專利名稱：制造燒結(jié)體的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種成型三維燒結(jié)體的方法，包括步驟
a) 提供具有適用于將要制造的燒結(jié)體的構(gòu)型的基本模具，
b) 處理基本模具的表面以便于施加燒結(jié)體的第一表面層，
c) 將粉末顆粒施加到基本模具上，以形成所述第一表面層，
d) 將至少一個(gè)另一層施加到所述第一表面層的頂部，
e) 熱處理基本模具和顆粒以形成燒結(jié)體。
背景技術(shù)：
三維燒結(jié)體的生產(chǎn)傳統(tǒng)上是一個(gè)復(fù)雜且昂貴的過程，例如多孔體。多孔 體用于氣體和液體的過濾、流化過程、分離和催化這些很多不同的技術(shù)應(yīng)用 中。 一個(gè)重要的應(yīng)用是漿料的過濾。多孔體或模具的形狀在后一種情況中是 很復(fù)雜的。然而，因?yàn)樯a(chǎn)具有更復(fù)雜構(gòu)型的多孔體制造過程固有的問題， 用于氣體和液體的過濾器的形狀通常非常簡單。另外，系列產(chǎn)品可能相對是 小尺寸的，模具生產(chǎn)成本低是一個(gè)優(yōu)勢，如同其快速且低成本的制造一樣。 另 一 個(gè)方面是這樣產(chǎn)品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，例如排水性能。
過濾器的一些關(guān)鍵性能在過濾操作中的功能性要求中非常重要。兩個(gè)這 樣的性能，即過濾操作中的高產(chǎn)出率和過濾器上的低壓差，通常是很矛盾的。 將被過濾操作所帶走的物質(zhì)的高產(chǎn)出率，例如，漿料中的纖維，是通過使用 具有小孔隙結(jié)構(gòu)的過濾器獲得的。小孔隙結(jié)構(gòu)意味著在這種情況下由孔形成 的管道尺寸小。然而，過濾器上的壓差隨著孔管道的尺寸減小而增大。如上 述提到的另 一方面，經(jīng)常希望用精細(xì)結(jié)構(gòu)來獲得高產(chǎn)出率而且有時(shí)也利于提 供具有光滑表面結(jié)構(gòu)的主體。
眾所周知，小孔隙結(jié)構(gòu)可以通過用細(xì)顆?；蛘呒?xì)纖維制造多孔體獲得而 明顯大孔隙的結(jié)構(gòu)通過在過濾器的制造過程中使用粗顆?；蚶w維獲得。
一種相當(dāng)新的用于生產(chǎn)三維物體的方法，例如，提供帶有刻度結(jié)構(gòu)的過 濾器，是WPS過程(濕粉末噴涂過程)。在這個(gè)過程中，含有可燒結(jié)粉末的混
合物噴涂到支撐體上，然后混合物的粘合劑在第 一 步中分解而實(shí)際的燒結(jié)在
第二步完成。在US 2004/0050773中，提出了這樣一種用于生產(chǎn)至少兩個(gè)具 有不同孔尺寸的層的過程。
根據(jù)US 2002/0195188，已知一種類似但稍微變化些的工藝，其中，混 合物包含形成孔的材料，該材料含有帶有預(yù)定尺寸或者尺寸分布的顆粒。另 外，也已知這樣一種工藝，其中利用離心力來獲得三維燒結(jié)體的帶有刻度的 結(jié)構(gòu)。顯然，所有這些工藝需要復(fù)雜的配置/儀器以獲得想要的結(jié)果，這導(dǎo)致 最終產(chǎn)品的成本相對較高。
根據(jù)EP0559490和EP0559491，已知另 一種生產(chǎn)三維體的工藝，例如， 提出了漿料成型模具，優(yōu)選包含玻璃細(xì)珠以成型多孔結(jié)構(gòu)，該專利也提及可 以使用燒結(jié)顆粒。但是其中描述的生產(chǎn)技術(shù)很復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種成型三維燒結(jié)體的方法，包括步驟為
a) 提供具有適用于將要制造的燒結(jié)體的構(gòu)型的基本模具，
b) 處理基本模具的表面以便于施加燒結(jié)體的第一表面層，
c) 將粉末顆粒施加到基本模具上，以形成所述第一表面層，
d) 將至少一個(gè)另一層施加到所述第一表面層的頂部，
e) 熱處理基本模具和顆粒以形成燒結(jié)體，其中，步驟b)通過給設(shè)置為 粘合表面層的顆粒的基本模具提供粘合層而完成。
由于本發(fā)明，提供了一種顯著改善生產(chǎn)三維燒結(jié)體的效率的方法。本發(fā) 明另外提供了過濾器的制造方法，該過濾器具有帶小孔隙結(jié)構(gòu)的薄表面層和 帶大孔隙結(jié)構(gòu)的內(nèi)芯。因此獲得具有高效的過濾能力和良好的排放性能的過 濾器，主要是在過濾操作中壓差較低。
根據(jù)本發(fā)明的另外方面
-所述粘合層作為液體施加，優(yōu)選通過噴涂施加到基本模具，該方法可 以提供執(zhí)行本發(fā)明方法的驚人高效的過程。
-所述液體基本上包括水，優(yōu)選通過噴涂施加到基本模具上，其提供了 一種特別節(jié)省成本和對環(huán)境無害的方式來執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法，其最有利 的提供了 一種方法，其中粘合劑可以很容易去掉(蒸發(fā))而不留下任何多余產(chǎn)品 -至少一部分所述粘合層設(shè)置為利用所述粉末顆粒提供的熱量熔化，該 粉末為執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明方法提供了驚人的高效率。
-在步驟b)之前，基本模具被處理為獲得0°C - -IO(TC之間的溫度，優(yōu) 選為在-l(TC --301:范圍內(nèi)，這是一個(gè)為執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法提供有利條 件的簡單方式。
-步驟c)在溫度高于+ 10。C而低于60。C的空間內(nèi)完成，優(yōu)選在15-35°C 之間，更優(yōu)選的室溫在18-28。C之間，該溫度范圍是為了執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明方 法的有利條件也是為了其中所涉及的個(gè)體。
-至少一層和/或至少一部分包括除所述主體的其它部分中的顆粒之外 的不同尺寸的顆粒，其中，優(yōu)選至少一層和/或一部分包括比所述表面層中的 顆粒更大尺寸的顆粒，該表面層提供了 一種設(shè)計(jì)多孔體的不同性能的高效方 法。
-至少 一個(gè)另外的層以同樣的方式施加在所述表面層頂部，該表面層提 供了有關(guān)獲得多孔體性能更精確設(shè)計(jì)的優(yōu)勢。 -至少一層包括粉末顆粒。
-基本模具基本上在步驟e)之前被填滿，該步驟提供了生產(chǎn)大體積主體 的有效方式，例如需要平支撐面。
-通過應(yīng)用在步驟d)后從主體移開的固體裝置，將至少 一個(gè)管道設(shè)置到 主體中，這是生產(chǎn)具有涉及到排放性等用戶定制性能的主體的有效方式。
-步驟b)也應(yīng)用到適用于主體的基本不可滲透區(qū)域的基本模具的表面， 這為一些產(chǎn)品提供了非常節(jié)省成本的制造方法。
本方法的其它方面和優(yōu)勢可以在說明書中找到。


在下文中將參照附圖描述本發(fā)明，其中
圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的基本模具的截面?zhèn)纫晥D，
圖2顯示了圖1的基本模具在后續(xù)步驟中用于根據(jù)本發(fā)明的產(chǎn)品的生
產(chǎn)，
圖3顯示了與圖2有關(guān)的后續(xù)步驟， 圖4顯示了與圖3有關(guān)的后續(xù)步驟， 圖5顯示了與圖4有關(guān)的后續(xù)步驟，
圖6顯示了與圖5有關(guān)的后續(xù)步驟，
圖6a顯示了執(zhí)行圖6顯示的步驟的變化后的方式，
圖7顯示了最終產(chǎn)品，
圖8顯示了沿著與圖1-6中描述的相同的生產(chǎn)線生產(chǎn)的不同種類的產(chǎn)
口C ，
圖9是圖8中顯示的實(shí)施例的截面放大圖，顯示了內(nèi)部多孔結(jié)構(gòu)， 圖IO顯示了用與如圖1 -6中顯示的相同的模具生產(chǎn)出的示例性不同種 類的主體，
圖11是圖10中顯示的實(shí)施例的截面放大圖，
圖12顯示了執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明方法的另 一示例性實(shí)施例，
圖13是與圖12有關(guān)的后續(xù)步驟，
圖14顯示了根據(jù)本發(fā)明生產(chǎn)的另 一種多孔體的陽模(male part)和互補(bǔ)的 陰模(femalepart)的截面圖，即漿料模，
圖15顯示的和圖14相同但是位于模制位置，以及 圖16顯示了圖15—部分的放大圖。
具體實(shí)施例方式
在圖1中，顯示了用于生產(chǎn)根據(jù)本發(fā)明的產(chǎn)品IOO(參見圖7)的基本模具 半型400,例如，過濾器主體?；灸＞?00包括具有底壁405、側(cè)壁404 和頂表面403的主體401,在主體中制造出成型表面402、 406。基本模具可 以由例如人造石墨或者不銹鋼制成。石墨的使用在一些情況下提供了 一定的 優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)槭诓煌臏囟茸兓秶鷥?nèi)形狀極其穩(wěn)定，即熱膨脹非常有限。 另一方面，在其它情況下可以優(yōu)選不銹鋼，即取決于產(chǎn)品的構(gòu)造，因?yàn)椴讳P 鋼的熱膨脹與一些燒結(jié)體的熱膨脹相似(例如，如果主要包括青銅的話)，因 此在冷卻過程(燒結(jié)之后)中，燒結(jié)體和基本模具基本上收縮相同。
在基本模具400中，形成有與將要燒結(jié)產(chǎn)品100的表面層130相對應(yīng)的 模制面402以及非模制面406。模制面402可以以本領(lǐng)域中已知的多種不同 方式生產(chǎn)，例如通過利用傳統(tǒng)機(jī)械加工技術(shù)。因?yàn)橐恍┊a(chǎn)品需要非常光滑的 表面，所以模制面402的表面的精加工應(yīng)該優(yōu)選為高質(zhì)量的。
然而，精確度，即精密測量不必總是非常高，因?yàn)楸景l(fā)明的優(yōu)勢在于即 使基本模具的構(gòu)造使用了中等公差，也可以獲得一些產(chǎn)品的高質(zhì)量性能，例
如，過濾器主體，其中例如排水性能可能與表面或者漿料模具差不多無關(guān)， 熱壓可以改善模制的物體漿料模具的表面。對于模制的漿料物體，第一熱壓 動作(當(dāng)根據(jù)優(yōu)選方式生產(chǎn)模制的漿料產(chǎn)品時(shí)，參見圖8和9)在陷入兩個(gè)模
具半型100、 200之間的空隙300中的纖維材料內(nèi)產(chǎn)生一種沖擊效果，該效 果以同樣的方式將自由液體從網(wǎng)中壓出，盡管網(wǎng)的厚度可能變化，這樣結(jié)果 在整個(gè)網(wǎng)內(nèi)提供了大體上平均的濕量。因此，在一些情況下，可允許生產(chǎn)具 有允許極度節(jié)省成本的機(jī)械加工的公差的基本模具。
在圖2-6中，顯示了根據(jù)本發(fā)明的產(chǎn)品的連續(xù)生產(chǎn)。 在圖2中，顯示了基本模具400被施加以一層薄冰604。這優(yōu)選通過首 先將基本^^莫具4放入冷凍裝置5中(如圖1示意性所示)實(shí)現(xiàn)，例如在-18。C, 以降低基本模具400的溫度正好在水的水點(diǎn)之下。 一旦獲得基本模具400所 要求的溫度，實(shí)際漿料模具的生產(chǎn)就可以開始。然后將基本模具400從冷凍 裝置5取出，之后可以用其來工作。這可以例如通過將冷凍裝置5定位在具 有室溫的工作區(qū)域內(nèi)，即要使工人有舒適的溫度，例如環(huán)境溫度大約18-28°C。
此后，如圖2所示， 一薄層水604噴到基本模具400上。水將結(jié)水并在 基本模具400上形成一層薄冰604。水601(如示意性所示)提供到具有噴頭 602的噴灑裝置600,該噴頭602設(shè)置有用于產(chǎn)生精細(xì)分流的液滴603的裝 置，例如， 一種布置有大量小出口的淋浴頭。噴灑裝置600被指向覆蓋模具 400的成型表面402。因此， 一層薄冰604將形成在基本模具400的產(chǎn)品成 型表面402的頂部上。
在下一步中，如圖3所示，顆粒131的第一層130將被成型。這是通過 將具有室溫的細(xì)顆粒131施加到模具400中在成型表面402上實(shí)現(xiàn)的。此后， 基本模具400動來動去，以允許多余量的顆粒131與模具400的表面402的 每一部分接觸，從而施加了一個(gè)均勻的薄層130。這個(gè)高效的方法背面的機(jī) 制在于溫暖的顆粒131(具有室溫)與層604接觸，在開始接觸時(shí)將融化一 些冰而后將迅速接受基本模具400的溫度。然后融化的冰將重新結(jié)冰并且將 顆粒131與薄水層604結(jié)合。因此，這是一種在基本模具400中設(shè)立顆粒131 均勻的第一層130的非常有效的方法。(對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，顯然這 個(gè)原理也可以與在基本模具400中形成一個(gè)薄層的其它液體相關(guān)使用，例如， 蠟，但當(dāng)然需要用更高溫度的顆粒以保證充足的粘性)。
此后，模具400可以再次纟皮放入冷凍裝置5中(如果需要重新冷卻它的 話)，接著從其中取出以施加另一冰層605，如圖4所示。因此，這個(gè)第二冰 層605以與圖2所描述的完全相同的方式施加，但是施加在細(xì)顆粒131的表 面層130的頂部。 一旦所需要的冰層605已經(jīng)設(shè)立，施加細(xì)顆粒121的過程 也重復(fù)。從而，提供可在第一層130頂部上形成第二層120的多余量的其它 顆粒121。如可以從圖5中看出，基本模具400在兩個(gè)連續(xù)步驟后將具有細(xì) 顆粒131、 121的雙層130、 120，其利用水固定到基本模具400的內(nèi)表面402。
在下一個(gè)步驟中，夾持裝置700作用在固定層120、 130的頂部上，是 為了保持已經(jīng)設(shè)立的層120、 130在最終的燒結(jié)階段在適當(dāng)?shù)奈恢?。在圖6 中，夾持裝置700包括某種在燒結(jié)過程中不相互影響的粉末材料702，例如 砂子或者其它惰性顆粒。
在圖6A中，顯示了用交替法將設(shè)立的層120、 130保持在適當(dāng)?shù)奈恢茫?即，通過應(yīng)用陽模701為層120、30提供足夠的空間以填滿模具400和陽 模701之間的空隙。
此后，根據(jù)本發(fā)明生產(chǎn)產(chǎn)品100的最終步驟通過在燒結(jié)爐(未顯示)中燒 結(jié)(如其本身所公知的)層120、 130完成，該燒結(jié)爐包含合適的氣氛，例如， H2、 Eb+N2或者真空。例如，如果使用的主要的顆粒是銅基合金，則燒結(jié)溫 度可能為800-IOOO'C，而如果使用不銹鋼顆粒，為大約1100- 1300°C，燒 結(jié)時(shí)間為0.5-2小時(shí)。
在燒結(jié)過程中，在升高的溫度下，水層604、 605中的水分將融化和蒸 發(fā)，不留下剩余產(chǎn)品而僅僅產(chǎn)生蒸汽形式的氣體。因此，水/水的使用提供了 對環(huán)境無害的方法以及提供了消除可能與剩余產(chǎn)品有關(guān)問題的方法(已知與 使用不同種類粘合劑的其它方法有關(guān))。顯然，夾持裝置700在這個(gè)過程中 僅僅在燒結(jié)過程中固定粘合層120、 130在其預(yù)定位置。因此通常夾持裝置 701在燒結(jié)過程中將不在層120、 130上施加任何壓力。然而，顯然連同一些 特殊過濾器的生產(chǎn)，在燒結(jié)前或燒結(jié)過程中希望獲得一定程度的緊密程度 (compactation),這點(diǎn)相應(yīng)地可以在使用如圖6A顯示的固體夾持裝置701時(shí)
^>《曰狄付。
冷卻后，燒結(jié)體100從基本模具400中取出并原則上準(zhǔn)備好使用，例如 作為過濾器主體。如可以從圖7中看出，生產(chǎn)的示例性過濾器IOO可以制造 得非常薄，這在一些情況下是所希望的。
然而，如圖8所示作為例子，過濾器主體很少需要如圖5所示的極度薄， 但是通常厚度至少為2mm。考慮到根據(jù)本發(fā)明在0.2 - 200pm范圍內(nèi)的顆粒 都可以使用的事實(shí)，認(rèn)識到通常至少一個(gè)含有至少四個(gè)等級粗顆粒的層120 施加到精細(xì)表面層130的頂部。
圖9是顯示了表面層130、第一支撐層120及底部支撐結(jié)構(gòu)110的圖8 的截面放大圖。如可以從圖中看出，表面層130包括設(shè)置在一個(gè)薄層中的具 有平均直徑131d的燒結(jié)顆粒131。表面層130的厚度由133表示，并且因?yàn)?它包括一層顆粒131，表面層130的厚度133等于平均直徑131d,例如，平 均直徑131d在0.09 - 0.18mm之間的粉末顆粒。
如可以從圖9中看出，第一支撐層120包括燒結(jié)顆粒121,其平均直徑 為121d。支撐層的厚度由123表示并因此包括一層顆粒，厚度123等于平均 直徑121d,例如在0.18-0.25mm的范圍內(nèi)。換言之，121d是131d的大約 兩倍。通常，優(yōu)選3xl31d〉 121d〉 1.5xl31d。第一支撐層120當(dāng)然可以省略， 特別是如果底部結(jié)構(gòu)110的燒結(jié)顆粒111和表面層130的燒結(jié)顆粒131之間 的尺寸差異足夠小，即第一支撐層120的功能可能有時(shí)僅僅是增大模具的強(qiáng) 度，即防止表面層130不陷入空隙114、 124中。如果底部結(jié)構(gòu)110的燒結(jié) 顆粒111和表面層130的燒結(jié)顆粒131之間的尺寸差異非常大，可以使用多 個(gè)支撐層，在這些層中燒結(jié)顆粒的尺寸逐漸增大以便改善強(qiáng)度，即為了避免 因?yàn)閷娱g的空隙導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)崩潰。
圖9中顯示的實(shí)施例的底部結(jié)構(gòu)110例如含有顆粒尺寸范圍在0.71 -l.OOmm之間的球形金屬粉末，意味著理論上孔的尺寸大約200jim而過濾器 臨界值大約100pm。圖7中的底部結(jié)構(gòu)110的孔112于是具有理論上的孔的 尺寸112d為20(Him,使得液體和/或氣體/蒸汽通過孔結(jié)構(gòu)排出。
由上述和下述所理解的，本發(fā)明，例如，通過利用相同的基本模具400 以形成相同的外部結(jié)構(gòu)，使得多孔體IOO的生產(chǎn)就不同的參數(shù)而論具有配置 適當(dāng)?shù)男阅?，例如通過改變顆粒的尺寸和/或形狀的排水和/或通過改變顆粒
材料的導(dǎo)熱性和/或通過改變顆粒材料的耐蝕性。
在圖10中，顯示了一個(gè)可以在所顯示和上文描述的基本模具400中生 產(chǎn)的不同種類的主體。這里，如同當(dāng)研究圖11的截面放大圖時(shí)所理解的， 如上所描述定位了第一表面層130和第二層120(在圖10中，這兩個(gè)層被示 意性表示為普通層120/130)。與例如圖5中所顯示的相反，這兩個(gè)層120/130
的邊緣120/130A僅僅延伸了基本模具400總高度的有限的距離。因此一旦 兩個(gè)層120/130已經(jīng)設(shè)立，則在其內(nèi)部形成一種槽形空隙。在該槽形空隙內(nèi) 部，提供另外量的顆粒111以形成主體100的上部分110。明顯地，這些顆 粒111可以選擇為具有任何種類的所需要的直徑/構(gòu)造，以便提供所需要的性 能。通常許多顆粒層將被使用以形成主體100的這個(gè)部分110。當(dāng)根據(jù)這個(gè) 實(shí)施例生產(chǎn)主體100時(shí)一個(gè)重要的優(yōu)勢是不需要任何夾持裝置/體700,因?yàn)?顆粒111將在燒結(jié)過程中提供充分地支撐以將所設(shè)立的層120、 130保持在 適當(dāng)?shù)奈恢谩?br> 在圖12和13中，顯示了根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，其中主體100成型 為具有與圖10中顯示的相似的外部結(jié)構(gòu)，但通過形成包括第一種顆粒111A 的中間部分110C和包括不同尺寸的顆粒111B的周向部分IIOB，在上部分 110具有不同的性能。這種主體可以沿著下面的生產(chǎn)線獲得。最初兩個(gè)層120、 130可以按照上述方法步驟設(shè)立。此后，圓柱形的中空體408(優(yōu)選稍微漸縮 的)定位在上層120的頂部。在下一個(gè)步驟中，顆粒111A提供到圓柱形體408 內(nèi)的空隙中。此后水噴灑到顆粒111A上而基本模具400放入冷凍裝置5中 從而#4居圓柱形體408的構(gòu)造固定顆粒111A。在隨后步驟中，從冷凍裝置 500中取出基本模具400，在另外的顆粒(具有不同期望的形狀/材料)lllB提 供到由層120、 130所限定的剩余空間部分內(nèi)現(xiàn)有的空隙中之后，去掉圓柱 形體408。在隨后的最后一步驟中，執(zhí)行燒結(jié)以生產(chǎn)所期望的過濾器主體100。 因此，明顯#4居本發(fā)明的方法可以以 一個(gè)非常靈活的方式使用以獲得具有性 能變化很大的多孔體100。
下文中，通過描述按照本發(fā)明生產(chǎn)的漿料模具，將描述本發(fā)明以高效的 方式也能夠生產(chǎn)出更復(fù)雜的過濾器主體。
圖14顯示了更復(fù)雜的過濾器主體的截面圖(根據(jù)本發(fā)明生產(chǎn)的)，即漿料 模具的陽模100和互補(bǔ)的陰模200部件，以明確根據(jù)本發(fā)明生產(chǎn)的產(chǎn)品的其 它優(yōu)勢。通過例子，對上邊描述的產(chǎn)品使用了相同種類的外部構(gòu)造，即，使 用了相同的基本模具400用于生產(chǎn)漿料陽模100。
與圖1-13中顯示的產(chǎn)品比較，根據(jù)圖14的產(chǎn)品的主要不同在于此處 槽150、 250成型，并且基本模具400在燒結(jié)之前被填充與其上表面403齊 平。(陰模200和陽模IOO部件是根據(jù)相同的原理構(gòu)成的)。成型空間300(參 見圖15)設(shè)置在漿料模具100、 200之間，在該處成型的漿料在操作過程中形
成?；捉Y(jié)構(gòu)110、 210構(gòu)成主體100、 200的主要支撐結(jié)構(gòu)。支撐層120、 220設(shè)置在基底結(jié)構(gòu)110、 210和表面層130、 230之間。有利的是，漿料模 具100、 200具有良好的導(dǎo)熱性以便傳導(dǎo)熱量到表面層130、 230,這可以通 過本發(fā)明很容易地獲得，因?yàn)槭褂玫念w粒/粉末可以靈活變化，以滿足對和上 述提到的那些種類的產(chǎn)品一樣生產(chǎn)的產(chǎn)品有益的特殊要求。而且，對于漿料 模具，有利的是基底結(jié)構(gòu)110、 210是一個(gè)穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，能夠抵抗高的壓力(經(jīng) 由底部140、 240施加的壓力和由模具中形成蒸汽引起的壓力)而不變形或者 塌陷并同時(shí)具有用于使液體和蒸汽通過的性質(zhì)。因此有利的是，漿料模具總 的孔隙率至少10%但能夠承受運(yùn)行壓力，總的孔隙率低于35%是有利的。
如顯然在圖14-16中，通過根據(jù)本發(fā)明生產(chǎn)的主體的排水能力可以通 過引入一個(gè)或多個(gè)排水槽150、 250而增大/改變。在圖15中，顯示了在熱壓 成型過程中兩個(gè)模具半型100、 200的位置。如可以在圖16中看出，該圖是 圖15的截面放大圖，上排水槽150結(jié)束于表面層130與成型空間300相交 之處，下排水槽250結(jié)束于表面層230和第一支撐層220之間。由于根據(jù)本 發(fā)明的靈活性，可以使排水槽150、 250尖端基本在主體100、 200之內(nèi)4壬4可 地方。
最后，如從圖14和15中明顯看出，所有形成表面層130、 230的區(qū)域 設(shè)置為細(xì)顆粒131、 231。然而，表面區(qū)域的所有部分不需要是可滲透的。因 此，那些表面160、 260的一些部分可以被處理為可滲透性基本上比表面層 130、 230的其它部分小，例如通過施加一個(gè)具有合適性能的薄的不可滲透層 161、 261 (例如油漆)或通過車間的機(jī)械加工技術(shù)。
對本領(lǐng)域技術(shù)人員很明顯，上述例子顯示了本發(fā)明為多種不同三維產(chǎn)品 的生產(chǎn)提供了一種靈活和節(jié)省成本的方法。
如上所提到的，對于漿料模具IOO(如圖14中所顯示)，成型第一層120、 130的工藝步驟可以與生產(chǎn)過濾器主體1 OO(如圖1 - 13中所顯示)相同。然而， 當(dāng)生產(chǎn)漿料模具時(shí)，與槽150、 250具有同類的主體，生產(chǎn)包括在成型外層 120、 130后另外的步驟。首先，在下一階段中，尖的細(xì)長的元件，例如釘子 (優(yōu)選具有稍微圓錐的形狀)設(shè)置在第一支撐層120的頂部。這些物體將在基 體100中形成擴(kuò)大的排水槽150，以便于獲得增強(qiáng)的液體排水性。此后，形 成底部結(jié)構(gòu)110的顆粒111注入基本模具400中，在其它層130、 120的頂 部上成型漿料模具的基體110。優(yōu)選漿料模具的底面140,即在圖11中向上
指向的表面，在整個(gè)基本模具400進(jìn)入燒結(jié)爐之前校平；其中，燒結(jié)按照傳 統(tǒng)技術(shù)完成。冷卻之后，燒結(jié)體100從基本模具400中取出并且尖銳的物體 從主體中取出，如果這些物體是圓錐形的則特別簡單。(可以優(yōu)選使用"釘子，， 到面板上，該面板允許"釘子"以高效的方式插入和拔出)。最后，主體IOO 的背面140可以機(jī)械加工以便獲得完全平的支撐面。
本發(fā)明不限于上面的描述，而可以在所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)變化。例 如，顯然應(yīng)用在基本模具400之內(nèi)的表面層130也可以大體遵循如圖12所 顯示的原則設(shè)置，即僅僅粘合顆粒于有限的表面積。因此，基本模具400的 僅僅一部分成型表面402可以施加有粘合層604,例如，當(dāng)施加粘合層604 時(shí)通過使用模板來覆蓋所需要的表面402的部分。以此方式，可能以任何所 希望的方式加工外部表面層130(當(dāng)然，對任何其它層也適用)。而且，應(yīng)當(dāng) 理解表面層的定義或者真正的定義層必須被廣義解釋。顯然，即使附圖顯示 表面層130僅僅包含正好一層/級細(xì)顆粒131,這是一個(gè)其如何被完成的示意 圖，但實(shí)際上很少需要具有這樣的精確度。因此，通常對于在一層中有多少 "級"存在一些變化，例如，包括顆粒131設(shè)置在彼此頂部的一層130的一 些部分。然而在許多情況下表面層130(或者確實(shí)是任何其它層)包括許多在 層內(nèi)部固定在各自頂部的顆粒是有優(yōu)勢的。從而本發(fā)明必須以充分寬泛的方 式被理解為也包括這樣的實(shí)施例，其中在步驟e)前限定的另外的層可以包括 與表面層中顆粒有相同種類的顆粒，例如同 一批提供進(jìn)入模具400中的顆粒， 其形成表面層130和該表面層130頂部上的另一層(需要設(shè)立一個(gè)燒結(jié)體)。 另外，顯然本發(fā)明不局限于使用含水的液體來粘合顆粒，而是很多不同種類 的液體或糊劑都可以根據(jù)本發(fā)明使用。這可以例如通過在基本模具上施加薄 粘性層(例如，蠟、淀粉、有機(jī)膠水等)實(shí)現(xiàn)，例如，利用噴涂或者用布敷或 者將基本模具浸入其中。另外，意識到，環(huán)境參數(shù)(例如不同的溫度)確實(shí)對 最適合使用什么種類的液體/糊劑有影響。
當(dāng)然產(chǎn)品100的結(jié)構(gòu)可以在取決于所希望的需要的寬泛的框架內(nèi)變化， 因此顯然顯示的實(shí)施例的形狀僅僅是例子的形式。顆粒的形狀也可以根據(jù)需 要在寬泛的框架內(nèi)變化，例如，球形的、不規(guī)則的和/或細(xì)長的。粉末顆粒的 材料也可以在寬泛的范圍內(nèi)選擇，例如可以主要是陶瓷、金屬間化合物或者 金屬，例如銅，青銅和其它銅基合金，鎳基合金(例如鉻鎳鐵合金600、銅鎳 合金400、哈司特鎳合金X等等)，鈦，不銹鋼等等。
權(quán)利要求
1.一種用于成型三維燒結(jié)體(100)的方法，包括步驟a)提供具有適用于將要制造的燒結(jié)體的構(gòu)型的基本模具，b)處理基本模具的表面以便于施加燒結(jié)體(100)的第一表面層(130)，c)將顆粒(131)施加到基本模具上，以形成所述第一表面層(130)，d)將至少一個(gè)另一層(120)施加到所述第一表面層(130)的頂部，e)熱處理基本模具(400)和顆粒以形成燒結(jié)體，其特征在于，步驟b)通過給設(shè)置為粘合表面層(130)的至少一部分的顆粒(131)的基本模具(400)提供粘合層(604)而完成。
10. 根據(jù)前述任何權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，至少一層(120)包括由纖維組成的顆粒。
11. 根據(jù)前述任何權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，基本模具(400)在 步驟e)之前基本被填滿。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，通過應(yīng)用在步驟d)之后 從主體(100)去除的固體器件，將最后一個(gè)槽(150)設(shè)置在主體(100)中。
13. 根據(jù)前述任何權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，步驟b)也應(yīng)用于 適用于主體(100)的基本上不可滲透區(qū)域(160)的基本模具(400)的表面。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種成型三維燒結(jié)體(100)的方法，包括步驟為a)提供具有適用于將要制造的燒結(jié)體的構(gòu)型的基本模具，b)處理基本模具的表面以便于施加燒結(jié)體(100)的第一表面層(130)，c)將顆粒(131)施加到基本模具上，以形成所述第一表面層(130)，d)將至少一個(gè)另一層(120)施加到所述第一表面層(130)的頂部，e)熱處理基本模具(400)和顆粒以形成燒結(jié)體，其中步驟b)通過給設(shè)置為粘合表面層(130)的至少一部分的顆粒(131)的基本模具(400)提供粘合層(604)而完成。
文檔編號B01D39/16GK101111336SQ200580047278
公開日2008年1月23日 申請日期2005年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月26日
發(fā)明者利夫·巴斯克曼, 拉斯·格拉夫頓, 比約恩·尼爾森 申請人:Pakit國際貿(mào)易股份有限公司