belastungen ausgesetzt und weisen daher auch vorteilhaft einen relativ hohen Anteil einer hochschmelzenden Materialkomponente auf. Beispielsweise können die Kerne der für ein solches Bauteil verwendeten Pul¬ verpartikel eine Superlegierung umfassen oder sogar im We- sentlichen aus einer Superlegierung gebildet sein. Bei einer solchen Superlegierung kann es sich besonders vorteilhaft um eine Superlegierung auf Nickelbasis handeln.
Alternativ kann der gebildete Formkörper beispielsweise ein Filament oder eine Elektrode einer Lampe sein. Insbesondere kann es sich dabei um eine wolframhaltige Elektrode einer Hochdruck-Gasentladungslampe handeln. Die Spitzen solcher Elektroden sind beim Betrieb hohen Belastungen durch Bogen- Entladungen ausgesetzt und können daher beim Betrieb abdamp- fen. Eine komplexe Formgebung solcher Bauteile durch ein additives Fertigungsverfahren ist vorteilhaft, wenn gleichzei¬ tig eine hohe thermische Beständigkeit des Bauteils erreicht werden kann. Der durch das beschriebene Herstellungsverfahren gebildete Formkörper kann allgemein vorteilhaft einen innenliegenden Kühlkanal aufweisen. Ein solcher Kühlkanal kann dazu verwen- det werden, den Formkörper bei einer thermischen Belastung zu kühlen und beispielsweise ein Schmelzen zu verhindern. Durch das beschriebene additive Herstellungsverfahren kann der wenigstens eine Kühlkanal leicht hergestellt werden. Insbeson¬ dere können auch komplexe Formen hergestellt werden, also beispielsweise mäanderförmige Strukturen und/oder Strukturen aus mehreren verzweigten Kühlkanälen. Die Integration von Kühlkanälen ist allgemein für die Herstellung von Formkörpern zur Anwendung in Schaltkontakten, Turbinenschaufeln, Elektroden und/oder Filamenten besonders zweckmäßig.
Der Formkörper kann wenigstens zwei Materialkomponenten aufweisen, für die in wenigstens einer Raumrichtung in wenigstens einem Teil des Formkörpers ein Konzentrationsgradient vorliegt. Hierdurch kann die thermische und/oder thermomecha- nische Stabilität des Formkörpers im Vergleich zu einer homo¬ genen Zusammensetzung vorteilhaft verbessert werden. Vorteil¬ haft kann in Richtung einer bei einer Verwendung des Formkörpers thermisch und/oder mechanisch stark belasteten Oberfläche ein Anteil einer höher schmelzenden Komponente erhöht werden. Innerhalb einer solchen Oberfläche kann ein Anteil einer höher schmelzenden Komponente besonders in Richtung einer thermisch und/oder mechanisch stark belasteten Spitze oder Kante des Formkörpers erhöht sein. Eine solche Variation der Konzentration kann beispielsweise graduell erfolgen. Die Konzentration kann jedoch auch in diskreten Bereichen zwischen diskreten Konzentrationswerten variieren.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einiger bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die angehängten Zeichnungen beschrieben, in denen: Figur 1 eine schematische Schnittdarstellung eines Partikels eines Pulvers nach einem ersten Ausführungsbeispiel zeigt,
Figur 2 eine schematische Schnittdarstellung eines Partikels eines Pulvers nach einem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt,
Figur 3 eine schematische Schnittdarstellung eines Partikels eines Pulvers nach einem dritten Ausführungsbeispiel zeigt,
Figur 4 eine schematische Schnittdarstellung eines Partikels eines Pulvers nach einem vierten Ausführungsbeispiel zeigt,
Figur 5 eine schematische perspektivische Darstellung eines
Formkörpers nach einem fünften Ausführungsbeispiel zeigt,
Figur 6 eine schematische Querschnittdarstellung eines
Schaltkontakts mit zwei Kontaktelementen nach einem sechsten Ausführungsbeispiel zeigt,
Figur 7 eine schematische Querschnittdarstellung einer Turbinenschaufel nach einem siebten Ausführungsbeispiel zeigt und
Figur 8 eine schematische Seitenansicht eines Lampenfilaments nach einem achten Ausführungsbeispiel zeigt.
In Figur 1 ist eine schematische Schnittdarstellung eines Partikels 5 eines Pulvers nach einem ersten Ausführungsbei¬ spiel der Erfindung gezeigt. Gezeigt ist ein im Wesentlichen sphärischer Partikel 5 mit einem innenliegenden Kern 7 des Materials A und einer außenliegenden Schale 9 des Materials B. Material B weist hierbei einen niedrigeren Schmelzpunkt auf als Material A, so dass ein Pulver aus solchen Partikeln 5 zur Herstellung einzelner gesinterten Schichten 3i in einem additiven Fertigungsverfahren genutzt werden kann, ohne dass die Kerne 7 aus Material A bei diesem Sinterprozess schmelzen müssen. Beispielsweise kann Material A Kohlenstoff, Wolfram, Wolframcarbid, Zinndioxid und/oder Nickel aufweisen bezie¬ hungsweise mehrheitlich ein solches Material sein. Die Schale 9 kann beispielsweise Silber und/oder Kupfer umfassen bezie- hungsweise mehrheitlich aus einem solchen Material B beste¬ hen. Durch additives Sintern solcher Partikel 5 kann ein Formkörper 1 hergestellt werden, der trotz der relativ leichten Schmelzbarkeit des Schalenmaterials B insgesamt eine hohe thermische Belastbarkeit aufweisen kann.
In Figur 2 ist eine schematische Schnittdarstellung eines Partikels 5 eines Pulvers nach einem zweiten Ausführungsbei¬ spiel der Erfindung gezeigt. Gezeigt ist wiederum ein im We- sentlichen sphärischer Partikel 5 mit einem innenliegenden
Kern 7 des Materials A und einer außenliegenden Schale 9, wo¬ bei die Schale in diesem Fall zwei Teilschalen 9a und 9b um- fasst. Die äußere Teilschale 9b kann beispielsweise aus einem leichter schmelzenden Material B bestehen, und die innenlie- gende Schale kann aus einer Mischung der Materialien A und B bestehen. Alternativ zu dem hier gezeigten Beispiel mit diskreten Teilschalen kann ein Konzentration des Materials A auch innerhalb der Schale 9 oder innerhalb einer Teilschale 9a kontinuierlich mit dem Radius r von innen nach außen ab- fallen, wobei eine Konzentration des leichter schmelzenden Materials B entsprechend nach außen hin ansteigt. Oder die innere Schale kann wie oben beschrieben die Benetzbarkeit des Kerns mit dem Material der äußeren Schale erhöhen. In Figur 3 ist eine ähnliche Schnittdarstellung eines Parti¬ kels 5 nach einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Gezeigt ist eine Vielzahl von Kernen 7i, die in eine gemeinsame Matrix 8 eingebettet sind. Diese Matrix 8 wirkt bereits als erste Umhüllung der Kerne 7i. Die Matrix 8 ist im gezeigten Beispiel von einer weiteren Schale 9 umhüllt, wel¬ che zumindest im Vergleich zu einem Material A der Kerne 7i ein niedriger schmelzendes Material B aufweist. Das Material der Matrix 8 kann dabei prinzipiell im Vergleich zum Material B entweder höher, niedriger oder gleich hoch schmelzend sein. Es kann beispielsweise dem Material der äußeren Schale 9 ent¬ sprechen, so dass Matrix 8 und Schale 9 ohne Grenzfläche in¬ einander übergehen können. Es kann aber auch wie in Figur 3 gezeigt eine Grenzfläche vorliegen und es können unterschied¬ liche Materialien für Matrix und Schale zum Einsatz kommen.
In Figur 4 ist eine ähnliche Schnittdarstellung eines Parti- kels 5 nach einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Gezeigt ist ein asphärischer Kern 7, der beispiels¬ weise an einem Punkt pl einen Abstand rl zu einem Zentrum z des Kerns aufweist, der um mehr als 20% von einer umhüllenden Kugel 10a des Kerns abweicht. Dieser asphärische Kern 7 ist von einer im Wesentlichen sphärischen Schale 9 umhüllt, deren äußere Oberfläche an keiner Stelle um mehr als 20 ~6 von einer umhüllenden Kugel 10b der Schale 9 abweicht. Die größte Ab¬ weichung ist für den gezeigten Querschnitt beispielsweise im Punkt p2 gegeben, wobei der Abstand r2 vom Zentrum auch hier nur geringfügig vom Radius der umhüllenden Kugel 10b ab¬ weicht .
Figur 5 zeigt eine schematische perspektivische Darstellung eines Formkörpers 1 nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung. Gezeigt ist ein quaderförmiger Formkörper 1, der eine hochschmelzende und eine niedriger schmelzende Mate¬ rialkomponente aufweist, wobei der Anteil der hochschmelzen¬ den Komponente entlang der gezeigten Raumrichtung x zunimmt. Die gezeigte Raumrichtung x ist hier auch die Richtung, in der die Schichten 3i des additiven Fertigungsprozesses aufei¬ nander aufgebracht sind. Im gezeigten Beispiel steigt also der Anteil der hochschmelzenden Komponente stetig von Schicht zu Schicht an und ist innerhalb der jeweiligen Schicht 3i im Wesentlichen konstant. Dies kann leicht erreicht werden, in- dem die Zusammensetzung des Pulvers für jede Schicht separat eingestellt wird. Die in der Figur 5 vorne dargestellte
Stirnseite weist also hier den höchsten Anteil an hochschmel¬ zendem Material auf und kann in diesem Beispiel vorteilhaft eine bei einer Verwendung des Formkörpers thermisch und/oder mechanisch besonders stark belastete Oberfläche sein.
Alternativ zu dem in Figur 5 gezeigten Beispiel kann ein Konzentrationsgradient auch dadurch erreicht werden, dass die -
Zusammensetzung des als Ausgangsstoff dienenden Pulvers innerhalb einer Schicht nach einer vorbestimmten räumlichen Verteilung verändert wird. Die Zusammensetzung des Pulvers kann also innerhalb der Schichten und/oder von Schicht zu Schicht variiert werden. In beiden Richtungen kann sie entweder kontinuierlich oder sprunghaft variiert werden.
In Figur 6 ist eine schematische Querschnittdarstellung eines Schaltkontakts 13 für einen elektrischen Schalter gezeigt. Der Schaltkontakt weist zwei Kontaktelemente 11 auf, die je¬ weils einen Kontaktkörper IIa und einen Kontaktträger IIb umfassen. Die Kontaktkörper IIa sind aus elektrisch leitfähigem Material gebildet und weisen jeweils eine Kontaktfläche 19 auf, wobei diese beiden Kontaktflächen 19 reversibel mitei¬ nander in elektrischen Kontakt gebracht werden können. Durch hier nicht näher gezeigte mechanische Elemente des Schaltkon¬ takts können die beiden Kontaktelemente 11 also aufeinander zu und wieder voneinander weg bewegt werden. Die beiden Kontaktkörper IIa werden jeweils von einem zugeordneten Kontaktträger IIb mechanisch gehalten. Dabei können die Kontaktträger IIb im Verhältnis zu den Kontaktkörpern IIa auch deutlich größer ausgebildet sein als in der Figur 6 dargestellt. Ins¬ besondere können die Kontaktträger jeweils größer sein als die darauf angeordneten Kontaktkörper. Der jeweilige Kontaktträger kann auch elektrisch leitfähig sein, dies ist jedoch nicht unbedingt notwendig.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel der Figur 1 die beiden Kontaktkörper IIa wie auch die beiden Kontaktträger IIb als Formkörper durch das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren hergestellt. Diese Teile der beiden Kontaktelemente sind also jeweils durch schichtweises Aufbringen und Verfestigen eines Pulvers mittels eines additiven Herstellungsverfahrens aufge¬ baut worden. Alternativ kann auch nur der jeweilige Kontakt- körper IIa oder nur der jeweilige Kontaktträger IIb mit einem solchen additiven Herstellungsverfahren aufgebaut worden sein. Oder es auch möglich, dass nur eines der beiden Kontaktelemente, also entweder nur das untere oder nur das obere Kontaktelement 11 ganz oder teilweise durch ein solches addi¬ tives Herstellungsverfahren aufgebaut ist.
Die Kontaktflächen 19 der beiden Kontaktkörper IIa weisen je- weils einen gebogenen Teilbereich 21 auf, wobei die Krümmungen in diesen Teilbereichen so aufeinander abgestimmt sind, dass die beiden Kontaktkörper IIa ineinander greifen können. Bei einem Schließen des Schalters wird somit ein möglichst großflächiger und stabiler elektrischer Kontakt ausgebildet. Bei einem Öffnen des Schaltkontakts 13 kann sich ein Schalt¬ lichtbogen zwischen den beiden Kontaktflächen 19 ausbilden. Im linken Bereich der Figur 6 weist nur der obere der beiden Kontaktkörper am Rand der Kontaktflächen 19 eine Kante 20 auf. Der unten gezeigte Kontaktkörper IIa weist in diesem Be- reich eine abgerundete Oberfläche 21 auf, wodurch ein in die¬ sem Bereich gebildeter Schaltlichtbogen schneller abreißen kann. Generell wird das Material der beiden Kontaktkörper IIa im Bereich der Kontaktflächen 19 und insbesondere im Bereich der Kante 20 durch die Ausbildung von Schaltlichtbögen beson- ders stark thermisch belastet. Die Kontaktkörper IIa sind da¬ her hier so ausgebildet, dass im Bereich der Kontaktflächen 19 und besonders im Bereich der Kanten 20 eine höhere durch¬ schnittliche Konzentration an einer hochschmelzenden Materialkomponente vorliegt als in den weiter innenliegenden Berei- chen 23.
Die Kontaktkörper IIa des sechsten Ausführungsbeispiels kön¬ nen Silber oder Kupfer als niedrigschmelzende Komponente und Wolfram, Wolframcarbid und/oder Chrom als hochschmelzende Komponente aufweisen. Der durchschnittliche Anteil der hoch¬ schmelzenden Komponente kann dabei in Richtung der Kontaktflächen 19 entweder annähernd kontinuierlich oder in diskreten Stufen ansteigen. Alternativ oder zusätzlich kann er auf der Kontaktfläche 19 noch in Richtung der Kante 20 weiter an- steigen. Eine Strukturierung der Kontaktkörper 10a und 10b in einzelne additiv aufgebrachte Schichten ist in Figur 6 nicht gezeigt, da solche Schichten an einem makroskopischen Bauteil unter Umständen nur bei mikroskopischer Betrachtung sichtbar sind. Die Orientierung dieser Schichten kann beispielsweise parallel zu den ebenen Bereichen der Kontaktflächen liegen. Die Schichten können jedoch auch senkrecht zu diesen Teilen der Kontaktflächen liegen oder einen anderen Winkel mit ihnen einschließen.
Figur 7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem der erfindungsgemäß hergestellte Formkörper eine Tur¬ binenschaufel 31 einer Gasturbine ist. Gezeigt ist eine Quer¬ schnittdarstellung einer solchen Turbinenschaufel, die in ihrem Inneren mehrere Hohlräume 33 aufweist. Eine solche Turbi¬ nenschaufel mit einer derartigen oder unter Umständen auch deutliche komplexeren Form kann vorteilhaft mit einem Verfahren der additiven Fertigung hergestellt werden. Das Material der Turbinenschaufel 31 kann hierbei einen hohen Anteil einer Nickel-Basislegierung umfassen. Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann erreicht werden, dass eine Turbinenschaufel 31 mit einem hohen Anteil einer solchen thermisch beständigen Legierung trotzdem als komplex geformtes und mechanisch festes Bauteil additiv aufgebaut werden kann.
Figur 8 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem der erfindungsgemäß hergestellte Formkörper ein Fila¬ ment 41 einer Lampe ist. Zusätzlich zu dem eigentlichen Fila- ment 41 sind zwei Kontakte 43 gezeigt, zwischen denen ein elektrischer Strom fließen kann. Das Filament weist vorteilhaft einen vergleichsweise hohen Anteil an Wolfram auf, um im Betrieb eine hohe thermische Stabilität zu gewährleisten. Durch das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren kann er- reicht werden, dass ein solches Filament 41 mit einem hohen Anteil einer derart hochschmelzenden Komponente trotzdem als komplex geformtes und mechanisch festes Bauteil additiv auf¬ gebaut werden kann.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers (1), bei dem
- mehrere übereinanderliegende Materialschichten (3i) des
Formkörpers (1) mittels eines additiven Fertigungsverfah¬ rens in einer Mehrzahl aufeinanderfolgender und untereinander ähnlicher Teilschritte aufgebaut werden,
- wobei bei jedem Teilschritt ein Pulver zu einer festen
Schicht (3i) verfestigt wird
- und wobei das Pulver eine Vielzahl von Partikeln (5) um- fasst, die jeweils wenigstens einen innenliegenden Kern (7) und eine den Kern im Wesentlichen umschließende Schale (9) aufweisen .
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Schalen (9) der
Partikel (5) einen durchschnittlichen Volumenanteil von we¬ nigstens 10% des durchschnittlichen Gesamtvolumens der ein¬ zelnen Partikel aufweisen.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Kerne (7) der Partikel (5) wenigstens ein Material (A) aufweisen, welches als solches bei einer Prozesstemperatur von 1400°C nicht sinterbar ist.
4. Verfahren nach Anspruch 3, bei welchem das Material (A) der Kerne (7) bei einer Prozesstemperatur von 1400°C in fester Form vorliegt und/oder sich zersetzt und/oder mit Luft reagiert .
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Kerne (7) der Partikel (5) wenigstens ein oberhalb von 1700°C schmelzendes Material (A) umfassen, insbesondere ein Material (A) aus der Gruppe der Refraktärmetalle, Keramiken, Gläser, Kohlenstofffasern, Boride oder Carbide.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Schalen (9) der Partikel (5) ein unterhalb von 1400°C schmelzendes Material umfassen.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Schalen (9) der Partikel (5) bei einer niedrigeren Tempe¬ ratur schmelzen als die Kerne (7) .
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das additive Fertigungsverfahren einen Prozessschritt des La¬ serstrahlschweißens, Laserstrahlschmelzens, Laserstrahlsin- terns, der Lasermetallabscheidung, des Laser Claddings, des Elektronenstrahlschweißens und/oder des Elektronenstrahl¬ schmelzens aufweist.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Schalen (9) der Partikel jeweils wenigstens zwei konzent- rische, den Kern (7) im Wesentlichen umschließende Teilscha¬ len (9a, 9b) aufweisen.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Schale (9) wenigstens zwei Materialkomponenten (A,B) aufweist, wobei insbesondere eine Konzentration der beiden Materialkomponenten (A,B) in Abhängigkeit von einem Abstand (r) zum Zentrum (z) des jeweiligen Partikels (5) variiert.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Partikel (5) jeweils eine Vielzahl innenliegende Ker¬ ne (7i) innerhalb einer gemeinsamen Schale (9) aufweisen, wobei die Kerne (7i) jeweils einzelne Nanopartikel sind.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem für eine Mehrzahl der Partikel (5) der Kern (7) eine im
Wesentlichen asphärische Form aufweist und die Schale eine im Wesentlichen sphärische Form aufweist.
13. Pulver aus einer Vielzahl von Partikeln (5) zur Herstel- lung eines Formköpers (1) mit einem Verfahren nach einem der
Ansprüche 1 bis 12, - wobei die Partikel (5) jeweils wenigstens einen innenlie¬ genden Kern (7) und eine den Kern (7) im Wesentlichen umschließende Schale (9) aufweisen,
- wobei die Schalen (9) der Partikel (5) ein unterhalb von 1400°C schmelzendes Material (B) umfassen
- und wobei die Kerne der Partikel wenigstens ein Material (A) aufweisen, welches als solches bei einer Prozesstempe¬ ratur von 1400°C nicht sinterbar ist.
14. Formkörper (1), welcher mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12 hergestellt ist.
15. Formkörper (1) nach Anspruch 14, welcher wenigstens zwei Materialkomponenten (A,B) aufweist, für die in wenigstens einer Raumrichtung (x) in wenigstens einem Teil des Formkörpers (1) ein Konzentrationsgradient vorliegt.
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