(57)【要約】衛生器具の部品（１）を製造する方法を提案する。この方法はａ．粉末状の第１の金属（３）を供給することと、ｂ．粉末状の第２の金属（４）であって前記第１の金属（３）とは異なる第２の金属（４）、を供給することと、ｃ．前記金属（３，４）を混合することと、ｄ．レーザー（５）を用いた前記金属（３，４）の部分的溶融により前記部品（１）を層ごとに作成することとの各ステップを少なくとも含む。【選択図】図１
2022500554.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
衛生器具（２）の部品（１）の製造方法であって、
ａ．粉末状の第１の金属（３）を供給することと、
ｂ．粉末状の第２の金属（４）であって前記第１の金属（３）とは異なる第２の金属（４）を供給することと、
ｃ．前記金属（３、４）を混合することと、
ｄ．レーザー（５）を用いた前記金属（３、４）の部分的溶融により前記部品（１）を層ごとに積み上げて作製することとを含む方法。
【請求項２】
ステップｃ．において粉体層（６）が形成される請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ステップｄ．において前記第１の金属（３）及び前記第２の金属（４）の複数の粉末粒子間で結合が少なくとも部分的に形成される先行する請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４】
ステップｄ．において第１の層（７）からの前記第１の金属（３）及び前記第１の層（７）に隣接する第２の層（８）からの前記第２の金属（４）のいくつかの粉末粒子間で少なくとも部分的な結合が形成される先行する請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
ステップｄ．において前記第１の金属（３）及び前記第２の金属（４）を用いて合金が少なくとも部分的に形成される先行する請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記第１の金属（３）は第１の融点を有し、前記第２の金属（４）は第２の融点を有し、前記第２の融点は前記第１の融点よりも低い先行する請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
銅系材料が前記第１の金属（３）として用いられ、亜鉛系材料が前記第２の金属（４）として用いられる先行する請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
少なくとも第１の金属（３）又は第２の金属（４）として金属合金が用いられる先行する請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
衛生器具（２）用の部品（１）であって、先行する請求項のいずれか一項に記載の方法によって製造される部品（１）。
【請求項１０】
請求項９に記載の部品（１）を備える衛生器具（２）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、衛生器具用の部品を製造する方法、衛生器具用の部品、及び衛生器具に関する。
【背景技術】
【０００２】
真鍮から洗面台器具、浴槽器具、隠し器具等の衛生器具を製造することが現在の技術では知られている。この目的のために複雑な幾何学的形状を実現可能にするべく、鋳造処理が一般的に用いられる。これらの幾何学的形状はまた、器具の様々な機能的要素を含んでもよい。
【発明の概要】
【０００３】
しかし、これに関連して、幾何学的形状の質及び精度と、特に、それらにより達成され得る輪郭の観点から当該鋳造処理が制限されることがある。このことは、特に薄肉の器具について特に顕著である。加えて、適切な鋳造処理で、自由に形成可能な幾何学的形状の全てが実現されるとは限らない。
【０００４】
部品が層ごとに積み上げられ又はプリントされる付加製造プロセスも知られている。付加製造用の金属粉末の組成及び製造は、非常にコストがかかる。より大きな塊が溶融によって冶金的に作成され、その後に粉砕されなければならない。この処理では、多成分合金が、粉末作製の前に作成される。純度は通常、溶融処理に左右される。さらに、多成分合金の組成の１つ１つが全て、粉末化するのに十分な程安定しているとは限らない、ということがある。
【０００５】
これを基に、本開示は、先行技術に関して記載された上記課題を少なくとも部分的に解決することを目的とする。特に、衛生器具の部品の付加製造を簡易化するのに役立つ衛生器具の部品の製造方法、衛生器具の部品、及び衛生器具が明示される。
【０００６】
これらの目的は独立請求項の特徴により解決される。ここで提案される解決手段のさらに有利な実施形態が、従属請求項において示される。尚、従属請求項において個別に挙げられた特徴は、任意の技術的に意味のある組み合わせが可能で、本開示のさらなる実施形態を定義し得る。加えて、請求項で示された特徴は、以下の記載においてより詳細に明示及び説明され、本開示のさらに好ましい実施形態が提示される。
【０００７】
衛生器具の部品の製造方法がこれに寄与し、
ａ．粉末状の第１の金属を供給するステップと、
ｂ．粉末状の第２の金属であって前記第１の金属とは異なる第２の金属を供給するステップと、
ｃ．前記第１の金属と前記第２の金属とを混合するステップと、
ｄ．レーザーを用いた前記第１の金属と前記第２の金属との部分的溶融により前記部品を層ごとに作製するステップとを少なくとも含む。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】ここに記載した方法の順序を示すフローチャートである。
【図２】ここに記載した手順の可能な応用イラストである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１に示されるように、ステップａ．、ｂ．、ｃ．、及びｄ．の順番が例として与えられる。この順番は、例えば通常の動作手順において用いられてもよい。特に、ステップａ．〜ｄ．は、示された順番において少なくとも１回は実行されることとする。さらに、ステップａ．〜ｄ．（特にステップａ．〜ｃ．）はまた、少なくとも部分的に並列的に実行されてもよく、さらには同時に実行されてもよい。
【００１０】
この方法は、例えば、衛生器具の真鍮部品を作製するために用いられてもよい。特に、この方法は、衛生器具の（真鍮）筐体又は（真鍮）筐体部を（バイメタル）レーザー焼結することに用いられる。この方法は、真鍮合金が例えば付加製造プロセスを用いて特に有利に作製されることを可能にする。この方法の特別の利点は、合金の形成が（主に）付加製造中に起こるということである。
【００１１】
よって、ここに記載した方法は、粉末作製に先立つ多成分合金の製造及び続くこの多成分合金の粉砕を可能とし、及び／又は、これに関連付けられる欠点を有利に回避することを可能にする。代わりに、合金は、付加製造中にレーザーによって生成された溶融体において作成されてもよい。この状況下では、粉末（の混合物）は、最も純度の高い個々の粉末から共に混合されてもよい。合金の形成及び結晶の形成は、例えば、粉末混合物の１回目の溶融及び繰り返しの溶融において起こる。以前にプリントされた下方の層が意図的に再度溶融されてもよい。これにより、最初の合金が有利に形成され得る。一方、他の元素及び／又は合金を加えることも可能である。
【００１２】
ステップａ．では、第１の金属が粉末状で供給される。粉末状で供給される第１の金属は、金属材料であってもよく、或いは、金属合金であってもよい。しかし、粉末状で供給される第１の金属は、好ましくは純金属（つまり非合金）である。この場合に第１の金属は、例えば銅粉末であってもよい。
【００１３】
ステップｂ．では、第２の金属が粉末状で供給され、第２の金属は第１の金属とは異なる。ここでこれらの金属の差異は、それらの硬度又は融点等の材料特性におけるものとは限らない。むしろ、これらの金属は通常、それらの化学元素において異なる。粉末状で供給される第２の金属は、金属材料であってもよく、或いは、金属合金であってもよい。しかし、粉末状で供給される第２の金属は、好ましくは純金属（つまり非合金）である。この場合に第２の金属は、例えば亜鉛粉末又は銀粉末であってもよい。
【００１４】
ステップｃ．では、これらの金属が混合される。混合は、例えば、これら２つの金属を供給する前に起こってもよいし、供給の途中で起こってもよいし、前と途中の両方で起こってもよい。代替的に又は累積的に、混合はまた、これら２つの金属を供給する途中で起こってもよいし、供給した後に起こってもよいし、途中と後の両方で起こってもよい。粉体層内での又は粉体層への金属の混合が特に好ましい。ステップｃ．では通常、明らかに異なる融点を有する２つの金属の混合粉末が作製される。さらに、これら２つの金属は、液相状態への限定された又は完全な可溶性を有してもよい。この場合には、異なる金属粉末の混合はまた、粉体層プリンタの粒径の範囲全体において意図的に成されてもよい。特に、多金属混合物は、可能な限り純粋に且つ／又は正確に作製されてもよい。
【００１５】
ステップｄ．では、上記部品は、レーザーを用いたこれらの金属の部分的溶融により層ごとに積み上げられる。層ごとの作成は、いくつかの層が互いに重なるように又は層ごとに次々に形成される、といったように説明されてもよい。層は基本的に、上記部品を介する水平断面を表す。特に、（それぞれの典型的な相及び結晶構造をそれぞれ有する）第１の金属及び第２の金属を含む合金は、ステップｄ．における溶融中に形成される。
【００１６】
部分的溶融では、層内部に位置する粉末は、材料の固体化が起こる所定の場所において局所的に、必要なだけ長く且つ／又は強く加熱されることで、その場所の金属粉末粒子が（短時間に）液化するため、永続的に（又は再加熱されるまで）結合する。部分的溶融は、（粉体層における）３Ｄプリンティングという形で、又は（粉体層における且つ／又はレーザー溶融を用いた）３次元付加製造プロセスという形で有利に実行されてもよい。
【００１７】
好ましくは、レーザー焼結及び／又はレーザー溶融がステップｄ．において行われる。ステップｄ．では、いわゆる選択的レーザー焼結（短縮して、ＳＬＳ）が特に好ましい。選択的レーザー焼結（ＳＬＳ）は、レーザーを用いた焼結により粉末状の原材料から空間構造を作成する付加製造プロセスである。代替的に又は累積的に、いわゆる選択的レーザー溶融（短縮して、ＳＬＭ）がステップｄ．において行われてもよい。
【００１８】
好ましくは、レーザーのレーザーパワー（複数可）及び／又は溶融温度（複数可）及び／又は照射時間（複数可）は、可能であれば、一方で異なる金属の溶融混合のための時間が十分になり、他方でこの時間が分離を回避するのに十分なほど短くなる、ように選択及び／又は制御される。（最大）冷却速度は１０６Ｋ／ｓ［ケルビン毎秒］未満であるべきである。好ましくは、冷却速度は２０Ｋ／ｓ〜２，０００Ｋ／ｓの範囲内である。溶融温度に関しては、処理される金属に依存して、以下の範囲が好ましい：Ｃｕについては１，１００°Ｃより高く、Ｚｎについては４５０°Ｃより高く、ステンレス鋼については１，５００°Ｃより高く、ｕＺｎ（再溶融されたＺｎ）については９００°Ｃより高い。特に短い溶融時間を介して、大きく異なる融点を有する材料が、有利に合金化されてもよい。
【００１９】
有利な実施形態によると、粉体層がステップｃ．において形成されることが示唆される。このことは、有利な手法での上記粉末の特に簡易で且つ制御された供給を可能にする。この場合にはこの方法はまた、特に、粉体層を用いた金属プリンタにおけるバイメタルレーザー焼結として説明されてもよい。
【００２０】
他の有利な実施形態に従うと、ステップｄ．において、第１の金属及び第２の金属のいくつかの粉末粒子間で少なくとも部分的に結合が引き起こされることが提案される。この場合には、レーザーパラメータ及び／又は照射条件は、通常は異なる融点を有する異種の（純）材料の粉末球体が（適合された又は制御された手法で）部分的に互いに結合するように設定されてもよい。
【００２１】
他の有利な実施形態に従うと、ステップｄ．において、第１の層からの第１の金属及びそれ（つまり第１の層）に隣接する第２の層からの第２の金属のいくつかの粉末粒子間で少なくとも部分的な結合が引き起こされることが提案される。このことは、合金内での特に有利な架橋に寄与し得る。以前にプリントされた下方の層（層（ｌａｙｅｒ））が意図的に再度溶融されてもよい。
【００２２】
他の有利な実施形態によると、ステップｄ．において、第１の金属と第２の金属とを用いた（又は、からなる）合金が少なくとも部分的に形成されることが提案される。この方法は、特に、最も上質の合金を形成するのに用いられてもよい。加えて、鋳造又は他の溶融処理では不安定な合金が有利に作成されてもよい。例えば、上記合金は真鍮合金であってもよい。
【００２３】
他の有利な実施形態によると、第１の金属が第１の融点を有し、第２の金属が第２の融点を有し、第２の融点は第１の融点よりも低いことが提案される。言い換えると、これは、第２の融点が第１の融点より低温側にあることを意味する。
【００２４】
他の有利な実施形態に従うと、銅ベースの材料が第１の金属として用いられ、亜鉛ベースの材料が第２の金属として用いられることが提案される。このことは、衛生器具用の真鍮部品の付加製造に特に有利に寄与し得る。
【００２５】
さらに有利な実施形態によると、少なくとも第１の金属又は第２の金属が金属合金であることが示唆される。このことは、特に、金属合金の特性を部分的に又は局所的に（適合させて及び／又は制御して）調整するのに用いられてもよい。
【００２６】
例えば、抗菌性を付与するために、銀粉末が（例えば、銅粉末合金中に微粒子として）追加されてもよい。この状況下では、第１の金属は、例えば、真鍮粉末及び／又は銅ベース合金粉末であってもよく、第２の金属は、例えば、銀粉末であってもよい。
【００２７】
他の態様によると、衛生器具用の部品も明示され、この部品はここで記載された方法を用いて製造される。上記部品は、例えば、衛生器具の筐体又は筐体部であってもよい。
【００２８】
他の態様によると、ここで記載された方法を用いて製造された部品を備える衛生器具も明示される。この場合には、衛生器具はまた、ここで記載された部品を有してもよい。衛生器具は、例えば、洗面台器具、浴槽器具、隠れ器具等であってもよい。
【００２９】
上記方法に関連して述べられた詳細、特徴、及び有利な実施形態が、ここで提示された部品及び／又は衛生器具において適用されてもよく、その逆もまた同様である。この点については、これらの特徴のさらなる特徴づけに関する説明を全体的に参照されたい。
【００３０】
ここで提示された解決手段、並びに、その技術的環境を、図面を用いて以下により詳細に説明する。尚、本開示は図示された例によって限定されない。特に、明記して除外されない限り、図面において又は関連して説明された事項の部分的局面を抽出して、それらを他の図面及び／又は本明細書からの他の特徴及び／又は知見と組み合わせることも可能である。本開示は例示的且つ模式的である。
【００３１】
図２は、ここで記載された方法の応用可能なイラストを例示的且つ模式的に示す。
【００３２】
衛生器具２の部品１を製造するために、粉末状の第１の金属３及び第１の金属３とは異なる粉末状の第２の金属４が互いに混合されて、粉体層６が形成される。
【００３３】
次に、部品１が、レーザー５を用いた金属３、４の部分的溶融により層ごとに積み上げられる。この部分的溶融は、第１の金属３及び第２の金属４のいくつかの粉末粒子間における少なくとも部分的結合を可能にする。特に、第１の層７からの第１の金属３及びそれに隣接する第２の層８からの第２の金属４のいくつかの粉末粒子間における少なくとも部分的な結合を引き起こすことも可能である。
【００３４】
層ごとの積み上げ中に、第１の金属３及び第２の金属４を用いて合金が形成される。例えば、第１の金属３は第１の融点を有し、第２の金属４は第２の融点を有しており、第２の融点は第１の融点よりも低い。
【００３５】
例えば、第１の金属３は銅ベースの材料であり、第２の金属４は亜鉛ベースの材料である。代替的に又は累積的に、金属合金が第１の金属３及び／又は第２の金属４として用いられてもよい。しかし、好ましくは、金属３、４のうち少なくとも１つは純金属である。
【００３６】
特に、合金から粉末を作製するよりも純粉末を作製するほうがはるかに簡単であるという事実において、上記方法の利点がここで確かめられ得る。例えば、純亜鉛粉末及び純銅粉末は真鍮粉末よりもはるかに簡単に作製される。
【００３７】
従って、現在の技術を参照して記載された上記課題を少なくとも部分的に解決する衛生器具の部品を製造する方法、衛生器具用の部品、及び衛生器具がここで明示されている。特に、衛生器具用の部品の付加製造を簡易化するのに役立つ衛生器具の部品を製造する方法、衛生器具用の部品、及び衛生器具が明示されている。
【図１】
2022500554.tif 000003
【図２】
2022500554.tif 000004
【国際調査報告】
2022500554.tif 000005
2022500554.tif 000006
2022500554.tif 000007