Gebiet der Erfindung

In der Automobilindustrie werden zahlreiche Rohrleitungen in verschiedenen Formen, beispielsweise für die Luftzufüh¬ rung zum Motor oder als Tankstutzen, eingesetzt. An derar¬ tige Rohrleitungen werden eine Reihe harter technischer An- forderungen gestellt, welche insbesondere durch die rauen Umgebungsbedingungen, beispielsweise im Motorraum, bedingt sind.

Stand der Technik

Traditionell werden Rohrleitungen aus technischen Kunst¬ stoffen, wie beispielsweise Polyamid, hergestellt. Häufig stoßen diese technischen Kunststoffe jedoch an die Grenzen ihrer Anwendbarkeit. Insbesondere die Wärmeformbeständig- keit vieler technischer Kunststoffe erfüllt nicht immer die Anforderungen, welche durch die hohen Temperaturen im Mo- torraum gegeben sind. Daher werden bereits heute viele Rohrleitungen im Motorraum wieder aus metallischen Werk¬ stoffen geformt.

Ein Standardverfahren zur Formgebung von Metallrohren ist das Hydroforming-Verfahren. Bei diesem Verfahren wird ein Metallrohr mit einem Fluid (beispielsweise Öl) gefüllt und in ein Werkzeug mit einem Formnest eingelegt. Mit Hilfe von Stempeln wird in dem Fluid ein Überdruck erzeugt, wodurch sich das Metallrohr verformt und an die äußere Form des Formnests im Werkzeug anpasst. Das Hydroforming-Verfahren ist jedoch aufwändig und teuer, und die erzielbaren Geomet¬ rien sind begrenzt.

Aufgabe

Aufgabe der Erfindung ist es, ein kostengünstiges Verfahren anzugeben, das die Herstellung komplexer Hohlkörper aus wärmebeständigem Material ermöglicht. Dabei soll eine mög- liehst freie Wahl der Geometrie der Hohlkörper möglich sein. Weiterhin soll auch die Verwendung verschiedener Werkstoffe innerhalb eines Bauteils möglich sein.

Lösung

Diese Aufgabe wird durch die Erfindungen mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbil- düngen der Erfindungen sind in den Unteransprüchen gekenn¬ zeichnet.

Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines Hohlkörpers vorgeschlagen, welcher mindestens eine metallische und/oder keramische Komponente aufweist. Das Verfahren soll folgende Schritte aufweisen (siehe Fig. 1) : a) ein Bindermaterial wird mit einem keramischen und/oder metallischen Pulver gemischt (Schritt 10 in Fig. 1) , b) die Viskosität des Gemischs wird auf einen Wert von min¬ destens 1000 Pa s eingestellt (Schritt 12) , c) das entstandene Gemisch wird mittels einer oder mehrerer Düsen zu einem Schlauch geformt (Schritt 14) , d) der Schlauch wird mittels eines Blasformverfahrens zu einem zweiten Hohlkörper (Grünling) geformt (Schritt 16) , e) der Grünling wird unter Entfernung des Bindermaterials (Entbindern) in einen dritten Hohlkörper (Braunling) umge¬ wandelt (Schritt 18) und f) der Braunling wird durch einen Temperaturbehandlungs- schritt (Sintern) in den ersten Hohlkörper umgewandelt (Schritt 20) .

Die Verfahrensschritte a) , e) und f) weisen Ähnlichkeiten mit dem aus der Spritzgusstechnologie bekannten sogenannten "Powder Injection Molding"-Verfahren (PIM) auf. Bei diesem Verfahren wird aus einem thermoplastischen Gemisch aus ei¬ nem Bindermaterial und einem metallischen oder keramischen Pulver mittels einer handelsüblichen Spritzgießmaschine und einem entsprechenden Werkzeug ein Grünling geformt. Nach dem Entformen wird durch eine erste Behandlung mit erhöhter Temperatur, durch verschiedene Lösemittel oder durch Kata¬ lysatorbehandlung das Bindermaterial aus dem Grünling ent¬ fernt, wodurch ein Braunling entsteht. Anschließend wird dieser Braunling gesintert, so dass ein solides metalli¬ sches bzw. keramisches Bauteil entsteht.

Entsprechend der verwendeten Werkstoffe unterscheidet man beim PIM-Verfahren zwischen "Metal Injection Molding" (MIM) und "Ceramic Injection Molding" (CIM) . Ein Beispiel für die Verwendung von MIM für die Herstellung von Kameragehäusen ist in JP 2001288501 A beschrieben.

Die Verwendung des Spritzgussverfahrens in Form eines PIM- Prozesses bereitet jedoch insbesondere bei Bauteilen, wel¬ che einen Hohlraum aufweisen, häufig unüberwindbare Schwie¬ rigkeiten. Daher ist auch die Herstellung metallischer oder keramischer Hohlkörper nach dem MIM- bzw. CIM-Verfahren bislang nicht oder nur schwer möglich. In der JP 08143911 A ist ein Verfahren beschrieben, nach welchem mittels eines zentralen Dorns in einem Werkzeug ein axialer Hohlraum in einem MIM- bzw. CIM-Bauteil erzeugt werden kann. Auf diese Weise lassen sich also auch durch Spritzguss Hohlkörper er- zeugen, wobei jedoch, da der zentrale Dorn nach dem Spritz¬ guss aus dem Bauteil entfernt werden muss, die Wahl der Ge¬ ometrie der Hohlkörper stark beschränkt ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren überwindet diese Problema- tik, indem das Prinzip des PIM-Verfahrens mit Aspekten der Blasformtechnologie kombiniert wird. Eine Übersicht über die verschiedenen bekannten Blasformverfahren findet sich beispielsweise in DuPont Technische Kunststoffe: Blasform¬ anleitung.

Beim Blasformen wird ein Schlauch in einem Werkzeug aufge¬ blasen, bis er die Form des Formnests im Werkzeugs angenom¬ men hat. Die bekannten Blasformverfahren sind allerdings bislang nur für bestimmte technische Kunststoffe einsetz¬ bar, nicht jedoch für die beim PIM-Verfahren eingesetzten Gemische, da bei diesen Gemischen die Viskosität zu gering ist. Daher lässt sich mit diesen Gemischen kein stabiler Schlauch erzeugen, wie er für das Blasformverfahren erfor¬ derlich ist. Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird die Vis¬ kosität des Gemischs auf einen Wert von mindestens 1000 Pascalsekunden eingestellt, was die Herstellung eines sta¬ bilen Schlauches ermöglicht. Dieser kann dann mittels des Blasformverfahrens verarbeitet werden. Auf diese Weise las¬ sen sich durch das beschriebene Verfahren auch komplexe me¬ tallische und/oder keramische Hohlkörper herstellen.

Unter einem Hohlkörper im Sinne dieser Erfindung ist dabei ein Bauteil zu verstehen, welches mindestens einen ge¬ schlossenen Hohlraum aufweist. Unabhängig davon kann jedoch dieser Hohlraum durch nachfolgende Verfahrensschritte (bei¬ spielsweise durch Schneiden oder Fräsen vor Verfahrens¬ schritt e) oder f)) geöffnet werden, so dass beispielsweise ein offenes Rohr entsteht.

Der Hohlkörper kann ganz oder teilweise aus einem metalli¬ schen und/oder keramischen Werkstoff bestehen oder derart ausgestaltet sein, dass verschiedene Abschnitte des Hohl- körpers aus unterschiedlichen Werkstoffen bestehen.

Im folgenden werden die einzelnen Verfahrensschritte näher beschrieben. Die Schritte müssen nicht notwendigerweise in der angegebenen Reihenfolge durchgeführt werden, und das Verfahren kann auch weitere, nicht genannte Schritte auf¬ weisen. Zunächst wird ein Bindermaterial mit einem keramischen und/oder metallischen Pulver gemischt. Dieser Verfahrens¬ schritt kann Bestandteil des Verfahrens vor Ort sein oder kann sinngemäß auch separat bei einem Rohstofflieferanten erfolgen. Dem Gemisch können zur Verbesserung der mechani¬ schen Eigenschaften und/oder zur Einstellung bestimmter magnetischer, elektrischer, thermischer oder optischer Ei¬ genschaften auch noch weitere Füllstoffe beigemischt wer¬ den.

Grundsätzlich lassen sich eine große Anzahl verschiedener sinterfähiger metallischer oder keramischer Pulver ver¬ schiedener Korngrößen und Kornformen einsetzen. Auch metal¬ lische Legierungen, Metalloxide, -carbide oder -nitride o- der metallorganische Komplexe sowie andere Verbindungen me¬ tallischer Elemente sind verwendbar. Auch Gemische metalli¬ scher und keramischer Pulver sind möglich oder Mischungen verschiedener Metalle bzw. Keramikwerkstoffe. Die Korngröße und Kornform bestimmt dabei wesentlich die Porosität des späteren Werkstücks und die Isotropie bzw. Anisotropie der Volumenschwindung beim Entbindern und Sintern.

Als Bindermaterial lassen sich sowohl organische Materia¬ lien (beispielsweise Thermoplaste oder Wachse) als auch an- organische Materialien (beispielsweise Silikone) einsetzen.

Der Binder sollte beim späteren Entbindern durch thermische Behandlung und/oder Lösungsmittelbehandlung und/oder durch katalytische Zersetzung möglichst vollständig aus dem Bau- teil entfernbar sein.

Der Mischvorgang kann beispielsweise in einem Mischaggregat stattfinden. Sinngemäß eingeschlossen in diesen Mischvor- gang kann auch ein anschließendes Homogenisieren des Ge- mischs sowie ein Granulieren sein. Eine genauere Beschrei¬ bung der Zusammensetzung eines möglichen Gemischs erfolgt weiter unten in der Beschreibung.

Das Gemisch wird auf eine Viskosität von mindestens 1000 Pascalsekunden (Pa s) eingestellt, vorzugsweise sogar auf eine Viskosität von mindestens 3000 Pa s. Häufig werden so¬ gar Viskositäten von mehr als 10000 Pa s oder sogar von 40000 Pa s und mehr eingesetzt.

Diese im Vergleich zum Spritzguss (siehe z. B. DE 199 25 197 Al) sehr hohe Viskosität ist erforderlich, um die Bil¬ dung eines stabilen Schlauchkörpers zu gewährleisten. Das Einstellen der Viskosität kann, je nach Art der verwendeten Materialien, auf unterschiedliche Weise erfolgen. Wenn thermoplastische Bindermaterialien eingesetzt werden, so kann, neben einer geeigneten Auswahl der thermoplastischen Materialien, die Einstellung der Viskosität durch Temperie- ren auf eine bestimmte Temperatur und/oder durch Einwirkung bestimmter Scherkräfte erfolgen. Typischerweise wird dieser Verfahrensschritt mittels geeigneter Extruder durchgeführt, welche beispielsweise mit einer beheizten Düse ausgestattet sein können. Das Gemisch wird dabei mittels einer Extru- derschnecke plastifiziert, also auf die gewünschte Viskosi¬ tät eingestellt und zu einem Schlauch extrudiert (Verfahrensschritt c)) .

Alternativ kann die Einstellung der Viskosität auch bei- spielsweise durch Verwendung geeigneter duroplastischer o- der elastomerer Bindermaterialien erfolgen, beispielsweise durch Zugabe von silikonartigen Materialien. Das entstandene Gemisch wird anschließend mittels einer o- der mehrerer Düsen zu einem Schlauch geformt. Der Verfah¬ rensschritt der Schlauchformung kann beispielsweise mittels eines Extruders erfolgen. Bei diesem Extruder kann es sich beispielsweise um einen handelsüblichen Extruder handeln, welcher einen Schlauch z. B. in horizontaler oder vertika¬ ler Richtung extrudiert.

Dabei kann es sich nicht nur um einen radialsymmetrischen Schlauch oder Schlauch mit runder Querschnittsgeometrie handeln, sondern auch beispielsweise um einen Schlauch mit anderer Querschnittsgeometrie, z. B. mit polygoner oder o- valer Querschnittgeometrie. Die Querschnittgeometrie des Schlauches kann auch entlang einer Schlauchachse variieren. Auch ein spritzgegossener, schlauchartiger Vorformling (wie er beispielsweise beim Spritzblasformen erzeugt wird) ist möglich.

Entsprechend kann auch die Wanddicke des Schlauches entlang der Schlauchachse oder in einer Ebene senkrecht zur Schlauchachse variieren. Letzteres ist beispielsweise dann von Vorteil, wenn Bauteile hergestellt werden sollen, die in verschiedenen Abschnitten stärker gekrümmt sind als in anderen Abschnitten. Ein wichtiges Beispiel stellen Rohre mit einem Gewinde oder einem Faltenbalg dar. Im Bereich des Gewindes wird später beim Aufblasen das Schlauchmaterial stärker gestreckt als in anderen Bereichen, so dass eine Erhöhung der Wanddicke des Schlauchs in diesem Bereich zu einer besseren Wanddickenhomogenität führen kann.

Anschließend wird der Schlauch mittels eines Blasformver¬ fahrens zu einem zweiten Hohlkörper (Grünling) geformt. Da- bei lassen sich grundsätzlich alle bekannten Blasformver¬ fahren einsetzen.

Bei einer möglichen Form des Blasformverfahrens wird zu- nächst der Kunststoffschlauch mit Hilfe eines Greifers in ein Werkzeug eingelegt. Dieses Werkzeug weist zwei komple¬ mentäre Hälften auf, welche jeweils komplementäre Kavitäten (Formnester) aufweisen. Ein Beispiel für die Herstellung derartiger Werkzeuge ist in JP 60162623 A beschrieben.

Mittels einer (beispielsweise hydraulischen) Schließvor¬ richtung wird das Werkzeug geschlossen. In geschlossenem Zustand ergänzen sich die Kavitäten zu einem zusammenhän¬ genden Formnest, welches der äußeren Gestalt des zu formen- den Hohlkörpers nachgebildet ist.

Mit Hilfe eines Blasdorns wird im Inneren des Kunststoff- schlauchs ein Überdruck erzeugt, wodurch der Kunststoff- schlauch aufgeblasen wird und sich in seiner äußeren Form der Form des Formnests im Werkzeug anpasst. Nach Abkühlung und Erstarren des Kunststoffs kann das Werkzeug geöffnet und das fertige Werkstück entnommen werden (Entformen) .

Bei einem alternativen Verfahren (Saugblasformen) wird der Kunststoffschlauch nicht mit Hilfe eines Greifers in ein geöffnetes Werkzeug eingelegt, sondern mittels eines Unter¬ drucks durch eine Saugöffnung in ein geschlossenes Werkzeug eingesaugt. Die Saugöffnung wird dann durch einen Schieber verschlossen, und der Kunststoffschlauch wird anschließend, wie oben beschrieben, aufgeblasen.

Den verschiedenen Varianten des Blasformverfahrens ist also grundsätzlich gemeinsam, dass der Schlauch (bzw. Vorform- ling) in einem Werkzeug, welches eine oder mehrere Kavitä- ten aufweist, durch Erhöhung des Innendrucks im Schlauch aufgeblasen wird, bis sich die äußere Gestalt des Schlau¬ ches zumindest näherungsweise an die Form der Kavität ange- passt hat.

Das Aufblasen kann beispielsweise durch einen Blasdorn er¬ folgen, welcher mit einem Ende mit einem Kompressor (bzw. einer Pumpe) verbunden ist und mit einem anderen Ende in das Schlauchinnere hineinragt oder eingeführt wird. Auch die Verwendung mehrerer Blasdorne ist möglich. Zum Aufbau des Innendrucks im Schlauch können Gase (beispielsweise Luft oder Stickstoff) oder auch andere Fluide (beispiels¬ weise Öle) in das Innere des Schlauches eingeleitet werden.

Es hat sich gezeigt, dass die für das Blasformen von Kera¬ mik- bzw. Metallhohlkörpern geeigneten Gemische häufig eine hohe Kristallisationstemperatur aufweisen und daher schnell erstarren. Damit die Schmelze nicht bereits erstarrt, bevor sie sich in ihrer äußeren Gestalt an die Innenwand der Ka¬ vität angepasst hat, ist es vorteilhaft, die Werkzeuge mit erhöhter Temperatur zu betreiben. Die typischerweise beim Blasformen von Kunststoffen eingesetzten Wandtemperaturen von 30C bis 200C sind daher beim Blasformen von Keramik- und/oder Metallgemischen häufig ungeeignet. Für derartige Gemische hat sich insbesondere eine Wandtemperatur von 600C bis 1200C als günstig erwiesen. Dafür kann ein geeigneter Heizkreislauf (beispielsweise zur Temperierung mit Wasser, Ethylenglycol oder Öl) in das Werkzeug integriert werden. Um nach dem Blasformen das Abkühlen des Formlings zu be¬ schleunigen, kann auch ein zusätzlicher Kühlkreislauf in das Werkzeug eingebracht werden, über welchen nach dem ei¬ gentlichen Blasformprozess (jedoch vor Öffnen des Werkzeu- ges) die Wandtemperatur wieder erniedrigt wird. Auch ab¬ wechselnde Heiz- und Kühlphasen oder andere Temperaturver¬ läufe sind möglich.

Der Blasformprozess oder andere Prozessschritte können ganz oder teilweise in einer getrockneten Atmosphäre oder in ei¬ ner Inertgasatmosphäre erfolgen. Unter einer getrockneten Atmosphäre ist dabei beispielsweise Luft oder Stickstoff mit stark verringertem Feuchtigkeitsanteil zu verstehen. Als Inertgase lassen sich beispielsweise Stickstoff, Helium oder Argon einsetzen. Gerade letzteres ist besonders vor¬ teilhaft, wenn korrosive oder reaktive Materialien einge¬ setzt werden, welche sich bei Berührung mit Luftsauerstoff oder Luftfeuchtigkeit chemisch verändern würden.

Das Verfahren kann so durchgeführt werden, dass einer oder mehrere der Prozessschritte ganz oder teilweise in dieser getrockneten Atmosphäre bzw. Inertgasatmosphäre durchge¬ führt werden. Zu diesem Zweck können beispielsweise Teile der Blasformapparatur unter einer Haube oder in einer abge¬ schlossenen Umgebung betrieben werden.

Nach dem Aufblasen erstarrt der Formung im Werkzeug, wobei eine vollständige Erstarrung auch erst nach Entnahme erfol- gen kann. Anschließend wird das Werkzeug ganz oder teilwei¬ se geöffnet (beispielsweise durch Trennen der Formhälften oder Öffnen von Schiebern) , und der Formung, welcher nun als Grünling bezeichnet wird, wird entnommen. Dieses Ent¬ nehmen kann beispielsweise durch einen Roboter mit einem geeigneten Greifarm oder auch manuell erfolgen.

An dieser Stelle kann es nötig und sinnvoll sein, den Grün¬ ling manuell oder maschinell nachzubearbeiten. Beispiels- weise kann ein Entfernen von Graten oder sonstigen über¬ schüssigen Materials erfolgen oder eine Öffnung des Hohl¬ körpers des Grünlings an bestimmten Stellen. Auf diese Wei¬ se kann beispielsweise ein geschlossener, langgestreckter Hohlkörper zu einem Rohr umgearbeitet werden.

Da der Grünling in diesem Stadium noch relativ weich und bearbeitbar ist, können in dieser Phase des Verfahrens auch noch weitere Bauteile mit dem Grünling verbunden werden. Bei diesen Bauteilen kann es sich um weitere durch Blasfor¬ men hergestellte Bauteile handeln. Auch eine Verbindung mit anderen, durch unterschiedliche Verfahren hergestellten Bauteilen ist möglich (z. B. mit durch Metal Injection MoI- ding hergestellten Grünlingen) . Auf diese Weise lassen sich beispielsweise auch verschiedene Rohre zusammenfügen zu ei¬ nem T-Stück, oder es lassen sich vorgefertigte Metallteile (z. B. Gewindestangen etc.) in den Grünling integrieren. Die Gestaltungsfreiheit bei der Formgestaltung der metalli¬ schen oder keramischen Produkte, die sich nach dem be- schriebenen Verfahren herstellen lassen, wird dadurch stark erhöht.

Das Verbinden kann auf unterschiedliche Weise erfolgen. Hier ist beispielsweise ein Verschweißen zu nennen. Dies kann insbesondere dann erfolgen, wenn zwei Grünlinge ver¬ bunden werden sollen und wenn dabei als Binder eine thermo¬ plastische Komponente eingesetzt wird. Die beiden Grünlinge werden z. B. an der Verbindungsstelle erhitzt und zusammen- gepresst, wobei der Binder aufgeschmolzen wird und die bei- den Grünlinge verbunden werden. Aber auch andere Verbin¬ dungstechniken sind möglich, beispielsweise eine Einpress¬ technik oder ein Verschrauben. Anschließend erfolgt eine vollständige oder teilweise Ent¬ fernung des Bindermaterials aus dem Grünling (Entbindern) , wobei der Grünling in einen sogenannten Braunling überführt wird. Das Entbindern kann auf verschiedene Arten erfolgen, welche grundsätzlich in Arburg technische Information: Pow- der Injection Molding beschrieben sind. Dabei wird der Bin¬ der beispielsweise durch Katalyse und/oder Lösung und/oder thermische Zersetzung aus dem Grünling entfernt. Dieser Prozessschritt dauert i. d. R. mehrere Stunden bis mehrere Tage.

Das Entbindern kann durch eine geeignete Ofentemperatur und Ofenatmosphäre, die den Ablauf der chemischen Reaktionen begünstigt, unterstützt werden. Auch eine Inertgasatmosphä- re, eine reaktive Atmosphäre, eine getrocknete Atmosphäre oder ein Unterdruck beim Entbindern ist möglich.

Zusätzlich oder alternativ kann das Entbindern auch durch Unterstützung von Lösungsmitteln erfolgen. Die Art des Lö- sungsmittels muss dabei auf den Binder abgestimmt werden. Der Grünling kann dabei beispielsweise in ein Lösungsmit¬ telbad eingetaucht werden oder mit Lösungsmitteln gespült werden.

Weiterhin kann zusätzlich oder alternativ auch eine Zerset¬ zung des Bindermaterials durch geeignete Katalysatoren, beispielsweise Säuren, erfolgen. Dazu kann beispielsweise der Grünling in eine einen Katalysator enthaltende Flüssig¬ keit eingetaucht oder mit dieser Flüssigkeit gespült wer- den. Das Bindermaterial zersetzt sich dabei katalytisch in leichter entfernbare Zersetzungsprodukte, welche wiederum thermisch (Ausgasen, Ausheizen) und/oder durch Lösungsmit- telbehandlung und/oder durch weitere katalytische Zerset¬ zung entfernt werden können.

Durch das Entbindern wird der Grünling in einen sogenannten Braunling umgewandelt. Dabei tritt infolge des Entfernens des Massenanteils des Bindermaterials eine Volumenschwin- dung auf, und das Bauteil schrumpft.

Dennoch hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn beim Entbindern eine erste Formlehre ganz oder teilweise in den Grünling eingebracht wird. Unter einer Formlehre wird dabei ein starrer Körper, beispielsweise ein Formkörper aus Edelstahl, verstanden, welcher ein gewisses einzuhaltendes Mindestmaß darstellt. Der Schrumpfungsprozess kann dann beispielsweise bei einer in das Innere des Formkörpers ein¬ gebrachten Formlehre nur bis zu dieser Mindestgröße erfol¬ gen. Derartige Formlehren sind beispielsweise aus der Druckschrift JP 03024203 A bekannt. Alternativ kann, je nach Ausgestaltung des Formteils, auch eine Formlehre auf den Grünling aufgesteckt werden.

Wenn es sich bei dem Grünling z. B. um ein Rohr mit zylin¬ derförmigem Innenraum handelt, kann die Formlehre als zy¬ lindrischer Rundstab mit einem dem Innendurchmesser des Grünlings entsprechenden Durchmesser ausgestaltet sein. Auch eine Kombination eingebrachter und von außen aufge¬ steckter Formlehren ist möglich.

Die Formlehre bewirkt, dass sich der Innendurchmesser des Grünlings beim Entbindern nicht oder nur unwesentlich än¬ dert. Gleichzeitig kann die Formlehre auch als Transfervor¬ richtung einer Vielzahl von Bauteilen verwendet werden, beispielsweise zum Transfer der Braunlinge vom Entbindern zum Sintern. Die Formlehre kann steif oder auch flexibel ausgestaltet sein, wobei letzteres beispielsweise dazu dient, beim Entbindern auftretende Spannungen im Material auszugleichen bzw. zu verhindern.

Nach dem Entbindern wird der Braunling einem Temperaturbe¬ handlungsschritt (Sintern) unterzogen. Dabei werden die ke¬ ramischen und/oder metallischen Körner des Gemischs an der Kornoberfläche aufgeschmolzen und miteinander zu einem fes- ten Werkstoff verbunden.

Die Temperaturen beim Sintern müssen auf den Werkstoff (d. h. das Metall und/oder die Keramik) angepasst sein. Typi¬ scherweise liegen die Sintertemperaturen bei ca. 2/3 bis 3/4 der absoluten Schmelztemperatur (siehe z. B. Römpp Le¬ xikon Chemie, 10. Auflage, Thieme Verlag, Stuttgart, 1999, Stichwort "Sintern") . Auch Temperaturrampen haben sich als günstig erwiesen, wobei die Temperaturrampen wiederum durch Haltephasen bei bestimmten Temperaturen unterbrochen sein können. Um eine Oxidation der Werkstoffe beim Sintern zu verhindern, kann das Sintern in einer getrockneten Atmo¬ sphäre oder in einer Inertgasatmosphäre (beispielsweise Stickstoff oder Argon) stattfinden. Auch ein Sintern unter Unterdruck ist möglich.

Wiederum tritt beim Sintern regelmäßig eine Volumenschwin- dung auf. Diese Volumenschwindung kann auch anisotrop er¬ folgen, d. h. in verschiedenen Raumrichtungen mit unter¬ schiedlicher Stärke auftreten. Insgesamt liegt die Schwin- düng zwischen Grünling und fertigem Bauteil typischerweise bei ca. 30%. Um die Schwindung insgesamt zu reduzieren, kann auch beim Sintern der Braunlinge eine zweite Formlehre - beispielsweise dieselbe Formlehre wie beim Entbindern (siehe oben) - eingesetzt werden, welche ganz oder teilwei¬ se in den Hohlraum des Braunlings eingeschoben oder ganz oder teilweise auf den Braunling aufgesteckt wird.

Im Gegensatz zum bekannten Spritzgussverfahren erlaubt das beschriebene Verfahren unter Einsatz eines Blasformprozes¬ ses die Herstellung komplexer Hohlkörper verschiedener Aus¬ gestaltungen aus metallischen und/oder keramischen Werk¬ stoffen. So sind beispielsweise auch metallische oder kera- mische Rohre mit Gewinden oder einem Dehnbalg herstellbar. Ein besonderer Vorteil liegt weiterhin darin, dass auch he¬ terogen zusammengesetzte Hohlkörper herstellbar sind.

Es hat sich dabei als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn das Verfahren so eingesetzt wird, dass bereits beim Erzeugen des Schlauches (beispielsweise durch Extrudieren) eine makroskopisch variierende Zusammensetzung des Schlau¬ ches bewirkt wird. Unter einer makroskopisch variierenden Zusammensetzung ist dabei eine Variation der Zusammenset- zung auf einer Skala von mehr als 2-3 mittleren Korndurch¬ messern der metallischen bzw. keramischen Pulver (typi¬ scherweise ca. 0.01 mm) zu verstehen.

Damit unterscheidet sich das beschriebene Blasformverfahren vorteilhaft von den bekannten Verfahren zur Herstellung me¬ tallischer oder keramischer Hohlkörper, wie beispielsweise dem Metal Injection Molding oder dem Ceramic Injection MoI- ding. Bei derartigen Verfahren ist eine Variation der Zu¬ sammensetzung der Grünlinge nur sehr schwer möglich. Zum Erreichen einer lokal variierenden Zusammensetzung der Grünlinge müssten i. d. R. komplizierte Mehrkomponenten- Werkzeuge eingesetzt werden, welche so aufwändig und teuer sind, dass das Verfahren unrentabel würde. Auch die erziel¬ baren Geometrien sind stark eingeschränkt.

Beim beschriebenen Verfahren hingegen ist eine derartige Variation der Zusammensetzung des Schlauches beispielsweise bei Verwendung moderner Koextrusionsköpfe (COEX-Köpfe) problemlos möglich. Dabei kann dem extrudierten Schlauch ein Ausgangsgemisch mit zeitlich und/oder lokal variieren¬ der Zusammensetzung zugeführt werden.

Diese makroskopisch variierende Zusammensetzung des Schlau¬ ches kann in verschiedenen Ausgestaltungen und zu verschie¬ denen Zwecken erfolgen. In einer möglichen Ausgestaltung kann der Binderanteil im Schlauch variieren.

Dies kann beispielsweise zu dem Zweck erfolgen, Spannungen oder Risse im Werkstück an besonders gekrümmten Abschnitten zu vermeiden bzw. zu verringern. Dazu kann z. B. dem Schlauch beim Extrudieren bzw. Spritzen in Abschnitten, die durch das Blasformen in stärker gekrümmte Abschnitte über¬ führt werden, ein höherer Binderanteil zugesetzt werden als in Abschnitten, die durch das Blasformen in weniger stark gekrümmte Abschnitte überführt werden. Auch Abschnitte des Schlauches, die beim Blasformen stärker aufgeblasen werden als andere Abschnitte, können mit einem höheren Binderan¬ teil versehen werden, um Spannungen an diesen Stellen zu verringern. Weiterhin lässt sich auch die Abbildungsgenau¬ igkeit beim Aufblasen an Stellen mit besonders feinen Strukturen erhöhen, wenn dem Schlauch an diesen Stellen ein erhöhter Binderanteil zugesetzt wird.

Weiterhin kann der Schlauch alternativ oder zusätzlich so ausgestaltet sein, dass er sequenziell Abschnitte mit un- terschiedlichem Metallpulver- und/oder Keramikpulveranteil aufweist. Unter sequenziell ist dabei eine Variation zu verstehen, welche entlang einer Schlauchachse (z. B. einer Symmetrieachse bei einem zylindrischen Schlauch) bzw. in Richtung einer Extrusion auftritt. Beim Formen des Schlau¬ ches können dann zeitlich nacheinander unterschiedliche Werkstoffe verwendet werden. Insbesondere sind auf diese Weise Hohlkörper bzw. Rohre herstellbar, die abwechselnd keramische und metallische Segmente aufweisen. Dies kann beispielsweise dazu eingesetzt werden, Bereiche innerhalb eines Rohres, die unterschiedlich belastet werden, durch geeignete Wahl der Werkstoffe optimal an diese Belastungen anzupassen. So können Bereiche mit hoher thermischer Belas¬ tung zur optimalen Wärmeabfuhr aus Metall gearbeitet sein, wogegen Bereiche mit starker chemischer Belastung aus kera¬ mischen Werkstoffen gefertigt sein können. Auch die seguen- zielle Kombination verschiedener Metallsorten oder ver¬ schiedener Keramikwerkstoffe ist möglich.

Weiterhin kann alternativ oder zusätzlich auch eine radiale Variation der Zusammensetzung des Schlauches und damit des fertigen Bauteils erzielt werden. Unter radial ist dabei eine Variation senkrecht zur Schlauchachse zu verstehen. Auch dies ist mit den bekannten Verfahren (z. B. CIM, MIM) nur schwer bzw. praktisch nicht realisierbar. Bei dem be¬ schriebenen Verfahren hingegen ist diese radiale Variation beispielsweise durch Verwendung der oben erwähnten COEX- Extrusionsköpfe zu bewerkstelligen.

Ein wichtiges Beispiel, welches sich durch das beschriebene Verfahren realisieren lässt, ist die Herstellung von mehr¬ lagigen Rohren. Beispielsweise kann das Innere von Rohren aus einer Schicht chemikalienresistenten Materials herge- stellt werden (z. B. Chrom) , wogegen das Äußere des Rohres aus einem kostengünstigeren Material (z. B. Stahl) herge¬ stellt wird, welches die mechanische Festigkeit des Rohres gewährleistet. Weiterhin sind auch mehr als zwei Schichten möglich, so dass beispielsweise auch besondere, korrosive Materialien verwendet werden können, welche innen und außen durch eine oder mehrere Passivierungsschichten geschützt werden. Auch Kombinationen mehrerer Schichten keramischen und metallischen Materials sind möglich. Weiterhin ist auch ein Verfahren möglich, bei dem einzelne Schichten erzeugt werden, welche lediglich aus Bindermaterial bestehen. Ein derartiges Verfahren kann beispielsweise dazu dienen, Span¬ nungen im Material, welche insbesondere an stark aufgebla¬ senen Stellen auftreten, zu reduzieren.

Neben dem beschriebenen Verfahren in seinen verschiedenen Ausgestaltungen ist auch eine Zusammensetzung des Gemischs zur Durchführung des Blasformverfahrens für metallische und/oder keramische Produkte Gegenstand der Erfindung.

Es wird daher ein blasformfähiges Gemisch zum Herstellen keramischer und/oder metallischer Hohlkörper vorgeschlagen, welches folgende Komponenten aufweist: a) ein Metallpulver und/oder keramisches Pulver und b) ein Bindermaterial.

Die Komponente b) des Gemischs soll dabei so gewählt sein, dass sie bei der Vicat-Erweichungstemperatur eine Viskosi¬ tät von mindestens 1000 Pa s aufweist.

Das Metallpulver kann dabei auch als Bestandteil einer Ver¬ bindung vorliegen. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Volumenanteil der Komponente a) mindestens 60% vom Gesamt- volumen beträgt. Es lassen sich beispielsweise Metalle in ganz oder teilweise oxidierter Form einsetzen, ferner Me¬ tallkomplexe und/oder Metallorganische Verbindungen.

Besonders vorteilhaft ist die Verwendung von mindestens ei¬ nem der Elemente Aluminium, Eisen, Nickel, Titan, Molybdän oder Chrom in elementarer Form oder in Form einer Verbin¬ dung.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die mittlere Korngröße (Durchmesser) der Komponente a) (also des keramischen und/oder metallischen Pulvers) nicht mehr als 20 Mikrometer beträgt. Dies gewährleistet eine leichte Verarbeitbarkeit des Gemischs und eine hohe Festigkeit und geringe Porosität des fertigen Werkstücks nach dem Sintern.

Auch die Wahl der Komponente b) (Bindermaterial) muss auf die Erfordernisse des beschriebenen Prozesses angepasst werden. Bei diesem Bindermaterial kann es sich beispiels- weise um thermoplastische Kunststoffe (auch beispielsweise Silizium-WasserstoffVerbindungen) handeln. Auch Gemische verschiedener Bindermaterialien lassen sich einsetzen.

Aus der Technik des PIM-Verfahrens sind dabei im wesentli- chen drei Binderkonzepte bekannt. Das erste Binderkonzept beruht auf der Verwendung von Polyolefin-Wachsmischungen. Durch langsames Erwärmen kann diese Binderart später beim Entbindern aus dem Grünling entfernt werden. Ein zweites Binderkonzept beruht auf teillöslichen Bindersystemen, bei denen zumindest ein Teil des Binders durch Einsatz von Lö¬ semitteln aus dem Grünling entfernt werden kann. Als Bei¬ spiel sind hier die wasserlöslichen Polyvinylalkohole zu nennen. Ein drittes bekanntes Binderkonzept beruht auf ka- talytisch abbaubaren BinderSystemen. Wichtigstes Beispiel sind hierbei Bindersysteme, die auf Polyoxymethylen (POM) basieren, welches sich beim Entbindern durch starke Säuren zu Formaldehyd umwandeln lässt, welches aus dem Grünling ausgast. Daneben sind jedoch weitere Binderkonzepte denk¬ bar, wie beispielsweise Binder, die sich beim Entbindern durch eine vollständige thermische Zersetzung aus dem Grün¬ ling entfernen lassen.

Wie oben bei der Beschreibung von Verfahrensschritt b) dar¬ gelegt, sollte das Gemisch vor Formung des Schlauchs auf eine Viskosität von über 1000 PascalSekunden eingestellt werden. Damit dies überhaupt möglich ist, sollte die Kompo¬ nente b) bei der Vicat-Erweichungstemperatur nach DIN 53460 eine Viskosität von 1000 Pa s aufweisen. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass sich das Gemisch problemlos zu ei¬ nem kontinuierlichen Schlauch verarbeiten lässt. Insbeson¬ dere hat es sich dabei als günstig erwiesen, wenn die Kom¬ ponente b) bei der Vicat-Erweichungstemperatur sogar eine Viskosität von mindestens 3000 Pa s aufweist. Häufig werden sogar Bindermaterialien mit Viskositäten von mehr als 10000 Pa s oder sogar von 40000 Pa s und mehr eingesetzt.

In vielen Fällen kann die Kombination des metallischen und/oder keramischen Pulvers mit dem Bindermaterial bei ei¬ ner Plastifizierung Probleme bereiten. Insbesondere kann es dazu kommen, dass das Bindermaterial nur ungenügend auf den keramischen und/oder metallischen Partikeln haftet. Dies kann beispielsweise zu Inhomogenität im fertigen Werkstück oder zu Rissbildung führen. Aus diesem Grund ist es sinn¬ voll, dem Gemisch einen Haftvermittler beizumischen. Dieser Haftvermittler sollte in einer Konzentration von nicht mehr als 1,5 Gewichtsprozent eingesetzt werden. Insbesondere ha- ben sich dabei SiIyI-Verbindungen (also Silizium- Wasserstoff-Verbindungen) , wie z. B. Silanole, bewährt.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbei¬ spielen näher erläutert, die u. a. in den Figuren schema¬ tisch dargestellt sind. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die Beispiele beschränkt. Gleiche Bezugsziffern in den ein¬ zelnen Figuren bezeichnen dabei gleiche oder funktionsglei- che bzw. hinsichtlich ihrer Funktionen einander entspre¬ chende Elemente. Im Einzelnen zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Verfahrensab¬ laufs; Fig. 2 eine Schnittdarstellung eines einfachen Schlau¬ ches vor und nach dem Aufblasen in einem Blas- formwerkzeug mit einer zylindrischen Einbuchtung; Fig. 3 eine Schnittdarstellung eines radial aus einer Binderschicht, einer Binder-Metall-Schicht und einer zweiten Binderschicht zusammengesetzten Schlauches in einem Blasformwerkzeug mit einer zylindrischen Einbuchtung; Fig. 4 eine Schnittdarstellung eines radial aus einer Binder-Keramik-Schicht und einer Binder-Metall- Schicht zusammengesetzten Schlauches in einem Blasformwerkzeug mit einer zylindrischen Einbuch¬ tung; Fig. 5 eine Schnittdarstellung eines sequenziell aus Binder-Metall-Gemischen mit verschiedenen Binder- gehalten zusammengesetzten Schlauches in einem Blasformwerkzeug mit einer zylindrischen Einbuch¬ tung; Fig. 6 eine Schnittdarstellung eines aus verschiedenen Schichten mit lokal unterschiedlicher Dicke zu¬ sammengesetzten Schlauches in einem Blasformwerk¬ zeug mit einer zylindrischen Einbuchtung; und Fig. 7 ein Blasformwerkzeug mit einem Heiz- und einem Kühlkreislauf.

Fig. 2 zeigt schematisch, wie sich ein extrudierter Schlauch 110 mit einem runden Querschnitt und einer Symmet- rieachse 111 in einem Blasformwerkzeug 112 beim Aufblasen verändert: Der Schlauch nimmt mit seiner Außenseite nähe¬ rungsweise die Form der Kavität des Blasformwerkzeugs an und geht in den Formung 114 über.

Besonders kritisch ist dabei die zylindrische Einbuchtung 116 im Werkzeug. Hier wird ein Segment des Schlauches von einer ursprünglichen Länge b auf die Länge 2a + b aufgebla¬ senen (wobei a die Tiefe der zylindrischen Einbuchtung be¬ zeichnet) und daher besonders stark gestreckt, und zwar um ein Streckungsverhältnis (2a + b)/b. Das maximal überhaupt mögliche Streckungsverhältnis bezeichnet man auch als Auf¬ blasverhältnis.

In Fig. 3 ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Blasformprozesses eines metallischen Hohlkörpers schema- tisch dargestellt. Es wird dasselbe Blasformwerkzeug wie in Fig. 2 eingesetzt. Der Schlauch 210 ist derart extrudiert, dass er sich aus drei (in diesem Fall annähernd gleich di¬ cken) zylindrischen Schichten 212, 214, 216 zusammensetzt. Bei den Schichten 212 und 216 handelt es sich in diesem Beispiel um Schichten, die aus reinem Bindermaterial, bei¬ spielsweise einem thermoplastischen Kunststoff, bestehen. Die dazwischen eingebettete Schicht 214 besteht hingegen aus einem Gemisch desselben Bindermaterials mit Eisenpul¬ ver.

Diese mehrschichtige Zusammensetzung des Schlauches erhöht das Aufblasverhältnis beim Blasformen stark. Dies macht sich insbesondere an der Stelle der zylindrischen Einbuch¬ tung 116 im Blasformwerkzeug 112 positiv bemerkbar. Die Schichten 212 und 216, welche aus reinem Bindermaterial be¬ stehen, erhöhen die Fließfähigkeit der Schlauchwand beim Aufblasen stark und verringern dadurch Rissbildung und Spannungen im Bereich der zylindrischen Einbuchtung 116.

Außerdem wird die Schicht 214 durch die beiden Schichten 212 und 216 eingekapselt. Dies hat mehrere Vorteile. Zum einen ist die Schicht 214 durch die Beimischung des Metall- pulvers sehr abrasiv und würde ohne Kapselung aufgrund der hohen Härte des Metallpulvers schnell zu einer Abnutzung des Blasformwerkzeugs 112 führen. Weiterhin schützt die Kapselung die Schicht 214 vor Umwelteinflüssen.

Anstelle zweier Binderschichten 212 und 216 kann auch le¬ diglich eine Binderschicht eingesetzt werden, beispielswei¬ se lediglich die Binderschicht 216 zur Verbesserung des Fließverhaltens.

In Fig. 4 ist die Herstellung eines Hohlkörpers darge¬ stellt, welcher eine Innenwand aus keramischem Material und einer äußere Wand aus Metall aufweist. Dazu wird durch Koextrusion ein zylindrischer Schlauch 310 hergestellt, welcher sich aus einer inneren Schicht 312 und einer äuße¬ ren Schicht 314 zusammensetzt. Die innere Schicht 312 be¬ steht aus einem Gemisch aus einem Bindermaterial und einem Keramikpulver. Die äußere Schicht 314 besteht aus einem Ge¬ misch aus demselben Bindermaterial und Aluminiumpulver.

Durch Blasformen im Blasformwerkzeug 112 und anschließendem Entbindern und Sintern lassen sich so Hohlkörper (bei¬ spielsweise Rohre für die chemische Reaktionstechnik oder die Automobilindustrie) herstellen. Diese Rohre sind innen mit Keramik beschichtet und weisen daher eine hohe Resis¬ tenz beispielsweise gegen aggressive Chemikalien auf. Außen bestehen die Rohre aus Aluminium, welches ein geringes Ge¬ wicht bei gleichzeitig hoher Formstabilität gewährleistet.

Zusätzlich lässt sich, analog zu dem in Fig. 3 beschriebe¬ nen Verfahren, der Schlauch 310 auch noch zur Verbesserung der Fließfähigkeit und des Aufblasverhältnisses mit einer oder mehreren, aus reinem Bindermaterial bestehenden Schichten versehen.

In Fig. 5 ist ein Herstellungsverfahren eines metallischen Hohlkörpers durch Blasformen dargestellt, bei welchem ein Schlauch 410 mit einer sequenziell variierenden Zusammen¬ setzung eingesetzt wird.

Wiederum wird das bereits in den vorhergehenden Figuren be- schriebene Blasformwerkzeug 112 eingesetzt, welches eine zylindrische Einbuchtung 116 aufweist. Der Schlauch weist in Extrusionsrichtung 412 Abschnitte 414, 416 und 418 auf, welche sich jeweils durch den Binderanteil im Ausgangsge¬ misch unterscheiden. Dabei weisen die Abschnitte 416 den höchsten Binderanteil auf, die Abschnitte 414 den gerings¬ ten Binderanteil. Die Abschnitte sind so gewählt, dass beim Aufblasen die Ab¬ schnitte 416 mit höchstem Binderanteil auf die Flanken 420 und 422 der zylindrischen Einbuchtung 116 des Blasformwerk¬ zeugs 112 zu liegen kommen und der Abschnitt 418 mit mitt- lerem Binderanteil auf die Stirnseite 424 der zylindrischen Einbuchtung 116. Auf diese Weise lassen sich durch erhöhten Binderanteil Spannungen in der Wand des Hohlkörpers an Stellen mit besonders hoher Krümmung und an Stellen, die besonders stark gestreckt werden, vermeiden. Gleichzeitig ist eine gute Abbildungstreue beim Aufblasen gewährleistet, da sich der Schlauch 410 insgesamt (d. h. ohne zusätzliche Zwischenschicht, wie beispielsweise in Fig. 3) unmittelbar an die Wand des Werkzeugs 112 anlegen kann.

Neben der in den Figuren 1 bis 3 demonstrierten Möglichkeit der radial (schichtartigen) Variation der Zusammensetzung des Schlauches und der in den Figuren 4 und 5 dargestellten Möglichkeit einer sequenziellen Variation der Zusammenset¬ zung des Schlauches ist auch eine Kombination dieser beiden Variationsarten möglich. Dies ist in Fig. 6 dargestellt.

Wiederum wird durch ein Koextrusionsverfahren ein zylindri¬ scher Schlauch 610 mit einer gleichmäßigen Dicke herge¬ stellt. Der Schlauch wird in einem Blasformwerkzeug 112 mit einer zylindrischen Einbuchtung 116 aufgeblasenen. Der Schlauch 610 setzt sich aus zwei verschiedenen Schichten 612 und 614 zusammen. Beide Schichten enthalten einen Me¬ tallpulveranteil und einen Binderanteil, wobei der Binder¬ anteil in der Schicht 614 größer ist als in der Schicht 612.

Im Bereich der zylindrischen Einbuchtung 116 ist die Dicke der Schicht 614 erhöht und die Dicke der Schicht 612 ent- sprechend verringert, so dass insgesamt die Dicke des Schlauches 610 nicht verändert wird. Dadurch ist gewähr¬ leistet, dass der Schlauch im Bereich der zylindrischen Einbuchtung 116 insgesamt einen höheren Binderanteil auf- weist. Dies trägt dazu bei, dass Spannungen im Formung vermieden werden.

In diesem Ausführungsbeispiel wird auch im Bereich der zy¬ lindrischen Einbuchtung 116 die Gesamtdicke des Schlauches 610 nicht verändert. In einer alternativen Ausführungsform des Verfahrens (nicht dargestellt) kann auch die Dicke des Schlauches im Bereich der Einbuchtung 116 verändert (bei¬ spielsweise erhöht) werden, um insgesamt ein höheres Auf¬ blasverhältnis in diesem Bereich zu ermöglichen.

Grundsätzlich lassen sich für die beschriebenen Verfahren zur Herstellung metallischer und/oder keramischer Hohlkör¬ per die gleichen Extruder und Werkzeuge einsetzen, die auch aus dem industriellen Blasformverfahren bekannt sind. Den- noch sind einige Verbesserungen möglich, die den Blasform- prozess von keramischen und/oder metallischen Hohlkörpern im Hinblick auf die besonderen Eigenschaften der Keramik- Metall-Bindergemische optimieren.

So ist in Fig. 7 ein Blasformwerkzeug 710 (d. h. eine Form¬ hälfte dieses Blasformwerkzeugs) dargestellt, welches für das Blasformen eines aus einem Binder-Metall-Gemisch herge¬ stellten Schlauches 712 besonders geeignet ist. Dieses Werkzeug weist neben einem (in Blasformwerkzeugen üblichen) Kühlkreislauf 714 einen Heizkreislauf 716 auf. Durch diesen Heizkreislauf 716 kann das Werkzeug während des Blasform- prozesses auf eine erhöhte Temperatur zwischen 600C und 1200C eingestellt werden. Dies kann bei verschiedenen Gemi- sehen mit hoher Kristallisationstemperatur erforderlich sein, da sonst unter Umständen die Schmelze des Schlauches 712 beim Aufblasen bereits erstarren würde, bevor sie die Wand des Werkzeugs 710 erreicht. Eine unvollständige Fül- lung der Formnester wäre die Folge. Durch den Einsatz des Heizkreislaufs 716 wird dieser Effekt vermieden.

Nach dem Blasformen wird die Heizung abgeschaltet und das Werkzeug über den Kühlkreislauf 714 auf eine Temperatur von 100C gekühlt. Dies gewährleistet ein schnelles Abkühlen des Formlings und somit - da der Formling erst nach vollständi¬ gem Erstarren aus dem Werkzeug entformt werden kann - eine Verkürzung der TaktZeiten.

Im folgenden werden fünf Zusammensetzungen typischer Gemi¬ sche zur Durchführung des Blasformverfahrens zur Herstel¬ lung metallischer und/oder keramischer Hohlkörper beschrie¬ ben.

1. Beispiel: Ein erstes Gemisch eignet sich besonders zur Herstellung von Metallrohren mittels dem beschriebenen Blasformverfah¬ ren. Das Gemisch weist 65 Volumenprozent Carbonyleisen mit einer Legierung von 2% Nickel mit einer mittleren Korngröße von 4-8 Mikrometern auf.

Als Bindermaterial ist dem Gemisch ein Anteil von 35 Volu¬ menprozent HDPE (High-Density Polyethylen) beigemischt, welches eine Massenflussrate (MFR nach der Norm EN ISO 1133) von 2,2 g/10 min bei einer Prüftemperatur von 1900C und einem Prüfgewicht von 21,6 kg aufweist. Dies entspricht einer Viskosität von ca. 48.000 Pa s. Das Gemisch wird in einem Z-Kneter vermischt und homogeni¬ siert und anschließend granuliert. Die Formlinge werden nach dem Blasformen thermisch bei einer Temperatur von 2900C entbindert und anschließend in einer Stickstoffatmo- Sphäre bei 11200C gesintert.

2. Beispiel: Ein zweites Gemisch eignet sich ebenfalls zur Herstellung metallischer Hohlkörper. Das Gemisch weist 68 Volumenpro- zent Carbonyleisen mit der gleichen Nickel-Legierung und mit der gleichen Korngröße wie im ersten Beispiel auf. Die¬ sem Gemisch sind jedoch als Bindermaterial 32 Volumenpro¬ zent Polyacetal beigemischt. Das Polyacetal soll eine Volu¬ menflussrate (MVR nach der Norm EN ISO 1133) von 1,3 ml/10 min bei einer Prüftemperatur von 19O0C und einem Prüfge¬ wicht von 2,16 kg kg aufweisen. Dies entspricht einer Vis¬ kosität von ca. 8.300 Pa s.

3. Beispiel: Ein drittes Gemisch eignet sich ebenfalls zur Herstellung metal¬ lischer Hohlkörper. Die Zusammensetzung ist grundsätzlich iden¬ tisch zur Zusammensetzung im ersten Beispiel. Dabei wird jedoch das Metallpulver vor Beimischung des Bindermaterials durch Hin¬ zufügen von 0,5 Gewichtsprozent Silanol silanisiert. Diese Bei- mischung verbessert die Verträglichkeit des Füllstoffs mit dem Bindermaterial und erhöht so die Homogenität des Gemischs.

4. Beispiel: Ein viertes Gemisch eignet sich besonders zur Herstellung kera- mischer Rohre mittels des beschriebenen Blasformverfahrens. Das Gemisch weist grundsätzlich eine zu Beispiel 1 identische Zusam¬ mensetzung auf, wobei die 65 Volumenprozent Carbonyleisenpulver durch 65 Volumenprozent Aluminiumoxidkeramikpulver mit einer mittleren Korngröße von 0,4 - 0,6 Mikrometern ersetzt werden. Die Sintertemperatur liegt bei 168O0C. 5 . Beispiel : Ein fünftes Gemisch eignet sich ebenfalls zur Herstellung kera¬ mischer Hohlkörper. Das Gemisch weist grundsätzlich eine zu Bei- spiel 2 identische Zusammensetzung auf, wobei die 68 Volumenpro¬ zent Carbonyleisenpulver durch 68 Volumenprozent Aluminiumoxid¬ keramikpulver mit einer mittleren Korngröße von 0,4 - 0,6 Mikro¬ metern ersetzt werden. Die Sintertemperatur liegt wiederum bei 168O0C. Bezugszeichen

Mischen der Komponenten Einstellen der Viskosität des Gemischs Formung eines Schlauchs Blasformen, Bildung eines Grünlings Entbindern des Grünlings, Bildung eines Braunlings Sintern Schlauch Symmetrieachse Blasformwerkzeug Formung vor dem Erstarren zylindrische Einbuchtung im Blasformwerkzeug dreischichtiger extrudierter Schlauch innerste Schicht (reines Bindermaterial) mittlere Schicht (Mischung Bindermaterial - Eisenpul¬ ver) äußere Schicht (reines Bindermaterial) zweischichtiger extrudierter Schlauch innere Schicht (Mischung Bindermaterial - Keramikpul¬ ver) äußere Schicht (Mischung Bindermaterial - Aluminium¬ pulver) Schlauch mit sequenziell variierender Zusammensetzung Extrusionsrichtung Abschnitte mit niedrigem Binderanteil Abschnitte mit höchstem Binderanteil Abschnitt mit mittlerem Binderanteil Flanke der zylindrischen Einbuchtung 116 Flanke der zylindrischen Einbuchtung 116 Stirnseite der zylindrischen Einbuchtung 116 610 aus zwei radialen Schichten variierender Dicke zusam¬ mengesetzter Schlauch 612 innere Schicht 614 äußere Schicht 710 Formhälfte eines Blasformwerkzeugs 712 Schlauch 714 Kühlkreislauf 716 Heizkreislauf Liste der zitierten Literatur:

DuPont Technische Kunststoffe, Blasformanleitung (zu bezie¬ hen von Du Pont de Nemours (Deutschland) GmbH, DuPont Stra¬ ße 1, D-61343 Bad Homburg, Deutschland)

Arburg technische Information: Powder Injection Molding (zu beziehen von Arburg GmbH + Co, Postfach 11 09, 77286 Loss¬ burg, Deutschland)

Römpp Lexikon Chemie, 10. Auflage, Thieme Verlag, Stutt¬ gart, 1999