DE10007962C1 - Production of an injection molded or die cast mold comprises using a multiple step process to produce a hardened surface layer with a low degree of roughness - Google Patents

Production of an injection molded or die cast mold comprises using a multiple step process to produce a hardened surface layer with a low degree of roughness

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Abstract

Production of an injection molded or die cast mold comprises forming a starting body made of metal components having different melting points by metal sintering; forming a molding surface with a first degree of roughness; thermally post-treating the surface using radiation energy which is sufficient to liquefy the higher melting metal component; and forming a surface layer after solidifying the metal component having the higher melting point. The hardened surface layer has a degree of roughness that is lower than that of the surface directly after carrying out sintering. Preferred Features: A further layer is formed below the surface layer in which the components of the metal alloy are homogeneously distributed.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Spritzguß- oder Druckgußfor­ men mit den Merkmalen des Patentanspruches 1.The invention relates to a method for producing injection molding or Druckgußfor men with the features of claim 1.

Es ist bekannt, solche Spritzguß- oder Druckgußformen oder Losteile davon durch ein Metallsinterverfahren in einer Sintermaschine herzustellen. Dabei wird ein Ausgangs­ körper hergestellt, wobei eine Metallegierung mit einer ersten Metallkomponente mit einem ersten Schmelzpunkt und mindestens eine weitere Metallkomponente mit einem vergleichsweise niedrigeren Schmelzpunkt zur Verwendung einer Bindephase zum Ein­ satz kommen. Beim oder nach dem Sintervorgang bildet sich eine Formkörperoberflä­ che aus, die einen gewissen Rauhigkeitsgrad hat, was für Metallsinterverfahren üblich und auch nicht zu vermeiden ist.It is known to produce such injection molds or die-casting molds or loose parts thereof To produce metal sintering processes in a sintering machine. This will be an exit body produced, wherein a metal alloy with a first metal component a first melting point and at least one further metal component with a comparatively lower melting point when using a binding phase for on sentence come. A shaped body surface forms during or after the sintering process surface that has a certain degree of roughness, which is common for metal sintering processes and is also unavoidable.

Fundstellen zum Stand der Technik sind:
Findings on the state of the art are:

  • - Wilhelm Miners: "Direktes Selektives Laser Sintern einkomponentiger metallischer Werkstoffe", Shaker Verlag (Diss. RWTH Aachen), Kap. 3.1 Stand der Technik Di­ rektes Selektives Laser Sintern metallischer Bauteile, Seite 10-13- Wilhelm Miners: "Direct selective laser sintering of single component metallic Materials ", Shaker Verlag (Diss. RWTH Aachen), Chapter 3.1 State of the art Di Right Selective Laser Sintering of Metal Components, page 10-13
  • - Andreas Gebhardt: "Rapid Prototyping", Carl Hanser Verlag, Kap. 3.2.2 Selektives Laser Sintern, Seite 128- Andreas Gebhardt: "Rapid Prototyping", Carl Hanser Verlag, chap. 3.2.2 Selective Laser sintering, page 128
  • - E. Beyer, K. Wissenbach: "Oberflächenbehandlung mit Laserstrahlung", Springer Verlag, Kap. 6.2.3.1 Selektives Lasersintern metallischer Bauteile, Seite 287-289.- E. Beyer, K. Wissenbach: "Surface treatment with laser radiation", Springer Publisher, chap. 6.2.3.1 Selective laser sintering of metallic components, page 287-289.

Es wurde insbesondere dann, wenn solche Formkörper als Spritzguß- oder Druckguß­ formen verwendet werden sollen, versucht, die Oberflächen nach dem eigentlichen Sintervorgang mechanisch zu bearbeiten, d. h. zu glätten oder mechanisch zu polieren. Aufgrund der relativ geringen Dichte des gesinterten Materials führt dies aber nur zu ei­ nem mäßigen Erfolg.It was especially when such moldings as injection molding or die casting Shapes to be used, tried the surfaces after the actual Machining the sintering process mechanically, d. H. to smooth or polish mechanically. However, due to the relatively low density of the sintered material, this only leads to egg moderate success.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Spritzguß oder Druckgußformen anzugeben, mit welchem gesinterte Ausgangskörper hinsichtlich ihrer Oberfläche geglättet und insbesondere mechanisch nacharbeitbar ausgebildet wer­ den. The invention has for its object a method for producing injection molding or die-casting molds with which sintered starting body with regard smoothed their surface and in particular trained mechanically reworkable the.  

Diese Aufgabe wird durch ein artgemäßes Verfahren mit den kennzeichnenden Merk­ malen des Anspruches 1 gelöst, vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen 2-17.This task is carried out by an appropriate procedure with the characteristic note paint the claim 1 solved, result in advantageous developments of the invention derive from subclaims 2-17.

Als Kern der Erfindung wird es angesehen, eine thermische Nachbehandlung der Form­ körperoberfläche oder zumindest von Abschnitten davon vorzusehen, wobei Strah­ lungsenergie mit einer Energiedichte auf die Formkörperoberfläche oder Abschnitte da­ von einwirkt, die ausreichend ist, die höherschmelzende Metallkomponente oberfläch­ lich zu verflüssigen. Sodann wird dafür Sorge getragen, daß sich bei der Erstarrung der Metallkomponenten eine Oberflächenschicht ausbildet, die im ausgehärteten Zustand einen Rauhigkeitsgrad hat, der deutlich geringer ist als der Rauhigkeitsgrad desselben Oberflächenabschnittes unmittelbar nach Durchführung des Sinterverfahrens. Vorteil­ hafterweise erfolgt die thermische Nachbehandlung durch Laserbestrahlung, mit ande­ ren Worten wird über die Oberfläche des gesinterten Formkörpers noch einmal rasternd ein Laserstrahl gezogen, der oberflächlich den Formkörper zum Schmelzen bringt.The essence of the invention is considered to be thermal post-treatment of the mold provide body surface or at least portions thereof, wherein Strah energy with an energy density on the molded body surface or sections there of acts, which is sufficient, the higher melting metal component surface liquefy. Then care is taken to ensure that the solidification of the Metal components forms a surface layer, which in the hardened state has a degree of roughness that is significantly lower than its degree of roughness Surface section immediately after performing the sintering process. Advantage The thermal aftertreatment is done by laser radiation, with others Ren words is again rasterized over the surface of the sintered molded body a laser beam is drawn, which superficially melts the molded body.

Dabei bildet sich eine Schicht aus, in der die Komponenten der Metallegierung weitge­ hend homogen verteilt sind. Dies ist eine zweite Schicht. Diese wird von der relativ dünnen Oberflächenschicht überdeckt. Die Schichtdicke der zweiten Schicht entspricht in etwa der Wirktiefe der thermischen Nachbehandlung, die im Bereich bis zu 2 mm und tiefer liegen kann. Mindestens wird aber eine Wirktiefe von 10 µm angestrebt.A layer is formed in which the components of the metal alloy largely expand are distributed homogeneously. This is a second layer. This is relative to the thin surface layer covers. The layer thickness corresponds to the second layer approximately the effective depth of the thermal aftertreatment, which is in the range up to 2 mm and can be lower. At least an effective depth of 10 µm is aimed for.

Die Oberflächenschicht mit der sehr geringen Dicke von lediglich einigen µ ist eine re­ lativ harte Schicht, aber auch die darunterliegende Nickel-Eisen-Kupferschicht läßt sich über ihre gesamte Schichtdicke relativ gut nachbearbeiten, so daß hochpräzise und glatte Formkörper gebildet werden können. The surface layer with the very small thickness of only a few µ is a right relatively hard layer, but also the underlying nickel-iron-copper layer Rework relatively well over their entire layer thickness, so that high-precision and smooth moldings can be formed.  

Vorteilhafterweise wird die Energiedichte der für den Lasersinterprozeß eingesetzten Laserstrahlung geringer gewählt, als die Energiedichte der für die thermische Nachbe­ handlung eingesetzten Strahlung. Es liegt im Rahmen der Erfindung, für den Sinterpro­ zeß und die Lasernachbehandlung entweder zwei unterschiedliche Laser heranzuziehen, oder auch nur einen Laser, dessen Energie entsprechend den Anfordernissen der beiden unterschiedlichen Prozesse regelbar ist. Letzteres hätte den Vorteil, daß die Bearbeitung des Werkstückes in ein und derselben Maschine sowohl hinsichtlich des Lasersinterpro­ zesses als auch hinsichtlich des Nachbearbeitungsprozesseserfolgen kann.The energy density is advantageously that used for the laser sintering process Laser radiation chosen lower than the energy density for thermal afterbeing radiation used. It is within the scope of the invention for the Sinterpro and the laser post-treatment either use two different lasers, or just a laser, the energy of which meets the requirements of the two different processes can be regulated. The latter would have the advantage that processing of the workpiece in one and the same machine both with regard to laser sintering process as well as with regard to the postprocessing process.

Bedeutungsvoll ist, die Bestrahlungsenergie auf der behandelten Oberfläche bei der thermischen Nachbehandlung im wesentlichen konstant zu halten. Dies kann durch eine Apparatur geschehen, die es ermöglicht, den Laserfocus stetig auf der Bauteiloberfläche bzw. in einem definierten Bereich darunter oder darüber zu führen. Denkbar wäre neben dem Fünfachsverfahren beispielsweise, die Laserstrahlung des thermischen Nachbe­ handlungslasers durch ein Glasfaserkabel an einen Roboterarm zu führen, der pro­ grammgesteuert den Focus des Laserstrahls auch über komplexe Strukturen führen kann. Dadurch wird es möglich, auch kompliziertere Werkstücke oder schwer zugängli­ che Innenbereiche von Werkstücken mit dem Nachbehandlungsverfahren zu erfassen.It is important to consider the radiation energy on the treated surface to keep thermal aftertreatment essentially constant. This can be done through a Apparatus happen that enables the laser focus to be constantly on the component surface or in a defined area below or above. It would also be conceivable the five-axis process, for example, the laser radiation of thermal afterbeing handheld laser through a fiber optic cable to a robotic arm, the pro Control the focus of the laser beam over complex structures using a program can. This makes it possible to work with complicated workpieces or difficult to access surface areas of workpieces with the after-treatment process.

Dies kann durch die Anwendung eines Fünfachsverfahrens für das thermisch nachbe­ handelnde Abscannen von 3D-Oberflächen des Formkörpers geschehen, wobei darauf zu achten ist, daß der Focus des Lasers immer exakt auf der Oberfläche geführt wird oder in einem definierten Abstand darüber oder darunter.This can be done by using a five-fold thermal after-process acting scanning of 3D surfaces of the molded body happen, being on it It is important to ensure that the focus of the laser is always exactly on the surface or at a defined distance above or below.

Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispieles in den Zeichnungsfiguren näher erläutert. Diese zeigen:The invention is based on an embodiment in the drawing figures explained. These show:

Fig. 1 die Herstellung eines Spritzguß- oder Druckgußformkörpers in einem Lasersinterprozeß; Figure 1 shows the manufacture of an injection molded or die-cast body in a laser sintering process.

Fig. 2 den hergestellten Formkörper bei der Nachbearbeitung; Figure 2 shows the molded body produced during post-processing.

Fig. 3 eine Oberfläche des beim Lasersinterprozeß hergestellten Formkör­ pers nach der Entnahme aus der Prozeßkammer bei 750-facher Ver­ größerung; Fig. 3 is a surface of the Formkör produced during the laser sintering process enlargement pers after removal from the process chamber at 750-fold Ver;

Fig. 4 Aufnahme einer entsprechenden Oberfläche mit 750-facher Vergröße­ rung nach Abschluß der thermischen Nachbehandlung; Fig. 4 recording of a corresponding surface with 750 times enlargement after completion of the thermal aftertreatment;

Fig. 5 Ein Schliffbild einer thermisch nachbehandelten Oberfläche. Fig. 5 A micrograph of a thermally post-treated surface.

Zunächst wird auf Zeichnungsfiguren 1 und 2 Bezug genommen.First, reference is made to drawing figures 1 and 2.

In Fig. 1 ist schematisch eine Prozeßkammer 1 einer Laser-Sintermaschine 2 dargestellt. Im oberen Bereich 3 der Prozeßkammer 1 ist ein Sinterlaser 4 angeordnet, dessen Strahlausgang 5 in eine Ablenkvorrichtung 6 weist, deren Strahlausgang 7 in den unte­ ren Bereich 8 der Prozeßkammer 1 führt. Dort ist pulverförmiges Sintermaterial 9 ange­ ordnet, an dessen Oberfläche 10 der auftreffende Laserstrahl den Sinterprozeß herbei­ führt, so daß im Sintermaterial 9 der Ausgangskörper 11 entsteht.A process chamber 1 of a laser sintering machine 2 is shown schematically in FIG. 1. In the upper region 3 of the process chamber 1 , a sintered laser 4 is arranged, the beam output 5 of which points into a deflection device 6 , the beam output 7 of which leads into the lower region 8 of the process chamber 1 . There is powdered sintered material 9 is arranged, on the surface 10 of the incident laser beam leads to the sintering process, so that the starting body 11 is formed in the sintered material 9 .

Wird der Ausgangskörper 11 aus der Prozeßkammer 1 entnommen, dann weist gemäß einer elektronenmikroskopischen Untersuchung eine Seitenfläche 12 beispielsweise ei­ nen üblichen Rauhigkeitswert von RZ = 65 µm auf, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist.If the starting body 11 is removed from the process chamber 1 , then, according to an electron microscopic examination, a side surface 12 has, for example, a usual roughness value of R Z = 65 μm, as shown in FIG. 3.

Der übliche Rauhigkeitswert von RZ = 65 µm gemäß Fig. 3 gilt insbesondere für Seitenflä­ chen eines Werkstückes, die dem Sinterlaserstrahl nicht zugewandt sind.The usual roughness value of R Z = 65 μm according to FIG. 3 applies in particular to side surfaces of a workpiece which are not facing the sintered laser beam.

Bauteiloberflächen, die dem Laserstrahl zugewandt sind und damit horizontal liegen, können einen Rauhigkeitswert von RZ < = 100 µm aufweisen. Component surfaces that face the laser beam and are therefore horizontal can have a roughness value of R Z <= 100 µm.

Nunmehr wird der Ausgangskörper 11 in eine weitere Bearbeitungsstation verbracht, in der ein Nachbehandlungslaser 13 vorgesehen ist, dessen Strahl 14 ebenfalls durch eine Ablenkvorrichtung 15 geführt wird. Diese Ablenkvorrichtung sorgt für ein Abscannen eines Flächenbereiches 16 des Ausgangsformkörpers derart, daß eine Glättung des Flä­ chenabschnittes erreicht wird. Dies geschieht dadurch, daß die Strahlungsenergie des Nachbehandlungslasers 13 eine Energiedichte hat, die ausreichend ist, die höherschmel­ zende Metallkomponente oberflächlich zu verflüssigen. Danach bildet sich eine Ober­ flächenschicht aus, die einen Rauhigkeitsgrad hat, der weit geringer ist als der Rauhig­ keitsgrad der entsprechenden Oberfläche unmittelbar nach Durchführung des Sinterver­ fahrens.The starting body 11 is now brought into a further processing station, in which an aftertreatment laser 13 is provided, the beam 14 of which is likewise guided through a deflection device 15 . This deflection device ensures a scanning of a surface area 16 of the starting shaped body in such a way that the surface portion is smoothed. This is done in that the radiation energy of the aftertreatment laser 13 has an energy density which is sufficient to liquefy the surface-melting metal component. Thereafter, a surface layer is formed which has a degree of roughness that is far less than the degree of roughness of the corresponding surface immediately after the sintering process has been carried out.

Das Ergebnis der Nachbehandlung geht aus Fig. 4 hervor. Die mittlere Rauhigkeit be­ trägt bei dem vermessenen Ausführungsbeispiel RZ = 16 µm; durch mechanische Nachbe­ handlung und Politur kann die Rauhigkeit auf Werte unter 5 µm abgesenkt werden.The result of the aftertreatment is shown in FIG. 4. The average roughness is in the measured embodiment R Z = 16 microns; mechanical after-treatment and polishing can reduce the roughness to values below 5 µm.

In Fig. 5 ist noch ein elektronenmikroskopisches Schliffbild eines Formkörpers darge­ stellt, von dem eine (im Schliffbildbereich liegende) Fläche der erfindungsgemäßen Nachbehandlung unterzogen worden ist.In Fig. 5 is still an electron microscopic micrograph of a shaped body Darge, of which a (in the micrograph area) surface has been subjected to the aftertreatment according to the invention.

Das Schliffbild gemäß Fig. 5 weist eine dünne Oberflächenschicht aus Eisen aus, unter der dann eine zweite Schicht liegt, die die Wirktiefe von etwa 2 mm der thermischen Nachbehandlung hat. Die zweite Schicht besteht im wesentlichen aus den Komponenten Nickel, Eisen, Kupfer und Phosphor.The micrograph of FIG. 5 has a thin surface layer of iron from under which then is a second layer, the mm the effective depth of about 2 has the thermal aftertreatment. The second layer essentially consists of the components nickel, iron, copper and phosphorus.

Bei entsprechender Ausbildung der Prozeßkammer kann es möglich sein, sowohl den Sinterlaser 4 als auch den Nachbehandlungslaser 13 unter Umständen in einer Prozeß­ kammer anzuordnen, so daß das Werkstück zwischen den Behandlungsschritten nicht notwendigerweise aus der Prozeßkammer entnommen werden muß. With appropriate training of the process chamber, it may be possible to arrange both the sintering laser 4 and the aftertreatment laser 13 in a process chamber, so that the workpiece does not necessarily have to be removed from the process chamber between the treatment steps.

Es ist denkbar, das Sintermaterial nach dem eigentlichen Sintervorgang aus der Kammer auszutragen und/oder die Kammer durch Ausblasen zu säubern. Es liegt ebenfalls im Rahmen der Erfindung, nicht nur einen Nachbehandlungslaser zu verwenden, sondern eine Mehrzahl, die den Formkörper auch von der Seite oder von unten bearbeiten kön­ nen.It is conceivable to remove the sintered material from the chamber after the actual sintering process discharge and / or to blow the chamber clean. It is also in the Within the scope of the invention, not only to use an aftertreatment laser, but a plurality, which can also process the molded body from the side or from below NEN.

Ebenso liegt es im Bereich der Erfindung, für den Sintervorgang und den Nachbehand­ lungsvorgang nur einen Laser zu verwenden, falls dieser mit geeigneten Energiedichten betreibbar ist, wie dies vorstehend bereits erwähnt ist.It is also within the scope of the invention, for the sintering process and the aftertreatment only use a laser if it has suitable energy densities is operable, as already mentioned above.

Mit Erfolg sind als Sinterlaser ein CO2-Laser mit einer Leistung von 200 Watt und ei­ ner Wellenlänge von 10600 nm sowie für die thermische Oberflächenbearbeitung ein ND:YAG Laser mit einer Laserleistung von 100 Watt und einer Wellenlänge von 1064 nm verwendet worden. Es liegt selbstverständlich im Rahmen der Erfindung, auch an­ dere Laser zu verwenden. A CO2 laser with a power of 200 watts and egg is a successful sinter laser wavelength of 10600 nm and for thermal surface processing ND: YAG laser with a laser power of 100 watts and a wavelength of 1064 nm been used. It is of course also within the scope of the invention to use their lasers.  

BEZUGSZEICHENREFERENCES

11

Prozeßkammer
Process chamber

22

Laser-Sintermaschine
Laser sintering machine

33

oberer Bereich
upper area

44

Sinterlaser
Sintered laser

55

Strahlausgang
Beam output

66

Ablenkvorrichtung
Deflector

77

Strahlausgang
Beam output

88th

unterer Bereich
lower area

99

Sintermaterial
Sintered material

1010

Oberfläche
surface

1111

Ausgangskörper
Starting body

1212th

Seitenfläche
Side surface

1313

Nachbehandlungslaser
Post-treatment laser

1414

Strahl
beam

1515

Ablenkvorrichtung
Deflector

1616

Flächenbereich
Area

Claims (17)

1. Verfahren zur Herstellung von Spritzguß- oder Druckgußformen mit folgenden Merkmalen:
  • - Herstellung eines Ausgangs-Körpers durch ein Metallsinterverfahren, wobei eine Metallegierung mit einer ersten Metallkomponente mit einem ersten Schmelzpunkt und mindestens einer weiteren Metallkomponente mit einem vergleichsweise niedrigeren Schmelzpunkt zur Bildung einer Bindephase verwendet werden;
  • - Ausbildung einer Formkörperoberfläche mit einem ersten Rauhigkeitsgrad;
gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
  • - thermische Nachbehandlung der Formkörperoberfläche, wobei Strahlungse­ nergie mit einer Energiedichte auf die Formkörperoberfläche oder Ab­ schnitte davon einwirkt, die ausreichend ist, die höher schmelzende Metall­ komponente oberflächlich zu verflüssigen;
  • - Ausbildung einer Oberflächenschicht nach erneuter Erstarrung der Metall­ komponente mit dem höheren Schmelzpunkt, wobei die ausgehärtete Ober­ flächenschicht einen Rauhigkeitsgrad hat, der geringer ist als der Rauhig­ keitsgrad der Oberfläche unmittelbar nach Durchführung des Sinterverfah­ rens.
1. Process for the production of injection molds or die-casting molds with the following features:
  • - Production of a starting body by a metal sintering process, wherein a metal alloy with a first metal component with a first melting point and at least one further metal component with a comparatively lower melting point are used to form a binding phase;
  • - Forming a molded surface with a first degree of roughness;
characterized by the following features:
  • - Thermal aftertreatment of the molded article surface, radiation energy having an energy density on the molded article surface or sections thereof, which is sufficient to liquefy the higher melting metal component on the surface;
  • - Formation of a surface layer after renewed solidification of the metal component with the higher melting point, the cured surface layer has a roughness level that is less than the degree of roughness of the surface immediately after the sintering process.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich unter der Oberflächenschicht eine weitere Schicht ausbildet, in der die Kom­ ponenten der Metallegierung weitgehend homogen verteilt sind.2. The method according to claim 1, characterized in that a further layer forms under the surface layer, in which the com components of the metal alloy are largely homogeneously distributed. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichtdicke der zweiten Schicht der Wirktiefe der thermischen Nachbehand­ lung entspricht.3. The method according to claim 2, characterized in that the layer thickness of the second layer of the effective depth of the thermal aftertreatment lung corresponds. 4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mindestwirktiefe der thermischen Nachbehandlung im Bereich von etwa 10 µm liegt.4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the minimum effective depth of the thermal aftertreatment in the range of about 10 µm lies. 5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die thermische Nachbehandlung durch Laserbestrahlung erfolgt. 5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the thermal aftertreatment is carried out by laser radiation.   6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei der thermischen Nachbehandlung der Laserstrahl im Dauerstrichverfahren ra­ sternd über die zu glättenden Flächen geführt wird.6. The method according to claim 5, characterized in that in the thermal aftertreatment of the laser beam using the continuous wave method ra is staring across the surfaces to be smoothed. 7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zunächst ausgebildete Oberflächenschicht gegenüber der darunterliegenden zweiten Schicht eine höhere mechanische Festigkeit aufweist.7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the surface layer initially formed opposite the one below second layer has a higher mechanical strength. 8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichtdicke der Oberflächenschicht im Bereich von 10 µm liegt.8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the layer thickness of the surface layer is in the range of 10 µm. 9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Sinterverfahren in einer Metall-Lasersintermaschine durchgeführt wird. 9. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the sintering process is carried out in a metal laser sintering machine.   10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Energiedichte der für den Lasersinterprozeß eingesetzten Laserstrahlung ge­ ringer ist als die Energiedichte der für die thermische Nachbehandlung eingesetz­ ten Laserstrahlung.10. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the energy density of the laser radiation used for the laser sintering process ringer is used as the energy density for the thermal aftertreatment laser radiation. 11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestrahlungsenergie auf der behandelten Oberfläche bei der thermischen Nachbehandlung abhängig von Oberflächenstrukturen regelbar ist.11. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the radiation energy on the treated surface at the thermal Post-treatment can be regulated depending on surface structures. 12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Focus des Laserstrahls für das thermische nachbehandelnde abscannen kon­ stant auf der Freiformfläche bzw. in einem definierten Bereich darunter oder dar­ über geführt wird. 12. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the focus of the laser beam for thermal post-treatment scanning on the freeform surface or in a defined area below or above is led over.   13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Verwendung eines CO2-Lasers für den Lasersinterprozeß und eines ND:YAG-Lasers für die thermische Nachbehandlung.13. The method according to any one of the preceding claims, featured  by using a CO2 laser for the laser sintering process and one ND: YAG laser for thermal aftertreatment. 14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die thermisch nachbehandelten und geglätteten Oberflächen mechanisch nachbe­ arbeitet werden. 14. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that mechanically post-treat the thermally treated and smoothed surfaces be working.   15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die thermisch nachbehandelten Flächen die von Spritzmaterial beaufschlagten in­ neren Flächen der Spritzguß- oder Druckgußformen sind.15. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the thermally aftertreated surfaces are affected by the spray material neren surfaces of the injection or die-casting molds. 16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das für den Sinterprozeß verwendete Metallpulver Stahlteilchen und Kupferteil­ chen umfaßt.16. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the metal powder used for the sintering process, steel particles and copper part chen includes. 17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Oberflächenschicht eine Nickel-Eisen-Kupferschicht ist oder im we­ sentlichen aus diesen Komponenten besteht.17. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that  the second surface layer is a nickel-iron-copper layer or in the we consists essentially of these components.
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002011928A1 (en) * 2000-08-07 2002-02-14 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Method for the production of precise components by means of laser sintering
WO2003045669A1 (en) * 2001-11-26 2003-06-05 Concept Laser Gmbh Method for producing three-dimensional work pieces in a laser material machining unit or a stereolithography unit
WO2013127655A1 (en) 2012-02-27 2013-09-06 Compagnie Generale Des Etablissements Michelin Method and apparatus for producing three-dimensional objects with improved properties
DE102015100940A1 (en) * 2015-01-22 2016-07-28 Lilas Gmbh Method and device for producing a component with an at least partially curved surface
EP2712692B1 (en) 2010-03-11 2016-09-28 MTU Aero Engines GmbH A process and apparatus for the manufacture of a component
CN106141183A (en) * 2016-07-01 2016-11-23 宜兴市凯诚模具有限公司 A kind of method applying 3D technology quick Fabrication metal die
EP3257659A1 (en) * 2016-06-13 2017-12-20 Siemens Aktiengesellschaft Method of processing a surface for additive manufacturing
EP3257660A1 (en) * 2016-06-13 2017-12-20 Siemens Aktiengesellschaft Method of providing an abrasive means and of additively manufacturing a component
EP3381592A1 (en) * 2017-03-27 2018-10-03 Rolls-Royce plc Method of manufacturing a component

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5393613A (en) * 1991-12-24 1995-02-28 Microelectronics And Computer Technology Corporation Composition for three-dimensional metal fabrication using a laser
DE19533960C2 (en) * 1995-09-13 1997-08-28 Fraunhofer Ges Forschung Method and device for producing metallic workpieces
DE19649865C1 (en) * 1996-12-02 1998-02-12 Fraunhofer Ges Forschung Shaped body especially prototype or replacement part production

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5393613A (en) * 1991-12-24 1995-02-28 Microelectronics And Computer Technology Corporation Composition for three-dimensional metal fabrication using a laser
DE19533960C2 (en) * 1995-09-13 1997-08-28 Fraunhofer Ges Forschung Method and device for producing metallic workpieces
DE19649865C1 (en) * 1996-12-02 1998-02-12 Fraunhofer Ges Forschung Shaped body especially prototype or replacement part production

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Löschau,W., Tangermann,K., Pöschke,M.: "Direktes Lasersintern zum Rapid Prototyping von formkom- plizierten Bauteilen aus Stahl", in DE-Z.: Metall 53 (1999) 11, 610-615 *

Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002011928A1 (en) * 2000-08-07 2002-02-14 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Method for the production of precise components by means of laser sintering
WO2003045669A1 (en) * 2001-11-26 2003-06-05 Concept Laser Gmbh Method for producing three-dimensional work pieces in a laser material machining unit or a stereolithography unit
DE10157647C5 (en) * 2001-11-26 2012-03-08 Cl Schutzrechtsverwaltungs Gmbh Method for producing three-dimensional workpieces in a laser material processing system or a stereolithography system
EP2712692B1 (en) 2010-03-11 2016-09-28 MTU Aero Engines GmbH A process and apparatus for the manufacture of a component
WO2013127655A1 (en) 2012-02-27 2013-09-06 Compagnie Generale Des Etablissements Michelin Method and apparatus for producing three-dimensional objects with improved properties
DE102015100940A1 (en) * 2015-01-22 2016-07-28 Lilas Gmbh Method and device for producing a component with an at least partially curved surface
EP3257660A1 (en) * 2016-06-13 2017-12-20 Siemens Aktiengesellschaft Method of providing an abrasive means and of additively manufacturing a component
EP3257659A1 (en) * 2016-06-13 2017-12-20 Siemens Aktiengesellschaft Method of processing a surface for additive manufacturing
WO2017215923A1 (en) * 2016-06-13 2017-12-21 Siemens Aktiengesellschaft Method of processing a surface for additive manufacturing, component and apparatus
WO2017215922A1 (en) * 2016-06-13 2017-12-21 Siemens Aktiengesellschaft Method of providing an abrasive means and of additively manufacturing a component
CN109311231A (en) * 2016-06-13 2019-02-05 西门子股份公司 The method that the method for grading material device is provided and manufactures component with increasing material
CN109311230A (en) * 2016-06-13 2019-02-05 西门子股份公司 Surface is handled for the method for increasing material manufacturing, component and equipment
CN109311230B (en) * 2016-06-13 2021-01-15 西门子股份公司 Method, component and apparatus for treating a surface for additive manufacturing
US11033964B2 (en) 2016-06-13 2021-06-15 Siemens Energy Global GmbH & Co. KG Method of providing an abrasive means and of additively manufacturing a component
CN109311231B (en) * 2016-06-13 2021-06-18 西门子股份公司 Method of providing an abrasive device and method of additively manufacturing a component
US11104063B2 (en) 2016-06-13 2021-08-31 Siemens Energy Global GmbH & Co. KG Method of processing a surface for additive manufacturing, component and apparatus
CN106141183A (en) * 2016-07-01 2016-11-23 宜兴市凯诚模具有限公司 A kind of method applying 3D technology quick Fabrication metal die
EP3381592A1 (en) * 2017-03-27 2018-10-03 Rolls-Royce plc Method of manufacturing a component

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