DE102018121230A1 - Process for additive manufacturing of workpieces from a flame-retardant polyamide material, thereby obtainable workpieces and use of the polyamide material - Google Patents

Abstract

Translated fromGerman

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur additiven Fertigung von flammhemmend ausgerüsteten Werkstücken mit einem verbesserten Brandverhalten. Hierfür werden Polyamidmaterialien bereitgestellt, die ein Flammschutzmittel enthalten, das unter einem oder mehreren von rotem Phosphor, phosphorhaltigen Verbindungen und Flammschutzmitteln auf Melaminbasis ausgewählt wird. Es werden insbesondere pulverförmige flammhemmend ausgerüstete Polyamidmaterialien bereitgestellt, die für das selektive Lasersintern geeignet sind. Die durch selektives Lasersintern aus diesen pulverförmigen flammhemmend ausgerüsteten Polyamidmaterialien hergestellten Werkstücke zeigen neben dem guten Brandverhalten auch eine überraschend hohe Oberflächenglätte. Besonders gut geeignet ist ein Polyamidmaterial aus Polyamid 6 und roten Phosphor. Die Werkstücke können beim Innenausbau von Flugzeugen, insbesondere im druckbelüfteten Bereich, eingesetzt werden.The invention relates to a method for the additive manufacturing of flame-retardant workpieces with improved fire behavior. For this purpose, polyamide materials are provided which contain a flame retardant which is selected from one or more of red phosphorus, phosphorus-containing compounds and flame retardants based on melamine. In particular, powdery flame-retardant polyamide materials are provided which are suitable for selective laser sintering. The workpieces produced by selective laser sintering from these powdered flame-retardant polyamide materials show not only the good fire behavior but also a surprisingly high surface smoothness. A polyamide material made of polyamide 6 and red phosphorus is particularly suitable. The workpieces can be used in the interior of aircraft, especially in the pressurized area.

Description

Translated fromGerman

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur additiven Fertigung eines Werkstücks aus einem flammhemmend ausgerüsteten Polyamidmaterial und die durch dieses Verfahren erhältlichen Werkstücke.The invention relates to a method for the additive manufacturing of a workpiece from a flame-retardant polyamide material and the workpieces obtainable by this method.

Sie betrifft außerdem ein flammhemmend ausgerüstetes pulverförmiges Polyamidmaterial und seine Verwendung in einem Verfahren zur additiven Fertigung.It also relates to a flame-retardant powdered polyamide material and its use in a process for additive manufacturing.

Additive Fertigungsverfahren wurden anfänglich im Wesentlichen für die Herstellung einzelner Prototypen („rapid prototyping“) verwendet. Mit der Verbesserung der Fertigungsverfahren gewinnen additive Fertigungsverfahren eine immer größere Bedeutung für Herstellung von Serienprodukten („rapid manufacturing“).Additive manufacturing processes were initially used primarily for the production of individual prototypes (“rapid prototyping”). With the improvement of manufacturing processes, additive manufacturing processes are becoming increasingly important for the production of series products ("rapid manufacturing").

Zu den industriell angewendeten additiven Fertigungsverfahren gehört das selektive Lasersintern (SLS). Eine wesentliche Anwendung des selektiven Lasersinterns liegt bei der Herstellung von Gegenständen aus einem Thermoplasten. Die beim SLS-Verfahren einsetzbaren Thermoplaste werde im Folgenden auch als thermoplastische Polymermaterialien oder kurz Polymermaterialien bezeichnet.Selective laser sintering (SLS) is one of the additive manufacturing processes used in industry. An essential application of selective laser sintering is in the production of objects from a thermoplastic. The thermoplastics that can be used in the SLS process are also referred to below as thermoplastic polymer materials or polymer materials for short.

Bei der Auswahl der Polymermaterialien, die im SLS-Verfahren eingesetzt werden können, geht man von den Polymermaterialien aus, die in isotropen Herstellungsverfahren, wie dem Spritzgießen einer in einem Extruder erweichten Polymermasse, zu Produkten mit dem gewünschten Eigenschaftsprofil führen. Hierzu gehören beispielsweise gute mechanische Eigenschaften, wie die Zugfestigkeit, und chemische Eigenschaften, wie Beständigkeit gegen Schmierstoffe und Treibstoffe und gute Brandschutzeigenschaften. Für den Brandschutz werden Polymere üblicherweise mit Flammschutzmitteln flammhemmend ausgerüstet.When selecting the polymer materials that can be used in the SLS process, one starts from the polymer materials that lead to products with the desired property profile in isotropic production processes, such as the injection molding of a polymer mass softened in an extruder. These include, for example, good mechanical properties such as tensile strength, and chemical properties such as resistance to lubricants and fuels and good fire protection properties. For fire protection, polymers are usually given flame retardants with flame retardants.

Zusätzlich müssen die Polymermaterialien für eine Verwendung unter den speziellen Verfahrensbedingungen des selektiven Lasersinterns geeignet sein. Die Polymerpartikel müssen sich beispielsweise bei der hohen Temperatur des Pulverbetts nahe der Schmelztemperatur des Polymermaterials gleichmäßig mit einer Rakel zu einer dünnen Schicht verteilen lassen. Sie sollen ein Pulverbett liefern, das auch beim Hindurchströmen eines Schutzgases ruhig ist. Im Hinblick auf das Endprodukt ist erforderlich, dass mit dem pulverförmige Polymermaterial gesinterte Produkte mit einer geeigneten Porosität erhalten werden. Die Porosität des gesinterten Polymers ist mitentscheidend für die Festigkeit des fertigen Werkstücks. Außerdem muss das pulverförmige Polymermaterial so aufgebaut sein und muss das selektive Lasersintern so durchgeführt werden, dass es zu keinem Übersintern kommt.In addition, the polymer materials must be suitable for use under the specific process conditions of selective laser sintering. For example, at the high temperature of the powder bed near the melting temperature of the polymer material, the polymer particles must be able to be distributed evenly with a doctor blade to form a thin layer. They are intended to supply a powder bed that is quiet even when a protective gas flows through it. With regard to the end product, it is necessary that products sintered with the powdery polymer material are obtained with a suitable porosity. The porosity of the sintered polymer is crucial for the strength of the finished workpiece. In addition, the powdery polymer material must be constructed and the selective laser sintering must be carried out so that there is no oversintering.

Beim selektiven Lasersintern kann eine Vielzahl an Polymermaterialien eingesetzt werden. Verwendbar sind Polyolefine, Polycarbonate, Polyamide, Polyvinylchloride, Polybutylenterephthalate, Polyacetale, Polystyrole. Für anspruchsvolle Anwendungen im Hochleistungsbereich ist die Anzahl der industriell brauchbaren Polymermaterialien jedoch eher gering. Die vorhandenen Materialien zeigen teilweise ein unzureichendes Eigenschaftsprofil.A variety of polymer materials can be used in selective laser sintering. Polyolefins, polycarbonates, polyamides, polyvinyl chlorides, polybutylene terephthalates, polyacetals, polystyrenes can be used. However, the number of industrially usable polymer materials is rather small for demanding applications in the high-performance range. The existing materials sometimes show an inadequate property profile.

Eine besonders hohe Leistungsfähigkeit wird von Polymermaterialien erwartet, die im Luftfahrzeugbau zum Einsatz kommen. Für dieses Einsatzgebiet zeigen Polyamidmaterialien ein vorteilhaftes Eigenschaftsprofil. Sie verfügen über eine hohe Festigkeit und Steifigkeit, gute Chemikalienbeständigkeit und Langzeitstabilität. Außerdem eignen sie sich wegen ihrer guten Trennschärfenauflösung, ihrer Detailtreue und den Nachbehandlungsmöglichkeiten gut für das selektive Lasersintern.Particularly high performance is expected from polymer materials that are used in aircraft construction. For this area of application, polyamide materials have an advantageous property profile. They have high strength and rigidity, good chemical resistance and long-term stability. In addition, they are well suited for selective laser sintering due to their good separation resolution, their level of detail and the post-treatment options.

Damit Polyamidmaterialien im Luftfahrzeugbau verwenden werden können, müssen sie mit Flammschutzmitteln flammhemmend ausgerüstet werden. Für die flammhemmende Ausrüstung von Polymeren stehen anorganisch-mineralische Flammschutzmittel, stickstoffhaltige Flammschutzmittel, phosphorhaltige Flammschutzmittel und halogenhaltige Flammschutzmittel zur Verfügung. Problematisch am Einbringen derartiger Flammschutzmittel ist, dass sie die chemischen und physikalischen Eigenschaften von Polyamidmaterialien beeinflussen können.So that polyamide materials can be used in aircraft construction, they must be equipped with flame retardants. Inorganic-mineral flame retardants, nitrogen-containing flame retardants, phosphorus-containing flame retardants and halogen-containing flame retardants are available for the flame-retardant finishing of polymers. The problem with the introduction of such flame retardants is that they can influence the chemical and physical properties of polyamide materials.

Die Vielzahl der Anforderungen, die an Polymermaterialien für additive Fertigungsverfahren, insbesondere das selektive Lasersintern, gestellt werden, hat zur Entwicklung von pulverförmigen Spezialprodukten mit Eignung für die additive Fertigung geführt. Am Markt verfügbare pulverförmige Polymermaterialien sind daher speziell für das selektive Lasersintern optimiert worden und werden typischerweise nicht in Spritzgussverfahren und Extrusionsverfahren eingesetzt.The multitude of requirements placed on polymer materials for additive manufacturing processes, in particular selective laser sintering, has led to the development of powdery special products suitable for additive manufacturing. Powdery polymer materials available on the market have therefore been specially optimized for selective laser sintering and are typically not used in injection molding and extrusion processes.

Ein speziell für die additive Fertigung entwickeltes, flammhemmend ausgerüstetes Polyamidmaterial ist von der EOS GmbH unter der Bezeichnung PA 2241 FR im Handel erhältlich ist. Hierbei handelt es sich um ein Polyamid 12, das ein halogenhaltiges Flammschutzmittel enthält. PA 2241 FR ist ein weißes Polymerpulver und kann aufgrund seiner flammhemmenden Eigenschaften als Hochleistungskunststoff in der Luft- und Raumfahrt eingesetzt werden. A flame-retardant polyamide material specially developed for additive manufacturing is commercially available from EOS GmbH under the name PA 2241 FR. This is a polyamide 12 that contains a halogen-containing flame retardant. PA 2241 FR is a white polymer powder and, due to its flame-retardant properties, can be used as a high-performance plastic in the aerospace industry.

Ein weiteres speziell für die additive Fertigung entwickeltes, flammhemmend ausgerüstetes Polyamidmaterial ist von der EOS GmbH unter der Bezeichnung PA 2210 FR im Handel erhältlich. Hierbei handelt es sich um ein Polyamid 12, das ein halogenfreies Flammschutzmittel enthält. PA 2210 FR ist ein weißes Polymerpulver, für das Luft- und Raumfahrt, Elektrotechnik und Elektrik als mögliche Anwendungsgebiete angegeben werden.Another flame-retardant polyamide material specially developed for additive manufacturing is commercially available from EOS GmbH under the name PA 2210 FR. This is a polyamide 12 that contains a halogen-free flame retardant. PA 2210 FR is a white polymer powder for which aerospace, electrical engineering and electrics are specified as possible areas of application.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren für die additive Fertigung eines Werkstücks aus einem flammhemmend ausgerüsteten Polyamidmaterial anzugeben.It is an object of the present invention to provide an improved method for the additive manufacturing of a workpiece from a flame-retardant polyamide material.

Es ist weiterhin Aufgabe der vorliegenden Erfindung, verbesserte, durch additive Fertigung erhältliche flammhemmend ausgerüstete Werkstücke bereitzustellen.It is a further object of the present invention to provide improved flame-retardant workpieces obtainable by additive manufacturing.

Es ist weiterhin Aufgabe der vorliegenden Erfindung, verbesserte flammhemmend ausgerüstete Polyamidmaterialien bereitzustellen, die für eine Verwendung in einem additiven Fertigungsverfahren geeignet sind.It is a further object of the present invention to provide improved flame-retardant polyamide materials which are suitable for use in an additive manufacturing process.

Nach einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur additiven Fertigung eines Werkstücks aus einem flammhemmend ausgerüsteten Polyamidmaterial, wobei das Flammschutzmittel für die flammhemmende Ausrüstung des Polyamidmaterials unter einem oder mehreren von rotem Phosphor, phosphorhaltigen Verbindungen und Flammschutzmitteln auf Melaminbasis ausgewählt wird.According to a first aspect, the invention relates to a method for additively manufacturing a workpiece from a flame-retardant polyamide material, the flame retardant for the flame retardant finishing of the polyamide material being selected from one or more of red phosphorus, phosphorus-containing compounds and flame retardants based on melamine.

Das in dem Polyamidmaterial verwendete Flammschutzmittel kann aus einem einzigen der oben genannten Materialien, wie aus rotem Phosphor, oder aus einer Kombination der oben genannten Materialien, wie beispielsweise aus rotem Phosphor und einem Flammschutzmittel auf Melaminbasis, bestehen.The flame retardant used in the polyamide material may consist of a single one of the above materials, such as red phosphorus, or a combination of the above materials, such as red phosphorus and a melamine based flame retardant.

Bei dem additiven Fertigungsverfahren kann es sich im Wesentlichen um ein im Pulverbett durchgeführtes Verfahren, wie selektives Lasersintern (SLS), selektives Laserschmelzen (SLM) oder selektives Absorbing-Sintering (SAS) handeln. Die flammhemmend ausgerüsteten Polyamidmaterialien können aber auch beim Fused Deposition Modeling, Fused Layer Modeling (FLM), Maskensintern und Polyjet-Modeling eingesetzt werden. Hierbei wird das flammhemmende Polyamidmaterial in Form eines Filaments oder in Form von Pellets verarbeitet.The additive manufacturing process can essentially be a process carried out in a powder bed, such as selective laser sintering (SLS), selective laser melting (SLM) or selective absorbing sintering (SAS). The flame-retardant polyamide materials can also be used in fused deposition modeling, fused layer modeling (FLM), mask sintering and polyjet modeling. The flame-retardant polyamide material is processed in the form of a filament or in the form of pellets.

Es ist bevorzugt, dass das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:

1. a) Bereitstellen des flammhemmend ausgerüsteten Polyamidmaterials in Form eines Pulvers,
2. b) Aufbringen des pulverförmigen, flammhemmend ausgerüsteten Polyamidmaterials auf eine Unterlage unter Erhalt einer Pulverschicht;
3. c) selektives Bestrahlen der Bereiche der Pulverschicht, die für die Werkstückbildung vorgesehen sind, mit einer Strahlung, insbesondere Laserstrahlung, die dafür geeignet ist, die Partikel der Pulverschicht in diesen Bereichen durch Sintern oder Schmelzen und Erstarren miteinander zu verbinden;
4. d) Wiederholen der Schritte b) und c) oberhalb der jeweils zuletzt bestrahlten Pulverschicht als Unterlage, bis das Werkstück aus flammhemmend ausgerüstetem Polyamidmaterial ausgebildet ist,
5. e) Trennen des Werkstücks von dem nicht durch Sintern oder Schmelzen und Erstarren verfestigten pulverförmigen, flammhemmend ausgerüsteten Polyamidmaterial.

It is preferred that the method comprises the following steps:

1. a) providing the flame-retardant polyamide material in the form of a powder,
2. b) applying the powdered, flame-retardant polyamide material to a base to obtain a powder layer;
3. c) selective irradiation of the areas of the powder layer intended for workpiece formation with radiation, in particular laser radiation, which is suitable for connecting the particles of the powder layer in these areas by sintering or melting and solidification;
4. d) repeating steps b) and c) above the respectively last irradiated powder layer as a base until the workpiece is made of flame-retardant polyamide material,
5. e) separating the workpiece from the powdery, flame-retardant polyamide material which has not been solidified by sintering or melting and solidification.

Das pulverförmige flammhemmend ausgerüsteten Polyamidmaterial ist gut für eine Verarbeitung im Pulverbett geeignet. Es lässt sich einfach und homogen mit einer Rakel auf dem Pulverbett der Bauplattform verteilen und zeigt im Sinterprozess ein sehr gutes Fließverhalten und damit zusammenhängend eine vorteilhafte Schichtauftragung und Partikelanordnung.The powdery flame-retardant polyamide material is well suited for processing in a powder bed. It can be spread easily and homogeneously with a doctor blade on the powder bed of the build platform and shows a very good flow behavior in the sintering process and in connection with this an advantageous layer application and particle arrangement.

Weiterhin wird beim Lasersintern eine gute Materialkonsolidierung und Formtreue, wie wenig Verzug, festgestellt. Das Verarbeitungsfenster oder Prozessfenster ist deutlich vergrößert. Pulverförmiges Polyamidmaterial, das beim Lasersintern nicht verfestigt wurde, kann im Bauraum wiederverwendet werden. Die Refresh-Rate des Lasersinterpulvers ist hoch.Furthermore, good material consolidation and shape retention, such as little distortion, is found during laser sintering. The processing window or process window is significantly enlarged. Powdery Polyamide material that was not solidified during laser sintering can be reused in the installation space. The refresh rate of the laser sinter powder is high.

Das erhaltene Werkstück auf der Basis eines Polyamidmaterials und mindestens eines Flammschutzmittels, wie roter Phosphor, zeigt bei der Brandprüfung nach AITM-0002 Verfahren B (Messung der Brandlänge), nach AITM2-0007 (Messung der Rauchgasdichte) und AITM3-0005 (Toxizität) verbesserte Brand- und Toxizitätseigenschaften.The workpiece obtained, which is based on a polyamide material and at least one flame retardant, such as red phosphorus, showed improved results in the fire test according to AITM-0002 method B (measurement of the fire length), according to AITM2-0007 (measurement of the smoke density) and AITM3-0005 (toxicity) Fire and toxicity properties.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass das additiv aus einen Pulver gefertigte Werkstück nach seiner Entnahme aus dem Pulverbett mit einer höheren Oberflächenglätte erhalten wird.Another advantage of the method according to the invention is that the workpiece, which is additively manufactured from a powder, is obtained with a higher surface smoothness after it has been removed from the powder bed.

Es ist bevorzugt, dass das Polyamidmaterial ein oder mehrere Polyamide oder ein Polymerblend aus einem oder mehreren Polyamiden mit einem oder mehreren mischbaren, kompatiblen oder nicht mischbaren Polymeren umfasst, die insbesondere unter Polyolefinen, Polystyrolen, thermoplastischen Elastomeren und Polyacetalen ausgewählt werden, wobei der Polyamidanteil im Polymerblend mindestens 30 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 50 Gew.-%, bevorzugt mindestens 70 Gew.-%, noch bevorzugter mindestens 90 Gew.-%, beträgt.It is preferred that the polyamide material comprises one or more polyamides or a polymer blend of one or more polyamides with one or more miscible, compatible or immiscible polymers, which are selected in particular from polyolefins, polystyrenes, thermoplastic elastomers and polyacetals, the polyamide content in the Polymer blend is at least 30% by weight, preferably at least 50% by weight, preferably at least 70% by weight, more preferably at least 90% by weight.

Es ist bevorzugt, dass die eine oder die mehreren phosphorhaltigen Verbindungen aus einer Gruppe ausgewählt werden, die umfasst: aromatische und aliphatische Ester der Phosphorsäure, wie Resorcin-bis(diphenylphosphat) (RDP), Bisphenol-A-bis(diphenylphosphat) (BPD) und ihre Oligomere, Triphenylphosphat (TPP), Tris-(2-ethylhexyl)phosphat (TEHP), Trikresylphosphat (TKP), isopropyliertes Triphenylphosphat (ITP), Ethylendiamindiphosphat, Ammoniumphosphat, Ammoniumpolyphosphat, Phosphinate, wie Salze der hypophosphorigen Säure und ihre Derivate, wie Alkylphosphinatsalze, z. B. Diethylenphosphinat-Aluminium oder Diethylenphosphinat-Zink oder Aluminiumphosphinat, Aluminiumphosphit, Aluminiumphosphonat, Phosphonatester, Oligomere und polymere Derivate der Methanphosphonsäure, 9,10-Dihydro-9-oxa-10-phosphorylphenanthren-10-oxid, Ammoniumpolyphosphat, Phosphacene, Vinylphosphonsäure.It is preferred that the one or more phosphorus-containing compounds be selected from a group comprising: aromatic and aliphatic esters of phosphoric acid, such as resorcinol bis (diphenyl phosphate) (RDP), bisphenol A bis (diphenyl phosphate) (BPD) and their oligomers, triphenylphosphate (TPP), tris (2-ethylhexyl) phosphate (TEHP), tricresylphosphate (TKP), isopropylated triphenylphosphate (ITP), ethylenediamine diphosphate, ammonium phosphate, ammonium polyphosphate, phosphinates such as salts and their hypophosphorus derivatives, such as salts and their hypophosphorus phosphorous derivatives Alkyl phosphinate salts, e.g. B. diethylene phosphinate aluminum or diethylene phosphinate zinc or aluminum phosphinate, aluminum phosphite, aluminum phosphonate, phosphonate esters, oligomers and polymeric derivatives of methanephosphonic acid, 9,10-dihydro-9-oxa-10-phosphorylphenanthrene-10-oxide, ammonium polyphosphate, phosphacenes, vinylphosphonates.

In einer bevorzugten Ausführungsform kann das Flammschutzmittel aus rotem Phosphor bestehen oder roten Phosphor enthalten.In a preferred embodiment, the flame retardant can consist of red phosphorus or contain red phosphorus.

Es ist bevorzugt, dass das eine oder die mehreren Flammschutzmittel auf Melaminbasis aus einer Gruppe ausgewählt werden, die umfasst: Melamin, Melaminderivate, Melaminkondensationsprodukte, Melaminsalze, Melem, Melam, Melon, Benzoguanamin, Allantoin, Polyisocyanurate, Melamincyanurat, Melaminphosphat, Dimelaminphosphat, Melaminpyrophosphat, Melaminpolyphosphat, Melamin-Metall-Phosphate, wie Melaminaluminiumphosphat, Melaminzinkphosphat, Melaminmagnesiumphosphat, die entsprechenden Pyrophosphate und Polyphosphate, Poly-[2,4-(piperazin-1,4-yl)-6-(morpholin-4-yl)-1,3,5-triazin].It is preferred that the one or more melamine-based flame retardants be selected from a group comprising: melamine, melamine derivatives, melamine condensation products, melamine salts, melem, melam, melon, benzoguanamine, allantoin, polyisocyanurate, melamine cyanurate, melamine phosphate, dimelamine phosphate, melamine pyrophosphate Melamine polyphosphate, melamine metal phosphates, such as melamine aluminum phosphate, melamine zinc phosphate, melamine magnesium phosphate, the corresponding pyrophosphates and polyphosphates, poly- [2,4- (piperazin-1,4-yl) -6- (morpholin-4-yl) -1, 3,5-triazine].

Es ist bevorzugt, dass das Flammschutzmittel in einem Anteil im Bereich von 0,1 bis 20 Gew.-%, vorzugsweise 1 bis 15 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des flammhemmend ausgerüsteten Polyamidmaterials, in das Polyamidmaterial eingebracht wird.It is preferred that the flame retardant is incorporated into the polyamide material in a proportion in the range from 0.1 to 20% by weight, preferably 1 to 15% by weight, based on the total weight of the flame-retardant polyamide material.

Es ist bevorzugt, dass das Polyamidmaterial ein oder mehrere Polyamide enthält, die aus der Gruppe ausgewählt werden, die Polyamid 6, Polyamid 11, Polyamid 12, Polyamid 6.6, Polyamid 6.9, Polyamid 6.10, Polyamid 6.12, Polyamid 10.10 und Copolyamiden davon, wie Polyamid 6/12, PA 6.6/6.10, umfasst, oder aus einem oder mehreren dieser Polyamide besteht.It is preferred that the polyamide material contain one or more polyamides selected from the group consisting of polyamide 6, polyamide 11, polyamide 12, polyamide 6.6, polyamide 6.9, polyamide 6.10, polyamide 6.12, polyamide 10.10 and copolyamides thereof, such as polyamide 6/12, PA 6.6 / 6.10, or consists of one or more of these polyamides.

Es ist besonders bevorzugt, dass das Polyamidmaterial aus Polyamid 6 besteht oder Polyamid 6 in einem Anteil von mindestens 30 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 50 Gew.-%, bevorzugt mindestens 70 Gew.-%, noch bevorzugter mindestens 90 Gew.-% enthält.It is particularly preferred that the polyamide material consists of polyamide 6 or polyamide 6 in a proportion of at least 30% by weight, preferably at least 50% by weight, preferably at least 70% by weight, more preferably at least 90% by weight contains.

Ein pulverförmiges flammhemmend ausgerüstetes Polyamidmaterial, das besonders gute Ergebnisse bei selektiven Lasersintern liefert, umfasst Polyamid 6 und roten Phosphor (im Folgenden kurz: PA6-RP), wobei der rote Phosphor vorzugsweise in einem Anteil von 1 bis 15 Gew.-% enthalten ist. Das durch selektives Lasersintern aus PA6-RP erhaltene Werkstück zeigt gute Brandeigenschaften, die auch in Verbindung mit Lacken erhalten bleiben. Bei einem höheren Anteil an rotem Phosphor, wie 14 %, kann in der Norm UL-94 auch V0 erreicht werden. Damit wird eine wichtige Brandeigenschaft erreicht, wie sie z. B. in der Bahnindustrie gefordert wird. PA6-RP-Werkstücke zeigen bei der Brandprüfung nach AITM-0002 Verfahren B (Messung der Brandlänge), nach AITM2-0007 (Messung der Rauchgasdichte) und AITM3-0005 (Toxizität) verbesserte Eigenschaften. Es wurde eine Wärmebeständigkeit bis mindestens 85 °C ermittelt. Aufgrund dieses Brandverhaltens können aus PA6-RP im additiven Herstellungsverfahren erhältliche Werkstücke für den Innenausbau von Flugzeugen eingesetzt werden.A powdered flame-retardant polyamide material, which delivers particularly good results with selective laser sintering, comprises polyamide 6 and red phosphorus (hereinafter abbreviated to: PA6-RP), the red phosphorus preferably being contained in a proportion of 1 to 15% by weight. The workpiece obtained by selective laser sintering from PA6-RP shows good fire properties, which are also retained in connection with lacquers. With a higher proportion of red phosphorus, such as 14%, V0 can also be achieved in the UL-94 standard. An important fire property is achieved, such as z. B. is required in the railway industry. PA6-RP workpieces show improved fire testing according to AITM-0002 method B (measurement of fire length), according to AITM2-0007 (measurement of smoke density) and AITM3-0005 (toxicity) Characteristics. A heat resistance up to at least 85 ° C was determined. Due to this fire behavior, workpieces available from PA6-RP in the additive manufacturing process can be used for the interior of aircraft.

Pulverförmiges PA6-RP zeigt im Sinterprozess hinsichtlich Schichtauftragung und Partikelanordnung ein sehr gutes Fließverhalten. Das Material konsolidiert gut. Es wird eine hohe Formtreue (wenig Verzug) festgestellt. Das Verarbeitungsfenster (Prozessfenster) ist deutlich vergrößert. Pulverförmiges PA6-RP, das nicht verfestigt wurde, kann im Bauraum wiederverwendet werden. Es zeigt eine hohe Refresh-Rate.Powdered PA6-RP shows a very good flow behavior in the sintering process with regard to layer application and particle arrangement. The material consolidates well. A high degree of form accuracy (little distortion) is found. The processing window (process window) is significantly enlarged. Powdered PA6-RP that has not solidified can be reused in the installation space. It shows a high refresh rate.

Mit PA6-RP additiv durch selektives Lasersintern gefertigte Werkstücke zeigen nach ihrer Entnahme aus dem Pulverbett einer höhere Oberflächenglätte.Workpieces manufactured with PA6-RP additively by selective laser sintering show a higher surface smoothness after removal from the powder bed.

Es ist bevorzugt, dass das Polyamidmaterial neben dem Flammschutzmittel weitere Hilfsstoffe enthält, die insbesondere unter Antistatika, Farbstoffen, wie zum Beispiel löslichen anorganischen und/oder organische Pigmenten und/oder unlöslichen Farbstoffen, Füllstoffen, wie zum Beispiel Glasfasern, Kreide, Graphit, Ruß, Gleitmitteln, Stabilisatoren und Weichmachern ausgewählt werden.It is preferred that the polyamide material contains, in addition to the flame retardant, further auxiliaries, in particular antistatic agents, dyes, such as soluble inorganic and / or organic pigments and / or insoluble dyes, fillers, such as glass fibers, chalk, graphite, carbon black, Lubricants, stabilizers and plasticizers can be selected.

Es ist bevorzugt, dass das pulverförmige, flammhemmend ausgerüstete Polyamidmaterial eine Partikelgröße insbesondere im Bereich von 40 bis 110 µm aufweist.It is preferred that the powdery, flame-retardant polyamide material has a particle size, in particular in the range from 40 to 110 μm.

Es ist bevorzugt, dass für das Bereitstellen eines pulverförmigen, flammhemmend ausgerüsteten Polyamidmaterials einer, mehrere oder alle der folgenden Schritte durchgeführt werden:

• - Herstellen eines Gemischs oder Compounds aus dem Polyamidmaterial und dem Flammschutzmittel, insbesondere in Form eines gegossenen Blocks oder eines in einem Extruder hergestellten Granulats oder eines körnigen Materials,
• - Zerkleinern des Blocks oder des Granulats oder des körnigen Materials durch mechanisches Bearbeiten, vorzugsweise Mahlen, besonders bevorzugt kryogenes Mahlen, zu einem pulverförmigen Material, und
• - Sieben des pulverförmigen Materials unter Erhalt einer Siebfraktion des pulverförmigen Materials mit der für die additive Fertigung gewünschten Korngrößenverteilung.

It is preferred that one, several or all of the following steps are carried out to provide a powdered, flame-retardant polyamide material:

• Producing a mixture or compound from the polyamide material and the flame retardant, in particular in the form of a cast block or a granulate or a granular material produced in an extruder,
• Comminution of the block or the granulate or the granular material by mechanical processing, preferably grinding, particularly preferably cryogenic grinding, to a powdery material, and
• - Sieving the powdery material to obtain a sieve fraction of the powdery material with the grain size distribution desired for additive manufacturing.

Gegebenenfalls kann vor oder nach dem Sieben die kantige Oberfläche der nach dem Mahlen erhaltenen Partikel aus dem pulverförmigen Material verrundet werden.If necessary, the angular surface of the particles of the powdery material obtained after grinding can be rounded before or after sieving.

Es ist bevorzugt, dass in Schritt c) die Pulverschicht mit Laserstrahlung mit einer Wellenlänge bestrahlt wird, die innerhalb der Absorptionsbande des Flammschutzmittels, insbesondere von rotem Phosphor, liegt. In diesem Fall trägt die Absorption durch das Flammschutzmittel zu der erforderlichen Erwärmung des Sinterpulvers bei.It is preferred that in step c) the powder layer is irradiated with laser radiation with a wavelength that lies within the absorption band of the flame retardant, in particular of red phosphorus. In this case, the absorption by the flame retardant contributes to the required heating of the sintered powder.

Es ist alternativ bevorzugt, dass in Schritt c) die Pulverschicht mit Laserstrahlung mit einer Wellenlänge bestrahlt wird, die außerhalb der Absorptionsbande des Flammschutzmittels, insbesondere von rotem Phosphor, liegt, die insbesondere auf der langwelligen Seite des sichtbaren Lichts liegt oder genauer im Bereich der Infrarot-Strahlung liegt oder oberhalb von 3000 nm liegt. Bei einer Belichtung der Pulverschichten außerhalb der Absorptionsbande des Flammschutzmittels, insbesondere von rotem Phosphor, erfolgt die erforderliche Erwärmung des Sinterpulvers vorteilhaft überwiegend durch Absorption des Polyamidmaterials.It is alternatively preferred that in step c) the powder layer is irradiated with laser radiation with a wavelength which lies outside the absorption band of the flame retardant, in particular of red phosphorus, which is in particular on the long-wave side of visible light or more precisely in the infrared region -Radiation is or is above 3000 nm. When the powder layers are exposed outside the absorption band of the flame retardant, in particular red phosphorus, the required heating of the sintered powder advantageously takes place predominantly by absorption of the polyamide material.

Es ist ebenfalls bevorzugt, dass in Schritt c) die Laserstrahlung von einem Infrarot-Laser, wie einem CO₂-Laser, einem Nd:YAG-Laser oder einem Faserlaser, emittiert wird.It is also preferred that in step c) the laser radiation is emitted by an infrared laser, such as a CO₂ laser, an Nd: YAG laser or a fiber laser.

Es ist bevorzugt, dass die in Schritt c) eingestrahlte Laserenergie im Bereich von etwa 0,10 bis 0,30 J/mm³, vorzugsweise etwa 0,15 bis 0,25 J/mm², insbesondere bei etwa 0,2 J/mm³ liegt. Das Vorgehen bei der Ermittlung der optimal eingestrahlten Energie wird im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel beschrieben.It is preferred that the laser energy radiated in step c) is in the range from approximately 0.10 to 0.30 J / mm³ , preferably approximately 0.15 to 0.25 J / mm² , in particular approximately 0.2 J / mm² mm³ lies. The procedure for determining the optimally radiated energy is described in connection with the exemplary embodiment.

Nach einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein flammhemmend ausgerüstetes Werkstück, das durch ein wie weiter oben beschriebenes additives Fertigungsverfahren erhältlich ist.According to a further aspect, the invention relates to a flame-retardant workpiece that can be obtained by an additive manufacturing process as described above.

Nach einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung die Verwendung eines flammhemmend ausgerüsteten Polyamidmaterials, das wie weiter oben definiert ist und insbesondere pulverförmig vorliegt, für die additiven Fertigung, insbesondere durch selektives Lasersintern oder selektives Laserschmelzen, eines flammhemmend ausgerüsteten Werkstücks, insbesondere eines flammhemmend ausgerüsteten Werkstücks mit einer hohen Oberflächenglätte.According to a further aspect, the invention relates to the use of a flame-retardant polyamide material, which is as defined above and in particular is in powder form, for additive manufacturing, in particular by selective laser sintering or selective laser melting, one flame-retardant workpiece, in particular a flame-retardant workpiece with a high surface smoothness.

Nach einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein flammhemmend ausgerüstetes Polyamidmaterial, das wie weiter oben definiert ist und insbesondere pulverförmig vorliegt, für die additive Fertigung eines flammhemmend ausgerüsteten Werkstücks, insbesondere durch selektives Lasersintern oder selektives Laserschmelzen.According to a further aspect, the invention relates to a flame-retardant polyamide material, as defined above and in particular in powder form, for the additive manufacturing of a flame-retardant workpiece, in particular by selective laser sintering or selective laser melting.

Es ist bevorzugt, dass das flammhemmend ausgerüstete pulverförmige Polyamidmaterial erhältlich ist durch

• - Herstellen eines Gemischs oder Compounds oder Blends aus dem Polyamidmaterial und dem Flammschutzmittel, insbesondere in Form eines gegossenen Blocks oder eines in einem Extruder hergestellten Granulats oder eines körnigen Materials,
• - Zerkleinern des Blocks oder des Granulats oder des körnigen Materials durch mechanisches Bearbeiten, insbesondere Mahlen, vorzugsweise kryogenes Mahlen, zu einem pulverförmigen Material, und
• - Sieben des pulverförmigen Materials unter Erhalt einer Siebfraktion des pulverförmigen Materials mit der für die additive Fertigung gewünschten Korngrößenverteilung.

It is preferred that the flame retardant powdered polyamide material is obtainable from

• Producing a mixture or compounds or blends from the polyamide material and the flame retardant, in particular in the form of a cast block or a granulate or a granular material produced in an extruder,
• Comminuting the block or the granulate or the granular material by mechanical processing, in particular grinding, preferably cryogenic grinding, to a powdery material, and
• - Sieving the powdery material to obtain a sieve fraction of the powdery material with the grain size distribution desired for additive manufacturing.

Vor oder nach dem Sieben kann die kantigen Oberfläche der nach dem Mahlen erhaltenen Partikel aus dem pulverförmigen Material abgerundet werden.Before or after the sieving, the angular surface of the particles of the powdery material obtained after grinding can be rounded off.

Das erfindungsgemäße additive Fertigungsverfahren, insbesondere selektive Lasersinterverfahren, kann für die Herstellung verschiedener Werkstücke, insbesondere Bauteile für Innenanwendungen in Flugzeugen, wie den Innenausbau, beispielsweise Systeminstallationen, eingesetzt werden. Es können Kantenschutz-Formteile zum Schutz von Sandwichbauteilen im Flugzeuginnenraum, wie Eckverbinder-Stoßleisten, hergestellt werden. Die verbesserten Flammschutzeigenschaften durch die Kombination eines Polyamidmaterials mit einem wie weiter oben definierten Flammschutzmittel, wie insbesondere rotem Phosphor, ist insbesondere für den druckbelüfteten Bereich des Flugzeugs wichtig.The additive manufacturing method according to the invention, in particular selective laser sintering, can be used for the manufacture of various workpieces, in particular components for interior applications in aircraft, such as interior fittings, for example system installations. Edge protection molded parts for protecting sandwich components in the interior of an aircraft, such as corner connector bumper strips, can be produced. The improved flame retardant properties through the combination of a polyamide material with a flame retardant as defined above, such as in particular red phosphorus, is particularly important for the pressurized area of the aircraft.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die1 bis5 beschrieben, in denen zeigen:

• 1 graphische Darstellungen der Ergebnisse der Messung des Lawinenwinkels und der Lawinenenergie der untersuchten Polyamidpulver in einem Revolution Powder Analyzer,
• 2 graphische Darstellungen der Ergebnisse der Messung des Oberflächenfraktals und der Oberflächenlinearität der untersuchten Polyamidpulver in einem Revolution Powder Analyzer;
• 3 die fotografische Darstellung des Fließverhalten von in der Trommel des Revolution Powder Analyzers in Drehung versetzten pulverförmigen Polyamidmaterialien;
• 4 eine Anlage für die Durchführung der additiven Fertigung von erfindungsgemäßen Werkstücken und dem Vergleich dienenden Werkstücken;
• 5 ein Diagramm, in dem die Bauteildichte in Abhängigkeit von der Volumenenergiedichte aufgetragen ist.

The invention is explained below using an exemplary embodiment with reference to FIG 1 to 5 described in which show:

• 1 graphical representation of the results of the measurement of the avalanche angle and the avalanche energy of the investigated polyamide powder in a revolution powder analyzer,
• 2 graphical representation of the results of the measurement of the surface fractal and the surface linearity of the examined polyamide powder in a Revolution Powder Analyzer;
• 3 the photographic representation of the flow behavior of powdered polyamide materials rotated in the drum of the Revolution Powder Analyzer;
• 4 a system for carrying out the additive manufacturing of workpieces according to the invention and the workpieces used for comparison;
• 5 a diagram in which the component density is plotted as a function of the volume energy density.

Es werden drei pulverförmige Polyamidmaterialien hinsichtlich ihrer Pulvereigenschaften charakterisiert. Untersucht werden ein erfindungsgemäßes flammhemmendes Polyamidmaterial, das Polyamid 6 als Polymerbasis und roten Phosphor als Flammschutzmittel umfasst (im Folgenden kurz PA6-RP), ein Polyamidmaterial aus Polyamid 6 ohne Flammschutzmittel (im Folgenden kurz PA6) als erster Vergleich und ein Polyamidmaterial aus Polyamid 12 mit nachgewiesener Eignung für das selektive Lasersintern als zweiter Vergleich (im Folgenden kurz PA12).Three powdered polyamide materials are characterized with regard to their powder properties. A flame-retardant polyamide material according to the invention, which comprises polyamide 6 as a polymer base and red phosphorus as a flame retardant (hereinafter referred to as PA6-RP), a polyamide material made from polyamide 6 without a flame retardant (hereinafter referred to as PA6) as a first comparison and a polyamide material made from polyamide 12 are examined Proven suitability for selective laser sintering as a second comparison (hereinafter referred to as PA12).

Das pulverförmige PA6-RP und das pulverförmige PA6 werden durch selektives Lasersintern zu Probekörpern verarbeitet.The powdered PA6-RP and the powdered PA6 are processed into specimens by selective laser sintering.

Der Anteil an rotem Phosphor im PA6-RP kann vorteilhaft bei 1 bis 15 % liegen. Das in den folgenden Versuchen verwendete PA6-PR enthält 3 bis 6 % roten Phosphor.The proportion of red phosphorus in the PA6-RP can advantageously be 1 to 15%. The PA6-PR used in the following experiments contains 3 to 6% red phosphorus.

Herstellung und Charakterisierung der Pulver für das selektive Lasersintern Production and characterization of the powders for selective laser sintering

A1. HerstellungsverfahrenA1. production method

Für die Herstellung des PA6-RP-Sinterpulvers wird ein gegossener PA6-RP-Block oder ein grobkörniges Granulat als Ausgangsmaterial verwendet. Der Block oder das Granulat wird mit einer Mühle kryogen zu einem feinen, pulverförmigen Material vermahlen. Durch Sieben des pulverförmigen Materials wird eine Siebfraktion mit einer für die additive Fertigung gewünschten Korngrößenverteilung erhalten. Nach dem kryogenen Mahlen weisen die Partikel beispielsweise eine Partikelgröße im Bereich von 40 bis 110 µm und insbesondere eine kantige, unregelmäßige Oberfläche auf.A cast PA6-RP block or a coarse-grained granulate is used as the starting material for the production of the PA6-RP sinter powder. The block or the granulate is cryogenically ground with a mill to a fine, powdery material. By sieving the powdery material, a sieve fraction with a grain size distribution desired for additive manufacturing is obtained. After cryogenic grinding, the particles have, for example, a particle size in the range from 40 to 110 μm and in particular an angular, irregular surface.

Das als Vergleich dienende pulverförmige PA6 ohne Flammschutzmittel wird nach dem gleichen Verfahren hergestellt.The comparative powdered PA6 without flame retardant is produced using the same process.

A2. Charakterisierung der pulverförmigen Polyamidmaterialien in einem Revolution Powder AnalyzerA2. Characterization of the powdered polyamide materials in a Revolution Powder Analyzer

Die Analyse von pulverförmigem PA6-RP, PA6 und PA12 erfolgt in einem Revolution Powder Analyzer (RPA). Auf diese Weise können das Fließverhalten, die Fluidisierbarkeit und die Granulation der pulverförmigen Materialien gemessen und die Eignung für das selektive Lasersintern abgeschätzt werden.

• 1 zeigt den Lawinenwinkel und die Lawinenenergie von pulverförmigem PA6-RP, PA6 und PA12.
• 2 stellt das Oberflächenfraktal bzw. die Oberflächenrauheit und die Oberflächenlinearität der dieser drei Pulver dar.
• 3 zeigt drei Fotos, die das Fließverhalten von pulverförmigem PA6-RP und pulverförmigem PA6 bei einerDrehgeschwindigkeit von 10 min^-1 im Revolution Powder Analyzer zeigen. Aufnahmebedingungen: 10 Bilder/Sekunde (FPS).
  1. (I) Standardmessung von PA6-RP bei Raumtemperatur;
  2. (II) Standardmessung von PA6 bei Raumtemperatur;
  3. (III) Temperierte Messung von PA6 bei 100 °C.

Powdered PA6-RP, PA6 and PA12 are analyzed in a Revolution Powder Analyzer (RPA). In this way, the flow behavior, the fluidizability and the granulation of the powdery materials can be measured and the suitability for selective laser sintering can be estimated.

• 1 shows the avalanche angle and the avalanche energy of powdered PA6-RP, PA6 and PA12.
• 2 represents the surface fractal or surface roughness and the surface linearity of these three powders.
• 3 shows three photos showing the flow behavior of powdered PA6-RP and powdered PA6 at a rotation speed of 10 min^-1 in the Revolution Powder Analyzer. Recording conditions: 10 frames / second (FPS).
  1. (I) standard measurement of PA6-RP at room temperature;
  2. (II) standard measurement of PA6 at room temperature;
  3. (III) Temperature-controlled measurement of PA6 at 100 ° C.

Selektives Lasersintern von pulverförmigen PA6-RP und PA6Selective laser sintering of powdered PA6-RP and PA6

Die so erhaltenen pulverförmigen PA6-RP und PA6 werden in den Pulvervorratsbehälter118 der Herstellvorrichtung100 gemäß4 gegeben. In Lasersinterexperimenten wird zunächst die optimale Laserenergie ermittelt. Anschließend werden Probekörper für weitere Untersuchungen durch selektives Lasersintern hergestellt.The powdered PA6-RP and PA6 thus obtained are placed in thepowder storage container 118 themanufacturing device 100 according to 4 given. The optimal laser energy is first determined in laser sintering experiments. Subsequently, test specimens for further investigations are produced by selective laser sintering.

B1. Vorrichtung zur DurchführungB1. Implementation device

Die Vorversuche zur Bestimmung der Dichte der Werkstücke in Abhängigkeit von den Belichtungsparametern und die Herstellung von Probekörpern werden in einer üblichen Lasersinter-Anlage durchgeführt, die in ihrem Aufbau der in4 schematisch dargestellten Herstellvorrichtung100 entspricht.The preliminary tests for determining the density of the workpieces as a function of the exposure parameters and the production of test specimens are carried out in a conventional laser sintering system 4 schematically illustratedmanufacturing device 100 equivalent.

Die Herstellvorrichtung100 weist einen CO₂-Laser104, ein System zur Lenkung des Laserstrahls106, ein Pulverbett108 mit einer vertikal verfahrbaren Bauplattform110, in dem das Werkstück102 entsteht, einen Pulvervorratsbehälter118, einen Pulverauffangbehälter124 und eine Pulverauftragseinrichtung112 mit einer Rakel120 auf. Weiter ist eine Steuerungseinrichtung114 zum Steuern des Herstellverfahrens vorgesehen. Insbesondere steuert die Steuerungseinrichtung114 die Laserstrahllenkungseinrichtung106 und damit die Geschwindigkeit des fokussierten Lasers in der Bauebene, die Laserleistung, die vertikale Bewegung der Bauplattform110 sowie die Horizontalbewegung der Pulverauftragseinrichtung112. Die Lasersinter-Anlage weist weiterhin eine oder mehrere Heizeinrichtungen zum Erhitzen des pulverförmigen Polyamidmaterials oder Materialpulvers116 im Pulverbett auf eine Temperatur über der Glasübergangstemperatur und unterhalb der Schmelztemperatur des pulverförmigen Polyamidmaterials auf (Heizeinrichtungen nicht dargestellt).Themanufacturing device 100 has a CO₂ laser 104 , a system for guiding thelaser beam 106 , apowder bed 108 with a verticallymovable construction platform 110 in which theworkpiece 102 arises, apowder storage container 118 , apowder container 124 and apowder application device 112 with asqueegee 120 on. Next is acontrol device 114 intended to control the manufacturing process. In particular, the control device controls 114 the laserbeam steering device 106 and thus the speed of the focused laser in the building plane, the laser power, the vertical movement of thebuilding platform 110 and the horizontal movement of thepowder application device 112 , The laser sintering system also has one or more heating devices for heating the powdered polyamide material ormaterial powder 116 in the powder bed to a temperature above the glass transition temperature and below the melting temperature of the powdered polyamide material (heaters not shown).

Die unter A. hergestellten Sinterpulver116 aus PA6-RP bzw. PA6 werden in der Laserstrahl-Pulverbett-Herstellvorrichtung100 zum Werkstück102 geformt.The sinter powder produced under A. 116 PA6-RP or PA6 become in the laser beam powderbed manufacturing device 100 to theworkpiece 102 shaped.

Der CO₂-Laser104 erzeugt einen energiereichen Laserstrahl bei einer Wellenlänge von 10,6 µm, mit dem das pulverförmige PA6-RP und das pulverförmige PA6 zu Probekörpern geformt werden. The CO₂ laser 104 generates a high-energy laser beam at a wavelength of 10.6 µm, with which the powdered PA6-RP and the powdered PA6 are shaped into test specimens.

Für die schichtweise Erzeugung des Werkstücks102 wird das pulverförmige PA6-RP116 aus dem Pulverreservoir118 mit der Rakel120 auf der Bauplattform110 gleichmäßig und wiederkehrend in dünnen Pulverschichten verteilt. Auf der gegenüberliegenden Seite des der Bauplattform110 ist ein Pulverauffangbehälter124 vorgesehen, der überschüssiges pulverförmiges PA6-RP oder PA6 aufnimmt.For the layer-by-layer generation of theworkpiece 102 the powdered PA6-RP 116 from thepowder reservoir 118 with thesqueegee 120 on thebuild platform 110 evenly and repeatedly distributed in thin powder layers. On the opposite side of thebuild platform 110 is apowder container 124 provided that takes up excess powdered PA6-RP or PA6.

In der Steuerungseinrichtung114 sind Daten über die Form des Werkstücks102 beispielsweise in Form von CAD-Daten gespeichert. Die Steuerungseinrichtung114 lenkt daraufhin den Laserstrahl122 mittels der Laserstrahllenkungseinrichtung106 so, dass der gesamte Querschnitt des Werkstücks102 auf Höhe dieser Schicht verfestigt wird. Anschließend fährt die Steuerungseinrichtung114 die Bauplattform110 um einen bestimmten Betrag nach unten, um so die nächste Schicht Pulver aufzutragen und erneut den Querschnitt zu verfestigen.In thecontrol device 114 are data about the shape of theworkpiece 102 for example in the form of CAD data. Thecontrol device 114 then directs thelaser beam 122 by means of the laserbeam steering device 106 so that the entire cross section of theworkpiece 102 is solidified at the level of this layer. The control device then moves 114 thebuild platform 110 down by a certain amount, so as to apply the next layer of powder and solidify the cross-section again.

B2. Festlegung der Parameter für PA6-RPB2. Definition of the parameters for PA6-RP

Beim selektiven Lasersintern werden poröse Werkstücke erhalten, wobei die Porosität und die Dichte des Materials von den Belichtungsparametern abhängen, wie Strahldurchmesser und Strahlleistung und Geschwindigkeit, mit der sich der Laserstrahl über die Pulverschicht bewegt. Diese physikalischen Parameter bestimmen die Menge an ein in ein bestimmtes Volumen der Pulverschicht eingebrachte Energie (Messgröße ist hier J/mm3). Da die Porosität und die Dichte des gesinterten Werkstücks entscheidend für die Materialeigenschaften, wie die Werkstückfestigkeit, sind, werden in Vorversuchen die besten Belichtungsbedingungen für PA6-RP ermittelt. Tabelle 1 zeigt die Ergebnisse für 19 Versuche mit unterschiedlichen Parametern, Tabelle 2 die Ergebnisse der Dichtemessung und die Auswertung. Die Bewertung erfolgt mit: +++ (besonders gut geeignet), ++ (gut geeignet) bis + (brauchbar). Tabelle 1: Festlegung der Laser-Parameter für das selektive Lasersintern von PA6-RP und PA6p_FabsV_Fh_Fn_Fp₀v₀n₀EBewertung[W][mm/s][mm][-][W][mm/s][-][J/mm³]12050800,15110177810,262+++22550800,15110177810,325++33050800,15110177810,394+42050800,5110177810,197++52550800,2110177810,246++63050800,2110177810,295++73550800,2110177810,344+84050800,2110177810,394+92050800,25110177810,157++102550800,25110177810,197++113050800,25110177810,236+++123550800,25110177810,276+++134050800,25110177810,315+142050800,3110177810,131++152550800,3110177810,164++163050800,3110177810,197+++172050800,12110177810,328+183550800,15110177810,459+194050800,15110177810,525+ Tabelle 2: Dichtemessung und AuswertungDichtemessungAuswertungAbmessung [mm]Abmaß x [m/m]Abmaß y [mm]Abmaß z [mm]Gewicht [g]Gewicht [g]Dichte 1 [g/cm³]Dichte 2 [g/cm³]Dichte Ethanol [g/cm³]Dichte Ethanol [g/cm³]Energieeintrag [J/mm³]Dichte händisch gemittelt [g/cm³]Dichte Ethanol gemittelt [g/cm³]115*1515,5915,4515,4815,3910,1310,082,6782,6121,0951,0901,1501,1420,2620,10931,146215*1715,8715,7117,7117,5810,2210,243,0243,1141,0531,1011,1111,1510,3281,0771,131315*1916,3416,4820,4820,5810,5310,562,9703,3710,8430,9410,9151,0320,3940,8920,937415*2115,4115,3921,3221,3310,1310,053,5363,4851,0621,0561,1231,1140,1971,0591,118515*2315,4315,4523,3723,2810,2010,314,0403,9911,0981,0761,1431,1380,2461,0871,141615*2515,7715,7825,7825,7610,3110,384,5204,5881,0781,0871,1261,1420,2951,0831,134715*2716,0215,9128,0327,9410,4010,474,5424,9880,9731,0721,0181,1180,3441,0221,068817*1718,3418,2718,2818,5010,4810,563,1373,5510,8930,9950,9441,0540,3940,440,999917*1917,2717,2319,2919,2410,009,973,5193,4561,0561,0461,0871,0760,1571,0511,0821017*2117,3217,3221,3321,3110,2110,094,0683,9921,0781,0721,1081,1050,1971,0751,1061117*2317,4317,5223,4423,5610,2610,264,6364,6571,1061,1001,1561,1540,2361,1031,1551217*2517,6717,8525,5725,6810,2710,375,0975,2031,0981,0951,1471,1560,2761,0971,1511317*2717,9318,0827,7927,9410,3710,505,4515,7231,0551,0791,1181,1520,3151,0671,1351419*1919,0419,3019,1519,249,979,983,8633,8981,0631,0521,1411,1390,1311,0571,1401519*2119,2119,2021,2021,2410,0810,044,4084,3831,0741,0701,1521,1510,1641,0721,1511619*2319,4719,6423,3123,4610,1110,235,1235,2031,1171,1041,1781,1750,1971,1101,1761719*2520,1220,4325,9026,2510,3610,605,9506,1681,1021,0851,1771,1810,3281,0941,1791819*2721,4721,3629,0028,8011,3211,406,6057,2260,9371,0301,0051,1050,4590,9841,0551921*2123,6323,3223,8023,4711,4211,835,9126,5990,9211,0191,0211,1250,5250,9701,0731,0581,117Selective laser sintering produces porous workpieces, with the porosity and density of the material depending on the exposure parameters, such as beam diameter and beam power and the speed at which the laser beam moves across the powder layer. These physical parameters determine the amount of energy introduced into a certain volume of the powder layer (measured quantity here is J / mm3). Since the porosity and density of the sintered workpiece are decisive for the material properties, such as workpiece strength, the best exposure conditions for PA6-RP are determined in preliminary tests. Table 1 shows the results for 19 tests with different parameters, Table 2 the results of the density measurement and the evaluation. The evaluation is made with: +++ (particularly well suited), ++ (well suited) to + (usable). Table 1: Determination of the laser parameters for the selective laser sintering of PA6-RP and PA6 p_Fabs V_F h_F n_F p₀ v₀ n₀ E rating [W] [mm / s] [mm] [-] [W] [mm / s] [-] [J / mm³ ] 1 20th 5080 0.15 1 10 1778 1 0.262 +++ 2 25th 5080 0.15 1 10 1778 1 0.325 ++ 3 30th 5080 0.15 1 10 1778 1 0.394 + 4 20th 5080 0.5 1 10 1778 1 0.197 ++ 5 25th 5080 0.2 1 10 1778 1 0.246 ++ 6 30th 5080 0.2 1 10 1778 1 0.295 ++ 7 35 5080 0.2 1 10 1778 1 0.344 + 8th 40 5080 0.2 1 10 1778 1 0.394 + 9 20th 5080 0.25 1 10 1778 1 0.157 ++ 10 25th 5080 0.25 1 10 1778 1 0.197 ++ 11 30th 5080 0.25 1 10 1778 1 0.236 +++ 12 35 5080 0.25 1 10 1778 1 0.276 +++ 13 40 5080 0.25 1 10 1778 1 0.315 + 14 20th 5080 0.3 1 10 1778 1 0.131 ++ 15 25th 5080 0.3 1 10 1778 1 0.164 ++ 16 30th 5080 0.3 1 10 1778 1 0.197 +++ 17 20th 5080 0.12 1 10 1778 1 0.328 + 18th 35 5080 0.15 1 10 1778 1 0.459 + 19 40 5080 0.15 1 10 1778 1 0.525 + Table 2: Density measurement and evaluation Density measurement evaluation Dimension [mm] Dimension x [m / m] Dimension y [mm] Dimension z [mm] Weight [g] Weight [g] Density 1 [g / cm³ ] Density 2 [g / cm³ ] Density ethanol [g / cm³ ] Density ethanol [g / cm³ ] Energy input [J / mm³ ] Density averaged by hand [g / cm³ ] Density of ethanol averaged [g / cm³ ] 1 15 * 15 15.59 15.45 15.48 15.39 10.13 10.08 2,678 2,612 1,095 1,090 1,150 1,142 0.262 0.1093 1,146 2 15 * 17 15.87 15.71 17.71 17.58 10.22 10.24 3,024 3.114 1,053 1.101 1,111 1,151 0.328 1,077 1,131 3 15 * 19 16.34 16.48 20.48 20.58 10.53 10.56 2,970 3,371 0.843 0.941 0.915 1,032 0.394 0.892 0.937 4 15 * 21 15.41 15.39 21.32 21.33 10.13 10.05 3,536 3,485 1,062 1,056 1,123 1,114 0.197 1,059 1,118 5 15 * 23 15.43 15.45 23.37 23.28 10.20 10.31 4,040 3,991 1,098 1,076 1,143 1,138 0.246 1,087 1,141 6 15 * 25 15.77 15.78 25.78 25.76 10.31 10.38 4,520 4,588 1,078 1,087 1,126 1,142 0.295 1,083 1,134 7 15 * 27 16.02 15.91 28.03 27.94 10.40 10.47 4,542 4,988 0.973 1,072 1,018 1,118 0.344 1,022 1,068 8th 17 * 17 18.34 18.27 18.28 18.50 10.48 10.56 3,137 3,551 0.893 0.995 0.944 1,054 0.394 0.44 0.999 9 17 * 19 17.27 17.23 19.29 19.24 10.00 9.97 3,519 3,456 1,056 1,046 1,087 1,076 0.157 1,051 1,082 10 17 * 21 17.32 17.32 21.33 21.31 10.21 10.09 4,068 3,992 1,078 1,072 1.108 1.105 0.197 1,075 1,106 11 17 * 23 17.43 17.52 23.44 23.56 10.26 10.26 4,636 4,657 1,106 1,100 1,156 1,154 0.236 1.103 1,155 12 17 * 25 17.67 17.85 25.57 25.68 10.27 10.37 5,097 5.203 1,098 1,095 1,147 1,156 0.276 1,097 1,151 13 17 * 27 17.93 18.08 27.79 27.94 10.37 10.50 5,451 5,723 1,055 1,079 1,118 1,152 0.315 1,067 1,135 14 19 * 19 19.04 19.30 19.15 19.24 9.97 9.98 3,863 3,898 1,063 1,052 1,141 1,139 0.131 1,057 1,140 15 19 * 21 19.21 19.20 21.20 21.24 10.08 10.04 4,408 4,383 1,074 1,070 1,152 1,151 0.164 1,072 1,151 16 19 * 23 19.47 19.64 23.31 23.46 10.11 10.23 5,123 5.203 1,117 1.104 1,178 1,175 0.197 1,110 1,176 17 19 * 25 20.12 20.43 25.90 26.25 10.36 10.60 5,950 6,168 1,102 1,085 1,177 1,181 0.328 1,094 1,179 18th 19 * 27 21.47 21.36 29.00 28.80 11.32 11.40 6,605 7,226 0.937 1,030 1,005 1.105 0.459 0.984 1,055 19 21 * 21 23.63 23.32 23.80 23.47 11.42 11.83 5,912 6,599 0.921 1,019 1,021 1,125 0.525 0.970 1,073 1,058 1,117

Die Vorabversuche und ihre Auswertung gemäß Tabelle 1 und 2 zur Ermittlung der Dichte in Abhängigkeit von den Belichtungsparametern sind in5 zusammengefasst. Danach wird eine maximale Bauteildichte bei einer Volumenenergiedichte (J/mm³) von 0,197 J/mm³ und bei einer Volumenenergiedichte von 0,328 J/mm³. The preliminary tests and their evaluation according to Tables 1 and 2 to determine the density as a function of the exposure parameters are shown in 5 summarized. Then a maximum component density with a volume energy density (J / mm³ ) of 0.197 J / mm³ and with a volume energy density of 0.328 J / mm³ .

Für die Volumenenergiedichte von etwa 0,2 J/mm³ wird verglichen mit etwa 0,33 J/mm³ ein noch besseres Sinterergebnis festgestellt. Somit wird die größte Bauteildichte mit dem besten Sinterergebnis bei einer Volumenenergiedichte von etwa 0,2 J/cm³ erhalten.For the volume energy density of approximately 0.2 J / mm³ , an even better sintering result is found compared to approximately 0.33 J / mm³ . The greatest component density with the best sintering result is thus obtained with a volume energy density of approximately 0.2 J / cm³ .

B3. Herstellung von Probekörpern für die Analyse des BrandverhaltensB3. Production of test specimens for the analysis of fire behavior

In der Herstellvorrichtung100 werden nach Ermittlung der vorteilhaften Volumenenergiedichte Werkstücks102 aus PA6-RP und PA6 in Form von Probekörpern für die Untersuchung des Brandverhaltens hergestellt. Die Probekörper werden nach vollständiger additiver Fertigung aus dem Pulverbett herausgezogen. Lose an den Probekörpern anhaftendes Sinterpulver kann leicht entfernt werden. Die Oberfläche der Probekörper ist glatt.In themanufacturing device 100 after determining the advantageous volume energy density of theworkpiece 102 made from PA6-RP and PA6 in the form of test specimens for the investigation of fire behavior. After complete additive manufacturing, the test specimens are pulled out of the powder bed. Loose sinter powder adhering to the test specimens can be easily removed. The surface of the test specimen is smooth.

Die Brandprüfungen werden nach den Normen AITM2-0002 (Entflammbarkeit), Verfahren B, AITM-0007 (Rauchtest) und AITM3-0005 (Toxizität) durchgeführt. Es werden die folgenden Ergebnisse erhalten:Eigenschaften1mm2,5 mm3 mmEntflammbarkeit, vertikal 12 sBrandlänge51 mm37 mm39mmNachbrennzeit1s5s4sNachbrennzeit von Tropfen0 s0 s0 sRauchdichte385647Toxizitätbestandenbestandenbestanden (NOx = 81)The fire tests are carried out according to the standards AITM2-0002 (flammability), method B, AITM- 0007 (Smoke test) and AITM3-0005 (toxicity). The following results are obtained:characteristics 1 mm 2.5 mm 3 mm Flammability, vertical 12 s Fire length 51 mm 37 mm 39mm Afterburn time 1s 5s 4s Afterburn time of drops 0 s 0 s 0 s Smoke density 38 56 47 toxicity passed passed passed (NOx = 81)

Mit diesen Brandeigenschaften ist PA6-RP für die Herstellung von Bauteilen für den Innenausbau von Flugzeugen, wie den druckbelüfteten Bereich, geeignet.With these fire properties, PA6-RP is suitable for the production of components for the interior of aircraft, such as the pressurized area.

BezugszeichenlisteReference list

100100

Laserstrahl-Pulverbett-HerstellvorrichtungLaser beam powder bed manufacturing device

102102

Werkstückworkpiece

104104

CO₂-LaserCO₂ laser

106106

LaserstrahllenkungseinrichtungLaser beam steering device

108108

PulverbettPowder bed

110110

BauplattformConstruction platform

112112

PulverauftragseinrichtungPowder application device

114114

Steuerungseinrichtungcontrol device

116116

MaterialpulverMaterial powder

118118

PulvervorratsbehälterPowder storage container

120120

RakelSqueegee

122122

Laserstrahllaser beam

124124

PulverauffangbehälterPowder collecting container

Claims (15)

Translated fromGerman

Verfahren zur additiven Fertigung eines Werkstücks aus einem flammhemmend ausgerüsteten Polyamidmaterial, wobei das Flammschutzmittel für die flammhemmende Ausrüstung des Polyamidmaterials unter einem oder mehreren von rotem Phosphor, phosphorhaltigen Verbindungen und Flammschutzmitteln auf Melaminbasis ausgewählt wird.Method for additively manufacturing a workpiece from a flame-retardant polyamide material, the flame retardant for the flame-retardant finishing of the polyamide material being selected from one or more of red phosphorus, phosphorus-containing compounds and flame retardants based on melamine.Verfahren nachAnspruch 1, das die folgenden Schritte umfasst:a) Bereitstellen des flammhemmend ausgerüsteten Polyamidmaterials in Form eines Pulvers,b) Aufbringen des pulverförmigen, flammhemmend ausgerüsteten Polyamidmaterials auf eine Unterlage unter Erhalt einer Pulverschicht;c) selektives Bestrahlen der Bereiche der Pulverschicht, die für die Werkstückbildung vorgesehen sind, mit einer Strahlung, die dafür geeignet ist, die Partikel der Pulverschicht in diesen Bereichen durch Sintern oder Schmelzen und Erstarren miteinander zu verbinden;d) Wiederholen der Schritte b) und c) oberhalb der jeweils zuletzt bestrahlten Pulverschicht als Unterlage, bis das Werkstück aus flammhemmend ausgerüstetem Polyamidmaterial ausgebildet ist,e) Trennen des Werkstücks von dem nicht durch Sintern oder Schmelzen und Erstarren verfestigten pulverförmigen, flammhemmend ausgerüsteten Polyamidmaterial.Procedure according to Claim 1 , which comprises the following steps: a) providing the flame-retardant polyamide material in the form of a powder, b) applying the powdery, flame-retardant polyamide material to a base to obtain a powder layer; c) selective irradiation of the areas of the powder layer which are provided for the workpiece formation with radiation which is suitable for connecting the particles of the powder layer in these areas by sintering or melting and solidification; d) repeating steps b) and c) above the respectively last irradiated powder layer as a base until the workpiece is made of flame-retardant polyamide material, e) separating the workpiece from the powdered, flame-retardant polyamide material which has not been consolidated by sintering or melting and solidification.Verfahren nachAnspruch 1 oder2,dadurch gekennzeichnet, dass- das Polyamidmaterial ein oder mehrere Polyamide oder ein Polymerblend aus einem oder mehreren Polyamiden mit einem oder mehreren mischbaren, kompatiblen oder nicht mischbaren Polymeren umfasst, die insbesondere unter Polyolefinen, Polystyrolen, thermoplastischen Elastomeren und Polyacetalen ausgewählt werden, wobei der Polyamidanteil im Polymerblend mindestens 30 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 50 Gew.-%, bevorzugt mindestens 70 Gew.-%, noch bevorzugter mindestens 90 Gew.-%, beträgt, und/oder- die eine oder die mehreren phosphorhaltigen Verbindungen aus einer Gruppe ausgewählt werden, die umfasst: aromatische und aliphatische Ester der Phosphorsäure, wie Resorcin-bis(diphenylphosphat), Bisphenol-A-bis(diphenylphosphat) und ihre Oligomere, Triphenylphosphat, Tris-(2-ethylhexyl)phosphat, Trikresylphosphat, isopropyliertes Triphenylphosphat, Ethylendiamindiphosphat, Ammoniumphosphat, Ammoniumpoly-phosphat, Phosphinate, wie Salze der hypophosphorigen Säure und ihre Derivate, wie Alkylphosphinatsalze, z. B. Diethylenphosphinat-Aluminium oder Diethylenphosphinat-Zink oder Aluminiumphosphinat, Aluminiumphosphit, Aluminiumphos-phonat, Phosphonatester, Oligomere und polymere Derivate der Methanphosphon-säure, 9,10-Dihydro-9-oxa-10-phosphorylphenanthren-10-oxid, Ammoniumpoly-phosphat, Phosphacene, Vinylphosphonsäure, und/oder- das eine oder die mehreren Flammschutzmittel auf Melaminbasis aus einer Gruppe ausgewählt werden, die umfasst: Melamin, Melaminderivate, Melaminkondensationsprodukte, Melaminsalze, Melem, Melam, Melon, Benzoguanamin, Allantoin, Polyisocyanurate, Melamincyanurat, Melaminphosphat, Dimelaminphosphat, Melaminpyrophosphat, Melaminpolyphosphat, Melamin-Metall-Phosphate, wie Melaminaluminiumphosphat, Melaminzinkphosphat, Melaminmagnesiumphosphat, die entsprechenden Pyrophosphate und Polyphosphate, Poly-[2,4-(piperazin-1,4-yl)-6-(morpholin-4-yl)-1,3,5-triazin].Procedure according to Claim 1 or 2 ,characterized in that - the polyamide material comprises one or more polyamides or a polymer blend of one or more polyamides with one or more miscible, compatible or immiscible polymers, which are selected in particular from polyolefins, polystyrenes, thermoplastic elastomers and polyacetals, the polyamide content in the polymer blend is at least 30% by weight, preferably at least 50% by weight, preferably at least 70% by weight, more preferably at least 90% by weight, and / or - the one or more phosphorus-containing compounds from a group can be selected, which includes: aromatic and aliphatic esters of phosphoric acid, such as resorcinol bis (diphenyl phosphate), bisphenol A bis (diphenyl phosphate) and their oligomers, triphenyl phosphate, tris (2-ethylhexyl) phosphate, tricresyl phosphate, isopropylated triphenyl phosphine, ethylenediamine , Ammonium phosphate, ammonium poly-phosphate, phosphinates, such as salts of the hypophosphorous Acid and its derivatives, such as alkylphosphinate salts, e.g. B. diethylene phosphinate aluminum or diethylene phosphinate zinc or aluminum phosphinate, aluminum phosphite, aluminum phosphate, phosphonate ester, oligomers and polymeric derivatives of methanephosphonic acid, 9,10-dihydro-9-oxa-10-phosphorylphenanthrene-10-oxide, ammonium poly-phosphate , Phosphacenes, vinylphosphonic acid, and / or - the one or more flame retardants based on melamine are selected from a group comprising: melamine, melamine derivatives, melamine condensation products, melamine salts, melem, melam, melon, benzoguanamine, allantoin, polyisocyanurates, melamine cyanurate, melamine phosphate, Dimelamine phosphate, melamine pyrophosphate, melamine polyphosphate, melamine metal phosphates such as melamine aluminum phosphate, melamine zinc phosphate, melamine magnesium phosphate, the corresponding pyrophosphates and polyphosphates, poly- [2,4- (piperazin-1,4-yl) -6- (morpholin-4-yl ) -1,3,5-triazine].Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet, dass das Polyamidmaterial ein oder mehrere Polyamide enthält, die aus der Gruppe ausgewählt werden, die Polyamid 6, Polyamid 11, Polyamid 12, Polyamid 6.6, Polyamid 6.9, Polyamid 6.10, Polyamid 6.12, Polyamid 10.10 und Copolyamiden davon, wie Polyamid 6/12, PA 6.6/6.10, umfasst, oder aus einem oder mehreren dieser Polyamide besteht.Method according to one of the preceding claims,characterized in that the polyamide material contains one or more polyamides selected from the group consisting of polyamide 6, polyamide 11, polyamide 12, polyamide 6.6, polyamide 6.9, polyamide 6.10, polyamide 6.12, polyamide 10.10 and copolyamides thereof, such as polyamide 6/12, PA 6.6 / 6.10, or consist of one or more of these polyamides.Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet, dass das Polyamidmaterial aus Polyamid 6 besteht oder Polyamid 6 in einem Anteil von mindestens 30 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 50 Gew.-%, bevorzugt mindestens 70 Gew.-%, noch bevorzugter mindestens 90 Gew.-% enthält.Method according to one of the preceding claims,characterized in that the polyamide material consists of polyamide 6 or polyamide 6 in a proportion of at least 30% by weight, preferably at least 50% by weight, preferably at least 70% by weight, more preferably at least Contains 90 wt .-%.Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet, dass das Polyamidmaterial neben dem Flammschutzmittel weitere Hilfsstoffe enthält, die insbesondere unter Antistatika, Farbstoffen, wie zum Beispiel löslichen anorganischen und/oder organische Pigmenten und/oder unlöslichen Farbstoffen, Füllstoffen, wie zum Beispiel Glasfasern, Kreide, Graphit, Ruß, Gleitmitteln, Stabilisatoren und Weichmachern ausgewählt werden.Method according to one of the preceding claims,characterized in that the polyamide material contains, in addition to the flame retardant, further auxiliaries, in particular antistatic agents, dyes, such as soluble inorganic and / or organic pigments and / or insoluble dyes, fillers, such as glass fibers, Chalk, graphite, carbon black, lubricants, stabilizers and plasticizers can be selected.Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet, dass das Flammschutzmittel in einem Anteil im Bereich von 0,1 bis 20 Gew.-%, vorzugsweise 1 bis 15 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des flammhemmend ausgerüsteten Polyamidmaterials, in das Polyamidmaterial eingebracht wird. Method according to one of the preceding claims,characterized in that the flame retardant in a proportion in the range of 0.1 to 20 wt .-%, preferably 1 to 15 wt .-%, based on the total weight of the flame-retardant polyamide material in the polyamide material is introduced.Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet, dass das pulverförmige, flammhemmend ausgerüstete Polyamidmaterial eine Partikelgröße insbesondere im Bereich von 40 bis 110 µm aufweist.Method according to one of the preceding claims,characterized in that the powdery, flame-retardant polyamide material has a particle size in particular in the range from 40 to 110 µm.Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet, dass für das Bereitstellen eines pulverförmigen, flammhemmend ausgerüsteten Polyamidmaterials einer, mehrere oder alle der folgenden Schritte durchgeführt werden:- Herstellen eines Gemischs oder Compounds aus dem Polyamidmaterial und dem Flammschutzmittel, insbesondere in Form eines gegossenen Blocks oder eines in einem Extruder hergestellten Granulats oder eines körnigen Materials,- Zerkleinern des Blocks oder des Granulats oder des körnigen Materials durch mechanisches Bearbeiten, vorzugsweise Mahlen, besonders bevorzugt kryogenes Mahlen, zu einem pulverförmigen Material, und - Sieben des pulverförmigen Materials unter Erhalt einer Siebfraktion des pulverförmigen Materials mit der für die additive Fertigung gewünschten Korngrößenverteilung, und- gegebenenfalls vor oder nach dem Sieben Abrunden der kantigen Oberfläche der nach dem Mahlen erhaltenen Partikel aus dem pulverförmigen Material.Method according to one of the preceding claims,characterized in that one, several or all of the following steps are carried out for the provision of a powdery, flame-retardant polyamide material: - Production of a mixture or compounds from the polyamide material and the flame retardant, in particular in the form of a cast block or a granulate or a granular material produced in an extruder, - comminuting the block or the granulate or the granular material by mechanical processing, preferably grinding, particularly preferably cryogenic grinding, to a powdery material, and - sieving the powdery material to obtain a sieve fraction of the powdery material with the grain size distribution desired for the additive manufacturing, and - if necessary before or after the rounding off of the angular surface of the particles obtained after grinding from the powdery material.Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt c) die Strahlung eine Laserstrahlung ist, deren Wellenlänge- innerhalb der Absorptionsbande des Flammschutzmittels liegt, oder- außerhalb der Absorptionsbande des Flammschutzmittels liegt, oder- auf der langwelligen Seite des sichtbaren Lichts liegt, oder- im Bereich der Infrarot-Strahlung liegt, oder- oberhalb von 3000 nm liegt, oder- von einem Infrarot-Laser, wie einem CO₂-Laser, einem Nd:YAG-Laser oder einem Faserlaser, emittiert wird.Method according to one of the preceding claims,characterized in that in step c) the radiation is a laser radiation, the wavelength of which - lies within the absorption band of the flame retardant, or - lies outside the absorption band of the flame retardant, or - lies on the long-wave side of visible light , or - is in the range of infrared radiation, or - is above 3000 nm, or - is emitted by an infrared laser, such as a CO₂ laser, an Nd: YAG laser or a fiber laser.Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet, dass die in Schritt c) eingestrahlte Laserenergie im Bereich von etwa 0,10 bis 0,30 J/mm³, vorzugsweise etwa 0,15 bis 0,25 J/mm³, insbesondere bei etwa 0,2 J/mm³ liegt.Method according to one of the preceding claims,characterized in that the laser energy radiated in step c) in the range from approximately 0.10 to 0.30 J / mm³ , preferably approximately 0.15 to 0.25 J / mm³ , in particular at is about 0.2 J / mm³ .Flammhemmend ausgerüstetes Werkstück, das durch ein additives Fertigungsverfahren nach einem derAnsprüche 1 bis11 erhältlich ist.Flame-retardant workpiece that is manufactured using an additive manufacturing process according to one of the Claims 1 to 11 is available.Verwendung eines flammhemmend ausgerüsteten Polyamidmaterials, das wie in einem der vorhergehenden Ansprüche definiert ist und insbesondere pulverförmig vorliegt, für die additiven Fertigung, insbesondere durch selektives Lasersintern oder selektives Laserschmelzen, eines flammhemmend ausgerüsteten Werkstücks, insbesondere eines flammhemmend ausgerüsteten Werkstücks mit einer hohen Oberflächenglätte.Use of a flame-retardant polyamide material, which is as defined in one of the preceding claims and in particular in powder form, for additive manufacturing, in particular by selective laser sintering or selective laser melting, of a flame-retardant workpiece, in particular a flame-retardant workpiece with a high surface smoothness.Flammhemmend ausgerüstetes Polyamidmaterial, das wie in einem der vorhergehenden Ansprüche definiert ist und insbesondere pulverförmig vorliegt, für die additive Fertigung eines flammhemmend ausgerüsteten Werkstücks, insbesondere durch selektives Lasersintern oder selektives Laserschmelzen.Flame-retardant polyamide material, as defined in one of the preceding claims and in particular in powder form, for the additive manufacturing of a flame-retardant workpiece, in particular by selective laser sintering or selective laser melting.Flammhemmend ausgerüstetes Polyamidmaterial nachAnspruch 14, das pulverförmig vorliegt und erhältlich ist durch:- Herstellen eines Gemischs oder Compounds oder Blends aus dem Polyamidmaterial und dem Flammschutzmittel, insbesondere in Form eines gegossenen Blocks oder eines in einem Extruder hergestellten Granulats oder eines körnigen Materials,- Zerkleinern des Blocks oder des Granulats oder des körnigen Materials durch mechanisches Bearbeiten, insbesondere Mahlen, vorzugsweise kryogenes Mahlen, zu einem pulverförmigen Material, und- Sieben des pulverförmigen Materials unter Erhalt einer Siebfraktion des pulverförmigen Materials mit der für die additive Fertigung gewünschten Korngrößenverteilung, und- gegebenenfalls vor oder nach dem Sieben Abrunden der kantigen Oberfläche der nach dem Mahlen erhaltenen Partikel aus dem pulverförmigen Material.Flame retardant polyamide material Claim 14 , which is in powder form and is obtainable by: - preparing a mixture or compound or blend from the polyamide material and the flame retardant, in particular in the form of a cast block or a granulate or granular material produced in an extruder, - comminuting the block or the granulate or the granular material by mechanical processing, in particular grinding, preferably cryogenic grinding, to a powdery material, and - sieving the powdery material to obtain a sieve fraction of the powdery material with the grain size distribution desired for additive manufacturing, and - if necessary before or after rounding the angular surface of the particles of the powdery material obtained after grinding.

Images