DE102023121470A1 - Process for producing a raw magnet - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Rohmagneten (1), wobei- ein magnetisches Ausgangsmaterial (3) mit einem Binder (5) vermischt wird, wobei ein Gemisch (7) aus dem magnetischen Ausgangsmaterial (3) und dem Binder (5) erhalten wird, wobei- das Gemisch (7) schichtweise in eine Negativform (19) gefüllt wird, wobei aus dem Gemisch (7) schichtweise eine eine Mehrzahl an Schichten (17) aufweisende Rohform (9) hergestellt wird, wobei- an zumindest eine Schicht (17) der Rohform (9) ein externes Magnetfeld angelegt wird, wobei- die Rohform (9) gesintert wird, wobei der Rohmagnet (1) erhalten wird.The invention relates to a method for producing a raw magnet (1), wherein- a magnetic starting material (3) is mixed with a binder (5), whereby a mixture (7) of the magnetic starting material (3) and the binder (5) is obtained, whereby- the mixture (7) is filled layer by layer into a negative mold (19), whereby a raw mold (9) having a plurality of layers (17) is produced layer by layer from the mixture (7), whereby- an external magnetic field is applied to at least one layer (17) of the raw mold (9), whereby- the raw mold (9) is sintered, whereby the raw magnet (1) is obtained.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Rohmagneten.The invention relates to a method for producing a raw magnet.
Aus Rohmagneten hergestellte Permanentmagnete aus der Gruppe der Seltenen Erden werden in einer Vielzahl von technischen Anwendungen eingesetzt und zeichnen sich durch ein besonders hohes Energieprodukt aus. Insbesondere Neodym-Eisen-Bor-Magnete weisen ein Energieprodukt von bis zu 400 kJ/m3 auf.Permanent magnets made from raw magnets from the rare earth group are used in a wide range of technical applications and are characterized by a particularly high energy product. Neodymium-iron-boron magnets in particular have an energy product of up to 400 kJ/m 3 .
Bekannte Verfahren zur Herstellung eines Permanentmagneten umfassen das Herstellen, insbesondere das Pressen, einer Rohform und das anschließende Sintern der Rohform. Nachteilig bei diesen Verfahren ist, dass nur einfache Magnetformen, insbesondere Zylinder oder Quader, und/oder einfache Magnetisierungen, insbesondere eine axiale Magnetisierung, realisierbar sind. Eine an eine spezielle Anforderung angepasste Magnetform und/oder Magnetisierung ist daher nicht möglich.Known methods for producing a permanent magnet include producing, in particular pressing, a raw form and then sintering the raw form. The disadvantage of these methods is that only simple magnet shapes, in particular cylinders or cuboids, and/or simple magnetizations, in particular axial magnetization, can be realized. A magnet shape and/or magnetization adapted to a specific requirement is therefore not possible.
Zur Realisierung komplexer Magnetformen und/oder komplexer Magnetisierungen sind Verfahren bekannt, bei denen mindestens zwei aufmagnetisierte Magnete miteinander verbunden werden. Nachteilig daran ist, dass diese Verfahren aufgrund der gegenseitigen Anziehung der Magnete sehr umständlich und aufwendig sind. Darüber hinaus können die Magnete beschädigt werden, und ein Werker kann verletzt werden, insbesondere in Form von Quetschungen, wenn die Magnete aufgrund ihrer gegenseitigen Anziehung unkontrolliert aufeinanderprallen.To create complex magnet shapes and/or complex magnetizations, methods are known in which at least two magnetized magnets are connected to one another. The disadvantage is that these methods are very complicated and time-consuming due to the mutual attraction of the magnets. In addition, the magnets can be damaged and a worker can be injured, particularly in the form of crush injuries, if the magnets collide with one another in an uncontrolled manner due to their mutual attraction.
Darüber hinaus ist eine mechanische Fixierung von einem Magnet, welcher mindestens ein Seltene-Erden-Element aufweist, in einer Baugruppe mittels Formschluss schwer möglich. Die Gründe hierfür sind unter anderem die einfache Magnetform, und dass Gewinde und Bohrungen nicht mittels Presssintern hergestellt werden können. Ebenfalls ist eine spanende Nachbearbeitung des Magneten schwierig, da dieser äußerst spröde ist, und sollte mit dem Ziel einer effizienten Rohstoffausnutzung vermieden werden.In addition, it is difficult to mechanically fix a magnet containing at least one rare earth element in an assembly using form-fitting. The reasons for this include the simple shape of the magnet and the fact that threads and holes cannot be produced using press sintering. Machining the magnet is also difficult because it is extremely brittle and should be avoided in order to use raw materials efficiently.
Zur Fixierung von Magneten, insbesondere in einer Baugruppe, sind Verfahren bekannt, bei denen die Magnete in die Baugruppe geklebt werden oder mit einem Tränkharz übergossen oder umspritzt werden. Nachteilig daran ist, dass die Montage sehr aufwändig ist, und dass der Kleber und/oder das Tränkharz eine Korrosion des Magneten verursachen kann.There are known methods for fixing magnets, especially in an assembly, in which the magnets are glued into the assembly or are covered with an impregnating resin or are molded around. The disadvantage of this is that assembly is very complex and that the glue and/or the impregnating resin can cause corrosion of the magnet.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Rohmagneten, insbesondere für die Herstellung eines Permanentmagneten zu schaffen, wobei die genannten Nachteile, insbesondere mit Blick auf den herzustellenden Permanentmagneten, zumindest teilweise behoben, vorzugsweise vermieden sind.The invention is therefore based on the object of creating a method for producing a raw magnet, in particular for producing a permanent magnet, wherein the disadvantages mentioned, in particular with regard to the permanent magnet to be produced, are at least partially eliminated, preferably avoided.
Die Aufgabe wird gelöst, indem die vorliegende technische Lehre bereitgestellt wird, insbesondere die Lehre der unabhängigen Ansprüche sowie der in den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung offenbarten Ausführungsformen.The object is achieved by providing the present technical teaching, in particular the teaching of the independent claims as well as the embodiments disclosed in the dependent claims and the description.
Die Aufgabe wird insbesondere gelöst, indem ein Verfahren zur Herstellung eines Rohmagneten geschaffen wird, wobei ein magnetisches Ausgangsmaterial mit einem Binder vermischt wird, wobei ein Gemisch aus dem magnetischen Ausgangsmaterial und dem Binder erhalten wird. Das Gemisch wird schichtweise in eine Negativform gefüllt, wobei aus dem Gemisch schichtweise eine eine Mehrzahl an Schichten aufweisende Rohform hergestellt wird. An zumindest eine Schicht der Rohform wird ein externes Magnetfeld angelegt. Danach wird die Rohform gesintert, wobei der Rohmagnet erhalten wird.The object is achieved in particular by providing a method for producing a raw magnet, wherein a magnetic starting material is mixed with a binder, whereby a mixture of the magnetic starting material and the binder is obtained. The mixture is filled layer by layer into a negative mold, whereby a raw mold having a plurality of layers is produced from the mixture layer by layer. An external magnetic field is applied to at least one layer of the raw mold. The raw mold is then sintered, whereby the raw magnet is obtained.
Vorteilhafterweise eignet sich das Verfahren, um Permanentmagnete, welche nach einem Aufmagnetisieren der Rohmagnete erhalten werden, mit einer komplexen Magnetform und/oder einer komplexen Magnetisierung herzustellen. Der hergestellte Permanentmagnet weist vorzugsweise eine Magnetform und/oder Magnetisierung auf, welche an eine spezielle Anforderung angepasst sein kann. Weiterhin sind wenige Nachbearbeitungen oder keine Nachbearbeitung des Rohmagneten erforderlich.The method is advantageously suitable for producing permanent magnets, which are obtained after magnetizing the raw magnets, with a complex magnet shape and/or a complex magnetization. The permanent magnet produced preferably has a magnet shape and/or magnetization which can be adapted to a specific requirement. Furthermore, little or no post-processing of the raw magnet is required.
Vorteilhafterweise werden Dipole des magnetischen Ausgangsmaterials mittels des extern anliegenden Magnetfelds bei der Herstellung der Rohform in einer - zumindest innerhalb einer Schicht - parallelen Orientierung ausgerichtet.Advantageously, dipoles of the magnetic starting material are aligned in a parallel orientation - at least within one layer - by means of the externally applied magnetic field during the production of the raw form.
In einer Ausgestaltung weist das Gemisch das magnetische Ausgangsmaterial und den Binder auf. Alternativ besteht das Gemisch aus dem magnetischen Ausgangsmaterial und dem Binder. In one embodiment, the mixture comprises the magnetic starting material and the binder. Alternatively, the mixture consists of the magnetic starting material and the binder.
Insbesondere weist das Gemisch während der schichtweisen Herstellung der Rohform eine Temperatur von 30 °C bis 250 °C, vorzugsweise von 50 °C bis 100 °C, auf. In einer Ausführungsform wird die Temperatur des Gemischs derart gewählt, dass das Gemisch fließfähig ist und insbesondere eine Viskosität von 10 mPa bis 100000 mPa aufweist.In particular, the mixture has a temperature of 30 °C to 250 °C, preferably 50 °C to 100 °C, during the layer-by-layer production of the raw form. In one embodiment, the temperature of the mixture is selected such that the mixture is flowable and in particular has a viscosity of 10 mPa to 100,000 mPa.
In einer Ausgestaltung wird das extern anliegende Magnetfeld von einem schaltbaren Elektromagneten und/oder einem Permanentmagneten erzeugt.In one embodiment, the externally applied magnetic field is controlled by a switchable electric magnet and/or a permanent magnet.
In einer Ausgestaltung weist die Atmosphäre, in der die Rohform schichtweise hergestellt wird, einen Druck von 900 mbar absolut bis 1100 mbar absolut oder Normaldruck unter Standardbedingungen, insbesondere ungefähr 1013 mbar absolut, auf. Insbesondere wird die Rohform unter einem gerade vorherrschenden Umgebungsdruck schichtweise hergestellt.In one embodiment, the atmosphere in which the raw form is produced layer by layer has a pressure of 900 mbar absolute to 1100 mbar absolute or normal pressure under standard conditions, in particular approximately 1013 mbar absolute. In particular, the raw form is produced layer by layer under a prevailing ambient pressure.
Insbesondere wird die Rohform in einer gerade vorherrschenden Atmosphäre, insbesondere der Erdatmosphäre, insbesondere an Luft, hergestellt.In particular, the raw form is produced in a currently prevailing atmosphere, in particular the earth's atmosphere, especially in air.
Unter der Erdatmosphäre, insbesondere Luft, wird im Kontext der vorliegenden technischen Lehre insbesondere ein Gasgemisch verstanden, das Stickstoff, insbesondere mit einem Volumenanteil von ungefähr 78 %, und Sauerstoff, insbesondere mit einem Volumenanteil von ungefähr 21 %, aufweist. Zusätzlich weist das Gasgemisch Argon, insbesondere mit einem Volumenanteil von ungefähr 1%, und Kohlenstoffdioxid, insbesondere mit einem Volumenanteil von ungefähr 0,04 %, auf.In the context of the present technical teaching, the earth's atmosphere, in particular air, is understood to mean in particular a gas mixture which comprises nitrogen, in particular with a volume fraction of approximately 78%, and oxygen, in particular with a volume fraction of approximately 21%. In addition, the gas mixture comprises argon, in particular with a volume fraction of approximately 1%, and carbon dioxide, in particular with a volume fraction of approximately 0.04%.
In einer Ausgestaltung wird für das Verfahren ein pulverförmiges magnetisches Ausgangsmaterial, welches auf Basis einer neu erschmolzenen Legierung, insbesondere in Form eines Gussblocks oder in Form von schmelzgesponnenem Material oder in Form von strip-cast-Material, gebildet ist, verwendet. Alternativ oder zusätzlich wird für das Verfahren recyceltes magnetisches Material und/oder kontaminiertes recyceltes magnetisches Material verwendet. Material, welches mittels Recyclings gewonnen wird, kann zur Verbesserung seiner Eigenschaften mit mindestens einem Seltene-Erden-Element, vorzugsweise in Pulverform, auflegiert werden.In one embodiment, a powdered magnetic starting material is used for the process, which is formed on the basis of a newly melted alloy, in particular in the form of a cast block or in the form of melt-spun material or in the form of strip-cast material. Alternatively or additionally, recycled magnetic material and/or contaminated recycled magnetic material is used for the process. Material obtained by recycling can be alloyed with at least one rare earth element, preferably in powder form, to improve its properties.
Das magnetische Ausgangsmaterial kann in einer reinen Form oder in einer hydrierten Form vorliegen. Die US-amerikanische Patentanmeldung
In einer Ausgestaltung wird das magnetische Ausgangsmaterial mechanisch, insbesondere durch Mahlen, auf eine Partikelgröße von 1 µm bis 200 µm, bevorzugt 2 µm bis 15 µm zerkleinert, um das pulverförmige magnetische Ausgangsmaterial zu gewinnen.In one embodiment, the magnetic starting material is mechanically comminuted, in particular by grinding, to a particle size of 1 µm to 200 µm, preferably 2 µm to 15 µm, in order to obtain the powdered magnetic starting material.
In einer Ausgestaltung wird das magnetische Ausgangsmaterial nach dem Mahlen und/oder vor Vermischen mit dem Binder nicht teilweise oder nicht vollständig dehydriert, sondern liegt in hydriertem Zustand vor. Insbesondere wird das magnetische Ausgangsmaterial nach dem Mahlen in einem hydrierten Zustand mit dem Binder vermischt.In one embodiment, the magnetic starting material is not partially or completely dehydrated after grinding and/or before mixing with the binder, but is in a hydrated state. In particular, the magnetic starting material is mixed with the binder in a hydrated state after grinding.
Vorteilhafterweise ist es mittels des Verfahrens in einfacher Weise möglich, in einer ersten Ausgestaltung als Rohmagnet ein Halbach-Array, insbesondere ein einseitiges Halbach-Array oder ein beidseitiges Halbach-Array, herzustellen. Alternativ ist es mittels des Verfahrens in einfacher Weise möglich, in einer zweiten Ausgestaltung einen mehrpoligen Rohmagneten herzustellen.Advantageously, it is possible in a simple manner using the method to produce a Halbach array, in particular a one-sided Halbach array or a two-sided Halbach array, as a raw magnet in a first embodiment. Alternatively, it is possible in a simple manner using the method to produce a multi-pole raw magnet in a second embodiment.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Rohform schichtweise mittels eines Verfahrens, ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus Ink-Jet Druck, Filamentdruck, Siebdruck, und Guss, insbesondere Spritzguss, hergestellt wird. Vorteilhafterweise ist damit eine schichtweise Herstellung der Rohform in einfacher Weise möglich.According to a further development of the invention, it is provided that the raw form is produced layer by layer using a method selected from a group consisting of ink-jet printing, filament printing, screen printing and casting, in particular injection molding. Advantageously, this makes it possible to produce the raw form layer by layer in a simple manner.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass als magnetisches Ausgangsmaterial ein Material verwendet wird, welches Partikel einer RxTyB-Legierung aufweist. In einer Ausgestaltung wird als magnetisches Ausgangsmaterial ein Material verwendet, welches aus Partikeln einer RxTyB-Legierung besteht. Insbesondere wird als magnetisches Ausgangsmaterial ein Material verwendet, welches Partikel einer NdxFeyB-Legierung aufweist oder aus Partikeln einer NdxFeyB-Legierung besteht.According to a further development of the invention, it is provided that a material which comprises particles of an R x T y B alloy is used as the magnetic starting material. In one embodiment, a material which consists of particles of an R x T y B alloy is used as the magnetic starting material. In particular, a material which comprises particles of an Nd x Fe y B alloy or consists of particles of an Nd x Fe y B alloy is used as the magnetic starting material.
In einer Ausgestaltung wird als magnetisches Ausgangsmaterial ein Material verwendet, welches Partikel einer RxTyB-Legierung und Partikel einer Seltene-Erden-reichen Phase aufweist. Insbesondere besteht das magnetische Ausgangsmaterial aus einem Gemisch aus Partikeln einer RxTyB-Legierung und Partikeln einer Seltene-Erden-reichen Phase. In einer Ausgestaltung wird als magnetisches Ausgangsmaterial ein Material verwendet, welches Partikel einer NdxFeyB-Legierung und Partikel einer Neodym-reichen Phase aufweist oder aus solchen Partikeln besteht. Insbesondere weist das magnetische Ausgangsmaterial ein Gemisch aus Partikeln einer NdxFeyB-Legierung und Partikeln einer Neodym-reichen Phase auf oder besteht aus einem solchen Gemisch. Insbesondere weisen die Partikel der Seltene-Erden-reichen Phase mindestens ein Element, ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus Neodym, Cer, Lanthan, Dysprosium, Terbium, Praseodym, und einer Kombination von mindestens zwei der vorhergehenden Elemente, auf.In one embodiment, a material which has particles of an R x T y B alloy and particles of a rare earth-rich phase is used as the magnetic starting material. In particular, the magnetic starting material consists of a mixture of particles of an R x T y B alloy and particles of a rare earth-rich phase. In one embodiment, a material which has particles of an Nd x Fe y B alloy and particles of a neodymium-rich phase or consists of such particles is used as the magnetic starting material. In particular, the magnetic starting material has a mixture of particles of an Nd x Fe y B alloy and particles of a neodymium-rich phase or consists of such a mixture. In particular, the particles of the rare earth-rich phase have at least one element selected from a group consisting of neodymium, cerium, lanthanum, dysprosium, terbium, praseodymium, and a combination of at least two of the preceding elements.
Im Kontext der vorliegenden technischen Lehre steht R für ein Seltene-Erden-Element, T für mindestens ein Element, ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus Eisen und Cobalt, und B für das Element Bor. Insbesondere substituieren sich die Elemente Eisen und Cobalt teilweise oder vollständig derart, dass entweder nur Eisen oder nur Cobalt oder eine beliebige Eisen-Cobalt-Mischung vorliegt. In einer Ausgestaltung ist das Seltene-Erden-Element Neodym. In einer Ausführungsform umfasst die RxTyB-Legierung zusätzlich ein weiteres Element, vorzugsweise ein Metall, insbesondere ein Übergangsmetall, ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus Aluminium, Kupfer, Zirkonium, Gallium, Hafnium, und Niob, vorzugsweise in Spuren.In the context of the present technical teaching, R stands for a rare earth element, T for at least one element selected from a group consisting of iron and cobalt, and B for the element boron. In particular, the elements iron and cobalt partially or completely substitute for one another such that either only iron or only cobalt or any iron-cobalt mixture is present. In one embodiment, the rare earth element is neodymium. In one embodiment, the R x T y B alloy additionally comprises a further element, preferably a metal, in particular a transition metal, selected from a group consisting of aluminum, copper, zirconium, gallium, hafnium, and niobium, preferably in trace amounts.
In einer Ausgestaltung weist das magnetische Ausgangsmaterial Partikel einer Nd2Fe14B-Legierung auf oder besteht aus Partikeln einer Nd2Fe14B-Legierung.In one embodiment, the magnetic starting material comprises particles of a Nd 2 Fe 14 B alloy or consists of particles of a Nd 2 Fe 14 B alloy.
In einer Ausgestaltung weist die Seltene-Erden-reiche Phase, insbesondere die Neodym-reiche Phase, mindestens ein Seltene-Erden-Element, insbesondere Neodym, oder eine chemische Verbindung dieses Seltene-Erden-Elements, insbesondere von Neodym, auf. Zusätzlich kann die Seltene-Erden-reiche Phase, insbesondere die Neodym-reiche Phase, mindestens ein weiteres Element der RxTyB-Legierung, insbesondere der NdxFeyB-Legierung enthalten. Alternativ oder zusätzlich liegt das mindestens eine Seltene-Erden-Element, insbesondere Neodym, in einer hydrierten Form vor. In einer Ausgestaltung weist die Neodym-reiche Phase NdH2 und/oder NdH2,7 auf oder besteht aus NdH2 und/oder NdH2,7. Alternativ ist esmöglich, dass die Seltene-Erden-reiche Phase, insbesondere die Neodym-reiche Phase, aus mindestens einem Seltene-Erden-Element, insbesondere aus Neodym, oder aus einer chemischen Verbindung dieses Seltene-Erden-Elements, insbesondere von Neodym, besteht.In one embodiment, the rare earth-rich phase, in particular the neodymium-rich phase, comprises at least one rare earth element, in particular neodymium, or a chemical compound of this rare earth element, in particular neodymium. In addition, the rare earth-rich phase, in particular the neodymium-rich phase, can contain at least one further element of the R x T y B alloy, in particular the Nd x Fe y B alloy. Alternatively or additionally, the at least one rare earth element, in particular neodymium, is present in a hydrogenated form. In one embodiment, the neodymium-rich phase comprises NdH 2 and/or NdH 2.7 or consists of NdH 2 and/or NdH 2.7 . Alternatively, it is possible that the rare earth-rich phase, in particular the neodymium-rich phase, consists of at least one rare earth element, in particular neodymium, or of a chemical compound of this rare earth element, in particular neodymium.
Ohne an die Theorie gebunden zu sein, bildet die Seltene-Erden-reiche Phase im Gefüge das Rohmagneten und insbesondere im Gefüge des aus dem Rohmagneten erhaltenen Permanentmagneten eine Phase, die sich an Korngrenzen des Gefüges befindet.Without being bound to theory, the rare earth-rich phase in the structure of the raw magnet and in particular in the structure of the permanent magnet obtained from the raw magnet forms a phase that is located at grain boundaries of the structure.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Binder mindestens ein Polymer, ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus Polyethylenglycol, Polyvinylacetat, Polyvinylalkohol, Polybutylacrylat, Polybutylmethacrylat, Polyvinylpyrrolidon, Polymethylmethacrylat, Polyvinylbutyral, Paraffinwachs, und einer Kombination von mindestens zwei der vorhergehenden Polymere, aufweist. In einer Ausgestaltung wird als Binder ein Polymer, ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus Polyethylenglycol, Polyvinylacetat, Polyvinylalkohol, Polybutylacrylat, Polybutylmethacrylat, Polyvinylpyrrolidon, Polymethylmethacrylat, Polyvinylbutyral, Paraffinwachs, und einer Kombination von mindestens zwei der vorhergehenden Polymere, verwendet. Vorteilhafterweise erleichtert der Binder eine Ausrichtung der Partikel des magnetischen Ausgangsmaterials.According to a further development of the invention, it is provided that the binder comprises at least one polymer selected from a group consisting of polyethylene glycol, polyvinyl acetate, polyvinyl alcohol, polybutyl acrylate, polybutyl methacrylate, polyvinylpyrrolidone, polymethyl methacrylate, polyvinyl butyral, paraffin wax, and a combination of at least two of the preceding polymers. In one embodiment, a polymer selected from a group consisting of polyethylene glycol, polyvinyl acetate, polyvinyl alcohol, polybutyl acrylate, polybutyl methacrylate, polyvinylpyrrolidone, polymethyl methacrylate, polyvinyl butyral, paraffin wax, and a combination of at least two of the preceding polymers is used as the binder. The binder advantageously facilitates alignment of the particles of the magnetic starting material.
In einer Ausgestaltung wird als Binder Paraffinwachs verwendet. Als Thermoplast eignet sich Paraffinwachs für die Herstellung der Rohform in besonderer Weise.In one embodiment, paraffin wax is used as a binder. As a thermoplastic, paraffin wax is particularly suitable for producing the raw mold.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das magnetische Ausgangsmaterial und der Binder zusätzlich mit einem Lösungsmittel zu dem Gemisch vermischt werden. Vorteilhafterweise ist ein Gemisch mit Lösungsmittel bei einer niedrigeren Temperatur fließfähig als ein Gemisch ohne Lösungsmittel.According to a further development of the invention, the magnetic starting material and the binder are additionally mixed with a solvent to form the mixture. A mixture with solvent is advantageously flowable at a lower temperature than a mixture without solvent.
In einer Ausgestaltung weist das Gemisch das magnetische Ausgangsmaterial, den Binder und das Lösungsmittel auf. Alternativ besteht das Gemisch aus dem magnetischen Ausgangsmaterial, dem Binder und dem Lösungsmittel. Insbesondere weist das Gemisch bei der schichtweisen Herstellung der Rohform eine Temperatur von Raumtemperatur, insbesondere 15 °C bis 25 °C, bis 50 °C auf. In einer Ausgestaltung wird die Temperatur des Gemischs derart gewählt, dass das Gemisch fließfähig ist und insbesondere eine Viskosität von 10 mPa bis 100000 mPa aufweist.In one embodiment, the mixture comprises the magnetic starting material, the binder and the solvent. Alternatively, the mixture consists of the magnetic starting material, the binder and the solvent. In particular, during the layer-by-layer production of the raw form, the mixture has a temperature of room temperature, in particular 15 °C to 25 °C, to 50 °C. In one embodiment, the temperature of the mixture is selected such that the mixture is flowable and in particular has a viscosity of 10 mPa to 100,000 mPa.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Lösungsmittel mindestens eine Verbindung, ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus einem Alkohol, insbesondere Ethanol, Methanol, und Isopropanol, einem Keton, insbesondere Aceton, einem Ester, insbesondere Ethylacetat, einer aromatischen Verbindung, insbesondere Benzol, Tuluol, Xylol, einem Alkan, insbesondere n-Hexan, n-Heptan, Cyclohexan, einem organischen Lösungsmittel, und einer Kombination von mindestens zwei der vorhergehenden Verbindungen, aufweist. In einer Ausgestaltung wird als das Lösungsmittel eine Verbindung, ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus einem Alkohol, insbesondere Ethanol, Methanol, und Isopropanol, einem Keton, insbesondere Aceton, einem Ester, insbesondere Ethylacetat, einer aromatischen Verbindung, insbesondere Benzol, Tuluol, Xylol, einem Alkan, insbesondere n-Hexan, n-Heptan, Cyclohexan, einem organischen Lösungsmittel, und einer Kombination von mindestens zwei der vorhergehenden Verbindungen, verwendet.According to a development of the invention, it is provided that the solvent comprises at least one compound selected from a group consisting of an alcohol, in particular ethanol, methanol, and isopropanol, a ketone, in particular acetone, an ester, in particular ethyl acetate, an aromatic compound, in particular benzene, toluene, xylene, an alkane, in particular n-hexane, n-heptane, cyclohexane, an organic solvent, and a combination of at least two of the preceding compounds. In one embodiment, a compound selected from a group consisting of an alcohol, in particular ethanol, methanol, and isopropanol, a ketone, in particular acetone, an ester, in particular ethyl acetate, an aromatic compound, in particular benzene, toluene, xylene, an alkane, in particular n-hexane, n-heptane, cyclohexane, an organic solvent, and a combination of at least two of the preceding compounds is used as the solvent.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das magnetische Ausgangsmaterial und der Binder zusätzlich mit mindestens einem Tensid zu dem Gemisch vermischt werden. Vorteilhafterweise unterstützen Tenside eine homogenere Dispergierung der Partikel des magnetischen Ausgangsmaterials in dem Gemisch. Insbesondere benetzen Tenside eine Oberfläche der Partikel des magnetischen Ausgangsmaterials und verbessern eine Benetzung der Partikel in dem Gemisch. Zusätzlich wirken Tenside insbesondere wie ein Abstandshalter zwischen zwei Partikeln des magnetischen Ausgangsmaterials, sodass eine Agglomeration dieser zumindest teilweise verhindert wird.According to a further development of the invention, it is provided that the magnetic starting material and the binder are additionally coated with at least one Surfactant can be mixed into the mixture. Surfactants advantageously support a more homogeneous dispersion of the particles of the magnetic starting material in the mixture. In particular, surfactants wet a surface of the particles of the magnetic starting material and improve wetting of the particles in the mixture. In addition, surfactants act in particular as a spacer between two particles of the magnetic starting material, so that agglomeration of these is at least partially prevented.
In einer Ausgestaltung weist das Gemisch das magnetische Ausgangsmaterial, den Binder und das mindestens eine Tensid auf. Alternativ besteht das Gemisch aus dem magnetischen Ausgangsmaterial, dem Binder und dem mindestens einen Tensid.In one embodiment, the mixture comprises the magnetic starting material, the binder and the at least one surfactant. Alternatively, the mixture consists of the magnetic starting material, the binder and the at least one surfactant.
In einer weiteren Ausgestaltung weist das Gemisch das magnetische Ausgangsmaterial, den Binder, das Lösungsmittel und das mindestens eine Tensid auf. Alternativ besteht das Gemisch aus dem magnetischen Ausgangsmaterial, dem Binder, dem Lösungsmittel und dem mindestens einen Tensid.In a further embodiment, the mixture comprises the magnetic starting material, the binder, the solvent and the at least one surfactant. Alternatively, the mixture consists of the magnetic starting material, the binder, the solvent and the at least one surfactant.
Insbesondere ist das Tensid eine Verbindung, ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus einem anionischen Tensid, einem kationischen Tensid, einem nichtionischen Tensid, einem amphoteren Tensid, einer Fettsäure, insbesondere Stearinsäure, einem Salz einer Fettsäure, insbesondere Natriumstearat, Polysorbat 20, Polysorbat 40, Polysorbat 60, Polysorbat 65, und Polysorbat 80.In particular, the surfactant is a compound selected from a group consisting of an anionic surfactant, a cationic surfactant, a nonionic surfactant, an amphoteric surfactant, a fatty acid, in particular stearic acid, a salt of a fatty acid, in particular sodium stearate, polysorbate 20, polysorbate 40, polysorbate 60, polysorbate 65, and polysorbate 80.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass in dem Gemisch der Massenanteil des magnetischen Ausgangsmaterials von 70 % bis 95 %, vorzugsweise von 85 % bis 92 %, beträgt. Alternativ oder zusätzlich beträgt in dem Gemisch der Massenanteil des Binders von 1 % bis 15 %, insbesondere von 8 % bis 10 %. Alternativ oder zusätzlich beträgt in dem Gemisch der Massenanteil des Lösungsmittels von 4 % bis 25 %, insbesondere 4 % bis 8 %. Alternativ oder zusätzlich beträgt in dem Gemisch der Massenanteil des mindestens einen Tensids von 0,03 % bis 2,4 %.According to a further development of the invention, the mass fraction of the magnetic starting material in the mixture is from 70% to 95%, preferably from 85% to 92%. Alternatively or additionally, the mass fraction of the binder in the mixture is from 1% to 15%, in particular from 8% to 10%. Alternatively or additionally, the mass fraction of the solvent in the mixture is from 4% to 25%, in particular 4% to 8%. Alternatively or additionally, the mass fraction of the at least one surfactant in the mixture is from 0.03% to 2.4%.
In einer Ausgestaltung beträgt ein Quotient aus dem Massenanteil des Binders und dem Massenanteil des Lösungsmittels von 1,5 bis 2,5, insbesondere von 1,75 bis 2,25, insbesondere von 1,9 bis 2,1, insbesondere 2.In one embodiment, a quotient of the mass fraction of the binder and the mass fraction of the solvent is from 1.5 to 2.5, in particular from 1.75 to 2.25, in particular from 1.9 to 2.1, in particular 2.
In einer ersten Ausgestaltung besteht das Gemisch aus dem magnetischen Ausgangsmaterial und dem Binder. Dabei betragen der Massenanteil des magnetischen Ausgangsmaterials von 85 % bis 92 % und der Massenanteil des Binders von 8 % bis 15 %.In a first embodiment, the mixture consists of the magnetic starting material and the binder. The mass fraction of the magnetic starting material is 85% to 92% and the mass fraction of the binder is 8% to 15%.
In einer zweiten Ausgestaltung besteht das Gemisch aus dem magnetischen Ausgangsmaterial, dem Binder und dem Lösungsmittel. Dabei betragen der Massenanteil des magnetischen Ausgangsmaterials von 77 % bis 88 %, der Massenanteil des Binders von 8 % bis 15 % und der Massenanteil des Lösungsmittels von 4 % bis 8 %. Insbesondere beträgt der Massenanteil des mindestens einen Tensids von 0,03 % bis 2,4 %.In a second embodiment, the mixture consists of the magnetic starting material, the binder and the solvent. The mass fraction of the magnetic starting material is from 77% to 88%, the mass fraction of the binder is from 8% to 15% and the mass fraction of the solvent is from 4% to 8%. In particular, the mass fraction of the at least one surfactant is from 0.03% to 2.4%.
Insbesondere werden die Massenanteile und die Temperatur des Gemischs derart gewählt, dass das Gemisch fließfähig ist und insbesondere eine Viskosität von 10 mPa bis 100000 mPa aufweist.In particular, the mass fractions and the temperature of the mixture are selected such that the mixture is flowable and in particular has a viscosity of 10 mPa to 100,000 mPa.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Schichten der Rohform mit einer vorbestimmten Schichtdicke von 5 µm bis 1 mm, insbesondere von 50 µm bis 100 µm, hergestellt werden.According to a further development of the invention, it is provided that the layers of the raw form are produced with a predetermined layer thickness of 5 µm to 1 mm, in particular of 50 µm to 100 µm.
Insbesondere wird aus der vorbestimmten Schichtdicke und einer orthogonal zur Schichtdicke ermittelten Schichtfläche vorab ein Volumen des Gemischs berechnet, welches dann zur Ausbildung einer Schicht mit der vorbestimmten Schichtdicke in die Negativform gefüllt wird.In particular, a volume of the mixture is calculated in advance from the predetermined layer thickness and a layer area determined orthogonal to the layer thickness, which volume is then filled into the negative mold to form a layer with the predetermined layer thickness.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Rohform in einer Atmosphäre, die mindestens ein Inertgas, insbesondere Helium, Argon, und Stickstoff, aufweist, hergestellt wird. Alternativ wird die Rohform in einer Atmosphäre, die ein Inertgas-Gemisch aus mindestens zwei Inertgasen aufweist, hergestellt. Alternativ wird die Rohform in einer Atmosphäre, die aus mindestens einem Inertgas, insbesondere Helium, Argon, und Stickstoff, besteht, hergestellt. Alternativ wird die Rohform in einer Atmosphäre, die aus einem Inertgas-Gemisch besteht, hergestellt.According to a further development of the invention, it is provided that the raw form is produced in an atmosphere that has at least one inert gas, in particular helium, argon, and nitrogen. Alternatively, the raw form is produced in an atmosphere that has an inert gas mixture of at least two inert gases. Alternatively, the raw form is produced in an atmosphere that consists of at least one inert gas, in particular helium, argon, and nitrogen. Alternatively, the raw form is produced in an atmosphere that consists of an inert gas mixture.
Unter einem Inertgas wird im Kontext der vorliegenden technischen Lehre insbesondere ein zumindest reaktionsträges Gas oder ein Gas, das inert in Bezug auf die verwendeten Substanzen - insbesondere das magnetische Ausgangsmaterial, den Binder und das Lösungsmittels - wenigstens auf einer Zeitskala des Verfahrens ist, bezeichnet. Insbesondere sind Stickstoff, Edelgase - insbesondere Helium, Neon, Argon, Krypton, Xenon, und Radon - und Schwefelhexafluorid Inertgase.In the context of the present technical teaching, an inert gas refers in particular to a gas that is at least inert to the substances used - in particular the magnetic starting material, the binder and the solvent - at least on a time scale of the process. Inert gases include in particular nitrogen, noble gases - in particular helium, neon, argon, krypton, xenon and radon - and sulphur hexafluoride.
Insbesondere wird die Rohform in einer Heliumatmosphäre hergestellt. Alternativ wird die Rohform in einer Argonatmosphäre hergestellt. Alternativ wird die Rohform in einer Stickstoffatmosphäre hergestellt. Alternativ wird die Rohform in einer Argon-Helium-Atmosphäre hergestellt. Alternativ wird die Rohform in einer Argon-Stickstoff-Atmosphäre hergestellt. Alternativ wird die Rohform in einer Helium-Stickstoff-Atmosphäre hergestellt. Alternativ wird die Rohform in einer Argon-Helium-Stickstoff-Atmosphäre hergestellt. Insbesondere weist die Atmosphäre, ausgewählt aus der Heliumatmosphäre, der Argonatmosphäre, der Stickstoffatmosphäre, der Argon-Helium-Atmosphäre, der Argon-Stickstoff-Atmosphäre, der Helium-Stickstoff-Atmosphäre, und der Argon-Helium-Stickstoff-Atmosphäre, einen Druck von 900 mbar absolut bis 1100 mbar absolut oder Normaldruck unter Standardbedingungen, insbesondere ungefähr 1013 mbar absolut, auf.In particular, the blank is produced in a helium atmosphere. Alternatively, the blank is produced in an argon atmosphere. Alternatively, the blank is produced in a nitrogen atmosphere. Alternatively, the blank is produced in an argon-helium atmosphere. Alternatively, the blank is produced in an argon-nitrogen atmosphere. Alternatively, the blank is produced in a helium-nitrogen atmosphere. Alternatively, the raw form is produced in an argon-helium-nitrogen atmosphere. In particular, the atmosphere selected from the helium atmosphere, the argon atmosphere, the nitrogen atmosphere, the argon-helium atmosphere, the argon-nitrogen atmosphere, the helium-nitrogen atmosphere, and the argon-helium-nitrogen atmosphere has a pressure of 900 mbar absolute to 1100 mbar absolute or normal pressure under standard conditions, in particular approximately 1013 mbar absolute.
Unter einer Heliumatmosphäre wird im Kontext der vorliegenden technischen Lehre insbesondere ein Gas verstanden, das aus reinem Helium und optional Verunreinigungen mit einem Volumenanteil von in Summe höchstens 5 % besteht.In the context of the present technical teaching, a helium atmosphere is understood in particular to mean a gas which consists of pure helium and optionally impurities with a total volume fraction of no more than 5%.
Unter einer Argonatmosphäre wird im Kontext der vorliegenden technischen Lehre insbesondere ein Gas verstanden, das aus reinem Argon und optional Verunreinigungen mit einem Volumenanteil von in Summe höchstens 5 % besteht.In the context of the present technical teaching, an argon atmosphere is understood in particular to mean a gas which consists of pure argon and optionally impurities with a total volume fraction of no more than 5%.
Unter einer Stickstoffatmosphäre wird im Kontext der vorliegenden technischen Lehre insbesondere ein Gas verstanden, das aus reinem Stickstoff und optional Verunreinigungen mit einem Volumenanteil von in Summe höchstens 5 % besteht.In the context of the present technical teaching, a nitrogen atmosphere is understood in particular to mean a gas which consists of pure nitrogen and optionally impurities with a total volume fraction of no more than 5%.
Unter einer Argon-Helium-Atmosphäre wird im Kontext der vorliegenden technischen Lehre insbesondere ein Gas verstanden, das aus reinem Argon, reinem Helium und optional Verunreinigungen mit einem Volumenanteil von in Summe höchstens 5 % besteht.In the context of the present technical teaching, an argon-helium atmosphere is understood in particular to mean a gas which consists of pure argon, pure helium and optionally impurities with a total volume fraction of no more than 5%.
Unter einer Argon-Stickstoff-Atmosphäre wird im Kontext der vorliegenden technischen Lehre insbesondere ein Gas verstanden, das aus reinem Argon, reinem Stickstoff und optional Verunreinigungen mit einem Volumenanteil von in Summe höchstens 5 % besteht.In the context of the present technical teaching, an argon-nitrogen atmosphere is understood in particular to mean a gas which consists of pure argon, pure nitrogen and optionally impurities with a total volume fraction of no more than 5%.
Unter einer Helium-Stickstoff-Atmosphäre wird im Kontext der vorliegenden technischen Lehre insbesondere ein Gas verstanden, das aus reinem Helium, reinem Stickstoff und optional Verunreinigungen mit einem Volumenanteil von in Summe höchstens 5 % besteht.In the context of the present technical teaching, a helium-nitrogen atmosphere is understood in particular to mean a gas which consists of pure helium, pure nitrogen and optionally impurities with a total volume fraction of no more than 5%.
Unter einer Argon-Helium-Stickstoff-Atmosphäre wird im Kontext der vorliegenden technischen Lehre insbesondere ein Gas verstanden, das aus reinem Argon, reinem Helium, reinem Stickstoff und optional Verunreinigungen mit einem Volumenanteil von in Summe höchstens 5 % besteht.In the context of the present technical teaching, an argon-helium-nitrogen atmosphere is understood in particular to mean a gas which consists of pure argon, pure helium, pure nitrogen and optionally impurities with a total volume fraction of no more than 5%.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das externe Magnetfeld von einer Magnetisierungsvorrichtung erzeugt wird. Dabei weist die Magnetisierungsvorrichtung in einer Ausgestaltung mindestens eine Magnetisierungseinheit auf. Vorteilhafterweise ist es damit möglich, einen Rohmagnet mit einer komplexen Magnetisierung, insbesondere mit einer schichtweise unterschiedlich ausgebildeten Magnetisierung, herzustellen.According to a further development of the invention, it is provided that the external magnetic field is generated by a magnetization device. In one embodiment, the magnetization device has at least one magnetization unit. This advantageously makes it possible to produce a raw magnet with a complex magnetization, in particular with a magnetization that is formed differently in layers.
In einer ersten Ausgestaltung weist die Magnetisierungsvorrichtung einen Armausleger mit einer Magnetisierungseinheit auf, wobei die Magnetisierungseinheit um mindestens eine Achse drehbar an dem Armausleger angeordnet ist. Zum Anlegen des externen Magnetfelds an die Rohform wird der Armausleger über mindestens einer Schicht der Rohform angeordnet. In einer Ausgestaltung ist die Schichtfläche der mindestens einen Schicht größer als eine flächige Ausdehnung der Magnetisierungseinheit, sodass die mindestens eine Schicht nur teilweise mit dem externen Magnetfeld beaufschlagt wird. In diesem Fall kann die mindestens eine Schicht mittels der Magnetisierungseinheit rasterartig behandelt werden. Optional wird die Magnetisierungseinheit zwischen der Behandlung einzelner Rasterfelder eines Rasters der mindestens einen Schicht relativ zu dem Armausleger gedreht, sodass verschiedene Rasterfelder der mindestens einen Schicht mit verschiedenen Magnetfeldausrichtungen der Magnetisierungseinheit beaufschlagt werden. Weiterhin kann in einer anderen Ausgestaltung mindestens eine Schichtfläche der Rohform kleiner als eine flächige Ausdehnung der Magnetisierungseinheit sein.In a first embodiment, the magnetization device has an arm extension with a magnetization unit, wherein the magnetization unit is arranged on the arm extension so as to be rotatable about at least one axis. To apply the external magnetic field to the raw mold, the arm extension is arranged over at least one layer of the raw mold. In one embodiment, the layer surface of the at least one layer is larger than a planar extent of the magnetization unit, so that the at least one layer is only partially exposed to the external magnetic field. In this case, the at least one layer can be treated in a grid-like manner using the magnetization unit. Optionally, the magnetization unit is rotated relative to the arm extension between the treatment of individual grid fields of a grid of the at least one layer, so that different grid fields of the at least one layer are exposed to different magnetic field orientations of the magnetization unit. Furthermore, in another embodiment, at least one layer surface of the raw mold can be smaller than a planar extent of the magnetization unit.
In einer zweiten Ausgestaltung weist die Magnetisierungsvorrichtung einen Armausleger mit einer Mehrzahl an Magnetisierungseinheiten auf, wobei mindestens eine Magnetisierungseinheit der Mehrzahl an Magnetisierungseinheiten um mindestens eine Achse drehbar an dem Armausleger angeordnet ist. Zum Anlegen des externen Magnetfelds an die Rohform wird der Armausleger über mindestens einer Schicht der Rohform angeordnet. In einer Ausgestaltung ist die Schichtfläche der mindestens einen Schicht größer als eine flächige Ausdehnung der Mehrzahl an Magnetisierungseinheiten, sodass die mindestens eine Schicht nur teilweise mit dem externen Magnetfeld beaufschlagt wird. In diesem Fall kann die mindestens eine Schicht mittels der Mehrzahl an Magnetisierungseinheiten rasterartig behandelt werden. Optional wird mindestens eine Magnetisierungseinheit der Mehrzahl an Magnetisierungseinheiten zwischen der Behandlung einzelner Rasterfelder eines Rasters der mindestens einen Schicht relativ zu dem Armausleger gedreht, sodass verschiedene Rasterfelder der mindestens einen Schicht mit verschiedenen Magnetfeldausrichtungen der Magnetisierungseinheiten beaufschlagt werden. Alternativ können die Magnetisierungseinheiten derart ausgerichtet werden, dass zumindest zwei Magnetisierungseinheiten während eines Behandlungsschrittes der mindestens einen Schicht verschiedene Magnetfeldausrichtungen aufweisen. Weiterhin kann in einer anderen Ausgestaltung mindestens eine Schichtfläche der Rohform kleiner als eine flächige Ausdehnung der Mehrzahl an Magnetisierungseinheiten sein.In a second embodiment, the magnetization device has an arm extension with a plurality of magnetization units, wherein at least one magnetization unit of the plurality of magnetization units is arranged on the arm extension so as to be rotatable about at least one axis. To apply the external magnetic field to the raw form, the arm extension is arranged over at least one layer of the raw form. In one embodiment, the layer surface of the at least one layer is larger than a planar extent of the plurality of magnetization units, so that the at least one layer is only partially exposed to the external magnetic field. In this case, the at least one layer can be treated in a grid-like manner using the plurality of magnetization units. Optionally, at least one magnetization unit of the plurality of magnetization units is rotated relative to the arm extension between the treatment of individual grid fields of a grid of the at least one layer, so that different grid fields of the at least one layer are exposed to different magnetic field orientations of the magnetization units. Alternatively, the magnetization units can be aligned such that at least two magnetization units have different magnetic field alignments during a treatment step of the at least one layer. Furthermore, in another embodiment, at least one layer surface of the raw form can be smaller than a planar extent of the plurality of magnetization units.
In einer dritten Ausgestaltung ist die Magnetisierungsvorrichtung als Walze ausgebildet, wobei die Walze insbesondere eine Mehrzahl an Magnetisierungseinheiten aufweist. In einer Ausgestaltung sind die Magnetisierungseinheiten in tangentialer oder radialer Richtung angeordnet. Insbesondere sind die Magnetisierungseinheiten derart angeordnet, dass zumindest zwei Magnetisierungseinheiten verschiedene Magnetfeldausrichtungen aufweisen. Während der Behandlung der mindestens einen Schicht wird die als Walze ausgebildete Magnetisierungsvorrichtung über die mindestens eine Schicht gerollt.In a third embodiment, the magnetization device is designed as a roller, wherein the roller in particular has a plurality of magnetization units. In one embodiment, the magnetization units are arranged in a tangential or radial direction. In particular, the magnetization units are arranged such that at least two magnetization units have different magnetic field orientations. During the treatment of the at least one layer, the magnetization device designed as a roller is rolled over the at least one layer.
Insbesondere weist die als Walze ausgebildete Magnetisierungsvorrichtung genau eine Magnetisierungseinheit auf. Zur Realisierung von komplexen Magnetisierungen der Rohform wird die Walze auf zumindest zwei Schichten der Rohform in verschiedenen Richtungen abgerollt. Damit weisen die mindestens zwei Schichten verschiedene Ausrichtungen der Partikel des magnetischen Ausgangsmaterials auf.In particular, the magnetization device designed as a roller has exactly one magnetization unit. To realize complex magnetizations of the raw form, the roller is rolled on at least two layers of the raw form in different directions. The at least two layers therefore have different orientations of the particles of the magnetic starting material.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass zunächst eine erste Schicht des Gemischs in die Negativform gefüllt wird. Während oder nach der Erzeugung der ersten Schicht wird an die erste Schicht zumindest teilweise ein erstes externes Magnetfeld angelegt. Weiterhin wird die erste Schicht getrocknet. Danach wird auf die erste getrocknete Schicht eine zweite Schicht des Gemischs in die Negativform gefüllt. Weiterhin wird die zweite Schicht getrocknet. Optional wird vor der Trocknung der zweiten Schicht an die zweite Schicht zumindest teilweise ein zweites externes Magnetfeld angelegt. Vorteilhafterweise werden die Partikel des magnetischen Ausgangsmaterials bei der Trocknung in der Rohform fixiert, sodass sich eine magnetische Ausrichtung der Partikel nach der Trocknung nicht mehr verändern kann.According to a development of the invention, it is provided that a first layer of the mixture is first filled into the negative mold. During or after the production of the first layer, a first external magnetic field is at least partially applied to the first layer. The first layer is then dried. A second layer of the mixture is then filled into the negative mold on top of the first dried layer. The second layer is then dried. Optionally, a second external magnetic field is at least partially applied to the second layer before the second layer is dried. The particles of the magnetic starting material are advantageously fixed in the raw mold during drying, so that a magnetic alignment of the particles can no longer change after drying.
In einer Ausgestaltung wird die erste Schicht für eine Trocknungsdauer von 15 Sekunden bis 2 Minuten, vorzugsweise 1 Minute, getrocknet. Alternativ oder zusätzlich wird die zweite Schicht für die Trocknungsdauer von 15 Sekunden bis 2 Minuten, vorzugsweise 1 Minute, getrocknet.In one embodiment, the first layer is dried for a drying time of 15 seconds to 2 minutes, preferably 1 minute. Alternatively or additionally, the second layer is dried for a drying time of 15 seconds to 2 minutes, preferably 1 minute.
Insbesondere wird die Trocknungsdauer in Abhängigkeit von der Schichtdicke und der Schichtfläche gewählt, wobei mit zunehmender Schichtdicke die Trocknungsdauer zunimmt, und wobei mit zunehmender Schichtfläche die Trocknungsdauer abnehmen kann.In particular, the drying time is selected depending on the layer thickness and the layer area, whereby the drying time increases with increasing layer thickness, and whereby the drying time can decrease with increasing layer area.
In einer Ausgestaltung weist das erste externe Magnetfeld eine komplexe erste Feldgeometrie auf, insbesondere wird das erste externe Magnetfeld mittels der Magnetisierungsvorrichtung rasterförmig oder mittels der Walze erzeugt. Alternativ oder zusätzlich weist das zweite externe Magnetfeld eine komplexe zweite Feldgeometrie auf, insbesondere wird das zweite externe Magnetfeld mittels der Magnetisierungsvorrichtung rasterförmig oder mittels der Walze erzeugt. Insbesondere sind das erste externe Magnetfeld und das zweite externe Magnetfeld identisch oder verschieden.In one embodiment, the first external magnetic field has a complex first field geometry, in particular the first external magnetic field is generated in a grid-like manner by means of the magnetization device or by means of the roller. Alternatively or additionally, the second external magnetic field has a complex second field geometry, in particular the second external magnetic field is generated in a grid-like manner by means of the magnetization device or by means of the roller. In particular, the first external magnetic field and the second external magnetic field are identical or different.
Insbesondere wird auf die zweite getrocknete Schicht eine dritte Schicht des Gemischs in die Negativform gefüllt. Weiterhin wird die dritte Schicht getrocknet. Optional wird vor der Trocknung der dritten Schicht an die dritte Schicht zumindest teilweise ein drittes externes Magnetfeld angelegt. Insbesondere wird das Vorgehen für eine Mehrzahl an Schichten wiederholt.In particular, a third layer of the mixture is filled into the negative mold on top of the second dried layer. The third layer is then dried. Optionally, a third external magnetic field is applied to at least part of the third layer before the third layer is dried. In particular, the procedure is repeated for a plurality of layers.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass mindestens eine Schicht der Mehrzahl an Schichten mittels eines Gebläses, Infrarotstrahlung, und/oder unter reduziertem Druck oder Vakuum getrocknet wird.According to a further development of the invention, it is provided that at least one layer of the plurality of layers is dried by means of a blower, infrared radiation, and/or under reduced pressure or vacuum.
Die Trocknung mit reduziertem Druck wird im Kontext der vorliegenden technischen Lehre als eine Trocknung mittels Partialdruck bezeichnet. Insbesondere sind die Begriffe „reduzierter Druck“ und „Partialdruck“ im Kontext der vorliegenden technischen Lehre synonym zueinander zu verstehen. Unter einem reduzierten Druck wird im Kontext der vorliegenden technischen Lehre eine Atmosphäre verstanden, die einen Druck von 1 mbar absolut bis 900 mbar absolut, insbesondere von 10 mbar absolut bis 900 mbar absolut, aufweist.In the context of the present technical teaching, drying with reduced pressure is referred to as drying by means of partial pressure. In particular, the terms "reduced pressure" and "partial pressure" are to be understood as synonymous with one another in the context of the present technical teaching. In the context of the present technical teaching, a reduced pressure is understood to mean an atmosphere which has a pressure of 1 mbar absolute to 900 mbar absolute, in particular of 10 mbar absolute to 900 mbar absolute.
Unter einem Vakuum wird im Kontext der vorliegenden technischen Lehre eine Atmosphäre verstanden, die einen Druck kleiner als 1 mbar absolut aufweist.In the context of the present technical teaching, a vacuum is understood to be an atmosphere which has a pressure of less than 1 mbar absolute.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Negativform schichtweise und zeitlich alternierend zu dem schichtweisen Herstellen der Rohform hergestellt wird. Alternativ wird die Negativform vor dem schichtweisen Herstellen der Rohform hergestellt. Insbesondere wird die Negativform vor dem schichtweisen Herstellen der Rohform schichtweise hergestellt.According to a further development of the invention, it is provided that the negative mold is produced layer by layer and in time alternating with the layer-by-layer production of the raw mold. Alternatively, the negative mold is produced before the layer-by-layer production of the raw mold. In particular, the negative mold is produced layer by layer before the layer-by-layer production of the raw mold.
In einer Ausgestaltung besteht die Negativform aus mindestens zwei Teil-Negativformen, wobei die einzelnen Teil-Negativformen einzeln hergestellt werden und wobei die Negativform mittels Fügens, insbesondere reversiblen Fügens, der mindestens zwei Teil-Negativformen hergestellt wird. Vorteilhafterweise ist es in einfacher Weise möglich, die Teil-Negativformen nach dem Herstellen der Rohform wieder voneinander zu trennen und somit die Rohform auszuformen.In one embodiment, the negative mold consists of at least two partial negative molds, wherein the individual partial negative molds are manufactured individually and wherein the negative mold is manufactured by joining, in particular reversible joining, the at least two partial negative molds. Advantageously, it is possible in a simple manner to separate the partial negative molds from one another again after the raw mold has been manufactured and thus to shape the raw mold.
In einer weiteren Ausgestaltung wird zunächst eine erste Negativform-Schicht der Negativform hergestellt. Anschließend wird die erste Schicht des Gemischs in die Negativform gefüllt. Insbesondere wird das Volumen des Gemischs für die erste Schicht aus einer Schichthöhe der ersten Negativform-Schicht und deren Schichtfläche berechnet. Nach Beaufschlagung der ersten Schicht mit dem ersten Magnetfeld und der Trocknung der ersten Schicht wird eine zweite Negativform-Schicht der Negativform hergestellt und - insbesondere direkt beim Herstellen - mit der ersten Negativform-Schicht gefügt. Anschließend wird die zweite Schicht des Gemischs in die Negativform gefüllt.In a further embodiment, a first negative mold layer of the negative mold is first produced. The first layer of the mixture is then filled into the negative mold. In particular, the volume of the mixture for the first layer is calculated from a layer height of the first negative mold layer and its layer area. After the first layer has been exposed to the first magnetic field and the first layer has dried, a second negative mold layer of the negative mold is produced and - in particular directly during production - joined to the first negative mold layer. The second layer of the mixture is then filled into the negative mold.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Negativform aus einem Polymer hergestellt wird. Insbesondere weist die Negativform ein Polymer auf oder besteht aus einem Polymer. Vorteilhafterweise ist damit die Herstellung der Negativform in einfacher und kostengünstiger Weise möglich. Weiterhin ist es vorteilhafterweise möglich, die Negativform aus einem Polymer schichtweise und zeitlich alternierend zu dem schichtweisen Herstellen der Rohform herzustellen. Dabei werden abwechselnd eine Schicht der Negativform und eine Schicht der Rohform hergestellt. Weiterhin kann die Negativform bei der Herstellung aus einem Polymer komplexe Geometrien, insbesondere mit Hinterschneidungen, aufweisen.According to a further development of the invention, it is provided that the negative mold is made from a polymer. In particular, the negative mold has a polymer or consists of a polymer. This advantageously makes it possible to produce the negative mold in a simple and cost-effective manner. It is also advantageously possible to produce the negative mold from a polymer layer by layer and in time, alternating with the layer-by-layer production of the raw mold. In this case, a layer of the negative mold and a layer of the raw mold are produced alternately. Furthermore, when produced from a polymer, the negative mold can have complex geometries, in particular with undercuts.
Insbesondere ist das Polymer ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus Paraffinwachs, Epoxidharz, Polyurethan, Silikon, Polylactide, Polypropylen, Acrylnitril-Butadien-Styrol, Methacrylat, Polyethylen, Polyethylenglycol, Polyvinylalkohol und Polyvinylacetat. Vorteilhafterweise ist es bei einer Negativform aus Silikon in einfacher Weise möglich, die Rohform nach der Herstellung aus der Negativform herauszudrücken und somit die Rohform auszuformen.In particular, the polymer is selected from a group consisting of paraffin wax, epoxy resin, polyurethane, silicone, polylactide, polypropylene, acrylonitrile-butadiene-styrene, methacrylate, polyethylene, polyethylene glycol, polyvinyl alcohol and polyvinyl acetate. Advantageously, with a negative mold made of silicone, it is easy to press the raw mold out of the negative mold after production and thus to shape the raw mold.
In einer Ausgestaltung wird die Negativform aus Polyethylenglycol, Polyvinylalkohol oder Polyvinylacetat hergestellt. Insbesondere weist die Negativform mindestens ein Polymer, ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus Polyethylenglycol, Polyvinylalkohol, Polyvinylacetat, und einer Kombination aus mindestens zwei der vorherigen Polymere, auf. Alternativ besteht die Negativform aus mindestens einem Polymer, ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus Polyethylenglycol, Polyvinylalkohol, Polyvinylacetat, und einer Kombination aus mindestens zwei der vorherigen Polymere.In one embodiment, the negative mold is made from polyethylene glycol, polyvinyl alcohol or polyvinyl acetate. In particular, the negative mold has at least one polymer selected from a group consisting of polyethylene glycol, polyvinyl alcohol, polyvinyl acetate, and a combination of at least two of the previous polymers. Alternatively, the negative mold consists of at least one polymer selected from a group consisting of polyethylene glycol, polyvinyl alcohol, polyvinyl acetate, and a combination of at least two of the previous polymers.
Alternativ wird die Negativform aus einer Keramik hergestellt. Insbesondere weist die Negativform eine Keramik auf oder besteht aus einer Keramik. Vorteilhafterweise ist die Negativform aus der Keramik wiederverwendbar. Weiterhin ist es vorteilhafterweise möglich, die Rohform in der Negativform aus Keramik zu entbindern und zu sintern.Alternatively, the negative mold is made from a ceramic. In particular, the negative mold has a ceramic or consists of a ceramic. Advantageously, the negative mold made from the ceramic is reusable. Furthermore, it is advantageously possible to debinder and sinter the raw mold in the negative mold made from ceramic.
Insbesondere ist die Keramik ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus Aluminiumoxid, Zirkonoxid, und Yttriumoxid.In particular, the ceramic is selected from a group consisting of aluminum oxide, zirconium oxide, and yttrium oxide.
In einer Ausgestaltung weist die Negativform den Binder auf oder besteht aus dem Binder.In one embodiment, the negative mold comprises the binder or consists of the binder.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Negativform mittels eines Verfahrens, ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus Ink-Jet Druck, Filamentdruck, Siebdruck, Stereolithografie, Schichtlaminierung, Guss, insbesondere Spritzguss, Zerspanung, Umformung, insbesondere Thermoformung, und Kunststoff-3D-Druck, hergestellt wird.According to a further development of the invention, it is provided that the negative mold is produced by means of a method selected from a group consisting of ink-jet printing, filament printing, screen printing, stereolithography, layer lamination, casting, in particular injection molding, machining, forming, in particular thermoforming, and plastic 3D printing.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Rohform vor dem Sintern aus der Negativform ausgeformt wird.According to a further development of the invention, it is provided that the raw mold is formed from the negative mold before sintering.
In einer Ausgestaltung wird die Rohform durch Zerlegen der Negativform in Teil-Negativformen ausgeformt. Alternativ wird die Rohform durch Herausdrücken aus der Negativform ausgeformt. Alternativ wird die Rohform mittels thermischen Zersetzens der Negativform ausgeformt. Alternativ oder zusätzlich wird die Rohform mittels chemischen Zersetzens der Negativform ausgeformt. Alternativ oder zusätzlich wird die Negativform geschmolzen, wodurch die Rohform ausgeformt wird.In one embodiment, the raw mold is formed by breaking the negative mold down into partial negative molds. Alternatively, the raw mold is formed by pressing it out of the negative mold. Alternatively, the raw mold is formed by thermally decomposing the negative mold. Alternatively or additionally, the raw mold is formed by chemically decomposing the negative mold. Alternatively or additionally, the negative mold is melted, thereby forming the raw mold.
In einer Ausgestaltung wird die Negativform bei einer Temperatur von 50 °C bis 130°C, insbesondere von 60 °C bis 100 °C, geschmolzen.In one embodiment, the negative mold is melted at a temperature of 50 °C to 130 °C, in particular from 60 °C to 100 °C.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung wird die Rohform mittels thermischen Zersetzens der Negativform in einer Atmosphäre, die Wasserstoff und/oder mindestens ein Inertgas, insbesondere Helium, Argon, und Stickstoff, aufweist, ausgeformt. Alternativ wird die Rohform mittels thermischen Zersetzens der Negativform in einer Atmosphäre, die aus Wasserstoff und/oder mindestens einem Inertgas, insbesondere Helium, Argon, und Stickstoff, besteht, ausgeformt. Alternativ oder zusätzlich wird die Ausformung bei einem Druck von 10 mbar absolut bis 1100 mbar absolut durchgeführt. Alternativ oder zusätzlich wird die Rohform bei einer Ausformungstemperatur von 250 °C bis 750 °C ausgeformt.In a particularly preferred embodiment, the raw form is formed by thermal decomposition of the negative form in an atmosphere that contains hydrogen and/or at least one inert gas, in particular helium, argon, and nitrogen. Alternatively, the raw form is formed by thermal decomposition of the negative form in an atmosphere that consists of hydrogen and/or at least one inert gas, in particular helium, argon, and nitrogen. Alternatively or additionally, the forming is carried out at a pressure from 10 mbar absolute to 1100 mbar absolute. Alternatively or additionally, the raw form is formed at a forming temperature of 250 °C to 750 °C.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Rohform vor dem Sintern entbindert wird. Alternativ oder zusätzlich wird die Rohform nach dem Ausformen aus der Negativform entbindert.According to a further development of the invention, the raw form is debindered before sintering. Alternatively or additionally, the raw form is debindered after being removed from the negative mold.
Insbesondere wird die Rohform zumindest teilweise, insbesondere vollständig, entbindert. In einer Ausgestaltung wird bei dem Entbindern der Binder zumindest teilweise, insbesondere vollständig, aus der Rohform entfernt.In particular, the raw form is at least partially, in particular completely, debindered. In one embodiment, the binder is at least partially, in particular completely, removed from the raw form during debinding.
In einer Ausgestaltung wird die Entbinderung als Lösungsmittelentbinderung - insbesondere als Lösungsmittelextraktion - durchgeführt, wobei die Rohform mittels eines Entbinderungs-Lösungsmittels vollständig entbindert wird.In one embodiment, the debinding is carried out as solvent debinding - in particular as solvent extraction - wherein the raw form is completely debinding by means of a debinding solvent.
In einer weiteren Ausgestaltung wird die Entbinderung als thermische Entbinderung durchgeführt, wobei die Rohform mittels Erhitzens - insbesondere beim Aufheizen der Rohform beim Sintern - vollständig entbindert wird.In a further embodiment, the debinding is carried out as thermal debinding, whereby the raw form is completely debindered by means of heating - in particular when heating the raw form during sintering.
In einer weiteren Ausgestaltung wird die Rohform mittels Lösungsmittelentbinderung - insbesondere Lösungsmittelextraktion - vorentbindert, wobei die Rohform mittels des Entbinderungs-Lösungsmittels teilweise entbindert wird. Anschließend wird der restliche Binder mittels thermischer Entbindung - insbesondere beim Aufheizen der Rohform beim Sintern - vollständig entfernt.In a further embodiment, the raw form is pre-debindered by means of solvent debinding - in particular solvent extraction - whereby the raw form is partially debindered by means of the debinding solvent. The remaining binder is then completely removed by means of thermal debinding - in particular when heating the raw form during sintering.
In einer weiteren Ausgestaltung wird der Binder in der Rohform mittels einer chemischen Reaktion chemisch gespalten. Anschließend wird der gespaltene Binder mittels thermischer Entbindung vollständig aus der Rohform entfernt.In a further embodiment, the binder in the raw form is chemically split by means of a chemical reaction. The split binder is then completely removed from the raw form by means of thermal debinding.
In einer Ausgestaltung wird als Entbinderungs-Lösungsmittel, insbesondere wird zur Vorentbinderung, mindestens ein unpolares organisches Lösungsmittel, ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus n-Heptan, n-Hexan, und Cyclohexan, verwendet. Alternativ oder zusätzlich wird als Entbinderungs-Lösungsmittel, insbesondere wird zur Vorentbinderung, mindestens ein polares organisches Lösungsmittel, ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus Aceton, Isopropanol, und Ethanol, verwendet. Alternativ oder zusätzlich wird als Entbinderungs-Lösungsmittel, insbesondere wird zur Vorentbinderung, mindestens eine Säure, ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus Salpetersäure, Essigsäure, und Oxalsäure, verwendet.In one embodiment, at least one non-polar organic solvent selected from a group consisting of n-heptane, n-hexane, and cyclohexane is used as the debinding solvent, in particular for pre-debinding. Alternatively or additionally, at least one polar organic solvent selected from a group consisting of acetone, isopropanol, and ethanol is used as the debinding solvent, in particular for pre-debinding. Alternatively or additionally, at least one acid selected from a group consisting of nitric acid, acetic acid, and oxalic acid is used as the debinding solvent, in particular for pre-debinding.
In einer Ausführungsform der Lösungsmittelentbinderung wird die Rohform für eine vorbestimmte Dauer, mit einem vorbestimmten Druck und bei einer vorbestimmten Temperatur mit dem Entbinderungs-Lösungsmittel behandelt. In einer Ausgestaltung beträgt die vorbestimmte Temperatur von einer Temperatur-Untergrenze bis 10 °C weniger als eine Siedetemperatur des Entbinderungs-Lösungsmittels bei dem vorbestimmten Druck. Die Temperatur-Untergrenze kann 15 °C bis 30 °C, insbesondere 25 °C betragen. Alternativ oder zusätzlich beträgt der vorbestimmte Druck von 900 mbar absolut bis 1100 mbar absolut, oder der vorbestimmte Druck ist insbesondere nahezu identisch, insbesondere identisch, zu dem Normaldruck unter Standardbedingungen, insbesondere ungefähr 1013 mbar absolut. Insbesondere wird die Lösungsmittelentbinderung unter einem gerade vorherrschenden Umgebungsdruck durchgeführt. Alternativ oder zusätzlich beträgt die vorbestimmte Dauer von 1 Stunde bis 72 Stunden.In one embodiment of the solvent debinding, the raw form is treated with the debinding solvent for a predetermined duration, at a predetermined pressure and at a predetermined temperature. In one embodiment, the predetermined temperature is from a lower temperature limit to 10 °C less than a boiling temperature of the debinding solvent at the predetermined pressure. The lower temperature limit can be 15 °C to 30 °C, in particular 25 °C. Alternatively or additionally, the predetermined pressure is from 900 mbar absolute to 1100 mbar absolute, or the predetermined pressure is in particular almost identical, in particular identical, to the normal pressure under standard conditions, in particular approximately 1013 mbar absolute. In particular, the solvent debinding is carried out under a currently prevailing ambient pressure. Alternatively or additionally, the predetermined duration is from 1 hour to 72 hours.
In einer Ausführungsform der thermischen Entbinderung wird der Binder in einer Atmosphäre, die Wasserstoff und/oder mindestens ein Inertgas, insbesondere Argon, Helium, oder Stickstoff, aufweist oder daraus besteht, zumindest teilweise, insbesondere komplett aus der Rohform entfernt. Insbesondere wird der Binder einer Wasserstoff-Atmosphäre oder einer Wasserstoff-Inertgas-Atmosphäre bei einem Druck von 50 mbar absolut bis 1100 mbar absolut, insbesondere bei Normaldruck unter Standardbedingungen, insbesondere bei ungefähr 1013 mbar absolut, zumindest teilweise, insbesondere komplett aus der Rohform entfernt. Dabei wird die Rohform mit einer Heizrate von 0,1 K/min bis 10 K/min auf eine Temperatur von 350 °C bis 650 °C erhitzt. Optional wird während der Erhitzung der Rohform bei mindestens einer vorbestimmten Temperatur eine Haltestufe vorgesehen, insbesondere werden bei einer Mehrzahl vorbestimmter Temperaturen Haltestufen vorgesehen, wobei die Temperatur bei der mindestens einen Haltestufe für eine vorbestimmte Dauer, insbesondere von 30 Minuten bis 300 Minuten, aufrechterhalten wird. Insbesondere wird bei einer Haltestufe eine Temperatur von 600 °C für eine Dauer von 180 Minuten aufrechterhalten. Somit dauert eine reine Erhitzung ohne Haltestufen, insbesondere in Abhängigkeit von der Heizrate und der Temperatur, auf welche die Rohform erhitzt wird, von 35 Minuten bis 6500 Minuten. Eine Dauer des kompletten Prozesses zur Entfernung des Binders aus der Rohform in einer Ausgestaltung ergibt sich aus der gewählten Heizrate, der Temperatur, auf welche die Rohform erhitzt wird, und einer Anzahl und einer jeweiligen Dauer der Haltestufen.In one embodiment of the thermal debinding, the binder is at least partially, in particular completely, removed from the raw form in an atmosphere that contains or consists of hydrogen and/or at least one inert gas, in particular argon, helium, or nitrogen. In particular, the binder is at least partially, in particular completely, removed from the raw form in a hydrogen atmosphere or a hydrogen inert gas atmosphere at a pressure of 50 mbar absolute to 1100 mbar absolute, in particular at normal pressure under standard conditions, in particular at approximately 1013 mbar absolute. The raw form is heated to a temperature of 350 °C to 650 °C at a heating rate of 0.1 K/min to 10 K/min. Optionally, a holding stage is provided during the heating of the raw form at at least one predetermined temperature, in particular holding stages are provided at a plurality of predetermined temperatures, the temperature being maintained in the at least one holding stage for a predetermined period, in particular from 30 minutes to 300 minutes. In particular, a temperature of 600 °C is maintained for a duration of 180 minutes in a holding stage. Thus, pure heating without holding stages takes from 35 minutes to 6500 minutes, particularly depending on the heating rate and the temperature to which the raw mold is heated. The duration of the complete process for removing the binder from the raw mold in one embodiment results from the selected heating rate, the temperature to which the raw mold is heated, and a number and respective duration of the holding stages.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Rohform im Vakuum gesintert wird. Alternativ wird die Rohform in einer Atmosphäre, die mindestens ein Prozessgas, ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus Argon, und Helium, aufweist, gesintert. Alternativ wird die Rohform in einer Atmosphäre, die aus mindestens einem Prozessgas, ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus Argon, und Helium, besteht, gesintert.According to a further development of the invention, the raw form is sintered in a vacuum. Alternatively, the raw form is sintered in an atmosphere containing at least one process gas, selected from a group consisting of argon and helium. Alternatively, the green form is sintered in an atmosphere consisting of at least one process gas selected from a group consisting of argon and helium.
Insbesondere wird die Rohform in einer Heliumatmosphäre gesintert. Alternativ wird die Rohform in einer Argonatmosphäre gesintert. Alternativ wird die Rohform in einer Argon-Helium-Atmosphäre gesintert. Insbesondere weist die Atmosphäre, ausgewählt aus der Heliumatmosphäre, der Argonatmosphäre und der Argon-Helium-Atmosphäre, einen Druck von 1·10-6 mbar absolut bis 1300 mbar, insbesondere von 1·10-3 mbar absolut bis 1300 mbar absolut, auf.In particular, the raw form is sintered in a helium atmosphere. Alternatively, the raw form is sintered in an argon atmosphere. Alternatively, the raw form is sintered in an argon-helium atmosphere. In particular, the atmosphere, selected from the helium atmosphere, the argon atmosphere and the argon-helium atmosphere, has a pressure of 1·10 -6 mbar absolute to 1300 mbar, in particular of 1·10 -3 mbar absolute to 1300 mbar absolute.
Insbesondere wird die Rohform bei einer Sintertemperatur von 950 °C bis 1200 °C, vorzugsweise von 1000 °C bis 1100 °C, gesintert.In particular, the raw form is sintered at a sintering temperature of 950 °C to 1200 °C, preferably 1000 °C to 1100 °C.
In einer Ausführungsform wird beim Sintern die behandelte Rohform mit einer Heizrate von 0,1 K/min bis 10 K/min von der Raumtemperatur oder einer Entbinderungstemperatur auf die Sintertemperatur erhitzt. Optional wird während der Erhitzung der behandelten Rohform bei mindestens einer vorbestimmten Zwischen-Temperatur eine Haltestufe vorgesehen, insbesondere werden bei einer Mehrzahl vorbestimmter Zwischen-Temperaturen Haltestufen vorgesehen, wobei die Temperatur bei der mindestens einen Haltestufe für eine vorbestimmte Dauer, insbesondere von 30 Minuten bis 1200 Minuten, konstant gehalten wird. Insbesondere beträgt die mindestens eine Zwischen-Temperatur von 450 °C bis 900 °C, vorzugsweise von 700 °C bis 800 °C.In one embodiment, during sintering, the treated raw form is heated from room temperature or a debinding temperature to the sintering temperature at a heating rate of 0.1 K/min to 10 K/min. Optionally, a holding stage is provided at at least one predetermined intermediate temperature during the heating of the treated raw form, in particular holding stages are provided at a plurality of predetermined intermediate temperatures, the temperature in the at least one holding stage being kept constant for a predetermined period, in particular from 30 minutes to 1200 minutes. In particular, the at least one intermediate temperature is from 450 °C to 900 °C, preferably from 700 °C to 800 °C.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Rohmagnet nach dem Sintern in einer Aufmagnetisierungsvorrichtung mittels eines Aufmagnetisierungs-Magnetfelds mit einer magnetischen Feldstärke von 1 Tesla bis 6 Tesla, vorzugsweise von 2,5 Tesla bis 3 Tesla, aufmagnetisiert wird, wobei ein Permanentmagnet erhalten wird. In einer Ausgestaltung wird das Aufmagnetisierungs-Magnetfeld in der Aufmagnetisierungsvorrichtung als Puls, insbesondere als kurzzeitiger Puls, an den Rohmagneten angelegt. Das Verfahren ist insbesondere ein Verfahren zum Herstellen eines Permanentmagneten.According to a further development of the invention, it is provided that the raw magnet is magnetized after sintering in a magnetization device by means of a magnetization magnetic field with a magnetic field strength of 1 Tesla to 6 Tesla, preferably 2.5 Tesla to 3 Tesla, whereby a permanent magnet is obtained. In one embodiment, the magnetization magnetic field in the magnetization device is applied to the raw magnet as a pulse, in particular as a short-term pulse. The method is in particular a method for producing a permanent magnet.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Aufmagnetisierungs-Magnetfeld, welches mittels der Aufmagnetisierungsvorrichtung erzeugt wird, analog zu dem an die Rohform extern angelegten Magnetfeld ist.According to a further development of the invention, it is provided that the magnetization magnetic field which is generated by means of the magnetization device is analogous to the magnetic field externally applied to the raw form.
Im Kontext der vorliegenden technischen Lehre wird darunter, dass das Aufmagnetisierungs-Magnetfeld analog zu dem extern angelegten Magnetfeld ist, verstanden, dass sich die beiden Magnetfelder lediglich um einen beim Sintern auftretenden Schrumpfungsfaktor, insbesondere von 10 % bis 25 %, unterscheiden; insbesondere ist das Aufmagnetisierungs-Magnetfeld um den Schrumpfungsfaktor kleiner als das extern angelegte Magnetfeld. Hierzu unterscheiden sich insbesondere auch die Magnetsegmente mit konstanter magnetischer Orientierung um den Schrumpfungsfaktor.In the context of the present technical teaching, the fact that the magnetization magnetic field is analogous to the externally applied magnetic field means that the two magnetic fields differ only by a shrinkage factor that occurs during sintering, in particular from 10% to 25%; in particular, the magnetization magnetic field is smaller than the externally applied magnetic field by the shrinkage factor. In particular, the magnet segments with constant magnetic orientation also differ by the shrinkage factor.
Zur Erfindung gehört auch ein Rohmagnet, insbesondere ein Permanentmagnet, der mittels eines erfindungsgemäßen Verfahrens oder mittels eines Verfahrens nach einer oder mehreren der zuvor beschriebenen Ausführungsformen hergestellt ist.The invention also includes a raw magnet, in particular a permanent magnet, which is produced by means of a method according to the invention or by means of a method according to one or more of the previously described embodiments.
Zur Erfindung gehört weiterhin eine Verwendung eines solchen Rohmagneten, insbesondere eines solchen Permanentmagneten, in einer Vorrichtung, ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus einem Elektromotor, einem Lautsprecher, einem Mikrofon, einem Generator, einem Festplattenlaufwerk, und einem Sensor.The invention further includes a use of such a raw magnet, in particular such a permanent magnet, in a device selected from a group consisting of an electric motor, a loudspeaker, a microphone, a generator, a hard disk drive, and a sensor.
Zur Erfindung gehört auch eine Vorrichtung, ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus einem Elektromotor, einem Lautsprecher, einem Mikrofon, einem Generator, einem Festplattenlaufwerk, und einem Sensor, wobei die Vorrichtung einen Permanentmagnet aufweist, welcher mittels eines erfindungsgemäßen Verfahrens oder eines Verfahrens nach einem oder mehreren der zuvor beschriebenen Ausführungsformen geschaffen wird.The invention also includes a device selected from a group consisting of an electric motor, a loudspeaker, a microphone, a generator, a hard disk drive, and a sensor, wherein the device has a permanent magnet which is created by means of a method according to the invention or a method according to one or more of the previously described embodiments.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
-
1 ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zur Herstellung eines Rohmagneten, -
2 ein Flussdiagramm eines ersten Ausführungsbeispiels zur schichtweisen Herstellung einer Rohform des Rohmagneten, -
3 ein Flussdiagramm eines zweiten Ausführungsbeispiels zur schichtweisen Herstellung der Rohform des Rohmagneten, -
4 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer Magnetisierungsvorrichtung, -
5 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der Magnetisierungsvorrichtung, -
6 eine schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels der Magnetisierungsvorrichtung, -
7 eine schematische Darstellung eines Halbach-Array als Rohmagnet, und -
8 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines mehrpoligen Rohmagneten.
-
1 a flow chart of an embodiment of a method for producing a raw magnet, -
2 a flow chart of a first embodiment for the layer-by-layer production of a raw form of the raw magnet, -
3 a flow chart of a second embodiment for the layer-by-layer production of the raw form of the raw magnet, -
4 a schematic representation of a first embodiment of a magnetization device, -
5 a schematic representation of a second embodiment of the magnetization device, -
6 a schematic representation of a third embodiment of the magnetization device, -
7 a schematic representation of a Halbach array as a raw magnet, and -
8 a schematic representation of an embodiment of a multipole raw magnet.
In einem ersten Schritt a) wird ein magnetisches Ausgangsmaterial 3 mit einem Binder 5 vermischt, wobei ein Gemisch 7 aus dem magnetischen Ausgangsmaterial 3 und dem Binder 5 erhalten wird.In a first step a), a
In einer bevorzugten Ausgestaltung wird in dem ersten Schritt a) das magnetische Ausgangsmaterial 3 mit dem Binder 5 und einem Lösungsmittel 11 vermischt, wobei das Gemisch 7 aus dem magnetischen Ausgangsmaterial 3, dem Binder 5 und dem Lösungsmittel 11 erhalten wird. Alternativ wird in dem ersten Schritt a) das magnetische Ausgangsmaterial 3 mit dem Binder 5 und mindestens einem Tensid 12 vermischt, wobei das Gemisch 7 aus dem magnetischen Ausgangsmaterial 3, dem Binder 5 und dem mindestens einen Tensid 12 erhalten wird. Alternativ wird in dem ersten Schritt a) das magnetische Ausgangsmaterial 3 mit dem Binder 5, dem Lösungsmittel 11 und dem mindestens einen Tensid 12 vermischt, wobei das Gemisch 7 aus dem magnetischen Ausgangsmaterial 3, dem Binder 5, dem Lösungsmittels 11 und dem mindestens einen Tensid 12 erhalten wird.In a preferred embodiment, in the first step a), the
Insbesondere weist das Gemisch 7 das magnetische Ausgangsmaterial 3 und den Binder 5 auf. Alternativ besteht das Gemisch 7 aus dem magnetischen Ausgangsmaterial 3 und dem Binder 5. Alternativ weist das Gemisch 7 das magnetische Ausgangsmaterial 3, den Binder 5 und das Lösungsmittel 11 auf. Alternativ besteht das Gemisch 7 aus dem magnetischen Ausgangsmaterial 3, dem Binder 5 und dem Lösungsmittel 11. Alternativ weist das Gemisch 7 das magnetische Ausgangsmaterial 3, den Binder 5 und das mindestens eine Tensid 12 auf. Alternativ besteht das Gemisch 7 aus dem magnetischen Ausgangsmaterial 3, dem Binder 5 und dem mindestens einen Tensid 12. Alternativ weist das Gemisch 7 das magnetische Ausgangsmaterial 3, den Binder 5, das Lösungsmittel 11 und das mindestens eine Tensid 12 auf. Alternativ besteht das Gemisch 7 aus dem magnetischen Ausgangsmaterial 3, dem Binder 5, dem Lösungsmittel 11 und dem mindestens einen Tensid 12. Alternativ oder zusätzlich weist das Gemisch 7 während einer schichtweisen Herstellung einer Rohform 9 eine Temperatur von Raumtemperatur, insbesondere von 15 °C bis 30 °C, bis 200 °C auf. Alternativ oder zusätzlich beträgt in dem Gemisch 7 der Massenanteil des magnetischen Ausgangsmaterials 3 von 70 % bis 95 %, insbesondere von 85 % bis 92 %. Alternativ oder zusätzlich beträgt in dem Gemisch 7 der Massenanteil des Binders 5 von 1 % bis 15 %, insbesondere von 8 % bis 10 %. Alternativ oder zusätzlich beträgt in dem Gemisch 7 der Massenanteil des Lösungsmittels 11 von 4 % bis 25 %, insbesondere 4 % bis 8 %. Alternativ oder zusätzlich beträgt in dem Gemisch 7 der Massenanteil des mindestens einen Tensids 12 von 0,03 % bis 2,4 %. Alternativ oder zusätzlich beträgt ein Quotient aus dem Massenanteil des Binders 5 und dem Massenanteil des Lösungsmittels 11 von 1,5 bis 2,5, insbesondere von 1,75 bis 2,25, vorzugsweise von 1,9 bis 2,1, insbesondere 2. Insbesondere werden die Temperatur des Gemischs 7 und/oder die Massenanteile des Gemischs 7 derart gewählt, dass das Gemisch 7 fließfähig ist und vorzugsweise eine Viskosität von 10 mPa bis 100000 mPa aufweist.In particular, the
In einer ersten Ausgestaltung betragen der Massenanteil des magnetischen Ausgangsmaterials 3 von 85 % bis 92 % und der Massenanteil des Binders 5 von 8 % bis 15 %.In a first embodiment, the mass fraction of the
In einer zweiten Ausgestaltung betragen der Massenanteil des magnetischen Ausgangsmaterials 3 von 77 % bis 88 %, der Massenanteil des Binders 5 von 8 % bis 15 % und der Massenanteil des Lösungsmittels 11 von 4 % bis 8 %. Insbesondere beträgt der Massenanteil des mindestens einen Tensids 12 von 0,03 % bis 2,4 %.In a second embodiment, the mass fraction of the
Insbesondere wird als magnetisches Ausgangsmaterial 3 ein Material verwendet, welches Partikel einer RxTyB-Legierung aufweist. In einer Ausgestaltung wird als magnetisches Ausgangsmaterial 3 ein Material verwendet, welches aus Partikeln einer RxTyB-Legierung besteht. Insbesondere wird als magnetisches Ausgangsmaterial 3 ein Material verwendet, welches Partikel einer NdxFeyB-Legierung aufweist oder aus Partikeln einer NdxFeyB-Legierung besteht.In particular, a material which comprises particles of an R x T y B alloy is used as the
Insbesondere weist der Binder 5 mindestens ein Polymer, ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus Polyethylenglycol, Polyvinylacetat, Polyvinylalkohol, Polybutylacrylat, Polybutylmethacrylat, Polyvinylpyrrolidon, Polymethylmethacrylat, Polyvinylbutyral, Paraffinwachs, und einer Kombination von mindestens zwei der vorhergehenden Polymere, auf. In einer Ausgestaltung wird als Binder 5 ein Polymer, ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus Polyethylenglycol, Polyvinylacetat, Polyvinylalkohol, Polybutylacrylat, Polybutylmethacrylat, Polyvinylpyrrolidon, Polymethylmethacrylat, Polyvinylbutyral, Paraffinwachs, und einer Kombination von mindestens zwei der vorhergehenden Polymere, verwendet. Besonders bevorzugt wird als Binder Paraffinwachs verwendet.In particular, the
Insbesondere weist das Lösungsmittel 11 mindestens eine Verbindung, ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus einem Alkohol, insbesondere Ethanol, Methanol, und Isopropanol, einem Keton, insbesondere Aceton, einem Ester, insbesondere Ethylacetat, einer aromatischen Verbindung, insbesondere Benzol, Tuluol, Xylol, einem Alkan, insbesondere n-Hexan, n-Heptan, Cyclohexan, einem organischen Lösungsmittel, und einer Kombination von mindestens zwei der vorhergehenden Verbindungen, auf. In einer Ausgestaltung wird als das Lösungsmittel 11 eine Verbindung, ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus einem Alkohol, insbesondere Ethanol, Methanol, und Isopropanol, einem Keton, insbesondere Aceton, einem Ester, insbesondere Ethylacetat, einer aromatischen Verbindung, insbesondere Benzol, Tuluol, Xylol, einem Alkan, insbesondere n-Hexan, n-Heptan, Cyclohexan, einem organischen Lösungsmittel, und einer Kombination von mindestens zwei der vorhergehenden Verbindungen, verwendet.In particular, the solvent 11 comprises at least one compound selected from a Group consisting of an alcohol, in particular ethanol, methanol, and isopropanol, a ketone, in particular acetone, an ester, in particular ethyl acetate, an aromatic compound, in particular benzene, toluene, xylene, an alkane, in particular n-hexane, n-heptane, cyclohexane, an organic solvent, and a combination of at least two of the preceding compounds. In one embodiment, a compound selected from a group consisting of an alcohol, in particular ethanol, methanol, and isopropanol, a ketone, in particular acetone, an ester, in particular ethyl acetate, an aromatic compound, in particular benzene, toluene, xylene, an alkane, in particular n-hexane, n-heptane, cyclohexane, an organic solvent, and a combination of at least two of the preceding compounds is used as the solvent 11.
Insbesondere ist das mindestens eine Tensid 12 eine Verbindung, ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus einem anionischen Tensid, einem kationischen Tensid, einem nichtionischen Tensid, einem amphoteren Tensid, einer Fettsäure, insbesondere Stearinsäure, einem Salz einer Fettsäure, insbesondere Natriumstearat, Polysorbat 20, Polysorbat 40, Polysorbat 60, Polysorbat 65, und Polysorbat 80.In particular, the at least one
In einem zweiten Schritt b) wird das Gemisch 7 schichtweise in eine Negativform 19 gefüllt, wobei aus dem Gemisch 7 schichtweise die eine Mehrzahl an Schichten 17 aufweisende Rohform 9 hergestellt wird. An zumindest eine Schicht 17 der Rohform 9 wird ein externes Magnetfeld angelegt.In a second step b), the
Vorzugsweise weist die Atmosphäre, in der die Rohform 9 schichtweise hergestellt wird, einen Druck von 900 mbar absolut bis 1100 mbar absolut, oder Normaldruck unter Standardbedingungen, insbesondere ungefähr 1013 mbar absolut, auf. Insbesondere wird die Rohform 9 unter einem gerade vorherrschenden Umgebungsdruck schichtweise hergestellt. Alternativ oder zusätzlich wird die Rohform 9 in einer Atmosphäre, die mindestens ein Inertgas, insbesondere Helium, Argon, und Stickstoff, aufweist, hergestellt. Alternativ wird die Rohform 9 in einer Atmosphäre, die ein Inertgas-Gemisch aus mindestens zwei Inertgasen aufweist, hergestellt. Alternativ wird die Rohform 9 in einer Atmosphäre, die aus mindestens einem Inertgas, insbesondere Helium, Argon, und Stickstoff, besteht, hergestellt. Alternativ wird die Rohform 9 in einer Atmosphäre, die aus einem Inertgas-Gemisch besteht, hergestellt.Preferably, the atmosphere in which the
In einer Ausgestaltung wird die Rohform 9 schichtweise mittels eines Verfahrens, ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus Ink-Jet Druck, Filamentdruck, Siebdruck, und Guss, insbesondere Spritzguss, hergestellt.In one embodiment, the
Insbesondere werden die Schichten 17 der Rohform 9 mit einer Schichtdicke 37 - dargestellt in
In einem dritten Schritt c) wird die Rohform 9 gesintert, wobei der Rohmagnet 1 erhalten wird. Insbesondere wird die Rohform 9 im Vakuum gesintert. Alternativ wird die Rohform 9 in einer Atmosphäre, die mindestens ein Prozessgas, ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus Argon, und Helium, aufweist, gesintert. Alternativ wird die Rohform 9 in einer Atmosphäre, die aus mindestens einem Prozessgas, ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus Argon, und Helium, besteht, gesintert. Dabei weist die Atmosphäre insbesondere einen Druck von 1·10-6 mbar absolut bis 1300 mbar absolut, insbesondere von 1·10-3 mbar absolut bis 1300 mbar absolut, auf. Alternativ oder zusätzlich wird die Rohform 9 bei einer Sintertemperatur von 950 °C bis 1200 °C, insbesondere von 1000 °C bis 1100 °C, gesintert.In a third step c), the
In einer Ausgestaltung wird das extern anliegende Magnetfeld von einem schaltbaren Elektromagneten und/oder einem Permanentmagneten erzeugt. Insbesondere wird das extern anliegende Magnetfeld mittels einer Magnetisierungsvorrichtung 23 - dargestellt in den
In einem optionalen vierten Schritt d) wird die Rohform 9 - insbesondere vor dem Sintern in dem dritten Schritt c) - oder der Rohmagnet 1 - insbesondere nach dem Sintern in dem dritten Schritt c) - aus der Negativform 19 ausgeformt.In an optional fourth step d), the raw mold 9 - in particular before sintering in the third step c) - or the raw magnet 1 - in particular after sintering in the third step c) - is formed from the
In einer Ausgestaltung wird die Rohform 9 oder der Rohmagnet 1 durch Zerlegen der Negativform 19 in Teil-Negativformen ausgeformt. Alternativ wird die Rohform 9 durch Herausdrücken aus der Negativform 19 ausgeformt. Alternativ wird die Rohform 9 mittels thermischen Zersetzens der Negativform 19 ausgeformt. Alternativ wird die Rohform 9 mittels chemischen Zersetzens der Negativform 19 ausgeformt.In one embodiment, the
In einer Ausgestaltung wird die Rohform 9 mittels thermischen Zersetzens der Negativform 19 in einer Atmosphäre, die Wasserstoff und/oder mindestens ein Inertgas, insbesondere Helium, Argon, und Stickstoff, aufweist, ausgeformt. Alternativ wird die Rohform 9 mittels thermischen Zersetzens der Negativform 19 in einer Atmosphäre, die aus Wasserstoff und/oder mindestens einem Inertgas, insbesondere Helium, Argon, und Stickstoff, besteht, ausgeformt. Alternativ oder zusätzlich wird die Ausformung bei einem Druck von 10 mbar absolut bis 1100 mbar absolut durchgeführt. Alternativ oder zusätzlich wird die Rohform 9 bei einer Ausformungstemperatur von 250 °C bis 750 °C ausgeformt.In one embodiment, the
In einem optionalen fünften Schritt e) wird die Rohform 9 - insbesondere vor dem Sintern in dem dritten Schritt c) - entbindert. Insbesondere wird der fünfte Schritt e) nach dem vierten Schritt d) durchgeführt, sodass die Rohform 9 nach dem Ausformen aus der Negativform 19 entbindert wird. Alternativ werden der vierte Schritt d) und der fünfte Schritt e) gleichzeitig durchgeführt. Alternativ wird der vierte Schritt d) zeitlich nach dem fünften Schritt e) durchgeführt, insbesondere dann, wenn der Rohmagnet 1 nach dem Sintern in dem dritten Schritt c) ausgeformt wird.In an optional fifth step e), the
In einer Ausgestaltung wird die Rohform 9 zumindest teilweise, insbesondere vollständig, entbindert. Bei dem Entbindern wird der Binder 5 zumindest teilweise, insbesondere vollständig, aus der Rohform 9 entfernt. In einer Ausgestaltung wird die Entbinderung als Lösungsmittelentbinderung - insbesondere als Lösungsmittelextraktion - durchgeführt. Alternativ wird die Entbinderung als thermische Entbinderung durchgeführt, wobei die Rohform 9 mittels Erhitzens vollständig entbindert wird. Alternativ wird die Rohform 9 mittels Lösungsmittelentbinderung - insbesondere Lösungsmittelextraktion - vorentbindert, wobei die Rohform 9 mittels des Entbinderungs-Lösungsmittels teilweise entbindert wird. Anschließend wird der restliche Binder 5 mittels thermischer Entbindung vollständig entfernt. Alternativ wird der Binder 5 in der Rohform 9 mittels einer chemischen Reaktion chemisch gespalten. Anschließend wird der gespaltene Binder 5 mittels thermischer Entbindung vollständig aus der Rohform 9 entfernt.In one embodiment, the
In einem optionalen siebten Schritt f) wird der Rohmagnet 1 nach dem Sintern in einer Aufmagnetisierungsvorrichtung mittels eines Aufmagnetisierungs-Magnetfelds mit einer magnetischen Feldstärke von 1 Tesla bis 6 Tesla, vorzugsweise von 2,5 Tesla bis 3 Tesla, aufmagnetisiert, wobei ein Permanentmagnet 21 erhalten wird. Insbesondere wird das Aufmagnetisierungs-Magnetfeld, welches mittels der Aufmagnetisierungsvorrichtung erzeugt wird, analog zu dem an die Rohform 9 extern angelegten Magnetfeld gewählt.In an optional seventh step f), the
In einer Ausgestaltung wird die Negativform 19 in dem ersten zweiten Schritt b1) oder dem fünften zweiten Schritt b5) mittels eines Verfahrens, ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus Ink-Jet Druck, Filamentdruck, Siebdruck, Stereolithografie, Schichtlaminierung, Guss, insbesondere Spritzguss, Zerspanung, Umformung, insbesondere Thermoformung, und Kunststoff-3D-Druck, hergestellt.In one embodiment, the
In einem zweiten zweiten Schritt b2) wird zunächst eine erste Schicht 17.1 des Gemischs 7 in die Negativform 19 - insbesondere in eine erste Negativform-Schicht 15.1 der Negativform 19 - gefüllt.In a second step b2), a first layer 17.1 of the
In einem dritten zweiten Schritt b3) wird an die erste Schicht 17.1 zumindest teilweise ein erstes externes Magnetfeld angelegt. Insbesondere werden der zweite zweite Schritt b2) und der dritte zweite Schritt b3) gleichzeitig durchgeführt. Alternativ wird der dritte zweite Schritt b3) zeitlich nach dem zweiten zweiten Schritt b2) durchgeführt.In a third second step b3), a first external magnetic field is at least partially applied to the first layer 17.1. In particular, the second second step b2) and the third second step b3) are carried out simultaneously. Alternatively, the third second step b3) is carried out after the second second step b2).
In einem vierten zweiten Schritt b4) wird die erste Schicht 17.1 getrocknet. In a fourth second step b4), the first layer 17.1 is dried.
Sind alle Schichten 17 der Rohform 9 erstellt, ist die Herstellung der Rohform 9 abgeschlossen. Anderenfalls werden die zweiten Schritte b1) bis b4) oder b2) bis b4) erneut durchgeführt.If all layers 17 of the
Insbesondere wird in dem zweiten zweiten Schritt b2) auf die erste getrocknete Schicht 17.1 eine zweite Schicht 17.2 des Gemischs 7 in die Negativform 19 - insbesondere in eine zweite Negativform-Schicht 15.2 der Negativform 19 - gefüllt. Optional wird in dem dritten zweiten Schritt b3) an die zweite Schicht 17.2 zumindest teilweise ein zweites externes Magnetfeld angelegt. Weiterhin wird in dem vierten zweiten Schritt b4) die zweite Schicht 17.2 getrocknet.In particular, in the second second step b2), a second layer 17.2 of the
In einer Ausgestaltung wird mindestens eine Schicht 17 der Mehrzahl an Schichten 17 der Rohform 9 in dem vierten zweiten Schritt b4) für eine Trocknungsdauer von 15 Sekunden bis 2 Minuten, insbesondere 1 Minute, getrocknet. Insbesondere wird die Trocknungsdauer in Abhängigkeit von der Schichtdicke 37 und der Schichtfläche gewählt, wobei mit zunehmender Schichtdicke 37 die Trocknungsdauer zunimmt und/oder mit abnehmender Schichtdicke 37 die Trocknungsdauer abnehmen kann. Insbesondere werden in dem vierten zweiten Schritt b4) die mindestens eine Schicht 17 der Mehrzahl an Schichten 17 der Rohform 9 mittels eines Gebläses, Infrarotstrahlung, und/oder unter reduziertem Druck oder Vakuum getrocknet wird.In one embodiment, at least one
Insbesondere wird die Negativform 19 in einem ersten zweiten Schritt b1) oder einem fünften zweiten Schritt b5) aus einem Polymer hergestellt. Insbesondere weist die Negativform 19 ein Polymer auf oder besteht aus einem Polymer. Insbesondere ist das Polymer ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus Paraffinwachs, Epoxidharz, Polyurethan, Silikon, Polylactide, Polypropylen, Acrylnitril-Butadien-Styrol, Methacrylat, Polyethylen, Polyethylenglycol, Polyvinylalkohol und Polyvinylacetat. Bevorzugt wird die Negativform 19 aus Polyethylenglycol, Polyvinylalkohol oder Polyvinylacetat hergestellt. Alternativ weist die Negativform 19 mindestens ein Polymer, ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus Polyethylenglycol, Polyvinylalkohol, Polyvinylacetat, und einer Kombination der vorherigen Polymere, auf. Alternativ besteht die Negativform 19 aus mindestens einem Polymer, ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus Polyethylenglycol, Polyvinylalkohol, Polyvinylacetat, und einer Kombination der vorherigen Polymere. Alternativ wird die Negativform 19 aus einer Keramik hergestellt. Insbesondere weist die Negativform 19 eine Keramik auf oder besteht aus einer Keramik. Insbesondere ist die Keramik ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus Aluminiumoxid, Zirkonoxid, und Yttriumoxid.In particular, the
In
Insbesondere wird vor der Herstellung der ersten Schicht 17.1 der Rohform 9 die erste Negativform-Schicht 15.1 der Negativform 19 hergestellt. Anschließend wird in dem zweiten zweiten Schritt b2) die erste Schicht 17.1 des Gemischs 7 in die Negativform 19 gefüllt. Insbesondere wird das Volumen des Gemischs 7 für die erste Schicht 17.1 aus der Schichthöhe der ersten Negativform-Schicht 15.1 und der Schichtfläche berechnet. Nach dem dritten zweiten Schritt b3) und dem vierten zweiten Schritt b4) wird die zweite Negativform-Schicht 15.2 der Negativform 19 hergestellt. Anschließend wird in dem zweiten zweiten Schritt b2) die zweite Schicht 17.2 des Gemischs 7 in die Negativform 19 gefüllt.In particular, before the production of the first layer 17.1 of the
In
Die Magnetisierungsvorrichtung 23 ist in Verbindung mit der Rohform 9 dargestellt, die in der Negativform 19 angeordnet ist. Die Magnetisierungsvorrichtung 23 und die Rohform 9 sind in einer Draufsicht auf eine Schicht 17 der Rohform dargestellt, wobei die Schichtdicke 37 orthogonal zur Zeichenebene ist und die Schichtfläche in einer x-y-Ebene liegt.The
Die Schicht 17 der Rohform 9 ist in ein Raster mit einer Mehrzahl an Rasterfeldern 29 unterteilt, wobei mindestens einem Rasterfeld 29, insbesondere einer Mehrzahl an Rasterfeldern 29, eine Ausrichtung der Partikel des magnetischen Ausgangsmaterials 3, welche sich durch die Beaufschlagung des Rasterfelds 29 mit dem externen Magnetfeld ergeben, mittels eines Pfeils 31 zugeordnet ist.The
Zur übersichtlicheren Darstellung sind jeweils nur drei Rasterfelder 29 und drei Pfeile 31 mit Bezugszeichen versehen.For a clearer presentation, only three
In
Insbesondere weisen acht Rasterfelder 29 eine Ausrichtung der Partikel des magnetischen Ausgangsmaterials 3 auf, wobei insgesamt fünf verschiedene Ausrichtungen realisiert werden. Weiterhin weisen eine Mehrzahl an Rasterfelder 29 keine Ausrichtung der Partikel des magnetischen Ausgangsmaterials 3 auf, da diese Rasterfelder 29 nicht und/oder noch nicht mittels der Magnetisierungsvorrichtung 23 behandelt wurden, insbesondere nicht mit einem externen Magnetfeld beaufschlagt wurden.In particular, eight
In
Analog zu
In
Die Rohform 9 ist in der Negativform 19 angeordnet und weiterhin ist die Magnetisierungsvorrichtung 23 auf einer dritten Schicht 17.3 der Rohform 9 angeordnet.The
Die Rohform 9 weist drei Schichten 17 in z-Richtung auf und jede Schicht 17 in eine Mehrzahl an Rasterfelder 29 unterteilt ist, wobei an die Mehrzahl an Rasterfelder 29 der ersten Schicht 17.1 und der dritten Schicht 17.3 jeweils ein externes Magnetfeld angelegt wurde, um die Partikel des magnetischen Ausgangsmaterials 3 auszurichten. Die Ausrichtung der Partikel des magnetischen Ausgangsmaterials 3 sind mittels der Pfeile 31 dargestellt. Die zweite Schicht 17.2 wurde bei der Herstellung der Rohform 9 nicht mit einem externen Magnetfeld beaufschlagt.The
Zur übersichtlicheren Darstellung sind jeweils nur drei Rasterfelder 29 und drei Pfeile 31 mit Bezugszeichen versehen.For a clearer presentation, only three
Analog zu den
Zur übersichtlicheren Darstellung sind jeweils nur drei Rasterfelder 29 und drei Pfeile 31 mit Bezugszeichen versehen.For a clearer presentation, only three
In der Draufsicht in
In der Seitenansicht in
Die Pfeile 31 in der ersten Schicht 17.1 und der dritten Schicht 17.3, die in positive x-Richtung in dem zweiten und vierten Rasterfeld 29 dargestellt sind, sind orthogonal zur Zeichenebene und zeigen in die Zeichenebene hinein. Die Pfeile 31 in der zweiten Schicht 17.2 und der vierten Schicht 17.4, die in positive x-Richtung in dem zweiten und vierten Rasterfeld 29 dargestellt sind, sind orthogonal zur Zeichenebene und zeigen aus der Zeichenebene heraus.The
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- US 2013/0263699 A1 [0019]US 2013/0263699 A1 [0019]
- DE 198 43 883 C1 [0019]DE 198 43 883 C1 [0019]
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