WO2008022615A2 - Selbstaushärtendes material und verfahren zum schichtweisen aufbau von modellen - Google Patents

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WO2008022615A2
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binder
self
particulate material
time
solidification
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Kaveh Kashani-Shirazi
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Voxeljet Technology Gmbh
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Definitions

  • the present invention relates to a self-hardening material and a method for layering three-dimensional components.
  • European Patent EP 0 431 924 B1 describes a method for producing three-dimensional objects from computer data. There it is described that a particulate material is applied in a thin layer on a platform and selectively printed by means of a printhead with binder. The printed area sticks and solidifies under the influence of the binder. The platform is lowered by one layer thickness and provided with a new layer of particulate material, which is also printed. These steps are repeated until a certain height is reached. The printed and solidified areas create a three-dimensional object. This object is embedded in loose particle material and is removed and freed from loose particulate matter.
  • An object of the present invention is a self-curing material for the layered construction of three-dimensional components, wherein the material has at least one particulate material and a binder to be applied separately for solidifying the particulate material and a solidification time amounts to at least a multiple of a time of application of a particle layer.
  • a self-hardening system in the sense of the invention denotes a binder system which can cure without external intervention (in the form of temperature, energy addition, etc.) within 72 hours or more quickly. The time required for this is called the solidification time.
  • Grunteilfestmaschine is sufficient, in which the components are dimensionally stable but still withstand external forces. That is, the components should be able to carry their own weight.
  • a large part (> 50%) of the shrinkage that occurs during solidification takes place during this time.
  • a delayed hardening in the sense of the invention is when less than 5% of the solidification and thus the shrinkage occurs within a layer before the next layer is applied.
  • Another object of the present invention is a method for the layered construction of three-dimensional components, wherein a particulate material and a binder for self-solidification of the particulate material are applied and a solidification time is at least a multiple of a time of application of a particle layer.
  • the uniform shrinkage similar to casting models, can be compensated by scaling up the CAD model using a scaling factor. If the component shrinks by a factor x during solidification, then the model must be built larger by the same factor x. After process-related shrinking, it finally has the right size.
  • the rate of cure depends on the time it takes to coat and print a layer and the height of a layer. It is usually not necessary to delay the curing until the entire model is built. Usually, a delay of solidification around the construction time of at least 20 layers is sufficient.
  • the component has a green strength after 48 hours at the latest.
  • the optimum value of the delay, so that no more distortion occurs, can be determined by a person skilled in the art by simple tests (pressure and measurement of a test specimen) depending on the component and the material used.
  • a delay of solidification around the construction time may be sufficient for 150 particle layers.
  • the hardening or hardening takes place only after complete construction of the component.
  • a delay in solidification can be achieved, for example, by lowering the temperature during the construction process.
  • reaction-inhibiting additives are added to the binder or particulate material.
  • a slow-acting binder could also be used.
  • a material or method according to the invention it is now possible to use building materials that were previously considered unsuitable due to their tendency to shrinkage.
  • binder or binder means any substance which can bond the particulate material and solidify it into a coherent structure.
  • various materials and reaction mechanisms are suitable.
  • binder and particulate matter must be a suitable system.
  • Monomeric binder systems based on acrylates, methacrylates, styrenes, crosslinked or uncrosslinked, whose polymerization is triggered by UV light, radiation, heat, reactive activators,
  • Multi-component adhesive systems such as polyurethane resins or epoxy resins, in which the crosslinking takes place by the reaction of the two components,
  • the binder may further comprise various solvents and / or monomers, crosslinkers, and / or reaction auxiliaries such as retarders, catalysts, fillers (eg nanoparticles).
  • auxiliaries z. B. are added to modify the viscosity.
  • the particulate material may comprise fillers to to minimize a shrinkage of the assembled component or to improve the material properties.
  • adjuvants such as initiators, catalysts, retarders can be added to the particulate material, e.g. needed for the reaction of the binder.
  • the adhesion of the particles of the particulate material is achieved by solvents.
  • a readily soluble plastic such as, for example, polyethyl methacrylate, as a particulate material.
  • the binder may include solvents such as alcohols, ketones, acetates. It may also have a mixture of different solvents.
  • the binding effect of the solvent is based on this preferred embodiment, that the grains of the particulate material in the printed areas are angelost and stick together. If the solvent escapes, the contact points of the grains are solidified and a coherent area is created. It can be found in some cases, a loss in the material. Since solidification and shrinkage are associated with the evaporation of the solvent, it is possible to achieve a more uniform solidification within the component and thus a reduction in the delay by delaying the evaporation.
  • this is achieved by controlling and in particular lowering the process temperature.
  • the escape of the alcohol is prevented by the addition of a humectant, such as, for example, monoethylene glycol.
  • a process temperature of, for example, 2O 0 C and the use of a polyethyl methacrylate-containing particulate material could be achieved with pentanol as a solvent very good results.
  • the solvent can be printed or applied to the pre-applied particle layer according to a preferred embodiment with a drop-on-demand print head.
  • the metered amount of pentanol corresponds for example to about 9 wt. % of the particulate material.
  • Components produced in this way have no measurable delay.
  • the strength of the components are higher than in known methods. There only one here simple plastic powder and alcohol are used as solvents, the material costs are low.
  • the components can be dried after completion either in the powder bed or individually, at room temperature or at certain temperatures.
  • a component may dry out unevenly if it rests on an impermeable surface with its underside. The bottom remains such u.U. long wet and can eventually lead to a distortion of the component during drying.
  • the still moist, delicate components can be damaged during removal or warped by their own weight when drying.
  • the drying takes place in that the component is left for a while in the loose powder bed and covered with powder after printing until it has dried sufficiently. Care must be taken to ensure that the powder bed has a sufficiently high permeability for the solvent.
  • the components can be dried as far as possible or completely in the powder bed. NEN.
  • the solvent diffuses in the powder bed from grain to grain. It is important that the particulate material is soluble in the solvent.
  • the filler can also be chosen such that it at least partially absorbs and / or conducts the solvent.
  • the solvent could also be chosen so that it is sufficiently absorbed and / or conducted by the filler.
  • binders suitable for the process show a volume shrinkage during solidification.
  • the double bond of the monomers is cleaved and forms a bond to the next monomer.
  • the distances of the molecules decrease when they polymerize to such a macromolecule, which macroscopically affects volume shrinkage.
  • a volume shrinkage of 21% is observed.
  • a binder based on various methacrylates and / or styrenes is used which, for example, could be applied selectively to a powder layer by means of piezo print heads.
  • the binder could also contain a crosslinker (e.g., polyfunctional methacrylates) in addition to a monomer.
  • a crosslinker e.g., polyfunctional methacrylates
  • a catalyst toluidine
  • / or a Verzogerer quinone
  • the particulate material may comprise a bead polymer based on PMMA.
  • Other materials such as ABS, PC-ABS, PA, PBT, metals could also be used.
  • the particulate material may include fillers such as glass, metals, short fibers.
  • the particulate material may comprise a reaction initiator (eg, benzoyl peroxide).
  • a reaction initiator eg, benzoyl peroxide
  • Such a Initiator could either be mixed under the particulate material or dissolved in the granules of particulate matter.
  • the delay can be done in different ways. Several effects can also be used to control the reaction kinetics in such a way that distortion-free components are created.
  • the amount and type of initiator determines the rate of polymerization. By a 4-fold content of initiator, the reaction rate can be doubled. Different initiators have different rates of decomposition and different effectiveness in starting the polymerization reaction. Typical amounts of initiator are below 5% of the metered amount of monomer. More favorably, addition levels may be between 0.1 and 2% based on the metered monomer.
  • the reaction rate can be controlled. Higher amounts of catalyst result in a faster polymerization reaction.
  • addition amounts of up to 5%. Even more favorable addition amounts between 0.1 and 1%, based on the metered monomer.
  • the initiator eg benzoyl peroxide
  • the polymerization reaction is delayed when the initiator is in the grain, since then the grain must first be annealed and the initiator flushed out before a chain reaction can start.
  • the solubility of the particulate material, the aggressiveness of the monomer and the process temperature are determined by the speed of the separation.
  • the temperature at which the polymerization proceeds determines the reaction rate. Higher temperatures increase the mobility of the molecules. This will help you find your reactants faster and increase the rate of polymerization.
  • a thickening agent is added to the particulate material, which is rapidly absorbed by the liquid and thereby increases its viscosity. As a result, the tendency of the liquid to seep in the powder bed and the geometry of the components is accurately imaged.
  • the thickening is done by the particulate material itself or one of its components.
  • a pressure fluid-soluble material polymer which dissolves in the pressurized fluid and increases its viscosity. Even small amounts of polymer powder are sufficient to adequately bind the fluid.
  • Figure 1 shows the sequence of a method according to the invention according to a preferred embodiment
  • Figure 2 shows the effect of shrinkage at different consolidation rates
  • FIG. 3 shows the drying of the components in the powder bed
  • the sequence of pressing according to a preferred embodiment of the method according to the invention for use in the layered construction of particle material and binder models in a rapid prototyping method is described below.
  • the particulate material comprises polyethylmethacrylate and the binder comprises 1-pentanol.
  • a construction platform 4 on which the model is to be constructed is lowered by a layer thickness of the particulate material 5.
  • the particulate material 5 for example, the very fine and alcohol-soluble plastic powder based on polyethyl methacrylate, applied by means of a coater 1 in a desired thickness on the build platform 4.
  • the selective application of binder for example, pentanol, connects to areas to be cured. This can be done, for example, by means of a drop-on-demand drop generator 3, like an inkjet printer.
  • the construction platform 4 is lowered by more than one layer in the following to build up a model.
  • the coater 1 moves, as shown in Figure Ic, without ejecting particulate material in the position opposite the filling device 2 until it is above the edge of the building platform 4.
  • the coater 1 drives in a constant motion over the build platform 4. In this case, he delivers particulate matter 5 in just the right amount and coats the build platform 4. This is shown in FIG.
  • the coater 1 moves after the coating ride without swinging motion in rapid return to the starting position and can be refilled if necessary via the filling device 2. This is shown in FIG.
  • the print head 3 now passes over the build platform 4 and selectively doses the binder at the locations where curing is to be achieved. This is shown in Figure Ig.
  • FIG. 1h which corresponds to FIG. 1a.
  • the printing process of the binder on the particulate material 1 can already take place during or after the coating.
  • Steps Ia to Ih are repeated until the component, embedded in loose particulate material, has been printed over its entire height.
  • the component is left in the powder bed for a sufficient time until it has sufficient strength. Afterwards, it can be taken out and cleaned of adherent powder residues.
  • the component can be aftertreated by suitable processes.
  • a layer 6 of particulate material 5 is printed with binder in the area 7. This is shown in FIG. 2a.
  • a second layer 9 of particulate material is applied and printed 7. This is shown in Figure 2c.
  • This layer 9 is now disappearing. As both layers are connected to each other, force is applied to the lower layer 6. If this layer 6 has sufficient strength, the stresses within the layers have the effect of a curvature 10. This is shown in FIG. 2d.
  • the solidification and shrinkage 8 takes place only delayed after the model construction. Thus, all areas of the component disappear quasi-simultaneously and uniformly. There is no delay. This is shown in FIG. 2h.
  • the particulate material according to the preferred embodiment shown polyethyl methacrylate and the binder 1-pentanol.
  • the component is, as already described, constructed in layers and according to a preferred embodiment, the finished component, embedded in loose particulate material 5, left to dry in the powder bed.
  • FIG. 3 a it is shown that if too large amounts of non-soluble fillers in the particulate material 5 are present, drying can not take place completely. Since the solvent transport from the component takes place mainly via the contact points of particles to particles in the surrounding powder bed, the non-soluble particles complicate the solvent flow 12 until the diffusion comes to a standstill after a few mm. The powder in this region 11 is largely saturated and does not take up any further solvent from the component 7.
  • saturation occurs after about 5 hours.
  • the thickness of the edge layer is about 2 mm.
  • the solvent can freely diffuse out of the component via the surrounding material and thus dries off. This is shown in FIG. 3b.
  • the solvent can escape from the component via the surrounding powder. It almost completely dries out within 24 hours. This can also be achieved by using a stronger solvent than binder so that the filler also swells and can take up and guide binder.
  • particulate material based on polymethyl methacrylate and a binder based on various methacrylates and / or styrenes is shown in FIG. 4a.
  • the component is, as already described, built up in layers of a particulate material and the binder. Once the binder from the printhead encounters the particulate matter in the powder bed, interactions begin between the various components of the system.
  • the base material 12 is dissolved.
  • the initiator 13 located in the base material 12 is washed out of the grain. The speed of this process step is dependent on the solubility of the base material 12 and the solution strength of the binder 22. According to the reaction shown in equation Ib, the initiator 13 is split by the accelerator 17 and forms radicals 19.
  • the addition of further monomers 15 to the monomer radical 20 forms a macromolecule 21.
  • the selection and composition of the monomer 15 can control the rate of the growth reaction.
  • the growth reaction is shown in Equation Id.
  • Equation Ie shows chain termination by combination and disproportionation.

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein selbständig aushärtendes Material zum schichtweisen Aufbau dreidimensionaler Bauteile, wobei das Material zumindest ein Partikelmaterial und ein getrennt aufzutragendes Bindemittel zur Verfestigung des Partikelmaterials aufweist und eine Verfestigungsdauer zumindest ein Vielfaches einer Auftragszeit einer Partikelschicht beträgt.

Description

Selbstaushärtendes Material und Verfahren zum schichtweisen
Aufbau von Modellen
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein selbst aushärtendes Material und ein Verfahren zum schichtweisen Aufbau dreidimensionaler Bauteile.
Verfahren zur Herstellung dreidimensionaler Bauteile sind schon seit längerer Zeit bekannt.
Beispielsweise wird in der europäischen Patentschrift EP 0 431 924 Bl ein Verfahren zur Herstellung dreidimensionaler Objekte aus Computerdaten beschrieben. Dort wird beschrieben, dass ein Partikelmaterial in einer dünnen Schicht auf eine Plattform aufgetragen und selektiv mittels eines Druckkopfes mit Binder bedruckt wird. Der bedruckte Bereich verklebt und verfestigt sich unter dem Einfluss des Binders. Die Plattform wird um eine Schichtdicke abgesenkt und mit einer neuen Schicht Partikelmaterial versehen, die e- benfalls bedruckt wird. Diese Schritte werden wiederholt, bis eine gewisse Höhe erreicht ist. Aus den bedruckten und verfestigten Bereichen entsteht so ein dreidimensionales Objekt. Dieses Objekt ist in losem Partikelmaterial eingebettet und wird entnommen und von losem Partikelmaterial befreit .
Bei diesen Verfahren wurde beobachtet, dass die gedruckten Objekte beim Bau beziehungsweise nach dem Bau auf Grund von Schwund bei ungleichmäßiger Aushärtung einen starken Verzug aufweisen und damit die Ungenauigkeitstoleranzen der geformten Bauteile relativ hoch sind.
Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein selbst- aushartendes Material zum schichtweisen Aufbau dreidimensionaler Bauteile, wobei das Material zumindest ein Partikelmaterial und ein getrennt aufzutragendes Bindemittel zur Verfestigung des Partikelmaterials aufweist und eine Verfestigungsdauer zumindest ein Vielfaches einer Auftragszeit einer Partikelschicht betragt.
Mit einem solchen Material ist es nun möglich, dass die zuerst gebauten, unten liegenden Schichten sich erst nach einer gewissen Zeit verfestigen und zusammenziehen. Darüber liegende bedruckte Schichten harten nicht wesentlich spater aus. Es entsteht durch das im Wesentlichen gleichzeitige Ausharten keine Spannung im bedruckten Bereich und daher auch kein wesentlicher Verzug oder Wölbung.
Ein selbst aushärtendes System im Sinne der Erfindung bezeichnet ein Bindersystem, das ohne fremde Einwirkung (in Form von Temperatur, Energiezugabe, ... ) binnen 72 Stunden oder schneller ausharten kann. Die dazu benotigte Zeit wird als Verfestigungsdauer bezeichnet.
Dabei ist nicht eine vollständige Aushärtung gemeint. Eine Grunteilfestigkeit ist ausreichend, bei der die Bauteile formstabil sind aber noch keine externen Kräfte standhalten. Das heißt, die Bauteile sollen in der Lage sein ihr Eigengewicht zu tragen. Ein großer Teil (>50%) des Schwundes, der bei der Verfestigung geschieht, findet dieser Zeit statt. Um eine verzögerte Aushärtung im Sinne der Erfindung handelt es sich wenn weniger als 5% der Verfestigung und somit der Schrumpfung innerhalb einer Schicht geschieht bevor die nächste Schicht aufgetragen wird.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum schichtweisen Aufbau dreidimensionaler Bauteile, wobei ein Partikelmaterial und ein Bindemittel zur selbständigen Verfestigung des Partikelmaterials aufgetragen werden und eine Verfestigungsdauer zumindest ein Vielfaches einer Auftragszeit einer Partikelschicht beträgt.
Dadurch, dass der Zeitpunkt der Verfestigung und somit das Eintreten der Verfestigung und des Schwundes verzögert wird, erreicht man ein quasi - relativ zur Zeit gesehen - gleichzeitiges Einwirken des Binders im gesamten Bauteil. Als Folge dessen schrumpft das Bauteil überall gleichmäßig und zur selben Zeit, so dass kein Verzug entsteht. Spannungen durch während der Bauphase entstehenden Schwund können im weichen, noch nicht ausgehärteten Bauteil ausgeglichen werden.
Der gleichmäßige Schwund kann, ähnlich wie dies bei Gussmodellen geschieht, durch das Aufskalieren des CAD-Modells mittels eines Skalierungsfaktors ausgeglichen werden. Schwindet das Bauteil bei der Verfestigung um einen Faktor x, so muss das Modell um den Selben Faktor x größer gebaut werden. Nach prozessbedingtem Schrumpfen weist es schließlich die richtige Größe auf.
Die Reaktions- bzw. Aushärtungsgeschwindigkeit ist abhängig von der Zeit, die benötigt wird, um eine Schicht zu beschichten und zu bedrucken, und die Höhe einer Schicht. Es ist meist nicht notwendig, die Aushärtung so lange zu verzogern bis das gesamte Modell gebaut ist. Für gewohnlich ist eine Verzögerung der Verfestigung um die Bauzeit von mindestens 20 Schichten ausreichend.
Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn das Bauteil nach spätestens 48 Stunden eine Grunteilfestigkeit aufweist .
Der optimale Wert der Verzögerung, so dass kein Verzug mehr entsteht, kann von einem Fachmann durch einfache Versuche (Druck und Vermessung eines Probekorpers) je nach Bauteil und verwendetem Material, bestimmt werden.
Häufig kann eine Verzögerung der Verfestigung um die Bauzeit für 150 Partikelschichten ausreichend sein.
Je nach Bauteil und verwendetem Material kann es gemäß einer bevorzugten Ausfuhrungsform jedoch auch vorteilhaft sein, wenn das Ausharten bzw. Verfestigen erst nach voll- standigem Aufbau des Bauteiles erfolgt.
Eine Verzögerung der Verfestigung kann beispielsweise durch Absenken der Temperatur beim Bauprozess erfolgen.
Gemäß einer weiteren Ausfuhrungsform der vorliegenden Erfindung kann es ebenfalls vorteilhaft sein, wenn reaktions- hemmende Zusatzstoffe dem Bindemittel bzw. Partikelmaterial zugesetzt werden.
Weiterhin konnte auch ein langsam wirkender Binder verwendet werden. Mit einem erfindungsgemäßen Material bzw. Verfahren ist es nun möglich Baumaterialien zu verwenden, die bisher auf Grund ihrer Neigung zum Schwund als ungeeignet galten.
Unter Bindemittel bzw. Binder wird im Sinne dieser Anmeldung jegliche Substanz verstanden, die das Partikelmaterial verkleben und zu einer zusammenhängenden Struktur verfestigen kann. Dazu eignen sich verschiedene Materialien und Reaktionsmechanismen. Insbesondere müssen Binder und Partikelmaterial ein geeignetes System sein.
Beispielhaft sollen im Folgenden einige Materialien und deren Reaktionsmechanismen aufgezählt werden:
Monomere Bindersysteme auf Basis von Acrylaten, Methac- rylaten, Styrolen, vernetzt oder unvernetzt, deren Polymerisation durch UV-Licht, Strahlung, Wärme, reaktive Aktivatoren ausgelöst wird,
Mehrkomponentenklebesysteme wie Polyurethanharze oder Epoxidharze, bei denen die Vernetzung durch die Reaktion der 2 Komponenten stattfindet,
- Substanzen, die das Partikelmaterial oder einen Teil davon anlösen und derart verkleben.
Das Bindemittel kann ferner verschiedene Lösungsmittel und/oder Monomere enthalten, Vernetzer, und/oder Reaktions- hilfsstoffe wie Verzögerer, Katalysatoren, Füllstoffe (z. B. Nanopartikel) aufweisen. Zu Verbesserung der Druckeigenschaften können dem Binderfluid noch weitere Hilfsstoffe z. B. zur Modifikation der Viskosität zugefügt werden.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann das Partikelmaterial Füllstoffe aufweisen, um eine Schwindung des aufgebauten Bauteiles zu minimieren oder die Materialeigenschaften zu verbessern.
Des Weiteren können Hilfsstoffe wie Initiatoren, Katalysatoren, Verzogerer dem Partikelmaterial zugesetzt sein, die z.B. für die Reaktion des Binders benotigt werden.
In einer besonderen Ausfuhrungsform des Verfahrens wird die Verklebung der Partikel des Partikelmaterials durch Losungsmittel erzielt.
Besonders vorteilhaft stellt sich bei einer derartigen bevorzugten Ausfuhrungsform die Verwendung eines gut loslichen Kunststoffes wie zum Beispiel Polyethylmethacrylat als Partikelmaterial heraus.
Das Bindemittel kann Losungsmittel, wie Alkohole, Ketone, Acetate aufweisen. Es kann auch ein Gemisch aus verschiedenen Losungsmitteln aufweisen.
Da das Bindemittel ein Losungsmittel aufweist, entstehen auch keine Probleme bei den Vorrichtungen zum Bereitstellen und eindosieren des Binders, da bspw. Druckkopfe nicht verstopfen.
Die bindende Wirkung des Losungsmittels beruht gemäß dieser bevorzugten Ausfuhrungsform darauf, dass die Korner des Partikelmaterials in den bedruckten Bereichen angelost werden und mit einander verkleben. Entweicht das Losungsmittel, verfestigen sich die Kontaktstellen der Korner und es entsteht ein zusammenhangender Bereich. Dabei kann in manchen Fallen ein Schwund im Material feststellt werden. Da eine Verfestigung und Schrumpfung mit dem Verdunsten des Lösungsmittels einhergeht, kann man durch eine Verzögerung des Verdampfens eine gleichmäßigere Verfestigung innerhalb des Bauteils und somit die Verminderung des Verzugs erreicht werden.
In einer besonderen Ausführungsform des Verfahrens wird dies durch eine Steuerung und insbesondere Absenkung der Prozesstemperatur erreicht.
In einer weiteren besonderen Ausführungsform des Verfahrens verhindert man durch die Zugabe eines Feuchthaltemittels wie zum Beispiel Monoethylenglycol das Entweichenn des Alkohols .
Als besonders vorteilhafte Lösung hat sich die Variation des Lösungsmittels herausgestellt. Da höherwertige Alkohole (n-Butanol, Pentanol, Hexanol, ...) höhere Siedepunkte und einen niedrigeren Dampfdruck besitzen, kann durch deren Einsatz auf einfache und effektive Weise das Abdampfen vermindert werden.
Bei einer Prozesstemperatur von bspw. 2O0C und der Verwendung eines Polyethylmethacrylat aufweisendes Partikelmaterial konnten mit Pentanol als Lösungsmittel sehr gute Ergebnisse erzielt werden. Das Lösungsmittel kann gemäß einer bevorzugten Ausführungsform mit einem Drop-On-Demand- Druckkopf auf die vorab aufgebrachte Partikelschicht gedruckt bzw. aufgetragen werden. Die eindosierte Menge Pentanol entspricht beispielsweise etwa 9 gew. % des Partikelmaterials. Auf solche Weise hergestellte Bauteile weisen keinen messbaren Verzug auf. Die Festigkeiten der Bauteile liegen höher als bei bekannten Verfahren. Da hier nur ein einfaches Kunststoffpulver und Alkohol als Losungsmittel verwendet werden, sind auch die Materialkosten gering.
Die Bauteile können nach ihrer Fertigstellung entweder im Pulverbett oder einzeln, bei Raumtemperatur oder bei bestimmten Temperaturen getrocknet werden.
Werden die Bauteile vor dem Trocknen aus dem Pulverbett genommen, ist darauf zu achten, dass durch ein ungleichmäßiges Trocknen nach dem Bauen ein Verzug entstehen kann. Ein Bauteil kann zum Beispiel ungleichmäßig austrocknen, wenn es mit der Unterseite auf einer undurchlässigen Oberflache aufliegt. Die Unterseite bleibt derart u.U. langer feucht und kann schließlich beim Trocknen zu einem Verzug des Bauteiles fuhren.
Es kann also für verzugsfreie Bauteile vorteilhaft sein, dass sie nach dem Bauen gleichmaßig austrocknen können.
Weiterhin können die noch feuchten, empfindlichen Bauteile bei der Entnahme beschädigt werden oder sich beim Trocknen durch ihr eigenes Gewicht verziehen.
In einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung geschieht die Trocknung dadurch, dass das Bauteil nach dem Drucken für einige Zeit im losen Pulverbett und von Pulver bedeckt gelassen wird bis es genügend getrocknet ist. Dabei ist darauf zu achten, dass das Pulverbett eine genügend hohe Permeabilität für das Losungsmittel besitzt.
Ist das Partikelmaterial selbst in der Lage, das Losungsmittel zu transportieren, so können die Bauteile weitestge- hend oder vollständig im Pulverbett getrocknet werden kon- nen. Dabei diffundiert das Lösungsmittel im Pulverbett von Korn zu Korn. Wichtig ist, dass das Partikelmaterial im Lösungsmittel löslich ist.
Im Sinne der Erfindung kann aber auch der Füllstoff so gewählt werden, dass er zumindest teilweise das Lösungsmittel aufnimmt und/oder leitet.
Darüber hinaus könnte das Lösungsmittel auch so gewählt werden, dass es vom Füllstoff ausreichend aufgenommen und/oder geleitet wird.
Bei der Verwendung von Lösungsmittel als Bindemittel zum Verkleben des Partikelmaterials kann nur eine begrenzte Festigkeit der Bauteile erzielt werden, da nach Entweichen des Lösungsmittels ein poröser Körper verbleibt.
Um noch höhere Festigkeiten zu erreichen kann es gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorteilhaft sein zusätzliches Material in Form eines Binders in das Pulverbett einzubringen.
Nahezu alle für das Verfahren geeigneten Binder weisen bei der Verfestigung ein Volumenschwund auf. Zum Beispiel wird bei der Verfestigungsreaktion von radikalisch polimerisier- ten Bindern die Doppelbindung der Monomere gespalten und bildet eine Bindung zum nächsten Monomer. Die Abstände der Moleküle sinken wenn sie zu einem solchen Makromolekül po- lymerisieren, was sich makroskopisch als Volumenschwund auswirkt. Bei der Polymerisation von monomeren Methyl- methacrylat zu Polymethylmethacrylat ist zum Beispiel ein Volumenschwund von 21% zu beobachten. Bei einer besonders vorteilhaften Ausfuhrungsform des Verfahrens wird ein Binder auf Basis von verschiedenen Methac- rylaten und/oder Styrolen verwendet, der beispielsweise selektiv mittels Piezodruckkopfen auf eine Pulverschicht aufgetragen werden konnte.
Das Bindemittel konnte neben einem Monomer auch einen Vernetzer (z.B. Mehrfunktionelle Methacrylate) aufweisen. Desweiteren konnte auch ein Katalysator (Toluidin) und/oder ein Verzogerer (Chinon) verwendet werden.
Weitere Zusätze und Reaktionshilfsmittel sind denkbar. Ein Fachmann kann durch Modifikation der Zusammensetzung des das Bindemittel aufweisende Material gezielt die Eigenschaften des Binders und somit des Bauteils einstellen.
Des Weiteren sind Zusätze zur Erhöhung oder Senkung der Viskosität, Oberflachenspannung und/oder anderer auf die Druckbarkeit Einfluss nehmender Eigenschaften der Binder- flussigkeit möglich. Hierdurch konnte die Druckbarkeit des Binders verbessert werden.
Das Partikelmaterial kann gemäß einer bevorzugten Ausfuhrungsform der der vorliegenden Erfindung ein Perlpolymeri- sat auf Basis von PMMA aufweisen. Andere Materialien wie ABS, PC-ABS, PA, PBT, Metalle waren ebenso einsetzbar.
Desweiteren kann das Partikelmaterial Füllstoffe wie Glas, Metalle, Kurzfasern aufweisen.
Vorteilhafterweise kann das Partikelmaterial einen Reaktionsinitiator (z. B. Benzoylperoxid) aufweisen. Ein solcher Initiator könnte entweder unter das Partikelmaterial gemischt werden oder in den Körnern des Partikelmaterials gelöst sein.
Wird ein das Bindemittel aufweisendes Druckfluid auf ein Partikelmaterial gedruckt, startet gemäß der beschriebenen bevorzugten Ausführungsform eine Reaktion zwischen dem im Pulver befindlichen Initiator (BPO) und dem im Fluid befindlichen Katalysator (Toluidin) . Es bilden sich Radikale, die eine Verkettungsreaktion des Monomers auslösen.
Versuchsergebnisse haben gezeigt, dass sich mit einem solchen System Bauteile mit hoher Festigkeit im SD- Druckverfahren herstellen lassen.
Um jedoch wieder einen Verzug zu vermeiden, wird beim Verfahren im Sinne der Erfindung die Polymerisationsreaktion verzögert .
Die Verzögerung kann auf unterschiedliche Weise erfolgen. Dabei können auch mehrere Effekte genutzt werden, um die Reaktionskinetik so zu steuern, dass verzugsfreie Bauteile entstehen.
Eine Auswahl von besonders vorteilhaften Möglichkeiten wird nachfolgend beschrieben:
Die Menge und Art des Initiators (z.B. Benxoylperoxid) bestimmt die Geschwindigkeit der Polymerisation. Durch einen 4-fachen Gehalt an Initiator kann die Reaktionsgeschwindigkeit verdoppelt werden. Verschiedene Initiatoren besitzen unterschiedliche Zerfallsraten und eine unterschiedliche Effektivität beim Starten der Polymerisationsreaktion. Typische Mengen an Initiator sind unter 5% der eindosierten Monomermenge . Gunstiger können Zugabemengen zwischen 0,1 und 2%, bezogen auf das eindosierte Monomer sein.
- Durch Zugabe verschiedener Mengen Katalysator (z.B. To- luidin) kann die Reaktionsgeschwindigkeit gesteuert werden. Dabei ergeben höhere Katalysatormengen eine schnellere Polymerisationsreaktion. Gunstig sind Zugabemengen von bis zu 5%. Noch gunstiger sind Zugabemengen zwischen 0,1 und 1%, bezogen auf das eindosierte Monomer.
- Der Initiator (z. B. Benzoylperoxid) kann entweder dem Partikelmaterial zugefugt werden oder sich in dem Korn gelost befinden. Die Polymerisationsreaktion wird verzögert wenn sich der Initiator im Korn befindet, da dann das Korn zunächst angelost und der Initiator ausgeschwemmt werden muss, bevor eine Verkettungsreaktion starten kann. Dabei entscheidet die Loslichkeit des Partikelmaterials, die Aggressivität des Monomers und die Prozesstemperatur über die Geschwindigkeit des Anlosens.
- Über eine geeignete Auswahl der Monomere kann ein Fachmann die Reaktionsgeschwindigkeit steuern. Unterschiedliche Monomere weisen verschiedene Reaktionsgeschwindigkeiten auf. Zusatzlich ist es möglich, durch die Verwendung einer Kombination verschiedener Monomere in einem Bindersystem (z.B. Copolymerisation von Styrol und Me- thylmethacrylat) eine beschleunigte Reaktion im Vergleich zu einem einkomponentigen System zu erzielen.
Die Temperatur, bei der die Polymerisation ablauft, bestimmt die Reaktionsgeschwindigkeit. Höhere Temperaturen steigern die Beweglichkeit der Moleküle. Dadurch können Sie schneller ihre Reaktionspartner finden und die Polymerisationsgeschwindigkeit steigt .
- Eine weitere Möglichkeit die Reaktion zu Verzogern ist die Verwendung einer Substanz, die die Reaktion verlang- samt. Besonders vorteilhaft erweisen sich solche Materialien, die zwar die Polymerisationsreaktion zeitlich verzögern, jedoch nicht die Reaktivität des Systems dämpfen. Ein solcher Verzögerer ist z. B. Benzochinon. Verzögerer, die die Reaktion generell verlangsamen, führen dazu, dass eventuell nicht alles Monomer umgesetzt wird. Nicht ausreagiertes Restmonomer ist ungünstig, da dadurch die Festigkeit der Bauteile sinkt. Durch Verzögerer erster Art ist dies nicht der Fall.
Die oben genannten Möglichkeiten stellen nur eine Auswahl dar. Ein Fachmann kann durch geeignete Kombination der oben genannten Methoden die Reaktionskinetik an die Anforderungen des Verfahrens anpassen.
Bei der Einstellung der Reaktionsgeschwindigkeit im Sinne der Erfindung muss darauf geachtet werden, dass die Polymerisation langsam genug stattfindet, dass sich der auftretende Schwund sich nicht in Verzug des Bauteils auswirkt. Im Allgemeinen wird dies erreicht, in dem die Reaktionszeit größer ist als die Zeit, die der 3D-Drucker benötigt um das Bauteil aufzubauen.
In einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird dem Partikelmaterial ein Verdickungsmittel zugesetzt, dass schnell von der Flüssigkeit aufgenommen wird und dabei deren Viskosität erhöht. Dadurch sinkt die Neigung der Flüssigkeit, im Pulverbett zu sickern, und die Geometrie der Bauteile wird genau abgebildet.
Besonders Vorteilhaft ist es, wenn die Verdickung durch das Partikelmaterial selbst oder einen ihrer Komponenten geleistet wird. In einer bevorzugten Ausführungsform der Er- findung wird dies erreicht, in dem ein im Druckfluid lösliches Material (Polymer) verwendet wird, das sich im Druckfluid löst und deren Viskosität steigert. Dabei reichen schon geringe Mengen an Polymerpulver aus, das Fluid ausreichend abzubinden.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie deren Beschreibung.
Zeichnungen :
Zur näheren Erläuterung wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben.
In der Zeichnung zeigt dabei:
Figur 1 die Abfolge eines erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einer bevorzugten Ausführungsform;
Figur 2 die Auswirkung von Schwund bei verschiedenen Verfestigungsgeschwindigkeiten;
Figur 3 die Trocknung der Bauteile im Pulverbett;
Bezug nehmend auf Figur 1 wird im Folgenden die Abfolge des Drückens gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens für den Einsatz beim schichtweisen Aufbau von Modellen aus Partikelmaterial und Bindemittel bei einem Rapid-Prototyping-Verfahren beschrieben. Gemäß der beschriebenen bevorzugten Ausführungsform weist das Partikelmaterial Polyethylmethacrylat und das Bindemittel 1-Pentanol auf.
Beim Aufbau eines Bauteiles, wie beispielsweise eines Gussmodells, wird eine Bauplattform 4, auf der das Modell aufgebaut werden soll, um eine Schichtstärke des Partikelmaterials 5 abgesenkt. Danach wird das Partikelmaterial 5, beispielsweise das sehr feine und alkohollösliche Kunststoffpulver auf Basis von Polyethylmethacrylat, mit Hilfe eines Beschichters 1 in einer gewünschten Schichtstärke auf die Bauplattform 4 aufgetragen. Danach schließt sich das selektive Auftragen von Bindemittel, zum Beispiel Pentanol, auf auszuhärtende Bereiche an. Dies kann beispielsweise mittels eines Drop-on-demand-Tropfenerzeugers 3, nach Art eines Tintenstrahldruckers, durchgeführt werden. Diese Auftragungsschritte werden wiederholt, bis das fertige Bauteil, eingebettet in loses Partikelmaterial 5 erhalten wird.
Am Anfang steht der Beschichter 1 in der Ausgangslage, was in Figur Ia dargestellt ist.
Wie in Figur Ib dargestellt ist, wird im Folgenden zum Aufbau eines Modells die Bauplattform 4 um mehr als eine Schicht abgesenkt.
Danach fährt der Beschichter 1, wie in Figur Ic gezeigt, ohne Partikelmaterial auszustoßen in die Position gegenüber der Befüllvorrichtung 2, bis er über dem Rand der Bauplattform 4 steht.
Nun wird die Bauplattform 4 genau auf Schichthöhe angehoben, was aus Figur Id ersehen werden kann. Das heißt, dass die Bauplattform 4 nun genau um eine Schichthöhe abgesenkt ist.
Anschließend fährt der Beschichter 1 in konstanter Fahrt über die Bauplattform 4. Dabei gibt er Partikelmaterial 5 in genau der richtigen Menge ab und beschichtet die Bauplattform 4. Dies ist in Figur Ie gezeigt.
Der Beschichter 1 fährt nach der Beschichtungsfahrt ohne Schwingbewegung in Eilfahrt zur Ausgangsposition zurück und kann bei Bedarf über die Befüllvorrichtung 2 neu befüllt werden. Dies ist in Figur If gezeigt.
Der Druckkopf 3 Überfährt nun die Bauplattform 4 und dosiert dabei den Binder selektiv an den Stellen ein, wo eine Aushärtung erzielt werden soll. Dies ist in Figur Ig dargestellt.
Nachdem der Druckkopf 3 in Ausgangslage zurück gefahren ist befinden sich alle Komponenten wieder in Anfangsposition. Dies ist in Figur Ih dargestellt, die der Figur Ia entspricht.
Der Druckprozess des Bindemittels auf das Partikelmaterials 1 kann schon während oder auch nach dem Beschichten erfolgen.
Die Schritte Ia bis Ih wiederholen sich bis das Bauteil, eingebettet in losem Partikelmaterial, über die gesamte Höhe gedruckt wurde.
Das Bauteil wird ausreichende Zeit im Pulverbett gelassen, bis es ein genügende Festigkeit besitzt. Danach kann es herausgenommen und von anhaftenden Pulverresten gereinigt werden.
Das Bauteil kann durch geeignete Prozesse nachbehandelt werden.
Bezugnehmend auf Figur 2 wird im Folgenden die Auswirkung von Schwund bei verschiedenen Verfestigungsgeschwindigkeiten dargestellt.
Es wird abwechselnd Partikelmaterial 5 und Binder auf einer Schicht 6 aufgetragen. Der bedruckte Bereich 7 zieht sich in Folge des Schwunds 8 zusammen. In Figur 2a bis 2e wird gezeigt, dass zu schnelle Verfestigung - und damit Schwindung - zu einem Geometrieverzug im fertigen Bauteil führt. Im Sinne dieser Erfindung kann dies durch gezielte Verzögerung der Verfestigungszeit wie in Figur 2f bis 2h vermieden werden .
Zunächst wird eine Schicht 6 aus Partikelmaterial 5 mit Binder im Bereich 7 bedruckt. Dies ist in Figur 2a dargestellt.
Der bedruckte Bereich 7 schwindet 8 in Folge schneller Verfestigung. Dies ist in Figur 2b dargestellt.
Eine zweite Schicht 9 aus Partikelmaterial wird aufgetragen und bedruckt 7. Dies wird in Figur 2c gezeigt.
Auch diese Schicht 9 schwindet nun. Da beide Schichten mit einander verbunden sind wird Kraft auf die untere Schicht 6 ausgeübt . Weist diese Schicht 6 eine genügende Festigkeit auf, wirken sich die Spannungen innerhalb der Schichten als Wölbung 10 aus. Dies ist in Figur 2d dargestellt.
Die daraus hervorgehenden Bauteile zeigen diesen gewölbten Verzug auf.
Ist die untere Schicht noch weich, werden die Spannungen durch plastische Verformung 8 ausgeglichen. Dies ist in Figur 2e dargestellt.
Da sich dieser Fehler über viele Schichten hinweg aufsummiert, weisen die daraus hervorgehenden Bauteile schräge Seitenflächen auf.
Der Modellaufbau aus Schichten 6 geschieht bei der Verwendung verzögerter Bindersysteme gleich. Jedoch findet zwischen den Schichten keine Verfestigung und somit keine Schwindung des bedruckten Bereichs 7 statt. Dies ist in Figur 2f und 2g dargestellt.
Die Verfestigung und der Schwund 8 tritt erst verzögert nach dem Modellaufbau statt. Somit schwinden alle Bereiche des Bauteils quasi-gleichzeitig und gleichmäßig. Es tritt kein Verzug auf. Dies ist in Figur 2h dargestellt.
Bezug nehmend auf Figur 3 werden im Folgenden die Vorgänge beim Trocknen und der Verfestigung eines auf Lösungsmittel basierten Binders gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt.
Das Partikelmaterial weist gemäß der gezeigten bevorzugten Ausführungsform Polyethylmethacrylat und das Bindemittel 1- Pentanol auf. Das Bauteil wird, wie bereits beschieben, schichtweise aufgebaut und gemäß eine bevorzugten Ausführungsform das fertige Bauteil, eingebettet in loses Partikelmaterial 5, zum Trocknen im Pulverbett belassen.
In Figur 3a wird gezeigt, dass bei zu großen Mengen an nicht-löslichen Füllstoffen im Partikelmaterial 5 die Trocknung nicht vollständig stattfinden kann. Da der Lösungsmitteltransport aus dem Bauteil hauptsächlich über die Kontaktpunkte von Partikel zu Partikel im umliegenden Pulverbett stattfindet erschweren die nicht-löslichen Partikel den Lösungsmittelfluss 12 bis die Diffusion nach einigen mm zu erliegen kommt. Das Pulver in diesem Bereich 11 ist wei- testgehend gesättigt und nimmt kein weiteres Lösungsmittel aus dem Bauteil 7 auf.
Bei einem System aus Polyethylmethacrylat-Partikelmaterial und Polymethylmethacrylat-Füllstoff und einem Binder auf Pentanol-Basis die Sättigung nach ca. 5 Stunden erfolgt. Die Dicke der Randschicht beträgt ca. 2 mm.
Befindet sich ausreichend lösliches Partikelmaterial um das Bauteil, kann das Lösungsmittel ungehindert über das umliegende Material aus dem Bauteil diffundieren und trocknet so ab. Dies ist in Figur 3b dargestellt.
Wird ein reines und lösliches Polyethylmethacrylat- Partikelmaterial ohne Füllstoff verwendet, kann dass Lösungsmittel über das umliegende Pulver aus dem Bauteil entweichen. Es trocknet binnen 24 Stunden fast vollständig aus . Dies kann auch dadurch erreich werden, dass ein stärkeres Lösungsmittel als Binder verwendet wird, so dass auch der Füllstoff angequollen wird und Binder aufnehmen und leiten kann.
Figure imgf000022_0001
Tabelle Ia I ( 13 ) → 2 R* ( 19 )
R* ( 19 ) + M ( 15 ) → RM* ( 20 ]
RM* ( 20 ) + n M ( 15 ) → RMn+ 1"
Kombination: RMn * + RMm * → RMn+mR (21) Disproportionierung: RMn * + RMm * → RMn + RMm (21)
Bezugnehmend auf Tabelle Ia und die Reaktionsgleichungen Ib bis e werden im Folgenden die Vorgänge beim Vernetzen und der Verfestigung eines auf radikalischer Polymerisation basierten Binders gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt.
Insbesondere soll dabei von dem Partikelmaterial auf Basis von Polymethylmethacrylat und einem Binder auf Basis verschiedener Methacrylate und/oder Styrole ausgegangen werden. Die Zusammensetzung eines solchen Pulver / Flüssigkeitssystems ist in Figur 4a dargestellt.
Das Bauteil wird, wie bereits beschrieben, schichtweise aus einem Partikelmaterial und dem Binder aufgebaut. Sobald der Binder aus dem Druckkopf auf das Partikelmaterial im Pulverbett trifft, beginnen die Interaktionen zwischen den verschiedenen Komponenten des Systems. Zunächst wird das Grundmaterial 12 angelöst. Dabei wird der sich im Grundmaterial 12 befindliche Initiator 13 aus dem Korn geschwemmt. Die Geschwindigkeit dieses Prozessschritts ist von der Löslichkeit des Grundmaterials 12 und die Lösungsstärke des Binders 22 ab. Nach der in Gleichung Ib dargestellten Reaktion wird der Initiator 13 durch den Beschleuniger 17 gespalten und bildet Radikale 19.
Diese Radikale spalten die Doppelbindung eines Monomers 15 und reagieren zu einem Monomerradikal 20. Dies ist in Gleichung Ic dargestellt.
Durch die Addition weiterer Monomere 15 an das Monomerradikal 20 bildet sich ein Makromolekül 21. Durch die Auswahl und Komposition des Monomers 15 kann die Geschwindigkeit der Wachstumsreaktion gesteuert werden. Die Wachstumsreaktion ist in Gleichung Id dargestellt.
Durch die Kettenabbruchreaktion wird das Wachsen der Makromoleküle beendet. Es sind verschiedenen Abbruchmechanismen in der Literatur beschrieben. Gleichung Ie zeigt Kettenabbruch durch Kombination und Disproportionierung.

Claims

Patentansprüche
1. Selbständig aushärtendes Material zum schichtweisen Aufbau dreidimensionaler Bauteile, wobei das Material zumindest ein Partikelmaterial und ein getrennt aufzutragendes Bindemittel zur Verfestigung des Partikelmaterials aufweist und eine Verfestigungsdauer zumindest ein Vielfaches einer Auftragszeit einer Partikelschicht betragt.
2. Selbständig aushärtendes Material nach Anspruch 1, wobei die Verfestigungsdauer großer als eine 20-fache Auftragszeit der Partikelschicht betragt.
3. Selbständig aushärtendes Material nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Verfestigung des Bindemittels nach dem Aufbau des Bauteiles eintritt.
4. Selbständig aushärtendes Material nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Bauteil spätestens nach 72 h eine Grunteilfestigkeit aufweist
5. Selbständig aushärtendes Material nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Binder zumindest einen Bestandteil der Gruppe umfassend aufweisend Acrylate, Methac- rylate und oder Styrole aufweist.
6. Selbständig aushärtendes Material nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Partikelmaterial PoIy- methylmethacrylat aufweist.
7. Selbständig aushärtendes Material nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Bindemittel mittels UV- Licht, Strahlung, Warme und/oder reaktive Aktivatoren poly- merisiert werden kann.
8. Selbständig aushärtendes Material nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Binder ein Mehrkomponen- tenklebesystem umfasst.
9. Selbständig aushärtendes Material nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Bindemittel Polyurethanharze oder Epoxidharze aufweist.
10. Selbständig aushärtendes Material nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Binder zumindest einen Teil des Partikelmaterials anlost.
11. Selbständig aushärtendes Material nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Binder weitere Zusätze zur Verbesserung der Verdruckbarkeit, wie beispielsweise Erhöhung oder Senkung der Viskosität und/oder der Oberflachenspannung aufweist.
12. Selbständig aushärtendes Material nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Partikelmaterial Füllstoffe aufweist.
13. Verfahren zum schichtweisen Aufbau dreidimensionaler Bauteile, wobei ein Partikelmaterial und ein Bindemittel zur selbständigen Verfestigung des Partikelmaterials aufgetragen werden und eine Verfestigungsdauer zumindest ein Vielfaches einer Auftragszeit einer Partikelschicht beträgt.
14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Verfestigungsdauer im Bereich vom 20-fachen bis zum 150-fachen der Auftragszeit der Partikelschicht beträgt.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 und 13, wobei das Bauteil spätestens nach 72 h eine Grünteilfestigkeit aufweist .
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei die Verfestigungsdauer mittels einer Prozesstemperatur gesteuert wird.
17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 13 bis 16, wobei eine Polymerisierung des Binders mittels UV- Licht, Strahlung, Wärme und/oder reaktiven Aktivatoren durchgeführt wird.
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