Partikelmaterial und Bindemittel gefertigten Formteils, 3D-Druck-Anordnung und

Formteil Die Erfindung betrifft ein Nachbehandlungsverfahren zur Erhöhung der Heißfestigkeit eines aus Partikelmaterial und Bindemittel gefertigten Formteils, eine entsprechende 3D-Druck-Anordnung sowie ein Formteii, das mit dem Verfahren behandelt bzw. mit der 3D-Druck-Anordnung hergestellt wurde. Ein relevanter Parameter von Formteilen ist ihre Heißfestigkeit. So ist zum Beispiel in der Gießereitechnik die Heißfestigkeit der verwendeten Formteile, somit Gießform teile (zum Beispiel Gießkerne oder Gießformen, zum Beispiel Gießformabschnitte), ein wichtiger Parameter. Wenn die Heißfestigkeit der verwendeten Formteile zu gering ist, kann das Formteil während des Gießvorgangs seine Form verändern, seine

Maßhaltigkeit verlieren und/oder Sprünge erleiden, was wiederum zu fehlerhaften Gussteilen führen kann.

Bei Formteilen, die aus einem Partikelmaterial, wie zum Beispiel Sand, und einem Bindemittel, welches die Partikel des Partikelmaterials zusammenhält bzw. miteinander verbindet/verklebt, hergestellt sind, kann die Heißfestigkeit grundsätzlich zum Beispiel durch Zugabe von Additiven, zum Beispiel Pulveradditiven, verbessert werden. Die Zugabe von Additiven ist jedoch mit zusätzlichen Kosten und Aufwand verbunden und kann die Heißfestigkeit zudem nur begrenzt steigern. Gießformteile, wie auch andere Formteile, können herkömmlich, zum Beispiel mittels Kernschießens, oder durch ein generatives Herstellungsverfahren im sogenannten SD- Druck gefertigt werden, zum Beispiel mittels Binder-Jettings.

Insofern hat die Anmelderin erkannt, dass bei der Verwendung von gleichem

Partikelmaterial, gleichem Bindemittel und (falls vorhanden) gleichen Additiven die Heißfestigkeit von mittels 3D-Druck hergestellten Formteilen gegenüber der

Heißfestigkeit von zum Beispiel mittels Kernschießens hergestellten Formteilen abweichen kann. Ein Grund hierfür sind vermutlich die unterschiedlichen, der jeweiligen Technik zugrunde liegenden Herstellungsbedingungen. Das Formteil wird beim 3D- Druck durch schichtweises Auftragen von nicht-verfestigtem/losem Partikelmaterial und anschließendem selektiven Verfestigen des Partikelmaterials mit dem Bindemittel in einer jeweiligen Schicht hergestellt (siehe zum Beispiel die Patentanmeldungen DE 10 2014 112 447 und DE 10 2009 056 887, deren Offenbarungsgehalt durch diese

Bezugnahme insofern hierin mitaufgenommen ist). Beim Kernschießen hingegen wird das mit dem Bindemittel vermengte Partikelmaterial unter Druck und bei erhöhter Temperatur in eine Form geschossen,

So haben die Erfinder der vorliegenden Anmeldung herausgefunden, dass zum Beispiel bei der Verwendung von Siiicat/Wasserglas als das Bindemittel die Heißfestigkeit von 3D-Druck-gefertigten Formteilen aufgrund der unterschiedlichen

Herstellungsbedingungen erheblich reduziert sein kann gegenüber der von geschossen Formteilen, was die Zugabe von Additiven und/oder die Anwendung eines unter

Umständen komplexen Aushärtungsverfahrens des Bindemittels erforderlich machen kann.

EP 2 183 328 A1 offenbart ein Verfahren zum Hersteilen eines Formteils einer

Gießform zum Vergießen von Metallschmelzen, wobei ein Kern- oder Formsand, der einen mit Wasserglas beschichteten Formgrundstoff aufweist _» in einen das Formteil abbildenden Hohlraum eingefüllt wird, und wobei der Kern- oder Formsand zum

Aushärten und Verfestigen zur Bildung des Formteils mit Wasserdampf als

Härtungsmittel in Kontakt gebracht wird,

Ramakrishnan, Robert„3-D-Drucken mit einem anorganischen Formstoffsystem" (Dissertation TU München) offenbart ein additives Fertigungsverfahren zur Herstellung anorganisch gebundener Gießformen und Gießkerne,

Es kann als eine Aufgabe der Erfindung angesehen werden, ein Verfahren und eine SD- Druck-Anordnung anzugeben, mit denen Formteile erzielbar sind, weiche aus

Partikelmaterial und Bindemittel gefertigt sind und eine erhöhte/zweckmäßige

Heißfestigkeit aufweisen. Es kann ferner als eine Aufgabe der Erfindung angesehen werden, ein Formteil mit verbesserter Heißfestigkeit anzugeben. Hierzu stellt die Erfindung ein Nachbehandlungsverfahren zur Erhöhung der

Heißfestigkeit eines aus Partikelmaterial und Bindemittel gefertigten Formteils gemäß Anspruch 1 , ein 3D-Druck- Verfahren zum Herstellen eines Formteils aus

Partikelmaterial und Bindemittel in Kombination mit einem Nachbehandlungsverfahren zur Erhöhung der Heißfestigkeit eines aus Partikelmaterial und Bindemittel gefertigten Formteils gemäß Anspruch 15, eine 3D-Druck-Anordnung gemäß Anspruch 17 sowie ein Formteil gemäß Anspruch 19 bereit. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Anschaulich haben die Erfinder nicht an herkömmlichen„Stellschrauben" gedreht, wie zum Beispiel der Forschung nach neuen Additiven oder der Optimierung von bekannten Additiven, sondern einen neuen Weg eingeschlagen, nämlich den einer

Nachbehandlung des gefertigten Formteils. Hierdurch wird die Möglichkeit geschaffen, auf den Einsatz von Additiven teilweise oder vollständig zu verzichten, was wiederum zu zahlreichen Vorteilen führen kann (Kostenersparnis, Prozessvereinfachung, einfaches Pulver/Partikelmaterial-Handling, inkl. Recycling des Pulvers etc.;

insbesondere im Fall des 3D-Drucks), bzw. die Heißfestigkeit weiter, über das übliche Maß hinaus zu erhöhen. Dabei haben die Erfinder überraschend herausgefunden, dass die Heißfestigkeit dadurch gesteigert werden kann, dass das Formteil und insbesondere dessen Bindemittel in einem erhitzten Zustand gasförmigem Wasser ausgesetzt werden. Entgegen möglicher Erwartungen, dass eine Zufuhr von Wasser der

Heißfestigkeit des Formteils nicht förderlich ist, wurde erkannt, dass eine Zufuhr von und Infiltration mit gasförmigem Wasser zu einer signifikanten Steigerung der

Heißfestigkeit von Formteilen führen kann. Die vorgeschlagene Nachbehandlung ist darüber hinaus einfach zu realisieren und äußerst effizient. Es wird angenommen, dass durch ein Eindringen des gasförmigen Wassers in das erhitzte Formteil möglicherweise eine Art (zusätzliche) Quervernetzung des Bindemittels erreicht wird, was wiederum zu einer Erhöhung der Heißfestigkeit des Formteils führt. Gemäß verschiedenen Aspekten der Erfindung wird ein Nachbehandlungsverfahren zur Erhöhung der Heißfestigkeit eines aus Partikelmaterial und Bindemittel gefertigten Formteils bereitgestellt (mit anderen Worten Heißfestigkeits-Erhöhungs- Nachbehandlungsverfahren, bei dem das gefertigte Formteil mit dem Ergebnis einer erhöhten Heißfestigkeit in zumindest einem Abschnitt davon einem Post-Prozess bzw. einer Nachbehandlung unterzogen wird), bei dem das Formteii ein im 3D-Druck hergestelltes Formteil ist und nach seiner Fertigung unter Verwendung einer

Heizvorrichtung erhitzt wird und das erhitzte Formteil einer durch Zuführen von Wasser erzeugten mit gasförmigem Wasser angereicherten Atmosphäre ausgesetzt wird.

Zur Erhöhung der Heißfestigkeit ist es dabei notwendig, dass das Formteil erhitzt wird und das erhitzte Formteil einer durch Zuführen von Wasser erzeugten, mit gasförmigem Wasser angereicherten Atmosphäre (im Folgenden auch„Wasser-Atmosphäre") ausgesetzt wird. Wird das Formteil lediglich erhitzt, ohne einer durch Zuführen von Wasser erzeugten mit gasförmigem Wasser angereicherten Atmosphäre ausgesetzt zu sein, wird keine merkliche Erhöhung der Heißfestigkeit des Formteils erreicht.

Um das erhitzte Formteil einer durch Zuführen von Wasser erzeugten mit gasförmigem Wasser angereicherten Atmosphäre auszusetzen, kann zum Beispiel externes Wasser zugeführt werden, d.h. Wasser, welches nicht aus dem Formteil selbst stammt, wie zum Beispiel aus dessen Bindemittel. Das (externe) Wasser kann hierbei zunächst in flüssiger Form zugeführt werden, wobei es in der Folge verdampft. Zum Beispiel kann flüssiges Wasser dadurch zugeführt werden, dass es in einem aufgeheizten Zustand der Atmosphäre in die Atmosphäre (zum Beispiel einem Heizraum der Heizvorrichtung) eingespeist, zum Beispiel eingespritzt/eingedüst, wird, und/oder flüssiges Wasser kann zum Beispiel in einem offenen Behältnis in der Atmosphäre angeordnet werden (zum Beispiel bereits vor dem Erhitzen). Alternativ oder zusätzlich kann das Wasser bereits gasförmig zugeführt werden, zum Beispiel in einem Gas-Gemisch enthaltend, wie zum Beispiel einem Luftgemisch. In Letzterem Fall hat das Gas-Gemisch dabei zum Beispiel einen höheren Gehalt an gasförmigem Wasser als die äußere Umgebung der

Heizvorrichtung (zum Beispiel einen mindestens um den Faktor 2 oder 3 erhöhten Gehalt, bezogen auf g/m ³ ), so dass eine Anreicherung der Atmosphäre, welcher der Formköper ausgesetzt werden soll, mit gasförmigem Wasser möglich ist. Unter einer mit gasförmigem Wasser angereicherten Atmosphäre kann insofern eine Atmosphäre verstanden werden, deren Gehalt an gasförmigen Wasser größer ist als der Gehalt an gasförmigen Wasser in der äußeren Umgebung der Heizvorrichtung (zum Beispiel mindestens um den Faktor 2 oder 3 erhöhter Gehalt, bezogen auf g/m ³ ). Die durch Zuführen von Wasser erzeugte, mit gasförmigem Wasser angereicherte Atmosphäre kann somit externes gasförmiges Wasser, resultierend aus der Wasser-Zuführung, und internes gasförmiges Wasser aufweisen, welches aus dem Formteil selbst stammt.

Die Zufuhr von Wasser kann zum Beispiel einmalig oder mehrmalig und/oder kontinuierlich oder getaktet/intermittierend erfolgen.

Dabei wird zum Beispiel ein direkter Kontakt des Formteils mit flüssigem Wasser ausgeschlossen oder vermieden, d.h. auf ein Minimum reduziert. Wird das Formteil flüssigem Wasser ansteile von gasförmigem Wasser ausgesetzt, kann das Formteil zerfallen.

Das Erhitzen des Formteils und das Aussetzen des Formteils einer mit gasförmigem Wasser angereicherten Atmosphäre können zum Beispiel nacheinander oder übertappend, teilweise oder vollständig, erfolgen. Die mit gasförmigem Wasser angereicherte Atmosphäre kann zum Beispiel von/in der Heizvorrichtung bzw. einer Heizkammer/einem Heizraum derselben ausgebildet sein, alternativ von/in einem separaten Raum, zum Beispie! einem dem Heizraum nachgeschalteten Raum.

Das Formteil kann zum Beispiel ohne die Zugabe von Additiven gefertigt sein/werden. Unter Additiv kann im Sinne der Anmeldung insofern ein Stoff verstanden werden, der dem Partikelmaterial und/oder dem Bindemittel während der Fertigung zugegeben wird, um die Heißfestigkeit des Formteils einzustellen/zu erhöhen. Die Erfindung schließt die Verwendung eines solchen Additivs jedoch nicht aus, und zur weiteren Erhöhung der Heißfestigkeit können ein oder mehrere Additive verwendet werden.

Gemäß verschiedenen Aspekten der Erfindung kann das Formteif zum Beispiel ein Gießformteil sein, zum Beispiel ein Gießkern oder eine Gießform, zum Beispiel ein Gießformabschnitt. Das Gießformteil kann zum Beispiel ein Metallguss-Gießformteil sein, d.h. ein Gießformteil, das zum Beispiel für Aluminiumguss, Grauguss,

Temperguss oder Stahlguss verwendet wird. Die vorliegende Erfindung kommt bei einem Gießformteil besonders zum Tragen, da die Heißfestigkeit der Formteile in der Gießereitechnik von besonderer Bedeutung ist Gemäß verschiedenen Aspekten der Erfindung kann das Bindemittel zum Beispiel Wasserglas aufweisen. Das Wasserglas kann zum Beispiel aus der Gruppe ausgewählt sein, welche aus Natronwasserglas, Kaliwasserglas, Lithiumwasserglas und

Kombinationen davon besteht. Das Bindemittel kann zum Beispiel zumindest ein

(wasserlösliches) Silicat aufweisen. Das Bindemittel kann zum Beispiel ein

wasserlösliches Alkalisilicat aufweisen, wobei das Alkalisilicat zum Beispiel aus der Gruppe ausgewählt sein kann, welche aus wasserlöslichem Natriumsilicat,

wasserlöslichem Kaliumsilicat, wasserlöslichem Lithiumsilicat und Kombinationen davon besteht. Das getrocknete/gehärtete Bindemittel kann zum Beispiel Kieselsäure und/oder Metasilicat aufweisen. Das Wasserglas kann zum Beispiel in fester bzw. trockener Form dem Partikelmaterial beigemengt werden, und Wasser kann mittels eines Druckkopfes dosiert auf eine Schicht aus Partikelmaterial und festem Bindemittel aufgetragen werden, um das Bindemittel selektiv anzulösen. Alternativ kann das Wasserglas zum Beispiel in fließfähiger Form, zum Beispiel in Form einer wässrigen Lösung, mittels eines Druckkopfes dosiert und selektiv auf eine Schicht aus Partikelmaterial

aufgetragen werden. Die Verwendung von Wasserglas kann vorteilhaft sein, da es gegenüber anderen Bindemitteln ein umweltverträgliches Bindemittel darstellt und zum Beispiel beim Gießen keine schädlichen, gesundheitsgefährdenden

Dämpfe/Emissionen erzeugt. Zudem kommt auch hier die vorliegende Erfindung besonders zum Tragen, da gerade im Fall der Verwendung von Wasserglas die

Bereitstellung einer zweckmäßigen Heißfestigkeit anspruchsvoll sein kann,

insbesondere dann, wenn das Formteil gedruckt wird.

Gemäß verschiedenen Aspekten der Erfindung kann das Partikelmaterial zum Beispiel Sandpartikel aufweisen. Unter Sandpartikeln können zum Beispiel natürlich

vorkommende und/oder synthetisch hergestellte, aus anorganischem Material bestehende Partikel mit einer Partikelgröße von 0,063 mm bis 2 mm verstanden werden. Die Sandpartikel können zum Beispiel ausgewählt sein aus der Gruppe, welche besteht aus Quarzsandpartikeln, Aluminiumoxidsandpartikeln,

Aluminiumsilicatsandpartikeln, Zirkonsandpartikeln, Olivinsandpartikeln,

Silicatsandpartikeln, Chromitsanpartikeln und Kombinationen davon. Die Sandpartikel können zum Beispiel eine durchschnittliche Partikelgröße von 90 bis 250 μιη, zum Beispiel von 90 bis 200 pm, zum Beispiel von 1 10 bis 180 pm, haben. Gemäß verschiedenen Aspekten der Erfindung kann das Formteil zum Beispiel ein mittels Binder-Jettings hergestelltes Formteil sein, Alternativ kann das Formteil zum Beispiel ein durch ein anderes generatives Fertigungsverfahren hergestelltes Formteil sein. Unter Binder-Jetting wird ein additiver Produktionsprozess verstanden, bei dem ein fließfähiges Bindemittel (zum Beispiel Wasserglas bzw. wässrige Lösung davon) oder eine fließfähige Bindemittelvorstufe oder eine fließfähiges Bindemittelkomponente (zum Beispiel Wasser in dem Fall eines Beimengens von festem Wasserglas in das Partikelmaterial) mittels einer Druckvorrichtung, zum Beispiel eines Druckkopfes, gezielt auf eine nicht-verfestigte Partikelmaterialschicht aufgetragen wird, um die Partikel des Partikelmaterials selektiv zu verbinden bzw. zu verkleben bzw. zu verfestigen, um so schichtweise ein Formteil herzustellen. Geeignete Verfahren und Vorrichtungen zum Herstellen des Formteils im 3D-Druck sind zum Beispiel in den Patentanmeldungen DE 10 2014 1 12 447 und DE 10 2009 056 687 beschrieben, deren Offenbarungsgehalt durch diese Bezugnahme insofern hierin mitaufgenommen ist. Auch hier kommt die vorliegende Erfindung zum Tragen, da wie eingangs erläutert im Fall des 3D-Drucks gegenüber herkömmlichen Verfahren abweichende Heißfestigkeiten beobachtet werden, zum Beispiel bei der Verwendung von Wasserglas als Bindemittel. Im SD- Druck können komplizierte Formteile einfach und kostengünstig hergestellt werden. Im Vergleich mit anderen additiven Herstellungsverfahren, zum Beispiel Lasersintern, können Formteile mittels Binder-Jettings schneller hergestellt werden und die

verwendeten Anlagen sind weniger komplex, weshalb Binder-Jetting kostengünstiger als andere additive Herstellungsverfahren ist.

Gemäß verschiedenen Aspekten der Erfindung kann das Formteil zum Beispiel nach seiner Fertigung in einer Schüttung aus losem Partikelmaterial eingebettet sein, welche zum Beispiel zusammen mit dem Formteil (oder einer Mehrzahl an Formteilen) in einer Baubox aufgenommen sein kann, und vor dem Erhitzen des Formteils aus der

Schüttung entpackt werden. Geeignete Verfahren zum Entpacken des Formteils sind zum Beispiel in den Patentanmeldungen DE 10 2012 106 141 und DE 10 2014 1 12 446 beschrieben, deren Offenbarungsgehalt durch diese Bezugnahme hierin

mitaufgenommen ist. Im einfachsten Fall kann das Formteil für ein Entpacken per Hand aus der Schüttung entnommen und so von nicht-verfestigtem Partikelmaterial getrennt werden. Das Entpacken vor dem Erhitzen erlaubt ein effizientes Durchführen des Nachbehandlungsverfahrens zur Erhöhung der Heißfestigkeit, wenngleich es denkbar ist, die gesamte Schüttung samt Formteil dem Nachbehandlungsverfahren zugänglich zu machen, Zum Beispiel kann durch das Entpacken des Formteils vor dem Erhitzen des Formteils bzw. vor dem Zuführen des Formteils zu der Heizvorrichtung das

Nachbehandlungsverfahren zur Erhöhung der Heißfestigkeit schneller und

kostengünstiger durchgeführt werden, da nur das Formteil selbst, jedoch nicht die das Formteil umgebende Partikelmaterialschüttung erhitzt werden muss, und des Weiteren kann das Formteil auf einfache Weise effektiv gasförmigem Wasser ausgesetzt werden. Zudem kann die Heizvorrichtung entsprechend kleiner dimensioniert werden. Alternativ oder zusätzlich kann vor dem Erhitzen des Formteils in dem

erfindungsgemäßen Nachbehandlungsverfahren ein Härten des Bindemittels (und somit ein Härten des Formteils) durchgeführt werden, zum Beispiel ein thermisches Härten. Zum Beispiel kann in einem Post-Prozess im Anschluss an die Fertigung des Formteils ein Härten vor und/oder nach dem Entpacken durchgeführt werden, zum Beispiel ein Härten vor dem Entpacken unter Verwendung einer Mikrowellen-Vorrichtung, wozu zum Beispiel die Baubox samt Schüttung in die Mikrowellen-Vorrichtung eingebracht werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann zum Beispiel ein wiederholtes (zum Beispiel schichtweises) Härten während der Herstellung des Formteils durchgeführt werden („in- machine" Prozess), zum Beispiel mittels Infrarot-Strahlung. Durch das Härten kann die Grünteilfestigkeit bzw. ggf. Entnahmefestigkeit des Formteils erhöht werden, was zum Beispiel bei komplexen oder schweren Formteilen vorteilhaft sein kann. Der Schritt des Härtens ist erfindungsgemäß jedoch optional und daher nicht zwingend notwendig, da das gefertigte Formteil auch ohne ein separates Härtungsverfahren bereits eine ausreichende Grünteilfestigkeit aufweisen kann (zum Beispiel im Fall eines

Verdruckens von Wasserglaslösung infolge einer optimierten Einstellung der Viskosität und ähnlicher Maßnahmen). Nach Anwendung/Durchlaufen des erfindungsgemäßen Behandlungsverfahrens kann das Bindemittel (und somit auch das Formteil) insofern zumindest die gleiche Härte wie nach einem Härten unter Verwendung der Mikrowellen- Vorrichtung aufweisen, selbst wenn Letzteres nicht durchgeführt wurde, so dass durch das erfindungsgemäße Nachbehandlungsverfahren zum Beispiel ein Härten mittels einer Mikrowellen-Vorrichtung eingespart werden kann. Das erfindungsgemäße

Nachbehandlungsverfahren kann daher zum Beispiel ohne einen zwischengeschalteten Post-Prozess zum Härten des Formteils auskommen/durchgeführt werden, und sich insofern zum Beispiel unmittelbar an den Herstellungsprozess (3D-Druck-Prozess, ggf. inklusive Entpacken) anschließen.

Gemäß verschiedenen Aspekten der Erfindung kann die Heißfestigkeit {zum Beispie! Heißbiegefestigkeit) des behandelten Formteils (d.h. des dem erfindungsgemäßen Nachbehandlungsverfahren unterzogenen Formteils) gegenüber der ursprünglichen Heißfestigkeit (vor Durchführung des erfindungsgemäßen Nachbehandlungsverfahrens) um mindestens 30 % erhöht sein, zum Beispiel um mindestens 40 %, zum Beispiel um mindestens 50 %, zum Beispiel um mindestens 60 %, zum Beispiel um mindestens 70 %, zum Beispiel um mindestens 80 %, zum Beispiel um mindestens 90 %, zum Beispiel um mindestens 100 %, zum Beispiel um mindestens 150 %, zum Beispiel um

mindestens 200 %, zum Beispiel um bis zu bis 500 %. Zur Ermittlung der jeweiligen Heißfestigkeit (vor und nach dem erfindungsgemäßen Nachbehandlungsverfahren) kann zum Beispiel eine Messung wie weiter unten beschrieben durchgeführt werden. Hierbei ist es in dem Fall eines komplexen Gießformteils zum Beispiel möglich, für die Messung der jeweiligen Heißfestigkeit einen Prüfkörper aus dem gleichen Material wie das eigentliche Formteil und mit dem gleichen Herstellungsverfahren wie für das eigentlich Formteil herzustellen, und anschließend den Prüfkörper der oder den gleichen Nachbehandlungen (das erfindungsgemäße Nachbehandlungsverfahren zur Erhöhung der Heißfestigkeit eingeschlossen) zu unterziehen, und zwar unter gleichen Bedingungen. Die jeweilige Messung kann dann am Prüfkörper erfolgen und dem Formteil für die Berechnung der Heißfestigkeitserhöhung zugerechnet werden.

Alternativ oder zusätzlich kann die jeweilige Heißfestigkeit zum Beispiel auch am

Gießformteil selbst ermittelt werden, zum Beispiel qualitativ anhand dessen

Maßhaltigkeit und/oder bei Kernbruch.

Gemäß verschiedenen Aspekten der Erfindung kann das erhitzte Formteil in der mit gasförmigem Wasser angereicherten Atmosphäre zum Beispiel derart gasförmigem Wasser ausgesetzt werden, dass das Formteil in zumindest einem Abschnitt davon von dem gasförmigen Wasser infiltriert wird und infolge der Infiltration die Heißfestigkeit in zumindest dem Abschnitt (zum Beispiel primär/im Wesentlichen nur in dem Abschnitt) erhöht wird, zum Beispiel durch eine Modifikation des Bindemittels, zum Beispiel durch Änderung der Polymerkonfiguration des Bindemittels. Der Abschnitt kann zum Beispiel eine Randschale des Formteils umfassen oder sein (d.h. einen äußeren Randbereich), zum Beispiel eine Randschale mit einer Tiefe von mindestens 250 pm, zum Beispiel mindestens 500 pm, zum Beispiel mindestens 1 mm, zum Beispiel mindestens 5 mm, zum Beispiel mindestens 1 cm _» zum Beispiel mindestens 2 cm. Unter Randschale bzw. deren Tiefe wird ein Bereich des Formteils verstanden, der sich von einer Oberfläche des Formteils orthogonal zur Oberfläche in das Formteil erstreckt. Die Erfinder haben gefunden, dass es ausreichend sein kann, die Heißfestigkeit (zumindest primär) nur in einer Randschale des Formteils zu erhöhen, um zu verhindern, dass das Formteil während des Gießvorgangs seine Form verändert, seine Maßhaltigkeit verliert und/oder Sprünge erleidet.

Gemäß verschiedenen Aspekten der Erfindung kann die Heizvorrichtung zum Beispiel aus der Gruppe ausgewählt sein, die aus einem Durchlaufofen, Umluftofen,

Konvektionsofen, Heißluftofen und Kombinationen davon besteht. Die Heizvorrichtung kann zum Beispiel einen Heizraum aufweisen, in dem das Formteil aufgenommen werden kann. Die Heizvorrichtung kann zum Beispiel eine Wasser-Zuführvorrichtung aufweisen, zum Beispiel in Form von ein oder mehreren Einspritzdüsen, durch die flüssiges und/oder gasförmiges Wasser in den Heizraum eingespritzt werden können. Alternativ oder zusätzlich kann die Heizvorrichtung zum Beispiel ein in dem Heizraum angeordnetes Behältnis aufweisen, das flüssiges Wasser aufnehmen kann bzw. in dem flüssiges Wasser aufgenommen ist. Zum Beispiel kann die Heizvorrichtung ferner ein oder mehrere Sensoren aufweisen, zum Beispiel einen Temperatur-Sensor zur

Ermittlung der Temperatur in dem Heizraum und/oder einen Feuchtigkeits-Sensor zur Ermittlung der Feuchtigkeit in dem Heizraum, d.h. dem Gehalt an gasförmigem Wasser in der Heizraum-Atmosphäre. Die Heizvorrichtung kann ferner eine Steuerung aufweisen, welche die Wasser-Zuführvorrichtung derart ansteuert, dass diese Wasser für eine vorgegebene Zeitdauer (siehe unten) in den Heizraum einspeist, zum Beispiel unter Berücksichtigung der mittels der Sensoren ermittelten Temperatur und/oder Feuchtigkeit. Die Heizvorrichtung kann zum Beispiel eine von einem 3D-Drucker und oben erwähnter optionaler Mikrowellen-Vorrichtung separate Vorrichtung sein, die zum Beispiel benachbart zu selbigen angeordnet und mittels eines Transportsystems, zum Beispiel fahrerloses Transportsystem, mit dem 3D-Drucker und/oder der Mikrowellen- Vorrichtung verbunden sein kann. Gemäß verschiedenen Aspekten der Erfindung kann das erhitzte Formteil zum Beispiel nach seiner Fertigung einem Heizraum einer Heizvorrichtung zugeführt werden (siehe oben) und unter Verwendung der Heizvorrichtung erhitzt werden. Der Heizraum kann zum Beispiel ein geschlossener Heizraum sein. Zum Beispiel kann das erhitzte Formteil in der Heizvorrichtung der mit gasförmigem Wasser angereicherten Atmosphäre ausgesetzt werden, zum Beispiel durch Zuführen von Wasser in den Heizraum der Heizvorrichtung, in welchem das Formteil aufgenommen ist/aufzunehmen ist. Wie bereits erwähnt, kann das Wasser dem Heizraum zum Beispiel in flüssiger und/oder gasförmiger Form zugeführt werden, zum Beispiel mittels einer der oben beschriebenen Verfahren/Vorrichtungen. Mit anderen Worten können zum Beispiel das Erhitzen und das Aussetzen einer Wasser-Atmosphäre in einem gemeinsamen bzw. demselben Heizraum stattfinden/durchgeführt werden, was einen einfachen

Nachbehandlungsprozess ermöglicht. D.h., die Wasser-Atmosphäre kann eine

Heizraum-Atmosphäre sein bzw. in dem Heizraum ausgebildet sein. Zum Beispiel kann der Heizraum-Atmosphäre in einem erwärmten Zustand derselben mittels der Wasser- Zuführvorrichtung flüssiges Wasser zugeführt werden, so dass dieses aufgrund des erwärmten Zustands in dem Heizraum verdampft wird und somit zur Ausbildung der Wasser-Atmosphäre beitragen kann. Gemäß verschiedenen Aspekten der Erfindung kann das erhitzte Formteil zum Beispiel für eine vorbestimmte Zeitdauer von mindestens 30 Sekunden der durch Zuführen von Wasser erzeugten mit gasförmigem Wasser angereicherten Atmosphäre ausgesetzt werden, zum Beispiel mindestens 45 Sekunden, zum Beispiel mindestens 60

Sekunden, zum Beispiel mindestens 2 Minuten, zum Beispiel mindestens 3 Minuten, zum Beispiel mindestens 4 Minuten, zum Beispiel mindestens 5 Minuten. Diese

Untergrenze kann variieren je nach Größe des Formteils und/oder Anforderung an die Heißfestigkeit und/oder gewünschte Tiefe obiger Randschale. Mit den besagten in Versuchen ermittelten Werten konnte jedoch ein jeweils zufriedenstellendes Ergebnis erzielt werden. Eine Obergrenze für die vorbestimmte Zeitdauer kann zum Beispiel mit 60 Minuten angegeben werden, zum Beispiel mit 45 Minuten, zum Beispiel 30 Minuten, wobei sich die angegebenen Werte für die Untergrenze und die Obergrenze beliebig kombinieren lassen. Während der vorbestimmten Zeitdauer kann dabei zum Beispiel unten angegebene Temperatur/Mindesttemperatur und/oder unten angegebener Gehalt an gasförmigem Wasser aufrechterhalten werden, zum Beispiel über die gesamte Zeitdauer hinweg, zum Beispiel über zumindest 95% der Zeitdauer, zum Beispiel über zumindest 90% der Zeitdauer, zum Beispiel über zumindest 85% der Zeitdauer, zum Beispiel über zumindest 80% der Zeitdauer. Gemäß verschiedenen Aspekten der Erfindung kann das Formteii oder zumindest ein Abschnitt davon (zum Beispiel obige Randschale) zum Beispiel auf eine Temperatur von größer gleich 150°C erhitzt werden, zum Beispiel größer gleich 175°C, zum

Beispiel größer gleich 200°C, zum Beispiel größer gleich 225°C, zum Beispiel größer gleich 250°C. Auch die Mindesttemperatur ist abhängig von verschiedenen Faktoren; mit den angegebenen Werten konnten jedoch zweckmäßige Ergebnisse erzielt werden. Eine zweckmäßige Höchsttemperatur kann zum Beispiel angegeben werden mit 350°C, zum Beispiel 300°C, wobei sich die angegebenen Werte für die Mindesttemperatur und die Höchsttemperatur beliebig kombinieren lassen. Ein beispielgebender Bereich kann zum Beispiel mit 260-280°C angegeben werden.

Gemäß verschiedenen Aspekten der Erfindung kann zum Erhitzen des Formteils zum Beispiel die Heizvorrichtung oder der Heizraum derselben auf eine (Ofen-)Temperatur von größer gleich 150°C erhitzt werden, zum Beispiel größer gleich 175°C, zum

Beispiel größer gleich 200°C, zum Beispiel größer gleich 225°C, zum Beispiel größer gleich 250°C. Eine (Ofen-)Höchsttemperatur kann zum Beispiel angegeben werden mit 350°C, zum Beispiel 300°C, wobei sich die angegebenen Werte für die

Mindesttemperatur und die Höchsttemperatur beliebig kombinieren lassen. Ein beispielgebender Bereich kann zum Beispiel mit 260-280°C angegeben werden. Die Heizvorrichtung oder deren Heizraum kann zum Beispiel zunächst auf die oben genannte Temperatur erhitzt werden, und anschließend kann durch Zuführen von

Wasser die Atmosphäre in der Heizvorrichtung oder deren Heizraum mit gasförmigem Wasser angereichert werden.

Gemäß verschiedenen Aspekten der Erfindung kann die durch Zuführen von Wasser erzeugte mit gasförmigem Wasser angereicherte Atmosphäre zum Beispiel einen

Gehalt an gasförmigem Wasser haben, der größer oder gleich 50 g/m ³ ist, zum Beispiel größer oder gleich 60 g/m ³ , zum Beispiel größer oder gleich 70 g/m ³ , zum Beispiel größer oder gleich 80 g/m ³ , zum Beispiel größer oder gleich 90 g/m ³ , zum Beispiel größer oder gleich 100 g/m ³ , zum Beispiel größer oder gleich 125 g/m ³ , zum Beispiel größer oder gleich 150 g/m ³ , zum Beispiel größer oder gleich 175 g/m ³ , zum Beispiel größer oder gleich 200 g/m ³ , zum Beispiel größer oder gleich 300 g/m ³ , zum Beispiel größer oder gleich 400 g/m ³ , zum Beispiel größer oder gleich 500 g/m ³ , zum Beispiel größer oder gleich 800 g/m ³ . Zum Betspiel kann die Atmosphäre bei oben angegebener Temperatur an gasförmigem Wasser gesättigt sein, zum Beispiel übersättigt, bzw. der Gehalt an gasförmigem Wasser kann zum Beispiel so gewählt/eingestellt sein, dass die Atmosphäre bei 100°C an gasförmigem Wasser gesättigt ist, zum Beispiel übersättigt. Auch der Mindestgehalt ist abhängig von verschiedenen Faktoren, zum Beispiel der Verweilzeit des Formteils in der Heizvorrichtung.

Gemäß verschiedenen Aspekten der Erfindung wird ein 3D-Druck-Verfahren zum Herstellen eines Formteils aus Partikelmaterial und Bindemittel in Kombination mit einem Nachbehandlungsverfahren zur Erhöhung der Heißfestigkeit eines aus

Partikelmaterial und Bindemittel gefertigten Formteils bereitgestellt, weiches wie oben beschrieben ausgebildet sein kann und sich an das Verfahren zum Herstellen des Formteils anschließt (mittelbar oder unmittelbar). Das SD-Druck-Verfahren zum

Herstellen eines Formteils aus Partikelmaterial und Bindemittel kann zum Beispiel ein Binder-Jetting-Verfahren sein (siehe oben). Geeignete 3D-Druck-Verfahren zum

Herstellen eines Formteils aus Partikelmaterial und Bindemittel sind zum Beispiel in den Patentanmeldungen DE 10 2014 112 447 und DE 10 2009 056 687 beschrieben, deren Offenbarungsgehalt durch diese Bezugnahme insofern hierin mitaufgenommen ist. Ein für die Verwendung in dem Herstellungsverfahren geeignetes Bindemittel ist zum Beispiel Wasserglas (siehe oben), welches in dem Fall eines Binder-Jetting-Verfahrens zum Beispiel in wässriger Lösung mittels eines Druckkopfes dosiert und selektiv auf einen Teilbereich einer zuvor aufgetragenen Schicht aus nicht-verfestigtem

Partikelmaterial aufgebracht werden kann. Die Schicht aus losem/nicht-verfestigtem Partikelmaterial kann optional zum Beispiel einen Zuschlagstoff enthalten, der ein Kriechen von dem selektiv aufgedruckten Wasserglas (aus dem Teilbereich)

reduziert/verhindert.

Gemäß verschiedenen Aspekten der Erfindung kann eines der oben genannten

Verfahren in Kombination mit einem Verfahren/Schritt des Gießens von Metall, zum Beispiel Aluminium oder einer Legierung davon, unter Verwendung des Formteils, welches/welcher sich an das Nachbehandlungsverfahren zur Erhöhung der Heißfestigkeit des Formteils anschließt (mittelbar oder unmittelbar), ausgeführt werden. Das Gussstück kann zum Beispiel ein Motorblock sein, ist aber selbstverständlich nicht hierauf eingeschränkt. Gemäß verschiedenen Aspekten der Erfindung ist eine 3D-Druck-Anordnung zur

Durchführung eines der oben genannten Verfahren bereitgestellt, wobei die SD-Druck- Anordnung einen SD-Drucker und eine Heizvorrichtung aufweist Die Heizvorrichtung kann wie oben beschrieben ausgebildet sein, d.h. einen Heizraum, welcher eingerichtet ist, um ein mittels des 3D-Druckers hergestelltes Formteil aufzunehmen, und eine Wasser-Zuführvorrichtung aufweisen, welche eingerichtet ist, um dem Heizraum gasförmiges Wasser zuzuführen (zum Beispiel vor und/oder nach Aufnahme des Formteils in dem Heizraum). Der 3D-Drucker kann zum Beispiel eine Bauplattform (welche zum Beispiel in einer Baubox aufgenommen sein kann), einen Beschichter (sog. Recoater) und eine Druckvorrichtung mit einem Druckkopf aufweisen. Geeignete 3D-Drucker sind zum Beispiel in den Patentanmeldungen DE 10 2014 1 12 447 und DE 10 2009 056 687 beschrieben, deren Offenbarungsgehalt durch diese Bezugnahme insofern hierin mitaufgenommen ist. 3D-Drucker und Heizvorrichtung können wie oben beschrieben zum Beispiel benachbart zueinander angeordnet sein und/oder über ein Transportsystem miteinander verbunden sein. Gemäß verschiedenen Aspekten der Erfindung kann die 3D-Druck-Anordnung ferner zum Beispiel eine Steuereinrichtung aufweisen, welche konfiguriert ist, um die Wasser-Zuführvorrichtung derart

anzusteuern, dass diese Wasser für eine vorgegebene Zeitdauer in den Heizraum einspeist. Die Steuereinrichtung kann zum Beispiel konfiguriert sein, um die

Zuführvorrichtung derart anzusteuern, dass diese eine vorgegebene Wassermenge in den Heizraum einspeist. Die Steuereinrichtung kann zum Beispiel mit einer

Einspritzdüse gekoppelt sein, um diese anzusteuern, zum Beispiel um einen Offen- Zustand und einen Geschlossen-Zustand der Einspritzdüse zu steuern. Die

Steuereinrichtung kann zum Beispiel eingerichtet sein, um die Temperatur in dem Heizraum zu steuern/regeln. In dem Heizraum kann zum Beispiel ein Temperatursensor angeordnet sein, der mit der Steuereinrichtung gekoppelt ist und der eingerichtet ist, um die Temperatur in dem Heizraum zu ermitteln. In dem Heizraum kann zum Beispiel ein Feuchtigkeitssensor angeordnet sein, der mit der Steuereinrichtung gekoppelt ist und der eingerichtet ist, den Gehalt an gasförmigem Wasser (bzw. die absolute

Luftfeuchtigkeit) in dem Heizraum zu ermitteln. Gemäß verschiedenen Aspekten der Erfindung ist ein Formtei! bereitgesteiit, das mit einem der oben beschriebenen Verfahren (nach)behandelt und/oder hergestellt wurde, bzw. mit einer der oben beschriebenen SD-Druck-Anordnungen hergestellt wurde, und somit eine erhöhte Heißfestigkeit in zumindest einer Randschale davon hat

Beispielgebende, aber nicht einschränkende Ausführungsformen der vorliegenden

Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert, Es zeigen:

Figur 1 ein Nachbehandlungsverfahren zur Erhöhung der Heißfestigkeit eines aus Partikelmaterial und Bindemittel gefertigten Formteils gemäß einer ersten

Ausführungsform der Erfindung.

Figur 2 ein Nachbehandlungsverfahren zur Erhöhung der Heißfestigkeit eines aus Partikelmaterial und Bindemittel gefertigten Formteils gemäß einer zweiten

Ausführungsform der Erfindung. Figur 3 ein Nachbehandlungsverfahren zur Erhöhung der Heißfestigkeit eines aus Partikelmaterial und Bindemittel gefertigten Formteils gemäß einer dritten

Ausführungsform der Erfindung.

Figur 4 ein Nachbehandlungsverfahren zur Erhöhung der Heißfestigkeit eines aus Partikelmaterial und Bindemittel gefertigten Formteils gemäß einer vierten

Ausführungsform der Erfindung.

Figur 5 ein Nachbehandlungsverfahren zur Erhöhung der Heißfestigkeit eines aus Partikelmaterial und Bindemittel gefertigten Formteils in Kombination mit einem

Verfahren/Schritt des Gießens von Metall gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung.

Figur 6 eine vereinfachte, schematische Ansicht einer 3D-Druck-Anordnung gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung. Figur 7 eine vereinfachte, schematische Ansicht eines Formteils gemäß einer siebten Ausführungsform der Erfindung. In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beigefügten Figuren Bezug genommen, die Teil dieser bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische

Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann.

Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es versteht sich, dass die Merkmale der hierin beschriebenen verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen und Aspekte miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch anders angegeben. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche definiert.

Im Rahmen dieser Beschreibung können Begriffe wie "verbunden", "angeschlossen" sowie "gekoppelt" verwendet werden zum Beschreiben sowohl einer direkten als auch einer indirekten Verbindung, eines direkten oder indirekten Anschlusses sowie einer direkten oder indirekten Kopplung.

In den Figuren werden identische oder ähnliche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen, soweit dies zweckmäßig ist.

Wie in den Figuren 1-5 gezeigt, wird in einem Nachbehandlungsverfahren zur Erhöhung der Heißfestigkeit (im Folgenden auch:„Verfahren zur Erhöhung der Heißfestigkeit") eines aus Partikelmaterial und Bindemittel gefertigten Formteils 100 gemäß den verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung das im 3D-Druck hergestellte Formteil 100 nach seiner Fertigung unter Verwendung einer Heizvorrichtung 40 erhitzt (Schritt S30), und das erhitzte Formteil 00 wird einer durch Zuführen von Wasser erzeugten mit gasförmigem Wasser angereicherten Atmosphäre ausgesetzt (Schritt S50). Die verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung geben somit Verfahren zur

Behandlung bzw. Nachbehandlung gefertigter Formteile 100 an. Das Formteil 100 kann ein Gießformteil sein, zum Beispiel ein Gießkern oder eine Gießform oder ein Gießformabschnitt, Das Partikelmaterial, aus dem das Formteil 100 gefertigt ist, kann Sandpartikel aufweisen. Die Sandpartikel können aus der Gruppe ausgewählt sein, welche besteht aus Quarzsandpartikeln, Aluminiumoxidsandpartikeln, Aluminiumsilicatsandpartikeln, Zirkonsandpartikeln, Olivinsandpartikeln,

Silicatsandpartikeln, Chromitsanpartikeln und Kombinationen davon. Das Bindemittel, aus dem das Formteil 100 gefertigt ist, kann zum Beispiel Wasserglas bzw. Silicat aufweisen, zum Beispiel Natronwasserglas bzw. Nathumsilicat. Das Bindemittel kann die Partikel des Partikelmaterials verbinden bzw. verkleben und somit zusammenhalten.

Das Formteil 100 ist ein im 3D-Druck hergestelltes Formteil 100 (siehe Schritt S72 in den Figuren 2 bis 4). Das Formteil 100 kann zum Beispiel ein mittels Binder-Jettings hergestelltes Formteil 100 sein. Das Formteil 100 kann zum Beispiel mittels eines in den Patentanmeldungen DE 10 2014 1 12 447 und DE 10 2009 056 687, deren

Offenbarungsgehalt durch diese Bezugnahme hierin mitaufgenommen ist,

beschriebenen Verfahrens hergestellt werden. Dabei kann zum Beispiel Wasserglas mittels eines Druckkopfes eines 3D-Druckers auf eine Schicht des nicht-verfestigten Partikelmaterials aufgetragen bzw. aufgedruckt werden.

Das Formteil 100 kann nach seiner Fertigung im 3D-Druck in einer Schüttung aus losem Partikelmaterial eingebettet sein, welche zum Beispiel zusammen mit dem

Formteil 100 in einer Baubox aufgenommen ist, und vor dem Zuführen des Formteils 100 zu der Heizvorrichtung 40 aus der Schüttung entpackt werden (siehe Schritt S90 in den Figuren 3 und 4). Vor dem Entpacken des Formteils 00 kann optional ein Härten des Bindemittels durchgeführt werden (siehe Schritt S1 10 in Figur 4). Das Härten kann zum Beispiel unter Verwendung einer Mikrowellen-Vorrichtung durchgeführt werden. Alternativ oder zusätzlich kann während der Herstellung des Formteils 100 wiederholt ein Härten, zum Beispiel ein thermisches Härten, durchgeführt werden.

Gemäß den verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung kann das erhitzte

Formteil 100 in der mit gasförmigem Wasser angereicherten Atmosphäre derart gasförmigem Wasser ausgesetzt werden, dass das Formteil 100 in zumindest einem Abschnitt davon von dem gasförmigem Wasser infiltriert wird und infolge der Infiltration die Heißfestigkeit in zumindest dem Abschnitt erhöht wird, zum Beispiel durch eine Modifikation des Bindemittels in dem Abschnitt, zum Beispiel durch Änderung der Polymerkonfiguration des Bindemittels, Der Abschnitt kann eine Randschale 102 des Formteils 100 umfassen (siehe Figur 7), zum Beispiel eine Randschale 102 mit einer Tiefe von mindestens 250 pm.

Die in dem Verfahren eingesetzte Heizvorrichtung 40 kann eine beliebige, geeignete Heizvorrichtung sein, zum Beispiel ein Durchlaufofen, Umluftofen, Konvektionsofen, Heißluftofen oder Kombinationen davon. Das erhitzte Formteil 100 kann zum Beispiet in der Heizvorrichtung 40 der mit gasförmigem Wasser angereicherten Atmosphäre ausgesetzt werden, zum Beispiel durch Zuführen von (flüssigem und/oder

gasförmigem) Wasser in einen Heizraum 42 der Heizvorrichtung 40, in welchem das Formteil 100 aufgenommen/aufzunehmen ist. Zum Beispiel kann das erhitzte Formteil 100 in der Heizvorrichtung 40 der mit gasförmigem Wasser angereicherten Atmosphäre ausgesetzt werden, indem ein offenes Gefäß, das flüssiges Wasser enthält, dem

Hetzraum 42 zugeführt oder in diesem angeordnet wird. Alternativ oder zusätzlich kann das erhitzte Formteil 100 in der Heizvorrichtung 40 der mit gasförmigem Wasser angereicherten Atmosphäre ausgesetzt werden, indem flüssiges Wasser mittels einer geeigneten Vorrichtung, zum Beispiel Einspritzdüse, in den Heizraum 42 eingespeist wird.

Das Formteil 100 oder zumindest ein Abschnitt davon können in dem Verfahren zum Beispiel auf eine Temperatur von mindestens 150°C erhitzt werden, und das erhitzte Formteil 100 kann in dem Verfahren zum Beispiel für eine vorbestimmte Zeitdauer (zum Beispiel mindestens 30 Sekunden) der durch Zuführen von Wasser erzeugten mit gasförmigem Wasser angereicherten Atmosphäre ausgesetzt werden, die zum Beispiel einen Gehalt an gasförmigem Wasser von größer oder gleich 50 g/m ³ hat.

Gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung kann die Heißfestigkeit des behandelten Formteils 100 gegenüber der ursprünglichen Heißfestigkeit (d.h.

gegenüber der Heißfestigkeit des unbehandelten Formteils) um mindestens 30 % erhöht sein. An das oben beschriebene Verfahren zur Erhöhung der Heißfestigkeit kann sich ein Verfahren/Schritt des Gießens von Metall, zum Beispiel Aluminium oder einer Legierung davon, unter Verwendung des Formteils 100, anschließen (siehe Schritt S130 in Figur 5),

Wie in Figur 8 gezeigt, weist eine 3D-Druck-Anordnung gemäß Ausführungsformen der Erfindung einen 3D-Drucker 20 und eine Heizvorrichtung 40 mit einem Heizraum 42, welcher eingerichtet ist, um ein mittels des 3D-Druckers 20 hergestelltes Formteil 100 aufzunehmen, und einer Wasser-Zuführvorrichtung 44 auf, welche eingerichtet ist, um dem Heizraum 42 gasförmiges Wasser zuzuführen. Der 3D-Drucker 20 kann zum

Beispiel wie in den Patentanmeldungen DE 10 2014 1 12 447 und DE 10 2009 056 687, deren Offenbarungsgehalt durch diese Bezugnahme hierin mitaufgenommen ist, beschrieben ausgebildet sein und kann zum Beispiel eine Baubox mit einer

Bauplattform, einen Beschichter und einen Druckkopf aufweisen. Die Heizvorrichtung 40 kann wie oben beschrieben ausgestaltet sein. Die Wasser-Zuführvorrichtung 44 kann zum Beispiel eine Einspritzdüse 46 aufweisen, welche zum Beispie! eingerichtet sein kann, um dem Heizraum 42 gasförmiges und/oder flüssiges Wasser zuzuführen.

Die 3D-Druck-Anordnung kann ferner eine Steuereinrichtung 60 aufweisen, welche konfiguriert ist, um die Wasser-Zuführvorrichtung 44 derart anzusteuern, dass diese Wasser für eine vorgegebene Zeitdauer in den Heizraum 42 einspeist. Die

Steuereinrichtung 60 kann zum Beispiel mit der Einspritzdüse 46 der Zuführvorrichtung 44 gekoppelt sein, um diese anzusteuern, zum Beispiel um einen Offen-Zustand und einen Geschlossen-Zustand der Einspritzdüse 46 zu steuern. Die Steuereinrichtung 60 kann zum Beispiel eingerichtet sein, um die Temperatur in dem Heizraum 42 zu steuern/regeln. In dem Heizraum 42 kann zum Beispiel ein Temperatursensor 80 angeordnet sein, der mit der Steuereinrichtung 60 gekoppelt ist und der eingerichtet ist, um die Temperatur in dem Heizraum 42 zu ermitteln. In dem Heizraum 42 kann zum Beispiel ein Feuchtigkeitssensor 82 angeordnet sein, der mit der Steuereinrichtung 60 gekoppelt ist und der eingerichtet ist, um den Gehalt an gasförmigem Wasser (bzw. die absolute Luftfeuchtigkeit) in dem Heizraum 42 zu ermitteln.

Versuchsbeispiel Im Folgenden wird ein Versuchsbeispiel aus einer Reihe von Versuchen wiedergegeben, die die Anmelderin zur Verifizierung der Erfindung durchgeführt hat.

Tabelle 1 zeigt die relativen Heißfestigkeiten verschiedener Prüfkörper, Sämtliche Prüfkörper wurden aus dem gleichen Material (mit der Ausnahme, dass die Prüfkörper 1 , 3 und 4 kein heißfestigkeitssteigerndes Additiv enthielten), mit dem gleichen

Herstellungsprozess und mit der gleichen Nachbehandlung (falls zutreffend)

hergestellt/behandelt. Hierzu wurden die Prüfkörper mittels Binder-Jettings unter Verwendung von Quarzsand als Partikelmaterial und Natronwasserglas als Bindemittel (verdruckt als wässrige Lösung) hergestellt, und hatten eine Abmessung von 172 mm x 22,4 mm x 8 mm („HDT-Prüfriegel", HDT: Hot Deformation Test). Nach der Herstellung der Prüfkörper im 3D-Druck wurden die Prüfkörper entpackt, und dann unmittelbar einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Erhöhung der Heißfestigkeit unterzogen (die Prüfkörper 1 und 2 ausgenommen). Eine separate Härtung wurde nicht durchgeführt.

Wie Tabelle 1 zu entnehmen ist, wurde dem ersten Prüfkörper kein Additiv zur

Verbesserung der Heißfestigkeit zugegeben, und der Prüfkörper wurde nicht mit dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelt. Dem zweiten Prüfkörper wurde ein Additiv zur Verbesserung der Heißfestigkeit zugegeben, und der Prüfkörper wurde nicht mit dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelt. Dem dritten und vierten Prüfkörper wurde kein Additiv zur Verbesserung der Heißfestigkeit zugegeben, und die Prüfkörper wurden mit dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelt. Dem fünften und sechsten Prüfkörper wurde ein Additiv zur Verbesserung der Heißfestigkett zugegeben, und die Prüfkörper wurden mit dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelt. Der vierte Prüfkörper stellt eine Reproduktion des dritten Prüfkörpers dar, und der sechste stellt eine Reproduktion des fünften Prüfköpers dar.

Die Ermittlung der Heißfestigkeit erfolgte mittels des Prüfgeräts„HOT-FLEX, Hot Deformation Tester" der Firma„BENETLAB". Zur Ermittlung der Heißfestigkeit wurde der Prüfkörper in das Prüfgerät eingespannt, ein Wegemesser mit Prüfgewicht (Masse: 26,02 g) auf den Prüfkörper aufgelegt, der Prüfkörper mittels einer Gasflamme

(Temperatur: ca. 1200°C; am Prüfgerät kann zum Beispiel ein Brenngasstrom von 5 x 1 Q ^~8 L/h und ein Luftstrom von 13 L/h eingestellt sein/werden) von unten erhitzt und die Durchbiegung des Prüfkörpers über die Zeit gemessen. Aus der verstrichenen Zeit, bis eine vorgegebene Durchbiegung nach unten (zum Beispiel von 2 mm) erreicht wurde, wurden die unten stehenden, relativen Heißfestigkeiten ermittelt. Die relative

Heißfestigkeit des ersten Prüfkörpers wurde auf 1 gesetzt. Die relativen

Heißfestigkeiten der anderen Prüfkörper wurden ermittelt durch Dividieren der jeweils verstrichenen Zeit eines zugehörigen Prüfkörpers durch diejenige des Prüfkörpers 1. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt.

Tabelle 1

¹ Dem Sand wurden 0,5 Massen-% eines Pulveradditivs zur Erhöhung der

Heißfestigkeit zugefügt.

² Ein Konvektionsofen wurde auf 260-280°C erhitzt; dann wurde flüssiges Wasser in den Ofen eingespritzt (ca. 100 mL); dann wurde der Prüfkörper in den Ofen eingeführt und für 20 Minuten im Ofen belassen, wobei in regelmäßigen Intervallen flüssiges Wasser nachgespritzt wurde. Aus dem Vergleich des ersten Prüfkörpers mit dem dritten und vierten Prüfkörper ist ersichtlich, dass durch das erfindungsgemäße Verfahren die Heißfestigkeit eines behandelten Formteils 100, dem kein Additiv zur Erhöhung der Heißfestigkeit zugegeben wird, gegenüber der ursprünglichen Heißfestigkeit des Formteils 100 um mehr als 100 % erhöht werden kann. Aus dem Vergleich des zweiten Prüfkörpers mit dem fünften und sechsten Prüfkörper ist ersichtlich, dass durch das erfindungsgemäße Verfahren die Heißfestigkeit eines behandelten Formteils 100, dem ein Additiv zur Erhöhung der Heißfestigkeit zugegeben wird, gegenüber der ursprünglichen

Heißfestigkeit des Formteils 100 um ca. 40% erhöht werden kann. D.h., durch das erfindungsgemäße Verfahren kann auch die Heißfestigkeit von Formteilen 100 erhöht werden, denen ein Additiv zur Erhöhung der Heißfestigkeit zugegeben wird. Aus dem Vergleich des dritten und vierten Prüfkörpers mit dem fünften und sechsten Prüfkörper ergibt sich zudem, dass in dem vorliegenden Vergleichsbeispiel bei

Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf die Zugabe von einem Additiv verzichtet werden kann,

Die vorhergehende Beschreibung von spezifischen beispielgebenden

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wurde präsentiert zum Zwecke der Illustration und Beschreibung, Sie soll nicht erschöpfend sein oder die Erfindung auf die offenbarten präzisen Formen beschränken, und selbstverständlich sind viele

Modifikationen und Variationen im Lichte der obigen Lehre möglich. Die

beispielgebenden Ausführungsformen wurden ausgewählt und beschrieben, um bestimmte Prinzipien der Erfindung und ihre praktische Anwendung zu erläutern, um hierdurch Fachleuten zu ermöglichen, verschiedene beispielgebende

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sowie verschiedene Alternativen und Modifikationen davon herzustellen und anzuwenden. Es ist beabsichtigt, dass der

Umfang der Erfindung durch die hieran angehängten Ansprüche und ihre Äquivalente definiert wird.