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Title:
PLASTIC BLASTING MEDIUM AND USE OF A PLASTIC BLASTING MEDIUM
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2022/162182
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a plastic blasting medium A and to the use of a plastic blasting medium A, comprising at least one particle PA1 made of at least one polymer KA1 and at least one foreign particle FA1 for the surface treatment of a component which has been produced by means of additive manufacturing.

Inventors:
SPES, Maximilian (DE)
ROSSMANN, Alexander (DE)
KRAMER, Philipp (DE)
MENNE, Valentina (DE)
GRABMAIER, Valentin (DE)
Application Number:
PCT/EP2022/052110
Publication Date:
August 04, 2022
Filing Date:
January 28, 2022
Export Citation:
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Assignee:
DYEMANSION GMBH (DE)
International Classes:
B24C11/00; B33Y40/20; B29C64/30; B29C64/35; C09K3/14; B24C1/10
Attorney, Agent or Firm:
GERAUER, Marc et al. (DE)
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Claims:
-32-

P A T E N T A N S P R Ü C H E

1 . Kunststoffstrahlmittel A, umfassend mindestens einen Partikel PA1 aus mindestens einem Polymer KA1 und mindestens einen Fremdpartikel FA1 , wobei der Fremdpartikel FA1 kein Schleifkorn ist.

2. Kunststoffstrahlmittel A gemäß Anspruch 1 , wobei das Polymer KA1 eine Shorehärte von 10 Shore A bis 95 Shore D aufweist.

3 . Kunststoffstrahlmittel A gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das Polymer KA1 ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Polyamiden, Harzen, Polyestern, Polystyrolen, Polyolefine, Polyvinylen, Kautschuken, Polyvinylchloriden, Polyphenylenen, Polyethern, Polyurethanen, Polysacchariden, Polyimiden, Polyacrylaten, Silikonen sowie Blends und Copolymeren davon, und der Fremdpartikel FA1 ist aus der Gruppe, bestehend aus Metallen, passivierten Metallen, Eisen, Stahl, Mineralien, Rußpartikel, Kohlefasern, Farbpartikeln, Keramiken, Polymeren, Legierungen oder Gläsern.

4. Kunststoffstrahlmittel nach einem der vorangegangen Ansprüche, wobei der Fremdpartikel FA1 nicht metallischen Ursprungs ist.

5. Kunststoffstrahlmittel A gemäß Anspruch 1 bis 3, wobei der mindestens eine Partikel PA1

- 3 bis 95 Gew.-%mindestens eines Polymers KA1 ,

- 5 bis 97 Gew.-%mindestens eines Fremdpartikel FA1 , und

- 0 bis 10 Gew.-%mindestens eines Additivs und/oder Haftvermittlers umfasst.

6. Verwendung eines Kunststoffstrahlmittels A, umfassend mindestens einen Partikel PA1 aus mindestens einem Polymer KA1 und mindestens einem Fremdpartikel FA1 zur Oberflächenbehandlung eines Bauteils, welches mittels additiver Fertigung erstellt wurde. -33-

7. Verwendung eines Kunststoffstrahlmittels A gemäß Anspruch 6, wobei das Bauteil, welches mittels additiver Fertigung erstellt wurde, mit einem Verfahren hergestellt wurde ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Pulverbettverfahren, lichthärtenden Verfahren oder Extrusionsverfahren.

8. Verwendung eines Kunststoffstrahlmittels A gemäß einem der Ansprüche 6 oder 7, wobei die Oberflächenbehandlung des Bauteils ein Entpulvern, Verdichten, Glätten und/oder Oberflächenanrauen umfasst.

9. Verwendung eines Kunststoffstrahlmittels A gemäß einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei der Fremdpartikel FA1 kein Schleifkorn ist.

10. Verwendung eines Kunststoffstrahlmittels A gemäß einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei das Polymer KA1 eine Shorehärte von 10 Shore A bis 95 Shore D aufweist.

11 . Verwendung eines Kunststoffstrahlmittels A gemäß einem der Ansprüche 6 bis 10, wobei das Polymer KA1 ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Polyamiden, Harzen, Polyestern, Polystyrolen, Polyolefine, Polyvinylen, Kautschuken, Polyvinylchloriden, Polyphenylenen, Polyethern, Polyurethanen, Polysacchariden, Polyimiden, Polyacrylaten, Silikonen sowie Blends und Copolymeren davon, und der Fremdpartikel FA1 ist aus der Gruppe, bestehend aus Metallen, passivierten Metallen, Eisen, Stahl Mineralien, Rußpartikel, Kohlefasern, Farbpartikeln, Keramiken, Polymeren, Legierungen oder Gläsern.

12. Verwendung eines Kunststoffstrahlmittels A gemäß einem der Ansprüche 6 bis 11 , wobei das Bauteil aus einem additiven Fertigungs- bzw. Druckverfahren hergestellt wird und wobei das Bauteil aus einem Material hergestellt wird, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Polyamid, thermoplastisches Polyurethan, aluminiumgefülltes Metall, Polyamid, glasgefülltes Polyamid, carbonverstärktes Polyamid und Kombinationen, Blends oder Copolymeren davon.

13. Verwendung eines Kunststoffstrahlmittels A gemäß einem der Ansprüche 6 bis 12, wobei die Dichte des Partikels PA1 in einem Bereich von 0.7 bis 8 g/cm3 liegt.

14. Verwendung eines Kunststoffstrahlmittels A gemäß einem der Ansprüche 6 bis 13, umfassend mindestens einen Partikel PA1 aus

- 3 bis 95 Gew.-%mindestens eines Polymers KA1 ,

- 5 bis 97 Gew.-%mindestens eines Fremdpartikel FA1 , und

- 0 bis 10 Gew.-%mindestens eines Additivs und/oder Haftvermittlers.

Description:
Kunststoffstrahlmittel sowie Verwendung eines Kunststoffstrahlmittels

Die Erfindung betrifft ein Kunststoffstrahlmittel A sowie die Verwendung eines Kunststoffstrahlmittels A, umfassend mindestens einen Partikel PA1 aus mindestens einem Polymer KA1 und mindestens einem Fremdpartikel FA1 zur Oberflächenbehandlung eines Bauteils, welches mittels additiver Fertigung erstellt wurde.

Strahlmittel sind aus zahlreichen industriellen Anwendungen bekannt. Die bekannten Strahlbehandlungsverfahren kann man unter anderem im Hinblick auf die verwendeten Strahlmittel einteilen.

Beispielsweise betrifft das Strahlen mit konventionellen Strahlmitteln ein Strahlmittel basierend auf Quarzsand (Sandstrahlen), aber auch andere konventionelle Strahlmittel, wie beispielsweise Stahlkies, Hartgusskies, Drahtkorn und Korund, sind geläufig. Diese konventionellen Strahlmittel besitzen die gemeinsame Eigenschaft, dass die Strahlmittel bei Normalbedingungen in festem Aggregatzustand vorliegen. Sie wirken in der Regel abrasiv. Mit der Strahlbehandlung unter Einsatz von herkömmlichen, abrasiven Strahlmitteln geht üblicherweise eine starke Staubentwicklung (aus dem abprallenden Strahlmitteln und dem abgestrahlten Material) einher. Diese starke Staubentwicklung ist meistens unerwünscht. Außerdem entstehen durch die notwendige Entsorgung des mit abgestrahltem Material kontaminierten Strahlmittels hohe Kosten. Entsprechend werden Strahlanlagen daher zur Behandlung von Oberflächen von Bauteilen verwendet. Dabei wird Strahlgut (manchmal auch als Strahlmedium o- der Strahlmittel bezeichnet) in eine Prozesskammer der Strahlanlage mittels einer oder mehrere Strahldüse oder einem oder mehrerer Schleuderräder gestrahlt. Durch die physikalische Wechselwirkung der Partikel des Strahlguts mit der Oberfläche der Bauteile wird die Oberfläche der Bauteile behandelt. Beispielsweise können Schmutz oder Verunreinigungen von der Oberfläche entfernt werden, Porosität reduziert werden, usw.

Bauteile, die beispielsweise mittels eines additiven Verfahrens, wie z.B. Laserschmelzen, in einem Pulverbett hergestellt worden sind, müssen nach dem Herstellungsprozess von den nicht verschmolzenen Partikeln des Pulverbetts befreit werden. Dieser Prozess wird im Bereich der additiven Fertigung als Entpulverung bezeichnet. Ein gängiges Verfahren zum Entpulvern von additiv gefertigten Bauteilen ist das Bestrahlen der Bauteile durch abrasive Partikel, die mittels eines Mediums, wie z.B. Luft oder Wasser, beschleunigt werden und durch das Auftreffen auf das Bauteil die nicht verschmolzenen Pulverpartikel von dem Bauteil entfernen.

Sofern das additiv gefertigte Bauteil schonend von dem Pulver befreit wurde, kommt die raue, offenporige Oberfläche des Bauteils zum Vorschein. Je nach Anwendungsfall kann der Bedarf einer weiteren Oberflächenbehandlung bestehen. Die originale, unbehandelte Oberfläche ist nicht immer erwünscht.

Eine Möglichkeit zur weiteren Behandlung der Oberfläche stellt das Verdichtungsstrahlen dar, auch „Shotpeening“ genannt. Bei diesem Prozess wird die zunächst offenporige Oberfläche des additiv gefertigten Bauteils verdichtet. Die Poren können so bis zu einem gewissen Grad geschlossen werden, die Oberfläche wird glatt und glänzend. Zudem wird die Oberfläche homogener. Um diesen Effekt zu erreichen, werden die Bauteile ebenfalls durch Partikel, die optional mittels eines Mediums, wie z.B. Luft oder Wasser, oder mechanisch z.B. mittels eines Schleuderrads beschleunigt werden können, bestrahlt. Der Unterschied zum oben beschriebenen Entpulverungsprozess besteht in der Auswahl der Partikel, die beschleunigt werden. Einerseits sollten diese nicht zu abrasiv sein, andererseits sollte eine entsprechende Partikelform vorliegen, um den Verdichtungseffekt zu erreichen.

Bei dem Entpulverungsprozess besteht die Herausforderung darin, das Bauteil oder dessen Oberfläche nicht zu beschädigen, die Oberfläche des Bauteils auf keine Weise zu verändern oder bereits verschmolzene Partikel abzutragen. Das Bauteil muss so schonend bearbeitet werden, dass Folgeprozesse, wie beispielsweise der Verdichtungsprozess nicht beeinträchtigt werden.

Des Weiteren werden im Stand der Technik im Verdichtungsprozess überwiegend Keramikperlen oder Kunststoffperlen verwendet. Diese werden ebenfalls in Druck- oder Injektor-Strahlanlagen eingesetzt, in denen die Partikel mittels eines Mediums, wie z.B. Luft oder Wasser, beschleunigt werden.

Als bevorzugtes Strahlmittel werden im Entpulverungsprozess im Stand der Technik daher beispielsweise Glasperlen verwendet, also Glaspartikel mit sphärischer oder tropfenförmiger Kornform. Diese werden in Druck- oder Injektor- Strahlanlagen eingesetzt, in denen die Glaspartikel mittels eines Mediums, wie z.B. Luft oder Wasser, beschleunigt werden.

Die hohe Masse der üblicherweise eingesetzten Glaspartikel kann, in Abhängigkeit von Korngröße und Strahldruck, zu Beschädigungen auf der Bauteiloberfläche von additiv gefertigten Bauteilen führen. Das bedeutet, die Glaspartikel werden im Strahlprozess teilweise so stark beschleunigt, dass bereits verschmolzene Partikel von der Oberfläche abgetragen werden, oder feine Geometrien an der Oberfläche des Bauteiles abbrechen bzw. beschädigt werden.

Die normalerweise zur Entpulverung verwendeten Strahlmittel, wie z.B. „Glasperlen“, also runde oder perlenförmige Glasstrahlmittel, haben oftmals den unerwünschten Nebeneffekt, dass die Perlen durch deren Form und Masse beim Auf- treffen auf die Oberfläche des Bauteils eine oberflächenverändernde Wirkung haben - die Oberfläche wird verdichtet. Dieser Effekt ist unerwünscht, da das Bauteil möglichst ohne Veränderung der Oberfläche von dem Restpulver befreit werden sollte. Zudem kommt es durch die Verdichtung der Oberfläche zu einer Reflexion von Licht, wodurch die Oberfläche der Bauteile glänzend wird. Die ober- flächenverändernde Wirkung soll nur, sofern erwünscht, im nachfolgenden Verdichtungsprozess stattfinden.

Zusätzlich kommt es prinzipiell bei geläufig genutzten Strahlmitteln auf metallischer oder mineralischer Basis, beispielsweise Glasperlen, Glasbruch oder Metallkugeln, während des Entpulverungsprozesses, durch Beschleunigung und mechanische Belastung der Strahlmittelpartikel im Strahlverfahren zu Strahlmittelbruch oder -Abrieb, der sich auf oder in die Oberfläche der additiv gefertigten Kunststoff-Bauteile setzt. Die Oberfläche ist folglich kontaminiert und beschädigt, die Materialreinheit der Bauteile ist beeinträchtigt. Dies stellt vor Allem ein Problem in Kombination mit nachfolgenden, oberflächenbearbeitenden Strahlverfahren dar, wie z.B. dem Bestrahlen der Oberfläche mittels runder oder perlenförmiger Strahlmittel zur Verdichtung der Oberfläche. Das bedeutet, dass der Strahlmittelbruch - oder Abrieb, der sich im Entpulverungsprozess auf oder in die Oberfläche der Bauteile setzt, durch die kinetische Energie der anschließend angewendeten Verdichtungsstrahlperlen noch tiefer in die Oberfläche geschossen wird und/oder den auf der Oberfläche liegenden Schmutz in noch kleinere Bestandteile zerstäubt.

Verunreinigungen, Veränderungen und Beschädigungen der Oberfläche führen des Weiteren dazu, dass nachfolgende Bearbeitungsschritte, wie Oberflächenbearbeitungsverfahren, Färbeverfahren oder Beschichtungsverfahren, beeinträchtigt werden.

Die Kontamination muss verhindert werden, da diese Verunreinigungen in weiteren Bearbeitungsschritten, wie Färbeprozessen, Infiltrationsprozessen, Glättungsprozessen oder Beschichtungsprozessen, zu Problemen führt, weil die zur Einfärbung, Infiltration, Glätten oder Beschichtung der additiv gefertigten Bauteile konzipierten Chemikalien nicht an den unerwünschten Partikeln auf der Oberfläche haften bzw. nicht mit diesen wechselwirken können. Farbstoffe sind beispielsweise nicht in der Lage, die unerwünschten Partikel auf der Oberfläche einzufärben. Der Farbauftrag bzw. Farbeinzug wird somit behindert, die Homogenität und Bearbeitungsqualität der Bauteile wird beeinträchtigt. Des Weiteren muss die Verdichtung der Oberfläche während des Entpulverungsprozesses vermieden werden, da der Farbeinzug beeinträchtigt werden kann.

Außerdem kommt es durch das unkontrollierte Brechen der normalerweise verwendeten Strahlmittel dazu, dass die Sauberkeit des Strahlmittels im Kreislauf der Maschine beeinträchtigt wird. Dadurch, dass der Bruch oder Abrieb während des Prozesses in unterschiedlichen Korngrößen entsteht, können Materialseparatoren, wie z.B. Trägheitsabscheider oder Siebapparaturen, nicht mehr optimal ausgelegt werden. Es befinden sich also immer unerwünschte Partikel in dem Strahlmittel, das dem Maschinenkreislauf zurückgeführt wird.

Durch die unterschiedlichen Korngrößen, die sich bei gängigen Strahlmitteln im Prozess befinden, kommt es zudem zu einem erhöhten Nachbearbeitungsaufwand. Die additiv gefertigten Bauteile weisen unterschiedlichste Geometrien auf, in denen Strahlmittelpartikel stecken bleiben können. Diese müssen dann nach dem Strahlprozess manuell entfernt werden. Je größer die Korngrößenvariation im Strahlmittel, desto größer ist die Wahrscheinlichkeit, dass Partikel in unterschiedlichen Geometrien stecken bleiben.

Ein weiteres Problem ist die Abrasivität und Aggressivität der normalerweise verwendeten Strahlmittel. Während der Förderung der Strahlmittel durch die eingesetzten Strahlmaschinen kommt es vermehrt zur Beschädigung der Maschinenkomponenten.

Zudem besteht noch ein weiteres Problem, das aus den zuvor beschriebenen Gegebenheiten resultiert: Um die beiden Bearbeitungsschritte, also den Entpul- verungsprozess und den Verdichtungsprozess, qualitativ hochwertig zu gestalten, müssen die Prozesse in der Regel auf unterschiedlichen Systemen durchgeführt werden. Es liegen also normalerweise zwei Maschinen vor, die je mit einem Strahlmittel zur Entpulverung oder Verdichtung bestückt sind.

Wie bereits beschrieben, werden bei dem Entpulverungsprozess im Stand der Technik unter anderem Glasperlen und bei dem Verdichtungsprozess unter anderem Keramikperlen verwendet.

Es besteht daher ein Bedarf für ein verbessertes Strahlmittel zur Behandlung eines Bauteils, welches vorzugsweise mittels additiver Fertigung erstellt wurde.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Die Merkmale der abhängigen Patentansprüche definieren besondere Ausführungsformen.

Daher betrifft die Erfindung ein Kunststoffstrahlmittel A, umfassend mindestens einen Partikel PA1 aus mindestens einem Polymer KA1 und mindestens einem Fremdpartikel FA1 , wobei der Fremdpartikel FA1 kein Schleifkorn ist.

Ebenso betrifft die Erfindung die Verwendung eines Kunststoffstrahlmittels A, umfassend mindestens einen Partikel PA1 aus mindestens einem Polymer KA1 und mindestens einen Fremdpartikel FA1 zur Behandlung eines Bauteils, welches mittels additiver Fertigung erstellt wurde.

Ein (Kunststoff)strahlmittel im Sinne der vorliegenden Erfindung kann mindestens eine Partikelsorte, beispielsweise den Partikel PA1 , umfassendes Mittel beim Strahlvorgang umfassen, dass optional mit Hilfe eines Mediums, insbesondere ein Gas oder mechanisch mittels eines Schleuderrads, auf den zu behandelnden Gegenstand (Bauteil) beschleunigt werden kann. Insbesondere kann dabei ein Kunststoffstrahlmittel zumindest teilweise aus einem Kunststoff aufgebaut sein.

Unter einem Schleifkorn im Sinne der vorliegenden Erfindung kann ein Partikel verstanden werden, der eine Schleiffähigkeit aufweist und in einem Strahlmittel die Aufgabe hat, das Werkstück zu polieren und zu schneiden. Meistens ist dabei das Schleifkorn in einem Grundmaterial, welches ein Rohstoff-Polymer und Kompoundierungsmittel umfasst, fein verteilt.

Ein Bauteil im Sinne der vorliegenden Erfindung kann ein Metallbauteil ein Keramikbauteil, ein Quarzbauteil, ein Kunststoffteil oder ein Bauteil aus Verbundwerkstoff sein. Kunststoffteile könnten beispielsweise in einem Spritzgussverfahren erhalten werden. Es wäre auch denkbar, Bauteile, insbesondere Kunststoffbauteile, in dem erfindungsgemäßen Verfahren zu behandeln, die durch ein 3D- Druckverfahren hergestellt wurden, beispielsweise ein Pulverbettverfahren.

Ein Partikel kann im Sinne der vorliegenden Erfindung einen einzelnen Partikel oder eine Menge von Partikeln umfassen, die insbesondere gleichartig sind.

Die Bauteile, die vorzugsweise in einem pulverbasierten Fertigungs- bzw. Druckverfahren hergestellt werden, können ganz besonders bevorzugt aus einem Material hergestellt sein, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Polyamid, insbesondere Polyamid-11 und Polyamid-12, thermoplastisches Polyurethan, aluminiumgefülltes Polyamid, insbesondere aluminiumgefülltes Polyamid-12, glasgefülltes Polyamid, carbonverstärktes Polyamid, Sand, Gips, Metall, Verbundwerkstoff, thermoplastischen Kunststoffe, thermoplastische Elastomere, Polyolefine, Polystyrole, Polyester, Polyimide und thermoplastische Elastomere und Kombinationen, Blends oder Copolymere und gefüllte Varianten (z.B. mit Glas, Carbonfaser, Aluminium) hiervon.

Vorzugsweise weist das Polymer KA1 in dem erfindungsgemäßen Kunststoffstrahlmittel A eine Shorehärte von 10 Shore A bis 95 Shore D auf, besonders bevorzugt 35 Shore A bis 93 Shore D und ganz besonders bevorzugt 70 Shore D bis 93 Shore D auf.

Vorzugsweise ist das Polymer KA1 in dem erfindungsgemäßen Kunststoffstrahlmittel A ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Polyamiden, Harzen, Polyestern, Polystyrolen, Polyolefine, Polyvinylen, Kautschuken, Polyphenylenen, Polyethern, Polyurethanen, Polysacchariden, Polyimiden, Polyacrylaten, Silikonen sowie Blends und Copolymeren davon, und der Fremdpartikel FA1 ist aus der Gruppe, bestehend aus Metallen, passivierten Metallen, Eisen, Stahl, Mineralien, Rußpartikel, Kohlefasern, Farbpartikeln, Keramiken, Polymeren, Legierungen oder Gläsern ausgewählt. Besonders bevorzugt ist das Polymer KA1 in dem erfindungsgemäßen Kunststoffstrahlmittel A ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Polyamiden, Polystyrolen, Polyurethanen, Polysacchariden, Polyimiden, Polyacrylaten, Silikonen sowie Blends und Copolymeren und der Fremdpartikel FA1 ist aus der Gruppe, bestehend aus Keramiken oder Gläsern ausgewählt.

Vorzugsweise ist der KA1 so gewählt, dass er eine Glasübergangstemperatur aufweist, welche sich über der Einsatztemperatur des Kunststoffstrahlmittels A befindet. Dies hat den Vorteil, dass die gesamte Energie, welche auf das Stahlmittel übertragen wurde für die Bearbeitung der Oberfläche verwendet werden kann und nicht, wie es bei elastischen Kunststoffen der Fall wäre, ein Teil der Energie durch die elastische Verformung des Kunststoffstrahlmittel verloren geht. In einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist die Glasübergangstemperatur über der Raumtemperatur, also >25 °C (nach DIN EN ISO 11357-2 mittels dynamischer Differenzkalorimetrie). Alternativ kann in einer anderen Ausgestaltung die Einsatztemperatur des Kunststoffstrahlmittels A reduziert werden um auch Polymere KA1 mit Glasübergangstemperaturen unter 25 °C einzusetzen.

Die Erfindung betrifft zudem die Verwendung eines Kunststoffstrahlmittels A, umfassend mindestens einen Partikel PA1 aus mindestens einem Polymer KA1 und mindestens einen Fremdpartikel FA1 zur Oberflächenbehandlung eines Bauteils, welches mittels additiver Fertigung erstellt wurde.

Des Weiteren betrifft die Erfindung vorzugsweise die Verwendung eines Kunststoffstrahlmittels A, wobei das Bauteil, welches mittels additiver Fertigung erstellt wurde, mit einem Verfahren hergestellt wurde ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Pulverbettverfahren, lichthärtenden Verfahren oder Extrusionsverfahren.

Des Weiteren betrifft die Erfindung vorzugsweise die Verwendung eines Kunststoffstrahlmittels A, wobei das Bauteil, welches mittels additiver Fertigung erstellt wurde, mit einem Verfahren hergestellt wurde ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Pulverbettverfahren, wie (selektives) Lasersintern (SLS), Binder Jetting, Multijet Fusion Technologien (MJF), Highspeed Sintering (HSS), Cold Metal Fusion oder Laserschmelzverfahren; lichthärtenden Verfahren, wie Stereolithographie (SLA oder STL), Digital Light Production (DLP), Continuous Light Interface Production (CLIP), PolyJet Verfahren (PJM), DualCure-Verfahren, HotLitho- graphy sowie Extrusionsverfahren wie Fused Deposition Modeling (FDM), Fused Filament Fabrication (FFF), MultiJet Modeling (MJM), Layer Plastic Deposition, Selective Thermoplastic Electrophotographic Process (STEP).

Ein Beispiel für ein pulverbasierten Fertigungsverfahren (Pulverbettverfahren) wäre ein selektives Lasersinter(SLS)-Verfahren, bei welchem der Körper des Kunststoffbauteils schrittweise aufgebaut wird. Andere Beispiele für Pulverbettverfahren umfassen MJF, High Speed Sintering und Binder Jetting.

Vorzugsweise sind die Fremdpartikel FA1 in der erfindungsgemäßen Verwendung ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Mineralien, Rußpartikel, Koh- lefasern, Farbpartikeln, Keramiken, Polymeren, Legierungen oder Gläsern, ganz besonders bevorzugt Gläser. Gläser können beispielsweise Quarzgläser, Nat- ron-Kalk-Gläser, Silikatgläser, Alkali-Silikatgläser, Alumo-Silikatgläser, Borosilikatgläser, sowie Glaskeramiken sein. Allgemein sind unter Gläsern Verbindungen zu verstehen, welche einen SiÜ2 Anteil von mindestens 20 % aufweisen.

Vorzugsweise ist der Fremdpartikel FA1 nicht metallischen Ursprungs.

Dabei ist vorzugsweise in der erfindungsgemäßen Verwendung des Kunststoffstrahlmittels A der Fremdpartikel FA1 kein Schleifkorn. Vorzugsweise ist in der erfindungsgemäßen Verwendung des Kunststoffstrahlmittels A das Polymer KA1 ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Polyamiden, Harzen, Polyestern, Polystyrolen, Polyolefine, Polyvinylen, Kautschuken, Polyvinylchloriden, Polyphenylenen, Polyethern, Polyurethanen, Polysacchariden, Polyimiden, Polyacrylaten, Silikonen sowie Blends und Copolymeren davon, und der Fremdpartikel FA1 ist aus der Gruppe, bestehend aus Metallen, passivierte metallen, Eisen, Stahl, Mineralien, Rußpartikel, Kohlefasern, Farbpartikeln, Keramiken, Polymeren, Legierungen oder Gläsern ausgewählt.

Besonders bevorzugt ist in der erfindungsgemäßen Verwendung des Kunststoffstrahlmittels A das Polymer KA1 ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Polyamiden, Polystyrolen, Polyurethanen, Polysacchariden, Polyimiden, Polyacrylaten, Silikonen sowie Blends und Copolymeren und der Fremdpartikel FA1 ist aus der Gruppe, bestehend aus Keramiken oder Gläsern ausgewählt.

Die Füllung des Kunststoffstrahlmittels A bzw. die Fremdpartikel FA1 in dem Kunststoffstrahlmittel A dienen dazu, insgesamt die Dichte der einzelnen Partikel PA1 zu erhöhen.

Daher ist die Verwendung von Fremdpartikel FA1 mit hohen Dichten vorteilhaft. Vorzugsweise liegt in der erfindungsgemäßen Verwendung die Dichte des Fremdpartikels FA1 in einem Bereich von 0,7 bis 8 g/cm 3 , insbesondere bevorzugt liegt in der erfindungsgemäßen Verwendung die Dichte des Fremdpartikels FA1 in einem Bereich von 2,5 bis 8 g/cm 3 .

Besonders hohe Dichten können insbesondere mit Metallen und Legierungen erzielt werden. Metallische Fremdpartikel FA1 haben den Nachteil, dass Sie in der Regel einen metallischen Abrieb erzeugen. Daher werden in einer Ausgestaltung der Erfindung metallische oder Legierungs-Fremdpartikel FA1 verwendet, welche eine Passivierungsschicht aufweisen. Die Passivierungsschicht kann im Sinne der Erfindung auf natürliche Weise entstehen oder durch technische Verfahren gezielt erzeugt werden. Durch die während der Passivierung erzeugte Oxid- schicht kann der metallische Abrieb verhindert bzw. signifikant reduziert werden. Vorzugsweise liegt in der erfindungsgemäßen Verwendung die Dichte des Partikels PA1 in einem Bereich von 0,7 bis 8 g/cm 3 , insbesondere bevorzugt liegt in der erfindungsgemäßen Verwendung die Dichte des Partikels PA1 in einem Bereich von 1 bis 6 g/cm 3 .

Die Verwendung von Kunststoffstrahlmittel, insbesondere Polyamid 6, Polyamid 11 oder Polyamid 12 hat den Vorteil, dass 3D-gedruckte Bauteile durch die hohe Elastizität der Partikel PA1 während des Strahlprozesses nicht beschädigt werden.

Aufgrund der geringeren Dichte eines Kunststoffstrahlmittels ohne Fremdpartikel haben diese somit eine geringere Masse gegenüber herkömmlichen (z.B. mineralischen) Strahlmitteln. Somit haben Kunststoffstrahlmittel bei gleicher Korngröße verglichen mit herkömmlichen Strahlmitteln eine geringere kinetische Energie. Durch das höhere spezifische Gewicht, das die Partikel PA1 nach der Füllung mit Fremdpartikeln FA1 erhalten, wird die kinetische Energie der Partikel, die im Strahlprozess beschleunigt werden, erhöht.

Vorzugsweise wird als Füllmaterial ein Fremdpartikel FA1 aus Glas oder Keramik verwendet, da diese Fremdpartikel eine relativ hohe Dichte aufweisen.

Insbesondere soll das spezifische Gewicht der einzelnen Partikel PA1 erhöht werden. Dies ist insbesondere erforderlich, wenn ein Kunststoffstrahlmittel A mit einer besonders kleinen Korngröße, beispielsweise kleiner 500 pm, hergestellt wird.

Je kleiner die einzelnen Partikel PA1 des Kunststoffstrahlmittels A sind, desto weniger Volumen steht für die Fremdpartikel FA1 zur Verfügung. Vor allem sollen die Fremdpartikel FA1 innerhalb des Partikel PA1 möglichst vollständig vom Kunststoff umschlossen werden. Somit kann die Menge an zugeführten Fremdpartikeln FA1 nicht beliebig erhöht werden und die Fremdpartikel FA1 sollten vorzugsweise eine möglichst große Dichte aufweisen. Das Kunststoffstrahlmittel A kann sich, auch wenn es gegenüber herkömmlichen Strahlmitteln deutlich geringere Abnutzung zeigt, nach gewissen Strahl-ZBetriebs- zeiten ebenfalls abnutzen (Abrundung der Kanten, schleichender Materialverlust). Bei der Füllung wird darauf geachtet, dass die Fremdpartikel FA1 möglichst vollständig vom Kunststoff umschlossen sind. Wenn es nach einem gewissen Nutzungszeitraum zu Materialverlust an den einzelnen Partikel PA1 kommt, können die anfangs vollständig umschlossenen Fremdpartikel FA1 zum Vorschein kommen. Diese können sich dann auch ablösen. Sobald sich die Fremdpartikel FA1 ablösen, verunreinigen diese das Kunststoffstrahlmittel A. Die Fremdpartikel FA1 können dann während des Strahlvorgangs in die Oberfläche der (3D-Druck) Bauteile gestrahlt werden. Die Bauteil- und Oberflächenqualität nimmt ab. Zudem können Folgeprozesse durch diese Fremdpartikel FA1 beeinflusst werden. Wenn die Menge an Fremdpartikeln FA1 , die in den Partikel PA1 eingebracht werden, von Anfang an relativ hoch ist, wird dieser Prozess beschleunigt. Zudem besteht ab einer gewissen Füllmenge von Anfang an eine höhere Gefahr, dass Fremdpartikel FA1 während des Produktionsvorgangs nicht vollständig umschlossen werden und bereits nach geringer Nutzungszeit abgelöst werden.

Daher könnte, wenn eine gewisse Menge an Fremdpartikeln FA1 innerhalb des Kunststoffstrahlmittels A überschritten wird, die Stabilität des Kunststoffstrahlmittels A beeinflusst werden. Wenn der Anteil der Fremdpartikeln FA1 zu groß ist, ist nicht mehr genügend umhüllendes Kunststoffmaterial bei der Herstellung vorhanden, welches die Fremdpartikel FA1 zuverlässig zusammenhält und bindet. Dies kann dazu führen, dass die einzelnen Partikel PA1 nach der Beschleunigung im Strahlprozess beim Aufprall auf die Oberfläche des zu bearbeitenden Bauteils schneller brechen. So wird die Abnutzung des Kunststoffstrahlmittel A deutlich beschleunigt. Zudem können sich diese Fremdpartikel FA1 dann auch schneller ablösen. Sobald sich die Fremdpartikeln FA1 ablösen, verunreinigen diese das Kunststoffstrahlmittel A. Die Fremdpartikeln FA1 können dann während des Strahlvorgangs in die Oberfläche der (3D-Druck)Bauteile gestrahlt werden, was wiederum zur Abnahme der Bauteil- und Oberflächenqualität führt. Vorzugsweise wird in der erfindungsgemäßen Verwendung des Kunststoffstrahlmittels A das Bauteil aus einem additiven Fertigungs- bzw. Druckverfahren hergestellt, wobei das Bauteil aus einem Material hergestellt wird, ausgewählt aus der Gruppe, umfassend Polyamid, insbesondere Polyamid-11 und Polyamid-12, thermoplastisches Polyurethan, aluminiumgefülltes Polyamid, insbesondere aluminiumgefülltes Polyamid-12, glasgefülltes Polyamid, carbonverstärktes Polyamid, Sand, Gips, Metall Verbundwerkstoff, thermoplastischen Kunststoffe, thermoplastische Elastomere, Polyolefine, Polystyrole, Polyester, Polyimide und thermoplastische Elastomere und Kombinationen, Blends oder Copolymere und gefüllte Varianten (z.B. mit Glas, Carbonfaser, Aluminium) hiervon.

Ganz besonders bevorzugt wird in der erfindungsgemäßen Verwendung des Kunststoffstrahlmittels A das Bauteil aus einem additiven Fertigungs- bzw. Druckverfahren hergestellt, wobei das Bauteil aus einem Material hergestellt wird, ausgewählt aus der Gruppe, umfassend Metall, Polyamid, insbesondere Polyamid- 11 und Polyamid-12, thermoplastisches Polyurethan, aluminiumgefülltes Polyamid, insbesondere aluminiumgefülltes Polyamid-12, glasgefülltes Polyamid, carbonverstärktes Polyamid und Kombinationen, Blends oder Copolymeren davon.

Vorzugsweise umfasst das Kunststoffstrahlmittel A in der erfindungsgemäßen Verwendung mindestens einen Partikel PA1 aus mindestens einem Polymer KA1 und mindestens einen Fremdpartikel FA1 , wobei zusätzlich Additive und/oder Haftvermittler enthalten sein kann. Ganz besonders bevorzugt besteht das Kunststoffstrahlmittel A in dem erfindungsgemäßen Verfahren aus mindestens einen Partikel PA1 aus mindestens einem Polymer KA1 und mindestens einen Fremdpartikel FA1 , wobei vorzugsweise zusätzlich Additive und/oder Haftvermittler enthalten sein kann.

Additive führen beispielsweise zu verbesserten Eigenschaften, wie Zugfestigkeit, Schlagzähigkeit, antistatischer Wirkung oder Bruchdehnung. Additive können thermische Stabilisatoren, Komponenten zur Verbesserung der Witterungsbeständigkeit, Stabilisatoren, Füllstoffe oder andere dem Fachmann bekannte Komponenten umfassen.

Im Gegensatz zu mineralischen Stoffen oder metallischen Stoffen weist ein entsprechendes Kunststoffstrahlmittel A eine geringere Abrasivität, eine geringere Masse und eine geringere Härte auf, so dass es auch durch die Flexibilität des Kunststoffstrahlmittels A während der Wechselwirkung mit den Materialien der Maschinenkomponenten nicht zu Beschädigungen des Bauteils oder einer Strahlanlage bzw. Komponenten einer Strahlanlage kommt.

Dadurch, dass das eingesetzte Kunststoffstrahlmittel A flexibel ist und eine ähnliche Härte wie die bestrahlten Bauteile aufweist sowie durch dessen geringer Masse und somit geringerer kinetischer Energie im Entpulverungsprozess, wird vorteilhafterweise die Beschädigung der Oberfläche vermieden.

Vorzugsweise umfasst daher in der erfindungsgemäßen Verwendung des Kunststoffstrahlmittels A die Behandlung des Bauteils ein Entpulvern, Verdichten, Glätten und/oder Oberflächenanrauen.

Ein Entpulvern kann dabei im Sinne der vorliegenden Erfindung bedeuten, dass Strahlgut (manchmal auch als Strahlmedium oder Strahlmittel bezeichnet) im Sinne der vorliegenden Erfindung in eine Prozesskammer der Strahlanlage mittels einer oder mehrerer Strahldüsen oder einem oder mehrerer Schleuderräder gestrahlt wird. Durch die physikalische Wechselwirkung der Partikel des Strahlguts mit der Oberfläche der Bauteile wird die Oberfläche der Bauteile behandelt. Bauteile, die beispielsweise mittels eines additiven Verfahrens, wie z.B. Laserschmelzen, in einem Pulverbett hergestellt worden sind, können so nach dem Herstellungsprozess von den nicht verschmolzenen Partikeln des Pulverbetts befreit werden. Dieser Prozess wird im Bereich der additiven Fertigung als Entpul- verung bezeichnet. Ein Verdichten kann dabei im Sinne der vorliegenden Erfindung bedeuten, dass Strahlgut (manchmal auch als Strahlmedium oder Strahlmittel bezeichnet) im Sinne der vorliegenden Erfindung in eine Prozesskammer der Strahlanlage mittels einer oder mehrerer Strahldüsen oder einem oder mehrerer Schleuderräder gestrahlt wird. Durch die physikalische Wechselwirkung der Partikel des Strahlguts mit der Oberfläche der Bauteile wird die Oberfläche der Bauteile behandelt. Sofern das additiv gefertigte Bauteil schonend von dem Pulver befreit wurde, kommt die raue, offenporige Oberfläche des Bauteils zum Vorschein. Je nach Anwendungsfall kann der Bedarf einer weiteren Oberflächenbehandlung bestehen. Die originale, unbehandelte Oberfläche ist nicht immer erwünscht. Bei dem Verdichtungsprozess im Sinne der vorliegenden Erfindung wird die zunächst offenporige Oberfläche des additiv gefertigten Bauteils verdichtet. Die Poren können so bis zu einem gewissen Grad geschlossen werden, die Oberfläche wird glatt und glänzend. Zudem wird die Oberfläche homogener. Um diesen Effekt zu erreichen, werden die Bauteile ebenfalls durch Partikel, die mittels eines Mediums, wie z.B. Luft oder Wasser, oder mittels einer mechanischen Bewegung wie z.B. durch ein Schleuderrad, beschleunigt werden, bestrahlt. Der Unterschied zum oben beschriebenen Entpulverungsprozess besteht in der Auswahl der Partikel, die beschleunigt werden. Einerseits sollten diese nicht zu abrasiv sein, andererseits sollte eine entsprechende (sphärische oder annähernd sphärische/ nicht kantige) Partikelform vorliegen, um den Verdichtungseffekt zu erreichen.

Ein Oberflächenanrauen kann dabei im Sinne der vorliegenden Erfindung bedeuten, dass Strahlgut (manchmal auch als Strahlmedium oder Strahlmittel bezeichnet) im Sinne der vorliegenden Erfindung in eine Prozesskammer der Strahlanlage mittels einer oder mehrerer Strahldüsen oder einem oder mehrerer Schleuderräder gestrahlt wird. Durch die physikalische Wechselwirkung der Partikel des Strahlguts mit der Oberfläche der Bauteile wird die Oberfläche der Bauteile behandelt. Sofern das additiv gefertigte Bauteil (gegebenenfalls nach vorherigen, anderen Bearbeitungsschritten wie z.B. einem (chemischen) Glätt-Prozess oder einem Verdichtungsprozess) eine zu glatte oder zu glänzende Oberfläche aufweist, kann, je nach Anwendungsfall der Bedarf einer weiteren Oberflächenbehandlung bestehen. Eine glatte, glänzende Oberfläche ist nicht immer erwünscht. Bei dem Oberflächenanrauen im Sinne der vorliegenden Erfindung wird die Oberfläche des additiv gefertigten Bauteils mittels eines beschleunigten Strahlmittels aufgeraut. Die Poren können so bis zu einem gewissen Grad geöffnet werden, die Oberfläche wird rau, gegebenenfalls matt und gegebenenfalls offenporig. Um diesen Effekt zu erreichen, werden die Bauteile ebenfalls durch Partikel, die mittels eines Mediums, wie z.B. Luft oder Wasser, oder mittels einer mechanischen Bewegung wie z.B. durch ein Schleuderrad beschleunigt werden, bestrahlt. Dieser Prozess kann ebenfalls eingesetzt werden, um die haptische Wahrnehmung der Oberfläche zu beeinflussen. Der Prozess kann auch eingesetzt werden, um die Oberfläche gemäß den Anforderungen von nachfolgenden Prozessen, wie z.B. einem Lackier- oder Beschichtungsprozess, vorzubereiten (z.B. Aufrauen der Oberfläche, um bessere Haftung des Lackes oder der Beschichtung zu gewährleisten).

Ein Glätten kann dabei im Sinne der vorliegenden Erfindung bedeuten, dass Strahlgut (manchmal auch als Strahlmedium oder Strahlmittel bezeichnet) im Sinne der vorliegenden Erfindung in eine Prozesskammer der Strahlanlage mittels einer oder mehrerer Strahldüsen oder einem oder mehrerer Schleuderräder gestrahlt wird. Durch die physikalische Wechselwirkung der Partikel des Strahlguts mit der Oberfläche der Bauteile wird die Oberfläche der Bauteile behandelt. Sofern das additiv gefertigte Bauteil schonend von dem Pulver befreit wurde, kommt die raue, offenporige Oberfläche des Bauteils zum Vorschein. Je nach Anwendungsfall kann der Bedarf einer weiteren Oberflächenbehandlung bestehen. Die originale, unbehandelte Oberfläche ist nicht immer erwünscht.

Bei dem Glättungsprozess im Sinne der vorliegenden Erfindung wird die zunächst offenporige Oberfläche des additiv gefertigten Bauteils geglättet. Das bedeutet, dass die auf mikroskopischer Ebene sichtbaren Erhebungen und Senkungen (bzw. „Hügel und Täler“), der Oberflächenstruktur angeglichen werden. Es wird versucht, die zur Definition der Oberflächenrauheit herangezogenen Werte Sdr (Entwickeltes Grenzflächenverhältnis) und Sdq (Quadratischer Neigungswert) so weit wie möglich zu verringern (Sdr oder Sdq=O bedeutet vollständig plane Oberfläche). Die Oberfläche wird glatt und gegebenenfalls, glänzend. Um diesen Effekt zu erreichen, werden die Bauteile ebenfalls durch Partikel, die mittels eines Mediums, wie z.B. Luft oder Wasser, oder mittels einer mechanischen Bewegung wie z.B. durch ein Schleuderrad, beschleunigt werden, bestrahlt.

Eine Möglichkeit die Härte von Kunststoffen anzugeben, ist die Ermittlung der Shorehärte. Ist beispielsweise die Shorehärte des zu behandelnden Bauteils bekannt, kann die Shorehärte des Strahlmittels entsprechend angepasst werden.

Vorzugsweise weist in der erfindungsgemäßen Verwendung des Kunststoffstrahlmittels A das Polymer KA1 eine Shorehärte von 10 Shore A bis 95 Shore D auf, besonders bevorzugt 35 Shore A bis 93 Shore D und ganz besonders bevorzugt 70 Shore D bis 93 Shore D auf.

Vorzugsweise wird das Kunststoffstrahlmittel A in der erfindungsgemäßen Verwendung durch einen Compoundierungsprozess, einen Spritzgussprozess, Fällungspolymerisationsprozess, einen Extrusionsprozess oder Beschichtungsprozess hergestellt. Insbesondere kann das Kunststoffstrahlmittel A durch einen der folgenden Schritte erhalten werden:

1 . Compoundierung, wobei ein Kunststoffgranulat mit einem Fremdpartikel FA1 , vorzugweise Glas gemischt wird, um das Kunststoffstrahlmittel A zu erhalten. Wird beim Compoundierprozess der Anteil an zugemischten Fremdpartikeln FA1 zu hoch, kann keine homogene Mischung aus Kunststoff-Ausgangsgranulat und Fremdpartikel FA1 erzielt werden. Somit kann der Anteil an Fremdpartikeln FA1 , die sich im fertigen Kunststoffstrahlmittel A befinden, innerhalb der Strahlmittelkörner (Partikel PA1 ) stark variieren. Eine gleichbleibende Dichte sowie eine gleichbleibende Qualität des Strahlmittels kann nicht gewährleistet werden. Extrudierung, wobei eine Mischung in einem Extruder erhitzt wird, Kunststoff durch eine Düse (Beispielweise 500 pm, in Abhängigkeit von der gewünschten Strangbreite bzw. Korngröße) extrudiert wird und ein Kunststoffstrang entsteht. Ist der Anteil an zugemischten Fremdartikeln FA1 zu hoch, kann es während des Extrusions-Prozesses, zu Strangabrissen kommen. Die zuvor im Compoundierprozess erzeugte Mischung aus Fremdpartikeln FA1 und Kunststoffgranulat wird in einem Extruder erhitzt und als Kunststoffstrang durch eine feine Düse (Durchmesser Abhängig von gewünschter Strahlmittel Korngröße) extrudiert, um einen Kunststoffstrang des späteren Kunststoffstrahlmittels A zu erhalten. Aus diesem Kunststoffstrang, der in späteren Bearbeitungsschritten in die Länge gezogen wird und anschließend „zerschnitten“ wird, entsteht dann das Kunststoffstrahlmittel A. Wenn sich zu viel Luft, Feuchtigkeit oder Fremdpartikel FA1 in der erhitzten und extrudierten Masse befinden, kann es somit zu Strangabrissen kommen. Der kontinuierliche Betrieb sowie der Durchsatz der Produktionsanlage wird somit stark beeinträchtigt. Verstreckung, wobei ein Kunststoffstrang dabei versteckt wird, also in die Länge gezogen. Vorzugsweise entsteht ein 400 pm Kunststoffstrang. Bei dem Extrusionsprozess gibt es aus technischer Sicht eine Untergrenze, was den Düsendurchmesser betrifft. Die Untergrenze ist ebenfalls abhängig von der Größe und Anzahl der zuvor zugemischten Fremdpartikel FA1 . Das bedeutet, wenn ein Kunststoffstrahlmittel A im Extrusionsprozess hergestellt wird, bei dem Fremdpartikel FA1 zugemischt werden, kann es vermehrt zu Produktionsproblemen kommen. Einen Kunststoffstrang zu extrudieren, weicher einen kleineren Durchmesser als (z.B. 500pm) hat, sorgt aufgrund der Fremdpartikel FA1 für technische Probleme. Deshalb wird gegebenenfalls die Möglichkeit genutzt, den Kunststoffstrang zunächst mit einer größeren Düse zu extrudieren, und anschließend in die Länge zu ziehen, damit der Kunststoffstrang den gewünschten, geringeren Durchmesser erhält. Auch bei diesem Vorgang kann es, wenn nicht schon im Extrusionsprozess geschehen, zu Strangabrissen kommen. Je höher der Anteil an Fremdpartikeln FA1 , desto höher ist die Wahrscheinlichkeit, dass es zu Strangabrissen und Produktionsschwierigkeiten kommt.

4. Granulierung, wobei beispielsweise der Kunststoffstrang in (400 pm x 400 pm) große Partikel zerteilt wird.

5. Siebung, wobei beispielsweise das Granulat ausgesiebt wird, um fehlerhafte Korngrößen zu entfernen.

Vorzugsweise wird das Kunststoffstrahlmittel A durch die Ausführung der Schritte 1 . bis 5. erhalten. Vorzugsweise kann das nach dem Schritt 5. Erhaltene in einem kryogenen Mahlprozess weiter verkleinert werden.

Vorzugsweise wird in der erfindungsmäßigen Verwendung ein Kunststoffstrahlmittel A eingesetzt, umfassend mindestens einen Partikel PA1 der zu 3 bis 95 Gew%, vorzugsweise 50 bis 90 Gew% aus Polymer KA1 besteht.

Vorzugsweise wird in der erfindungsmäßigen Verwendung ein Kunststoffstrahlmittel A eingesetzt, umfassend mindestens einen Partikel PA1 der zu 5 bis 97 Gew%, vorzugsweise 10 bis 50 Gew% mindestens einen Fremdpartikel FA1 enthält.

Vorzugsweise wird in der erfindungsmäßigen Verwendung ein Kunststoffstrahlmittel A eingesetzt, umfassend mindestens einen Partikel PA1 der zu 0 bis 10 Gew%, vorzugsweise 0 bis 7 Gew% mindestens ein Additiv und/oder einen Haftvermittler enthält.

Vorzugweise wird daher erfindungsgemäß ein Kunststoffstrahlmittel A eingesetzt, umfassend mindestens einen Partikel PA1 aus

3 bis 95 Gew.-%, vorzugweise 50 bis 90 Gew.-%, mindestens eines Polymers KA1 ,

5 bis 97 Gew.-%, vorzugsweise 10 bis 50 Gew.-%, mindestens eines Fremdpartikel FA1 , und 0 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 0 bis 7 Gew.-%, mindestens eines Additivs und/oder Haftvermittlers.

Insbesondere bevorzugt wird der in der erfindungsgemäßen Verwendung verwendete Partikel PA1 aus einer Stranggranulierung, einer Bandgranulierung, einer T rockengranulierung, einer Unterwassergranulierung, einer Schneidgranulierung oder einem Mahlprozess erhalten. Durch die Verfahren kann der Partikel PA1 ein Zylindergranulat, Würfelgranulat, Linsengranulat, Splittergranulat oder vielkantiges Granulat sein. Ein vielkantiges Granulat kann aus einem Mahlprozess erhalten werden. Durch diese Art der Verarbeitung können die Partikel PA1 eine polyedrische oder zylindrische Form aufweisen.

Vorzugweise werden die Fremdpartikel FA1 in dem Compoundierungsprozess, dem Spritzgussprozess, der Fällungspolymerisation oder dem Extrusionsprozess beigemischt.

Besonders bevorzugt enthält der Fremdpartikel FA1 mindestens ein Additiv und/oder einen Haftvermittler in einer Konzentration von 0,01 bis 7 Gew%.

Vorzugsweise wird der Fremdpartikel FA1 zu mindestens 90% von dem Polymer KA1 des Partikels PA1 umschlossen. Dies hat den Vorteil, dass ein Kontakt zwischen Fremdpartikel FA1 und Bauteil auf ein Minimum reduziert wird und es damit durch den Fremdpartikel FA1 zu keinem schleifenden Abtrag von Material des Bauteils kommt und lediglich die gewünschte Oberflächenbehandlung (entfernen von Pulver, verdichten, aufrauen und glätten) stattfindet.

Daher weist vorzugsweise der Partikel PA1 in der erfindungsgemäßen Verwendung eine polyedrische Form, beispielsweise eines konvexen Polyeders, oder eine zylindrische Form auf. Im Sinne der vorliegenden Erfindung kann die Form eines Polyeders auch Dellen enthalten, d.h. dass die Verbindungsstrecke von zwei Punkten des Polyeders nicht unbedingt im Polyeder liegt. Ein anderer Ausdruck für eine polyedrische Form oder zylindrische Form kann auch der Ausdruck „kantige“ Form sein. ln einer bevorzugten Ausführungsform umfasst eine polyedrische Form, eine kubische oder prismatische Form.

Vorzugsweise weist daher der Partikel PA1 in der erfindungsgemäßen Verwendung eine kubische, zylindrische oder prismatische Form auf.

Durch den Einsatz des kantigen (beispielsweise zylindrischen, kubischen oder prismatischen) Kunststoffstrahlmittels im Entpulverungsprozess, welches vorzugsweise eine ähnliche Härte wie die additiv gefertigten Kunststoffbauteile aufweist, wird die Gefahr der Beschädigung der Oberfläche auf ein Minimum reduziert. Man ist flexibler in der Auswahl der Korngröße, man kann sofern gewünscht mit höherem Strahldruck arbeiten. Zudem können deutlich feinere Strukturen o- der Geometrien bearbeitet werden.

Ebenfalls wird vorteilhafterweise durch den Einsatz eines Kunststoffstrahlmittels A mit kantiger Partikelform im Entpulverungsprozess die Verdichtung der Oberfläche vollständig vermieden. Man ist flexibler in der Auswahl der Korngröße, man kann sofern gewünscht mit höherem Strahldruck arbeiten, da die Masse der Kunststoffpartikel gegenüber mineralischem Strahlmittel deutlich geringer ist.

Durch die höhere Bruchfestigkeit der Partikel PA1 , und dadurch dass der Polymer KA1 eine ähnliche Härte wie die additiv gefertigten Bauteile aufweist, entsteht vorteilhafterweise bei der Beförderung der Partikel PA1 durch die Strahlanlagen, oder durch den Aufprall der Partikel PA1 auf die Oberfläche der additiv gefertigten Bauteile, kein nennenswerter Abrieb oder Bruch und somit keine Kontamination auf der Oberfläche. Somit ist man deutlich flexibler in der Auswahl des Strahldruckes sowie der Prozesszeit. Zudem kann auf aufwändige Matenalseparatoren verzichtet werden. Das Kunststoffstrahlmittel A kann außerdem deutlich länger im Kreislauf benutzt werden, ohne dass es ausgewechselt werden muss. Für Materialseparatoren ist vor allem die Korngröße und die Masse der Partikel, die voneinander getrennt werden sollen, entscheidend. Selbst wenn Abrieb entstehen sollte, unterscheidet sich dieser in der Partikelgröße/Masse so stark, dass die Materialseparatoren nicht beeinträchtigt werden.

Durch diese beschriebenen Eigenschaften des verwendeten Strahlmittels, insbesondere des Entpulverungsstrahlmittels, werden nachfolgende Bearbeitungsschritte nicht beeinträchtigt.

Die im Entpulverungsprozess eingesetzten polyedrischen oder zylindrischen Partikel PA1 beschädigen durch ihre Beschaffenheit vorteilhafterweise nicht die Maschinenkomponenten. Es kommt daher nicht zu einem erhöhten Verschleiß an Maschinenteilen, so dass ein besonderer Schutz der Maschine nicht notwendig ist.

Ebenso kommt es vorzugsweise zu keiner Veränderung der Oberfläche durch Aufrauen oder Verdichten, da die kubischen, zylindrischen oder in einer prismatischen Form vorhandenen Partikel PA1 weniger massenreich sind.

Durch die kantige (polyedrische oder zylindrische) Form kommt es nicht zu Verdichtungseffekten. Dadurch, dass die Partikel PA1 leichter sind als mineralische Strahlmittel, kommt es zu weniger Energieeintrag auf die Oberfläche.

Vorzugweise weist in der erfindungsgemäßen Verwendung der Partikel PA1 mit einer kubischen Form, der Partikel PA1 mit einer zylindrischen Form oder der Partikel PA1 mit einer prismatischen Form jeweils unabhängig voneinander einen Korngrößenbereich im Bereich von 10 pm bis 1000 pm auf. Besonders bevorzugt weist in der erfindungsgemäßen Verwendung der Partikel PA1 mit einer kubischen Form einen Korngrößenbereich im Bereich von 100 pm bis 400 pm, ganz besonders bevorzugt 200 pm bis 300 pm, auf.

Bevorzugt weist in der erfindungsgemäßen Verwendung der Partikel PA1 mit einer zylindrische Form einen Korngrößenbereich im Bereich von 100 pm bis 800 pm, vorzugsweise 200 pm bis 700 pm, auf. Besonders bevorzugt weist in der erfindungsgemäßen Verwendung der Partikel PA1 mit einer zylindrischen Form einen Korngrößenbereich im Bereich von 100 pm bis 400 pm, ganz besonders bevorzugt 200 pm bis 300 pm, auf.

Besonders bevorzugt weist in der erfindungsgemäßen Verwendung der Partikel PA1 mit einer prismatischen Form einen Korngrößenbereich im Bereich von 100 pm bis 400 pm, ganz besonders bevorzugt 200 pm bis 300 pm, auf.

In der Regel wird versucht, bei dem eingesetzten Kunststoffstrahlmittel A eine möglichst kleine Korngröße der Partikel PA1 zu verwenden. Je kleiner die eingesetzten Partikel sind, desto geringer ist die Masse der Partikel. Je geringer die Masse der Partikel, desto weniger kinetische Energie wird beim Beschleunigen übertragen. Die Oberfläche des Bauteils soll so möglichst schonend bearbeitet werden.

Wird die Bauteiloberfläche dennoch beschädigt, können die Druckparameter des 3D-Druckers so angepasst werden, dass die Oberfläche des additiven Bauteils nach dem Druckprozess widerstandsfähiger ist.

Vorteilhafterweise wird durch die Verwendung von vorzugsweise abriebfesten sowie polyedrischen oder zylindrischen Partikeln PA1 im Entpulverungsprozess die Verunreinigung der Oberfläche durch Strahlmittelbruch verhindert. Durch die höhere Bruchfestigkeit der Partikel PA1 entsteht bei der Förderung des Granulats durch die Strahlanlagen, oder durch den Aufprall der Partikel PA1 auf die Oberfläche der additiv gefertigten Bauteile, nur wenig Abrieb oder Bruch und somit keine Kontamination auf der Oberfläche. Somit werden im nachfolgenden Verdichtungsprozess durch sphärische Strahlmittel auch keine Partikel(bruchstücke) in die Oberfläche des Bauteils verdichtet.

Ebenfalls wird vorteilhafterweise durch die Verwendung von abriebfesten und polyedrischen oder zylindrischen Partikeln PA1 im Entpulverungsprozess die Beeinträchtigung von nachfolgenden Bearbeitungsschritten verhindert. Durch die höhere Bruchfestigkeit der Partikel entsteht bei der Förderung des Granulats durch die Strahlanlagen, oder durch den Aufprall der Partikel auf die Oberfläche der additiv gefertigten Bauteile, fast kein Abrieb oder Bruch, der im anschließenden Verdichtungsprozess in die Bauteiloberfläche gedrückt wird. Die Beschichtung, Infiltration oder Färbung wird somit nicht beeinträchtigt.

Insbesondere kommt es durch die beanspruchte Form des zur Entpulverung eingesetzten Kunststoffstrahlmittels A nicht zu Verdichtungseffekten. Dadurch, dass die Partikel PA1 leichter sind als mineralische Strahlmittel kommt es zu weniger Energie-Eintrag auf die Oberfläche. Somit bleibt die Oberfläche des Bauteils offenporig und der Farbeinzug wird nicht beeinträchtigt.

Durch den Einsatz des in der erfindungsgemäßen Verwendung verwendeten Kunststoffstrahlmittels A, kommt es vorteilhafterweise aufgrund von dessen Matenalbeschaffenheit nicht zu unkontrolliertem Bruch. Der Abrieb, der hier in geringem Maß auftritt weist eine feindisperse Korngröße auf (<100 pm/ staubig). Die Korngröße sowie die Masse der Staubkörner weicht so stark von der einheitlichen Korngröße des eingesetzten Kunststoffstrahlmittels A ab, dass dieser problemlos in Matenalseparatoren abgeschieden werden kann.

Vorzugsweise liegt der Korngrößenbereich der Fremdpartikel FA1 in der erfindungsgemäßen Verwendung in einem Bereich von 10 pm bis 990 pm, besonders bevorzugt in einem Bereich von 10 pm bis 100 pm und ganz besonders bevorzugt in einem Bereich von 10 pm bis 60 pm.

Vorteilhafterweise weist das hier verwendete Kunststoffstrahlmittel A eine einheitliche Korngröße auf. Im Gegensatz zu geläufigen Strahlmitteln entstehen keine Bruchstücke in unterschiedlichsten Korngrößen. Der Nachbearbeitungsaufwand wird so auf ein Minimum reduziert.

Vorzugsweise ist in der erfindungsgemäßen Verwendung das Polymer KA1 ausgewählt sind aus der Gruppe, bestehend aus Polyamiden, Harzen, Polyestern, Polystyrolen, Polyolefine, Polyvinylen, Kautschuken, Polyvinylchloriden, Polyphenylenen, Polyethern, Polyurethanen, Polysacchariden, Polyimiden, Polyac- rylaten, Silikonen sowie Blends und Copolymeren davon.

Vorzugsweise ist das Polymer KA1 in der erfindungsgemäßen Verwendung ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Polyethylen und Copolymeren des Ethylens, wie HDPE (high density polyethylene), MDPE (medium density polyethylene), LLDPE, VLDPE, LDPE (low density polyethylene), IILDP, Ethylen-Hexen- Copolymere, Ethylen-Octen-Copolymere, Polyisobutylen, Ethylen-Propylen-Co- polymere (EPM), Terpolymere des Ethylen-Propylen-Dien (EPDM), EBM (Ethylen-Butylkautschuk), EPDM, Ethylen-Vinylsilan-Copolymere, Ter- oder Copolymere der Acrylsäure (EA), oder Ethylen mit Ethylenacrylat und Acrylsäure (EAA) oder Methacrylsäure (EMA), EEA (Ethylen-Ethylacrylat), EBA (Ethylen-Butylac- rylat), EVA (Ethylen-Vinylacetat), gepfropfte Copolymere des Ethylens mit Maleinsäureanhydrid (MAH), Polyvinylchlorid (PVC), Polyamid-6, Polyamid-66, Po- lyamid-12, Polyamid-11 , Polyamid-4, Polypropylen und Polypropylencopolymere, Polyacrylate und Polymethacrylate (PMMA), Polycarbonat (PC), Polybuty- lenterephthalate (PBT), Polyesterterephthalat (PET), fluorierte polymere Kohlenwasserstoffe, Rubber, Thermoplastische Elastomere (TPE), Blockcopolymere, Thermoplastische Polyurethane (TPU) und Polyurethane, Thermoplastische Polyolefine (TPO), Silikonpolymere, Poly(methyl)methacrylat, Polycarbonat, Polystyrol, Styrol-Acryl-Nitril, Polyethylenterephthalat, Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) und eine Mischung (Blend) der genannten Kunststoffe.

Bevorzugt ist in der erfindungsgemäßen Verwendung das Polymer KA1 ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Polyethylen, Polyamid-6, Polyamid-6.6, Polyamid-11 , Polyamid-12, Polyamid-4, Polyesterterephthalat sowie Mischungen davon, wobei der Fremdpartikel FA1 eine Glaspartikel mit einem Korngrößenbereich im Bereich von 1 pm bis 100 pm, vorzugsweise im Bereich von 3 pm bis 70 pm ist. Insbesondere bevorzugt ist in der erfindungsgemäßen Verwendung das Polymer KA1 ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Polyethylen, Polyamid-6, Poly- amid-6.6, Polyamid-11 , Polyamid-12, Polyamid-4, Polyesterterephthalat sowie Mischungen davon, wobei der Fremdpartikel FA1 eine Glaskugel mit einem Korn- größenbereich im Bereich von 1 pm bis 100 pm, vorzugsweise im Bereich von 3 pm bis 70 pm ist.

Aufgrund der oftmals feinen Strukturen und Geometrien, die additiv gefertigte Bauteile aufweisen, besteht meistens der Anspruch, Kunststoffstrahlmittel bzw. Strahlmittel mit möglichst kleinen Korngrößen einzusetzen. Nur dann kann idealerweise gewährleistet, dass die beschleunigten Partikel in feine Ritzen, Löcher oder sonstige Strukturen der Bauteile eindringen können. Dies gilt sowohl für den Entpulverungs-, als auch für den Verdichtungsprozess. Da die Masse der einzelnen (Kunststoff)partikel abnimmt, je kleiner diese sind, werden sie mit also geringerer Energie auf die Bauteile geschossen. Um die Energie, die auf die Bauteiloberfläche übertragen wird, bei kleineren Korngrößen zu erhöhen, kann die Masse der Partikel durch Zugabe von dichteren Materialien, d.h. durch Fremdpartikel, erhöht werden. Das im Entpulverungs- oder Verdichtungsprozess eingesetzte Kunststoffstrahlmittel A bearbeitet daher vorzugsweise die Bauteiloberflächen somit effektiver trotz der kleineren Korngröße. Dies kann vorzugsweise auf folgende Art- und Weisen technisch realisiert werden:

1. Beschichtung oder Umhüllung eines dichteren Fremdpartikels (z.B. Metalle oder passivierte Metalle, Mineralien, Glas, Eisen, Stahl, Keramik oder Sonstige) mit Kunststoff, um einen Partikel PA1 zu erhalten.

2. Produktion eines Kunststoffgranulates mit mehreren kleinen Fremdpartikeln (z.B. Metalle, passivierte Metalle, Mineralien, Glas, Eisen, Stahl, Keramik oder Sonstige) innerhalb des Kunststoffes, um einen Partikel PA1 zu erhalten.

3. Produktion eines Kunststoffgranulates mit mehreren kleinen Fremdpartikeln aus unterschiedlichen Materialien (z.B. Metalle, passivierte Metalle, Mineralien, Glas, Eisen, Stahl, Keramik oder Sonstige) innerhalb des Kunststoffes, um einen Partikel PA1 zu erhalten.

4. Produktion eines Kunststoffgranulates mit einem großen Fremdpartikel (z.B. Metalle, passivierte Metalle, Mineralien, Glas, Eisen, Stahl, Keramik oder Sonstige) innerhalb des Kunststoffes, um einen Partikel PA1 zu erhalten.

5. Produktion eines Kunststoffgranulates mit einer Kombination aus einem großen Fremdpartikel und mehreren kleinen Fremdpartikeln (z.B. Metalle, passivierte Metalle, Mineralien, Glas, Eisen, Stahl, Keramik oder Sonstige) innerhalb des Kunststoffes, wobei der große und die kleinen Partikel nicht aus demselben Material bestehen müssen, um einen Partikel PA1 zu erhalten.

Beispielsweise ist im Entpulverungsprozess bevorzugt: a. Ein kubisch, prismatisches oder zylindrisch, extrudiertes Polyamid-6 oder Polyamid-12 Granulat, dem im Compoundierprozess kleine Glasperlen zugemischt werden. b. Ein polyedrisches (vorzugsweise vielkantiges, komplexkantiges) Poly- amid-6 oder Polyamid-12 Granulat, dem im Compoundierprozess kleine Eisenperlen zugemischt werden.

Beispielsweise ist im Verdichtungsprozess bevorzugt: a. Eine Eisen- oder Stahlkugel, die mit Polystyrol oder Acryl beschichtet wurde b. Eine Keramikkugel, die mit Polystyrol oder Acryl beschichtet wurde

Kurzbeschreibung der Figuren Figur 1 : In Figur 1 wird der Entpulverungsprozess als Querschnitt aus dem Stand der Technik illustriert.

Figur 2: In der Figur 2 werden Bruchstücke eines Strahlmittels aus dem Stand der Technik im Querschnitt illustriert.

Figur 3: In Figur 3 wird der Verdichtungsstrahlprozess aus dem Stand der Technik im Querschnitt gezeigt.

Figur 4: In der Figur 4 wird ein weiteres entpulvertes Bauteil aus dem Stand der Technik im Querschnitt gezeigt, bevor es gefärbt wird.

Figur 5: Figur 5 zeigt einen Einfärbungsprozess aus dem Stand der Technik im Querschnitt.

Detaillierte Beschreibung der Figuren

Fig. 1 illustriert den Entpulverungsprozess, wie er aus dem Stand der Technik bekannt ist. Dabei wird die Oberfläche (1 ) eines additiv gefertigten Bauteils (2) gezeigt, dessen Oberfläche (1 ) mittels eines metallischen oder mineralischen Strahlmittels (3) bestrahlt wird, um Altpulverpartikel zu entfernen. Dies ist im Stand der Technik eine bekannte Methode. Ebenfalls sind Bruchstücke (4) des Strahlmittels abgebildet.

Fig. 2 zeigt, dass Bruchstücke (4) des zur Entpulverung verwendeten Strahlmittels auf der Oberfläche (1 ) des Bauteils (2) vorliegen.

In der Fig. 3 wird der Verdichtungsstrahlprozess illustriert. Dabei kommt es zu einer Eintragung der Bruchstücke (4) aus dem ersten Strahlmittel in die Oberfläche des Bauteils während des Verdichtungsprozesses aufgrund des zweiten Strahlmittels (5).

Fig. 4 zeigt ebenso wie die Fig. 2 ein entpulvertes Bauteil (2), in dem die Bruchstücke (4) des Strahlmittels auf der Oberfläche (2) nach dem Entpulverungspro- zess vorliegen. Will man dieses Bauteil einfärben, so wird, wie in der Fig. 5 gezeigt, der Farbstoff (6) nicht überall gleichmäßig auf die Oberfläche (1 ) aufgetragen, da die Bruchstücke (4) den Farbstoff nicht aufnehmen.

Bestimmungsmethoden Aus der Tabelle 1 ist der Vergleich der Prüfbedingungen zur Ermittlung der verschiedenen Shorehärtewerten, wie in den Ansprüchen und der Beschreibung angegeben, aufgelistet.

Tabelle 1 : Vergleich der Prüfbedingungen zur Ermittlung von SHORE-Härtewer- ten

Beispiele

In den nachfolgend beschriebenen Beispielen wird die Behandlung eines Bauteils mit Strahlmitteln umfassend zwei Schritte beschrieben. 1 . Entpulverung von additiv gefertigten Bauteilen durch das oben beschriebene Kunststoffstrahlmittel. (Bei dem eingesetzten Kunststoffstrahlmittel kann es sich auch um Kunststoffstrahlmittel mit Füllungen und/oder sonstige Partikel handeln, die mit Kunststoff ummantelt wurden.)

2. Verdichtung des Bauteils durch Polystyrolbeads.

3. Färbung im Deep Dye Coloring Prozess, d.h. Färbung im Tauchverfahren oder Färbung in einer Farbstofflösung.

Ein Beispiel für den untersuchten Prozess wird nachfolgend beschrieben:

1 . Entpulverungsprozess

Die additiv gefertigten Bauteile wurden mittels eines Kunststoffstrahlmittels ent- pulvert.

Eigenschaften des Strahlmittels:

- Kornform: Zylindrisch

- Korngröße: Einheitlich 400pm

- Matenaleigenschaften: Polyamid-6, extrudiert, mit Glaskugeln (<100pm) gefüllt

Prozessparameter:

- Strahlzeit von 5 bis 90 Minuten

- Strahldruck von 2 bis 5 Bar

- Abblasdruck (Reinigungsdüsen) 6 bis 8 Bar

2. Verdichtungsprozess

Die entpulverten Bauteile wurden anschließend verdichtet. Dabei werden Polystyrol Kugeln in der Strahldüse einer Injektor-Strahlkabine mit 5 Bar Druckluft beschleunigt und auf die Bauteiloberfläche gestrahlt. Beim Auftreffen der sphärischen Polystyrol Partikel auf die Oberfläche kommt es zu einem Verdichtungseffekt. Eigenschaften des Strahlmittels:

- Kornform: Sphärisch/Kugelförmig

- Korngröße: Korngrößenverteilung von 400 - 600pm

- Materialeigenschaften: Polystyrol (polystyrenic copolymer)

Prozessparameter:

- Strahlzeit von 5 bis 90 Minuten

- Strahldruck bei 3-5 Bar

- Abblasdruck (Reinigungsdüsen) 6 bis 8 Bar

3. Färbe/Infiltrationsprozess

Die verdichteten Bauteile wurden anschließend im Tauchverfahren/Infiltrations- prozess gefärbt

- Färbetemperatur: 115°

- Färbezeit: Gesamtprozess ca. 3 Stunden, abhängig von Material und Bauteilmenge, Umgebungsbedingungen.

- Trocknungszeit: Durchschnittlich 30 Minuten, abhängig von Geometrie und Bauteilmenge.

- Farbe/Farbrezept: Unterschiedlich, vor Allem Rezepturen die generell besonders problematisch sind.

Die Prozesse erfüllen in Kombination alle Anforderungen. Die Probleme, die bei dem üblicherweise genutzten Glasstrahlmittel zur Entpulverung entstehen, treten nicht auf. Die Farbqualität am fertigen Bauteil ist deutlich besser als bei der Verwendung von Glasstrahlmittel im Entpulverungsprozess.