DE19853834A1

DE19853834A1 - Production of casting molds comprises depositing particulate material on support, applying binder and hardener to form solidified structure in selected region, and removing solidified structure

Info

Publication number: DE19853834A1
Application number: DE19853834A
Authority: DE
Inventors: Ingo Ederer; Rainer Hoechsmann; Alexander Kudernatsch
Original assignee: Individual
Current assignee: Ederer Ingo Dr 86926 Pflaumdorf De
Priority date: 1998-11-21
Filing date: 1998-11-21
Publication date: 2000-05-31

Abstract

Casting molds or cores are produced by depositing bulky particulate material layer on a building material support, applying a binder and hardener to form a solidified structure in a selected region, and removing the solidified structure from the non-solidified components of the particulate material. Production of casting molds or cores comprises: (a) depositing a layer of a bulky particulate material in a region on a building material support; (b) applying a binder material to the particulate material layer; (c) applying a hardener in the form of liquid drops to the particulate layer and binder in a selected partial region so that the binder and particulate material form a solidified structure; (d) producing further layers by repeating steps (a) to (c), in which a further layer of particulate material is deposited on a previous layer and the hardener is applied in another partial region than with the previous layer; and (e) removing the solidified structure from the non-solidified components of the particulate material. An Independent claim is also included for an apparatus for producing casting molds or cores comprising a building material support (1); an application device (2); a particulate material dosing device (3); and an atomizer.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Bauteilen, insbesondere von Giessformen oder Giesskernen, durch Auftragstechnik sowie eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung.The invention relates to a method for producing Components, especially of molds or cores Application technology and one to carry out the process suitable device.

Ein herkömmliches Herstellungsverfahren für Giessformen oder Giesskerne, z. B. für den Metallguss, besteht darin, dass Croning-Sand, ein pulverförmiges Material aus von Kunstharz umhüllten Giessanden, wie Quarz- oder Zirkonsand, in Kästen abgefüllt wird. Eine Negativform des Gussstückes wird dadurch erzeugt, dass ein Positivmodell des zu fertigenden Bauteils in den Kasten eingesetzt und in den Croning-Sand eingebettet wird. Die gesamte formbildende Croning-Sand-Füllung des Kastens wird dann üblicherweise in einem Arbeitsgang durch Erhitzen ausgehärtet. Die Fertigung des Positivmodells erfolgt mit herkömmlichen Verfahren des Modellbaus, wie NC-Fräsen oder NC-Drehen, und ist daher zeitaufwendig und teuer.A conventional manufacturing process for molds or Casting cores, e.g. B. for metal casting, is that Croning sand, a powdery material made of synthetic resin encased casting sands, such as quartz or zircon sand, in boxes is filled. This creates a negative shape of the casting generates a positive model of the component to be manufactured in the box is inserted and embedded in the croning sand. The entire shape-forming croning sand filling of the box becomes then usually in one operation by heating hardened. The positive model is also manufactured conventional methods of model making, such as NC milling or NC turning, and is therefore time consuming and expensive.

Um Giessformen, Modelle oder andere Bauteile schneller und günstiger herzustellen, wurden Verfahren der schichtweisen Auftragstechnik, sogenannte Rapid-Prototyping Verfahren entwickelt. Jede Schicht wird erzeugt, indem zunächst vollflächig Material auf der Unterlage bzw. der vorangehenden Schichtebene abgelagert wird. Dieses Material wird dann selektiv, d. h. nur in ausgewählten Bereichen der Unterlage bzw. der vorangehenden Schichtebene, mit der vorangehenden Schicht bzw. mit angrenzendem Material der aktuellen Schicht gebunden. Durch das schichtenweise Aufbauen des zu erstellenden Gegenstandes ist es ohne Schwierigkeiten möglich, mit Hohlräumen und Hinterschneidungen versehene komplexe Gebilde herzustellen.To make molds, models or other components faster and Layer-by-layer processes have become cheaper to manufacture Application technology, so-called rapid prototyping processes developed. Each layer is created by first full surface material on the base or the previous one Layer level is deposited. This material will then selective, d. H. only in selected areas of the document or the previous layer level, with the previous layer or bound with adjacent material of the current layer. By building up the layer to be created Object is possible with no difficulty Cavities and undercuts provided complex structures to manufacture.

Ein bekanntes Rapid-Prototyping Verfahren ist z. B. das Selektive-Laser-Sinter-Verfahren (SLS) gemäss WO 88/02677. Bei dem SLS-Verfahren wird ein Sintermaterial in einer Schicht aufgetragen und unter Einbringen von Energie mit einem schwenkbaren Laserstrahl selektiv angeschmolzen und dadurch gebunden. Dieser Vorgang wird schichtenweise wiederholt, um ein räumliches Bauteil auszubilden.A known rapid prototyping method is e.g. B. that Selective laser sintering process (SLS) according to WO 88/02677. At The SLS process uses a sintered material in one layer applied and with the introduction of energy with a selectively melted pivotable laser beam and thereby bound. This process is repeated in layers to create a train spatial component.

Grundsätzliche Nachteile des SLS-Verfahrens sind die aufwendige Maschinerie mit Laserscantechnik und die durch die eingeschränkte Schwenkbarkeit des Lasers hervorgerufene Begrenzung der maximal zu erstellenden Bauteilgrösse. Darüber hinaus lassen sich einige Materialien mittels dieses Verfahrens nicht verarbeiten, da sie bei zu geringen oder bei zu hohen Temperaturen schmelzen. Geringe Schmelztemperaturen führen zu schlechten Fertigungsgenauigkeiten, hohe Schmelztemperaturen verlangen einen hohen apparativen Aufwand und führen zu einer geringen Fertigungsgeschwindigkeit.The basic disadvantages of the SLS process are the complex ones Machinery with laser scanning technology and that through limited pivotability of the laser Limitation of the maximum component size to be created. About that In addition, some materials can be created using this process do not process because they are too low or too high Melting temperatures. Low melting temperatures lead to poor manufacturing accuracy, high melting temperatures require a lot of equipment and lead to one low production speed.

Ein anderes Rapid-Prototyping Verfahren ist aus der EP-0 431 924 B1 bekannt. Bei diesem Verfahren wird eine Schicht von Partikelmaterial abgelagert. Durch selektives Einbringen eines Bindermaterials wird die Partikelmaterialschicht in einem ausgewählten Bereich gebunden und mit der zuletzt vorher gefertigten Schicht verbunden. Dieser Vorgang wird eine ausgewählte Anzahl von Malen wiederholt. Schliesslich wird Partikelmaterial entfernt, das nicht durch Bindermaterial benetzt wurde, und infolgedessen ungebunden ist. Das Bindermaterial kann mittels den aus der Drucktechnik bekannten Drop-on-Demand Dosierköpfen kostengünstig aufgebracht werden. Als Partikelmaterial wird beispielsweise Keramikpulver, als Bindermaterial beispielsweise eine kolloidale Suspension verwendet. Das Bindermaterial wird durch Zuführen von Strahlung oder durch schlichte chemische Reaktion zum Aushärten gebracht.Another rapid prototyping method is known from EP-0 431 924 B1 known. In this process, a layer of Particle material deposited. By selectively introducing one Binder material is the particle material layer in one selected area and bound with the last one before manufactured layer connected. This process becomes a selected number of times repeated. Eventually Removed particulate matter that is not through binder material has been wetted and is therefore unbound. The Binder material can be made using those known from printing technology Drop-on-demand dosing heads can be applied inexpensively. Ceramic powder, for example, is used as the particle material Binder material, for example a colloidal suspension used. The binder material is made by supplying radiation or hardened by a simple chemical reaction.

Ein Problem bei dem Verfahren gemäss EP-0 431 924 B1 wird durch das Bindermaterial hervorgerufen, das in erheblicher Menge aufgetragen werden muss, um die Bindung zu gewährleisten. Damit die benachbarten Partikel innerhalb einer Schicht oder benachbarter Schichten aneinander gebunden werden, muss Bindermaterial möglichst genau an die Berührstellen zwischen den benachbarten Partikeln gelangen. Um dies sicherzustellen, muss in Kauf genommen werden, dass sich die teilweise recht weiten Hohlräume zwischen den Partikeln weitgehend mit dem Bindermaterial füllen. Soll eine gute Aushärtung erreicht werden, muss somit viel Bindermaterial aufgebracht werden. Die üblicherweise zum Auftragen des Bindermaterials verwendeten Drop-on-Demand Druckvorrichtungen sind jedoch hinsichtlich des erzielbaren Materialausstosses beschränkt. Die erreichbare Baugeschwindigkeit ist daher bei den Verfahren mit Bindermaterialauftrag beschränkt, solange die kostengünstigen Drop-on-Demand Druckvorrichtungen eingesetzt werden.A problem with the method according to EP-0 431 924 B1 is caused by the binder material evoked that in considerable quantities must be applied to ensure binding. In order to the neighboring particles within a layer or neighboring layers must be bound together Binder material as close as possible to the contact points between the neighboring particles. To ensure this must be accepted that the part is quite right wide voids between the particles largely with the Fill binder material. Good curing should be achieved a lot of binder material has to be applied. The usually used to apply the binder material Drop-on-demand printing devices are, however, regarding the achievable material output limited. The attainable Construction speed is therefore in the process with Binder material order limited as long as the inexpensive Drop-on-demand printing devices are used.

In der Anmeldung DE 197 23 892 wird deshalb eine andere Vorgehensweise vorgeschlagen, um Giessformen zu erstellen. Anstelle des Partikelmaterials wird ein Verbundmaterial abgelagert, das mit einem Bindermaterial umhüllte Partikel aufweist. Dann wird ein Moderiermittel selektiv aufgetragen, das die spezifische Energie, die zum Verfestigen des Verbundmaterials durch Anschmelzen oder chemisch Reagieren des Bindermaterials erforderlich ist, von einem Ausgangswert auf einen diskreten anderen Wert herab- oder heraufsetzt. Anschliessend wird Energie mit einem Wert spezifischer Energie, der zwischen dem Ausgangswert und dem anderen Wert liegt, eingebracht, so dass entweder der mit Moderiermittel benetzte oder der davon freie Bereich verfestigt wird. Da von dem Moderiermittel eine ungleich geringere Menge aufgetragen werden muss, lassen sich auch bei Verwendung kostengünstiger Drop-on-De mand Druckköpfe hohe Fertigungsgeschwindigkeiten erzielen.In application DE 197 23 892 there is therefore another Approach suggested to create molds. Instead of the particle material, a composite material is used deposited, the particle coated with a binder material having. Then a moderating agent is selectively applied, the the specific energy required to solidify the Composite material by melting or chemically reacting the Binder material is required from an initial value decreases or increases a discrete other value. Then energy becomes a value of specific energy, which lies between the initial value and the other value, introduced so that either the moistened with moderating agent or the area free of it is solidified. Because of that Moderating agent an unequally smaller amount can be applied must, even when using inexpensive drop-on-de can achieve high production speeds.

Da sich das Moderiermittel jedoch relativ unkontrolliert in der zuletzt aufgetragenen Schicht und der bereits gefertigten Struktur verteilt, lässt das Verfahren gemäss DE 197 23 892 keine besonders guten Fertigungsgenauigkeiten zu.However, since the moderating agent is relatively uncontrolled in the last applied layer and the one already made Distributed structure, the method according to DE 197 23 892 not particularly good manufacturing accuracy.

Mit der Erfindung wird das Problem gelöst, ein Rapid-Pro totyping Verfahren zur Herstellung von Bauteilen, insbesondere Giessformen bzw. Giesskernen zu schaffen, das mit einer kostengünstigen Vorrichtung durchführbar ist und gleichzeitig hohe Fertigungsgeschwindigkeit und gute Fertigungsgenauigkeit miteinander vereint, sowie eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete kostengünstige Vorrichtung zu schaffen.The invention solves the problem, a Rapid Pro totyping process for the production of components, in particular to create casting molds or casting cores that with an inexpensive device is feasible and at the same time high production speed and good Manufacturing accuracy combined, as well as one for Implementation of the method suitable inexpensive Creating device.

Das Verfahren betreffend wird das Problem erfindungsgemäss gelöst mit einem Verfahren zum Herstellen von Bauteilen, insbesondere von Giessformen oder Giesskernen, durch Auftragstechnik mit den Schritten:
The method concerning the problem is solved according to the invention with a method for producing components, in particular casting molds or casting cores, by application technology with the steps:

a) depositing a layer of a pourable Particle material in one area on one Building document;
b) full application of a binder material on the Layer of particulate matter;
c) applying a hardener hardening the binder material in the form of liquid droplets by means of a movable Metering device on the layer of particulate matter and Binder material in a selected section of the Area such that binder material and Particle material form a solidified structure where the hardener is applied;
d) Make further layers each by repeating of steps a) to c), a further layer of Particle material in each case on the previous layer deposited and the hardener if necessary in one different section than in the previous layer is applied; and
e) separating the solidified structure from not solidified portions of the particle material.

Unter vollflächigem Auftragen des Bindermaterials wird dabei ein Auftragen mittels einer Auftragstechnik verstanden, die sich nicht zum selektiven Auftragen eignet. Die ausgewählten Teilbereiche, in denen der Härter aufgetragen wird, entsprechen dem geometrischen Querschnitt des zu fertigenden Bauteils in der jeweiligen Schicht. Die Steuerung des verfahrbaren Dosiergeräts zwecks Auftragen des Härters erfolgt auf der Basis der geometrischen Daten des Bauteils, die z. B. als CAD-Datei vorliegen. Applying the binder material over the entire surface understood an application by means of an application technique that is not suitable for selective application. The selected ones Subareas in which the hardener is applied correspond the geometric cross section of the component to be manufactured in of the respective layer. The control of the movable Dosing device for applying the hardener is done on the base the geometric data of the component, the z. B. as a CAD file available.

Im Gegensatz zum SLS-Verfahren wird die selektive Verfestigung des Partikelmaterials erfindungsgemäss dadurch herbeigeführt, dass Materialien aufgetragen werden. Diese Vorgehensweise erspart eine aufwendige Apparatur, wie sie z. B. bei Verfestigung mittels Laserenergieeintrag erforderlich ist. Der flüssige Härter kann bei dem erfindungsgemässen Verfahren mittels einer herkömmlichen Drop-on-Demand Druckvorrichtung selektiv aufgebracht werden. Damit ist die Durchführung der Bauteilherstellung mittels einer sehr kostengünstigen Vorrichtung gewährleistet.In contrast to the SLS process, the selective solidification of the particle material according to the invention, that materials are applied. This approach saves an expensive apparatus, as z. B. at Solidification by means of laser energy input is required. The Liquid hardener can be used in the process according to the invention using a conventional drop-on-demand printing device be applied selectively. This is the implementation of the Component production using a very inexpensive Device guaranteed.

Bei Verwendung einer geeigneten Kombination von Bindermaterials und Härter muss der Härter nur in geringer Menge aufgetragen werden, um das in grösserer Menge vorhandene Bindermaterial auszuhärten. Nur der Härter, nicht aber das Bindermaterial wird mittels einer Drop-on-Demand Drucktechnik aufgetragen. Auch bei Verwendung von kostengünstigen Drop-on-Demand Druckvorrichtungen, deren Volumendurchsatz beschränkt ist, wird deshalb mit dem erfindungsgemässen Verfahren eine hohe Baugeschwindigkeit gewährleistet.When using a suitable combination of binder material and hardener, the hardener only has to be applied in small quantities to the binder material that is present in large quantities harden. Only the hardener, but not the binder material applied using a drop-on-demand printing technique. Also at Use inexpensive drop-on-demand Printing devices, the volume throughput is limited therefore high with the inventive method Construction speed guaranteed.

Dadurch dass auf ein Moderiermittel verzichtet wird und statt dessen ein unmittelbar nach dem Auftreffen auf die zu festigende Partikelmaterialschicht an der Position seines Auftreffens seine Wirkung entfaltender Härter verwendet wird, lässt sich auch eine hohe Fertigungsgenauigkeit erzielen. Das Eintreten der Aushärtewirkung ist nicht von unkontrollierbaren Fliessvorgängen innerhalb der Partikelmaterialschicht abhängig.Because there is no moderating agent and instead of whose one immediately after hitting the firming particle material layer at the position of its If its hardening agent is used, high manufacturing accuracy can also be achieved. The The hardening effect is not uncontrollable Flow processes dependent on the particle material layer.

Somit vereint das erfindungsgemässe Verfahren die Vorteile von kostengünstiger Vorrichtung, hoher Baugeschwindigkeit und hoher Fertigungsgenauigkeit. Dies wird mit keinem der eingangs beschriebenen Verfahren aus dem Stand der Technik erreicht.The method according to the invention thus combines the advantages of inexpensive device, high construction speed and high Manufacturing accuracy. This will not start with any of the above described method achieved from the prior art.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemässen Verfahren besteht darin, dass das vollflächige Auftragen des Bindermaterials Auftragstechniken ermöglicht, mit denen ein besonders gleichmässiges Auftragen ermöglicht wird. Dies kann bei Bauteilen, die als Giessform oder Giesskern Verwendung finden, sehr nützlich sein, weil es ermöglicht, die Giessparameter, d. h. den Ablauf des Giessvorgangs auf den exakt vorhandenen Anteil an Bindermaterial abzustimmen. Auf diese Weise können Lunkerbildung und Bildung von Oberflächenunebenheiten, die aufgrund des Verdampfens des Bindermaterials während des Abgiessens und Diffundierens in das Gussmetall auftreten können, gering gehalten werden.Another advantage of the inventive method is in that the full application of the binder material Application techniques made possible with which a special even application is made possible. This can happen with Components that are used as a casting mold or casting core, be very useful because it allows the casting parameters, d. H. the sequence of the casting process on the exactly existing one Coordinate the proportion of binder material. That way you can Void formation and formation of surface irregularities, the due to the evaporation of the binder material during the Pouring and diffusing into the cast metal occur can be kept low.

Als Partikelmaterial kann erfindungsgemäss ein geeignetes Material, z. B. ein Schüttgut verwendet werden. Vorzugsweise wird als das Partikelmaterial ein Sand, z. B. ein Silikatsand abgelagert. Weiter vorzugsweise wird ein unbehandelter Quarzsand, unbehandelter Chromit-Sand oder unbehandelter Zirkonsand abgelagert. Die Verwendung dieser unbehandelten Materialien hat den Vorteil, dass gleichzeitig den Anforderungen an Materialien für Giessformen voll genügt ist und eine kostenintensive Nachbehandlung, z. B. eine Beschichtung, entfällt.According to the invention, a suitable particle material can be one Material, e.g. B. a bulk material can be used. Preferably a sand, e.g. B. a silicate sand deposited. An untreated one is more preferred Quartz sand, untreated chromite sand or untreated Zircon sand deposited. The use of this untreated The advantage of materials is that at the same time the Requirements for materials for molds is fully sufficient and an expensive post-treatment, e.g. Legs Coating, not applicable.

Erfindungsgemäss kann die Schicht von Partikelmaterial in einer Dicke abgelagert werden, die der Stärke eines einzigen Partikels entspricht oder die bis zu mehreren Zentimetern beträgt. Bevorzugt wird die Schicht von Partikelmaterial jedoch in einer Dicke zwischen 0,1 und 2 mm abgelagert. Durch die Wahl einer Schichtdicke innerhalb dieses Bereichs wird ein optimaler Kompromiss zwischen Fertigungsgenauigkeit und erreichbarer Aufbaugeschwindigkeit eingegangen. Grundsätzlich verkürzt sich bei zunehmenden Schichtdicken die Aufbauzeit. Gleichzeitig verschlechtert sich die Bauteilauflösung. Bei geringeren Schichtdicken als 0,1 mm führt das erforderliche häufigere Durchführen des Auftragens des Partikelmaterials zu überproportional langen Bauzeiten. Gleichzeitig ist aber die erreichbare weitere Steigerung der Bauteilauflösung in diesem Bereich wegen der Einflüsse von Prozessschwankungen nicht mehr gross. Bei grösseren Schichtdicken als 2 mm können das Bindermaterial und der Härter nur noch unter grossem Aufwand so aufgetragen werden, dass sie die Schicht vollständig durchdringen und die gesamte Schicht aushärten. Eine weitere Steigerung der Schichtdicke führt daher hier nicht mehr zur Erhöhung der Aufbaugeschwindigkeit.According to the invention, the layer of particulate material in one Thickness can be deposited that is the strength of a single one Particle corresponds or up to several centimeters is. However, the layer of particulate material is preferred deposited in a thickness between 0.1 and 2 mm. By choice a layer thickness within this range becomes an optimal one Compromise between manufacturing accuracy and achievable Construction speed received. Basically shortened the build-up time with increasing layer thicknesses. At the same time the component resolution deteriorates. With less Layer thicknesses than 0.1 mm leads to the more frequent required Performing the application of the particulate material disproportionately long construction times. But at the same time it is achievable further increase in component resolution in this No longer due to the influence of process fluctuations large. With thicker layers than 2 mm this can Binder material and the hardener only with great effort be applied to complete the layer penetrate and harden the entire layer. Another Increasing the layer thickness therefore no longer leads to this Increase in building speed.

Bevorzugt wird die Schichtstärke abhängig von der Komplexität der zu erstellenden Schichten und/oder dem Ausmass der Veränderungen von Schicht zu Schicht variiert. Wenn z. B. die auszuhärtende Gestalt mehrerer aufeinanderfolgender Schichten identisch ist, wird durch Vergrössern der Schichtdicke ohne Einbussen in der Genauigkeit die Aufbauzeit vermindert.The layer thickness is preferred depending on the complexity the layers to be created and / or the extent of the Changes from layer to layer vary. If e.g. B. the shape of several successive layers to be hardened is identical, is increased by increasing the layer thickness without Loss of accuracy reduces assembly time.

Erfindungsgemäss ist es möglich, dass das Bindermaterial als festes oder flüssiges Material aufgetragen wird. Das Bindermaterial kann erfindungsgemäss z. B. als Pulver mittels eines Schiebers oder als aufzulegende Folie aufgebracht werden. Bevorzugt wird das Bindermaterial als Spray mittels eines Verneblers (Aerosolerzeugers) aufgetragen. Dies hat den Vorteil, dass zum Auftragen eine Vorrichtung verwendet werden kann, die mit sehr wenigen bewegten Bauteilen auskommt und daher kostengünstig ist.According to the invention it is possible that the binder material as solid or liquid material is applied. The Binder material according to the invention, for. B. as a powder a slide or as a film to be placed. The binder material is preferably in the form of a spray Nebuliser (aerosol generator) applied. This has the Advantage that a device is used for application can, which gets by with very few moving components and is therefore inexpensive.

Als Auftragstechniken für ein flüssiges Bindermaterial können z. B. sogenannte Airless-Techniken verwendet werden, bei denen das reine Bindermaterial unter Hochdruck durch eine Düse gepresst wird. Andere Techniken sind die Airbrush-Technik, bei denen ein Hochdruck-Luftstrom an einen Dorn geführtes Bindermaterial von diesem weg mit sich reisst, bzw. die Rotationstechnik. Mit diesen Techniken ist das Bindermaterial sehr fein und sehr exakt dosierbar.As application techniques for a liquid binder material can e.g. B. so-called airless techniques can be used in which the pure binder material under high pressure through a nozzle is pressed. Other techniques are the airbrush technique, at which a high pressure air flow is guided to a mandrel Binder material tears away with it, or the Rotation technology. With these techniques is the binder material very fine and very precisely dosed.

Bevorzugt wird als das Bindermaterial ein Furanharz aufgetragen.A furan resin is preferred as the binder material applied.

Erfindungsgemäss wird bevorzugt, dass das Bindermaterial in einer solchen Menge aufgetragen wird, dass der Binder in der verfestigten Struktur einen Anteil von weniger als 4 Gewichtsprozent hat. Weiter bevorzugt wird so viel Bindermaterial aufgetragen, dass ein Anteil des Bindermaterials in der verfestigten Struktur von 2,5 bis 3 Gewichtsprozent erreicht wird. Auf diese Weise wird ein optimaler Kompromiss zwischen Aspekten der Gussqualität und Aspekten der Giessformstabilität erreicht. Es ist ausreichend Bindermaterial vorhanden, um eine gute Bindungswirkung im Material und damit eine gute Festigkeit des Bauteils zu erreichen. Gleichzeitig ist wenig genug Bindermaterial vorhanden, um das beim Giessen auftretende Ausgasen des Bindermaterials und die damit verbundene Lunkerbildung in akzeptablen Grenzen zu halten.According to the invention, it is preferred that the binder material in such an amount is applied that the binder in the solidified structure accounted for less than 4 Has weight percent. So much is further preferred Binder material applied that a portion of the binder material in the solidified structure from 2.5 to 3 percent by weight is achieved. In this way, an optimal compromise between aspects of casting quality and aspects of Mold stability achieved. It is sufficient binder material present to a good binding effect in the material and therefore to achieve good strength of the component. At the same time there is not enough binder material to do this when pouring outgassing of the binder material and the resulting to keep associated void formation within acceptable limits.

Bevorzugt wird die relativ zur Partikelmaterialmenge aufgetragene Menge an Bindermaterial schichtweise variiert.This is preferred relative to the amount of particle material applied amount of binder material varies in layers.

Als Härter kann erfindungsgemäss ein Material dienen, das sich für das selektive Aufbringen eignet. Bevorzugt wird als der Härter eine organische Säure aufgetragen. Organische Säuren bieten bei sehr geringem Materialvolumen im Zusammenwirken mit einem Bindermaterial wie Furanharz eine sehr starke Bindungswirkung.According to the invention, a material can be used as the hardener suitable for selective application. Is preferred as the Hardened with an organic acid. Organic acids offer in cooperation with a very strong binder material such as furan resin Binding effect.

Erfindungsgemäss kann das Verfahren zur Herstellung üblicher Bauteile verwendet werden, z. B. von Design- oder Konstruktionsmodellen. Bevorzugt wird das Verfahren zur Herstellung einer Giessform oder eines Giesskerns verwendet.According to the invention, the process for the production can be more conventional Components are used, e.g. B. of design or Construction models. The method is preferred for Production of a mold or a casting core used.

Die Vorrichtung betreffend wird das Problem erfindungsgemäss gelöst mit einer Vorrichtung zum Herstellen von Bauteilen in Auftragstechnik mit einer Bauunterlage, einer Auftragsvorrichtung, von der ein schüttfähiges Partikelmaterial schichtweise auf der Bauunterlage oder einer Vorgängerschicht ablagerbar ist, einem entlang der jeweils zuletzt abgelagerten Schicht von Partikelmaterial verfahrbaren Dosiergerät, von dem ein flüssiger Härter auf ausgewählte Bereiche der Schicht auftragbar ist, und einer Sprayvorrichtung, von der ein Bindermaterial zerstäubbar und vollflächig auf die Schicht auftragbar ist. According to the invention, the device concerns the problem solved with a device for manufacturing components in Application technology with a construction document, one Application device, of which a pourable particle material in layers on the building base or a previous layer is deposited, one along the last deposited Layer of particulate traversable dosing device from which a liquid hardener on selected areas of the layer is applicable, and a spray device, one of which Binder material can be atomized and applied to the entire surface of the layer can be applied.

Als das verfahrbare Dosiergerät kann erfindungsgemäss eine geeignete Vorrichtung dienen. Bevorzugt finden herkömmliche Drucksysteme Verwendung, zum Beispiel mit Drop-on-Demand-Tech nik (Bubble-Jet- oder Piezo-Technik) oder mit Continu ous-Jet-Technik. Bevorzugt wird als verfahrbares Dosiergerät ein Drop-on-Demand Druckkopf verwendet. Weiter vorzugsweise findet ein Druckkopf mit Piezo-Technik Verwendung. Besonders wird ein Druckkopf mit Piezo-Paddel-Technik bevorzugt. Unter Piezo-Pad del-Technik ist die Verwendung eines Piezo-Biegewandlers zu verstehen, der mit dem einen Ende befestigt ist und dessen anderem auskragenden Ende benachbart die Düsenöffnung angeordnet ist, durch die der Piezobiegewandler mittels einer Paddelbewegung Fluid ausstösst.According to the invention, one can be used as the movable metering device suitable device. Conventional are preferred Printing systems use, for example with drop-on-demand tech nik (bubble jet or piezo technology) or with Continu ous jet technology. A movable metering device is preferred Drop-on-demand printhead used. More preferably takes place a printhead using piezo technology. One becomes special Piezo paddle print head preferred. Under piezo pad del technique is to use a piezo bending transducer understand who is attached to one end and its the nozzle opening is adjacent to the other projecting end is arranged through which the piezo bending transducer by means of a Paddle movement expels fluid.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigt:An embodiment of the invention is in connection with the Drawing described. The drawing shows:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens; und Fig. 1 is a schematic representation of an embodiment of the inventive method; and

Fig. 2 eine Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung; und Fig. 2 shows an embodiment of the inventive device; and

Fig. 3 eine Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung. Fig. 3 shows an embodiment of the device according to the invention.

Aus Fig. 1 ist das Prinzip des erfindungsgemässen Verfahrens ersichtlich.The principle of the method according to the invention can be seen from FIG .

In dem linken Teil der Fig. 1 ist der Aufbau der bei der Durchführung des Verfahrens hergestellten Schichtenstruktur vor Entfernen der nicht verfestigten Anteile des Baumaterials dargestellt. In einem durch Wände eines Behälters abgegrenzten Bereich ist schichtenweise schüttfähiges Partikelmaterial abgelagert worden und ein Bindermaterial vollflächig aufgetragen worden. Die einzelnen Schichten sind durch waagerechte zwischen den Schichten angeordnete Trennlinien dargestellt. In den schraffiert gezeichneten Teilbereichen der einzelnen Schichten ist jeweils nach Ablagern der Schicht tröpfchenweise Härter aufgetragen worden. In diesen Bereichen ist die Schicht von Partikelmaterial und Bindermaterial infolge des Härterauftrages verfestigt worden und eine verbundene Struktur gebildet worden.The left part of FIG. 1 shows the structure of the layer structure produced when the method is carried out before removing the non-solidified portions of the building material. In a region delimited by walls of a container, pourable particle material has been deposited in layers and a binder material has been applied over the entire surface. The individual layers are represented by horizontal dividing lines between the layers. In the partial areas of the individual layers which are hatched, hardener was applied drop by drop after the layer had been deposited. In these areas, the layer of particle material and binder material has been solidified as a result of the hardening application and a connected structure has been formed.

In dem rechten Teil der Figur ist die Gestalt des entstandenen Bauteils nach Entfernen der nicht verfestigten Anteile des Baumaterials dargestellt.In the right part of the figure is the shape of the resulting one Component after removing the unsolidified portions of the Construction material shown.

Aus Fig. 2 ist eine Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung ersichtlich (Vorderansicht).An embodiment of the device according to the invention can be seen from FIG. 2 (front view).

Oberhalb von einer eben ausgebildeten Bauunterlage 1 ist eine Auftragsvorrichtung 2 angeordnet. Die Auftragsvorrichtung 1 weist eine Partikelmaterialzuführung 21 und eine Schiebervorrichtung 22 auf. Über die Partikelmaterialzuführung 21 wird schüttfähiges Partikelmaterial auf die Bauunterlage 1 bzw. auf eine auf dieser aufgebaute Vorgängerschicht aufgebracht. Mittels der Schiebervorrichtung 22 ist das aufgebrachte Partikelmaterial gleichmässig auf der Bauunterlage 1 bzw. der Vorgängerschicht verteilbar, so dass eine Schicht von Partikelmaterial gebildet wird.An application device 2 is arranged above a flat construction document 1 . The application device 1 has a particle material feed 21 and a slide device 22 . Free-flowing particle material is applied to the building base 1 or to a previous layer built up thereon via the particle material feed 21 . By means of the slide device 22 , the applied particle material can be distributed uniformly on the building base 1 or the previous layer, so that a layer of particle material is formed.

An dem Verfahrschlitten 43 ist ein Querverfahrschlitten 5 und an diesem ein Dosiergerät 3 angeordnet. Das Dosiergerät 3 ist als Piezopaddel Drop-on-Demand Druckkopf ausgebildet. Über dem Verfahrschlitten 43 und dem Querverfahrschlitten 5 ist das Dosiergerät oberhalb der gesamten Fläche der Bauunterlage verfahrbar.A cross-slide 5 and a metering device 3 are arranged on the slide 43 . The metering device 3 is designed as a piezo paddle drop-on-demand print head. The metering device can be moved above the entire surface of the construction document via the travel carriage 43 and the transverse travel carriage 5 .

Aus Fig. 3 ist eine Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung ersichtlich (Rückansicht).An embodiment of the device according to the invention can be seen from FIG. 3 (rear view).

Oberhalb der Bauunterlage 1 ist eine Sprayvorrichtung 4 angeordnet. Die Sprayvorrichtung weist eine Verfahrvorrichtung 41 auf, mittels der ein Verfahrschlitten 42, der sich in Querrichtung der Bauunterlage 1 über diese hinweg verfahrbar ist. Dem Verfahrschlitten 42 entlang ist eine Düsenanordnung 43 vorgesehen, deren Düsen gleichmässig über die volle Querabmessung der Bauunterlage 1 verteilt sind. Die Düsen der Düsenanordnung 43 sind zu der Bauunterlage 1 hin ausgerichtet. Die Düsen sind über ein (nicht gezeigtes) Leitungssystem an einen (nicht gezeigten) Hochdruckerzeuger und einen Vorratsbehälter für Bindermaterial (nicht gezeigt) angeschlossen.A spray device 4 is arranged above the construction document 1 . The spray device has a travel device 41 , by means of which a travel carriage 42 , which can be moved in the transverse direction of the building base 1, over the latter. Along the traversing carriage 42 there is a nozzle arrangement 43 , the nozzles of which are evenly distributed over the full transverse dimension of the building base 1 . The nozzles of the nozzle arrangement 43 are aligned with the building base 1 . The nozzles are connected via a line system (not shown) to a high-pressure generator (not shown) and a storage container for binder material (not shown).

Claims

1. Method for producing components, in particular casting molds or casting cores, by application technology with the steps:

a) depositing a layer of a pourable particle material in an area on a building base;
b) application of a binder material over the entire surface to the layer of particle material;
c) applying a hardener hardening the binder material in the form of liquid droplets by means of a movable metering device onto the layer of particle material and binder material in a selected partial area of the region, so that binder material and particle material form a solidified structure where the hardener is applied;
d) Production of further layers in each case by repeating steps a) to c), a further layer of particulate material being deposited in each case on the preceding layer and the hardener possibly being applied in a different subarea than in the preceding layer; and
e) separating the solidified structure from non-solidified portions of the particle material.

2. The method of claim 1, wherein as the particulate material a sand, preferably an untreated quartz sand, is used becomes.

3. The method of claim 1 or 2, wherein the binder material is applied as a spray using a nebulizer.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, wherein as that Binder material a furan resin is applied.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, wherein the Binder material is applied in such an amount that the binder in the solidified structure has a share of less than 4 percent by weight, preferably from 2.5 to 3 Takes weight percent.

6. The method according to any one of claims 1 to 5, wherein as the Harder an organic acid is applied.

7. Use of the method according to one of claims 1 to 6 for the production of a casting mold or a casting core.

8. Apparatus for producing components using application technology with a construction base ( 1 ), an application device ( 2 ), from which a pourable particle material can be deposited in layers on the construction base ( 1 ) or a previous layer, one that can be moved along the last deposited layer of particle material Dosing device ( 3 ), from which a liquid hardener can be applied to selected areas of the layer, and a spray device ( 4 ), from which a binder material can be atomized and applied to the entire surface of the layer.

9. The device according to claim 8, wherein the metering device Drop-on-demand printhead using piezo technology.