Beschreibung
Verfahren zum Aufbauen strukturierter keramischer Grünkörper.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbauen strukturierter keramischer Grünkörper aus strukturierten Teilen, die aus Rohlingen wie Folien, Platten, Gießteilen, Spritzgußteilen, Extrudaten oder Preßlingen hergestellt sind.
Es ist bekannt, keramische Grünkörper der genannten Art herzustellen. Dabei werden die strukturierten Teile aus den Folien, Platten, Gießteilen, Spritzgußteilen, Extrudaten oder Pulverpreßlingen durch Sägen, Fräsen, Bohren, Drehen, Lasern oder Stanzen herausgeschnitten. Nachteilig bei diesem Verfahren ist einerseits die mechanische Belastung der Schnittkante, die zu groben Strukturen und zu Krümelbildung führt und anderseits ihre thermische Belastung beim Schneiden mit Lasern, wo es zum Ausbrand von organischen Komponenten in der Grünmasse kommt.
Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Die Erfindung löst die Aufgabe durch ein Verfahren der eingangs genannten Art, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man aus den Rohlingen mittels Flüssigkeitsstrahl die strukturierte Teile schneidet, die geschnittenen Teile mit Laminiermittel versieht und stapelt und nachfolgenden den Stapel aus Teilen preßt.
Andererseits ist es möglich, die Teile erst mit Laminiermittel zu versehen und anschließend mit Flüssigkeitsstrahl zu strukturieren und weiter aufzubauen. Jede dieser Abfolgen kann sich auch mehrfach wiederholen.
Das Schneiden/ Strukturieren umfaßt das Ausarbeiten von Löchern einfacher oder komplizierter Geometrie im Innern eines Teiles oder Körpers bzw. das beliebige Gestalten von Rändern.
Für den Aufbau zahlreicher Grünkörper kann es von Vorteil sein, die strukturierten Teile mit einem Flüssigkeitsstrahl mit einer Düsenaustrittsgeschwindigkeit von 300 bis 1400 m/s und einem Strahldurchmesser von 0,04 bis 0,3 mm aus einem getrockneten, aus Schlicker hergestellten Folienband zuschneiden. Die Stapel aus strukturierten Teilen können mit einem Flächendruck von 0,1 bis 1 N/mm 2 bei Temperaturen von 10 bis 150 °C und über einen Zeitraum von 1 bis 60 s gepreßt werden. Der Flüssigkeitsstrahl kann programmgesteuert werden und die Flüssigkeit pulverförmigen Feststoff enthalten. Als Flüssigkeit eignet sich unter anderem Wasser, Öl, Lösemittel, flüssige Polymere oder Lösemittelgemische.
Die Vorteile des Verfahrens sind im wesentlichen in der Qualität der Schnittkante (glatt, krümelfrei) und der Möglichkeit der rationellen individuellen Strukturierung der einzelnen Teile zu sehen. Letzteres bietet den Vorteil des einfachen Stapeins der Teile zu größeren Einheiten ohne die Teile drehen und wenden zu müssen. Es lassen sich feine Strukturen hinunter bis zu 1 mm Stegbreite in Rohlinge von mehr als 5 mm Dicke schneiden, ohne befürchten zu müssen, daß diese kollabieren. Mit dem Schneidverfahren können Rohlinge mit Dicken bis zu ca. 20 mm, bei Zusatz von pulverförmigem Feststoff zur Flüssigkeit (Abrasivschneiden) bis zu 100 mm geschnitten werden. Durch CNC- Steuerung des Flüssigkeitsstrahls in Verbindung mit CAD-Systemen können komplizierte Schneidgeometrien hergestellt werden. So könnep nach dem Verfahren aus Rohlingen Platten und Folienkarten mit Ausnehmungen beliebiger Außen- und Innenkontur für den Aufbau von Dichtscheiben, Leitungsrohren, Heiz- und Kühlstäben, Düsen, Brennerplatten für Heizgeräte, Wärmetauscher alier Art, Katalysatorträger, Chip-Gehäusen, Substrate, Hitzeschildern, Solarempfänger und vieles mehr geschnitten werden.
Die Reihenfolge, welche Folien, Teile oder Körper mit Flüssigkeitsstrahl geschnitten werden, bzw. die Reihenfolge der Behandlung von Folien oder Teilen zum Zusammenlaminieren durch entsprechende Programmsteurung kann scheinbar unsystematisch nach Zeit-Kriterien erfolgen. Anstelle der sequentiellen
Abarbeitung kann eine ereignisgesteuerte Disposition treten, die den aus der Reihenfolge der zu erzeugenden Teile generierten Operationsplan ereignisgesteuert abarbeitet. Der dazu notwendige Operationsplan-Generator kann mit den klassischen Mitteln des Compiler-Baus erzeugt werden. Ein Wenden von unten nach oben kann durch Wenden der Schnittstruktur im Rahmen der Programmsteuerung vermieden werden. Diese Verfahren eignen sich insbesondere für Strukturen und Körper, deren zu laminierende Folien bzw. Teile jeweils einteilig sind und nicht aus mehreren z.B. getrennten, parallelen Einzelstegen bestehen. Eine Positioniergenauigkeit beim Aufbauen von ca. ± 0,1 mm ist ausreichend, um die Grün- bzw. Hartbearbeitung der Außenfläche weitgehend zu vermeiden.
Zum Fixieren von Teilen beim Flüssigkeitsstrahlschneiden dient eine Trägerplatte aus Weichmetall, die die gewünschte Schneidgeometrie als Schlitze enthält; diese Schlitze lassen sich mit Abrasiv-Flüssigkeitsstrahltechnik und dem gleichen Steuerungsprogramm in die Trägerplatte einarbeiten. Von diesem Werkstück- träger lassen sich die strukturierten Teile ohne Verlust der Meßgenauigkeit zur Montagevorrichtung transportieren.
Falls die Folie nur an den erhabenen Stellen bedruckt werden soll, kann ein vollflächig durchlässiges Sieb verwendet werden, das auf der Druckseite gegengerakelt wird.
Als Werkstoffe eignen sich alle silikatischen, oxidischen und nicht-oxidischen Werkstoffe der Keramik, insbesondere alle Werkstoffe auf Basis SiC, Si 3 N 4 , AIN, AI 2 O 3 und Titanate.
Vor dem Hauptbrand (Sintern, Silicieren usw.) kann ein Vorbrand erfolgen, der u.a. durch Reduzieren, Oxidieren, Verdampfen und/oder Auslaufen flüssiger Komponenten hilft, die Organik teilweise oder vollständig auszutreiben bzw. umzusetzen. Die aufgebauten Körper können im Pulverbett liegen).
