DE102016211174A1 - Method and device for the additive production of at least one component region of a component - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum additiven Herstellen zumindest eines Bauteilbereichs eines Bauteils, insbesondere eines Bauteils einer Strömungsmaschine, mindestens folgende Schritte umfassend a) ein schichtweises Auftragen mindestens einer Pulverschicht (28) aus einem pulverförmigen Bauteilwerkstoff auf eine Bauplattform (12) im Bereich einer Aufbau- und Fügezone (42); b) lokales Verfestigen der Pulverschicht (28) durch selektives Belichten mittels wenigstens eines Hochenergiestrahls (16) im Bereich der Aufbau- und Fügezone (42) unter Ausbildung einer Bauteilschicht sowie kontinuierliche oder nicht kontinuierliche Temperaturmessung der Pulverschicht (28) und/oder der Bauteilschicht zumindest im Bereich der Aufbau- und Fügezone (42); und c) ein Wiederholen der Schritte a) bis b) bis zur Fertigstellung des Bauteilbereichs oder des Bauteils, wobei die Temperaturmessung mittels mindestens einer zumindest teilweise beweglich und/oder verfahrbar über der Bauplattform (12) angeordneten Temperaturmesseinrichtung erfolgt. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung (10) zum Durchführen eines derartigen Verfahrens.The invention relates to a method for the additive production of at least one component region of a component, in particular a component of a turbomachine, comprising at least the following steps a) a layer-by-layer application of at least one powder layer (28) of a powdered component material to a construction platform (12) in the region of a structural component and joining zone (42); b) local solidification of the powder layer (28) by selective exposure by means of at least one high energy beam (16) in the region of the assembly and joining zone (42) to form a component layer and continuous or non-continuous temperature measurement of the powder layer (28) and / or the component layer at least in the area of the assembly and joining zone (42); and c) repeating steps a) to b) until the completion of the component region or the component, wherein the temperature measurement is effected by means of at least one temperature measuring device arranged at least partially movably and / or movably over the construction platform (12). The invention further relates to a device (10) for carrying out such a method.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum additiven Herstellen zumindest eines Bauteilbereichs eines Bauteils gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 8. The invention relates to a method and a device for the additive production of at least one component region of a component according to the preambles of claims 1 and 8.

Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung von einzelnen Bauteilbereichen oder vollständigen Bauteilen sind in einer großen Vielzahl bekannt. Insbesondere sind additive bzw. generative Fertigungsverfahren (sog. Rapid Manufacturing- bzw. Rapid Prototyping-Verfahren) bekannt, bei denen das Bauteil, bei dem es sich beispielsweise um ein Bauteil einer Strömungsmaschine bzw. eines Flugtriebwerks handeln kann, schichtweise aufgebaut wird. Vorwiegend metallische Bauteile können beispielsweise durch Laser- bzw. Elektronenstrahlschmelzverfahren hergestellt werden. Dabei wird zunächst schichtweise mindestens ein pulverförmiger Bauteilwerkstoff im Bereich einer Aufbau- und Fügezone aufgetragen, um eine Pulverschicht zu bilden. Anschließend wird der Bauteilwerkstoff lokal verfestigt, indem dem Bauteilwerkstoff im Bereich der Aufbau- und Fügezone Energie mittels wenigstens eines Hochenergiestrahls zugeführt wird, wodurch der Bauteilwerkstoff schmilzt und eine Bauteilschicht bildet. Der Hochenergiestrahl wird dabei in Abhängigkeit einer Schichtinformation der jeweils herzustellenden Bauteilschicht gesteuert. Die Schichtinformationen werden üblicherweise aus einem 3D-CAD-Körper des Bauteils erzeugt und in einzelne Bauteilschichten unterteilt. Nach dem Verfestigen des geschmolzenen Bauteilwerkstoffs wird die Bauplattform schichtweise um eine vordefinierte Schichtdicke abgesenkt. Danach werden die genannten Schritte bis zur endgültigen Fertigstellung des gewünschten Bauteilbereichs oder des gesamten Bauteils wiederholt. Der Bauteilbereich bzw. das Bauteil kann dabei grundsätzlich auf einer Bauplattform oder auf einem bereits erzeugten Teil des Bauteils oder Bauteilbereichs hergestellt werden. Die Vorteile dieser additiven Fertigung liegen insbesondere in der Möglichkeit, sehr komplexe Bauteilgeometrien mit Hohlräumen, Hinterschnitten und dergleichen im Rahmen eines einzelnen Verfahrens herstellen zu können. Methods and apparatus for making individual component areas or complete components are known in a wide variety. In particular, additive or additive manufacturing methods (so-called rapid manufacturing or rapid prototyping methods) are known in which the component, which may be, for example, a component of a turbomachine or an aircraft engine, is built up in layers. Predominantly metallic components can be produced, for example, by laser or electron beam melting methods. In this case, at least one powdered component material is initially applied in layers in the region of a buildup and joining zone, in order to form a powder layer. Subsequently, the component material is locally solidified by supplying energy to the component material in the region of the assembly and joining zone by means of at least one high-energy beam, whereby the component material melts and forms a component layer. The high-energy beam is controlled in dependence on a layer information of the component layer to be produced in each case. The layer information is usually generated from a 3D CAD body of the component and subdivided into individual component layers. After solidification of the molten component material, the construction platform is lowered in layers by a predefined layer thickness. Thereafter, the said steps are repeated until the final completion of the desired component area or the entire component. The component region or the component can in principle be produced on a construction platform or on an already produced part of the component or component region. The advantages of this additive manufacturing are, in particular, the possibility of being able to produce very complex component geometries with cavities, undercuts and the like within the scope of a single method.

Die DE 10 2012 206 122 A1 beschreibt eine Vorrichtung zur generativen Herstellung von Bauteilen mittels einem Laserpulverauftragsschweißen und/oder einem selektiven Bestrahlen eines Pulverbetts, wobei die Vorrichtung mindestens eine relativ zu einem oder mehreren Pulverbetträumen beweglich angeordnete Induktionsspule aufweist. Die Induktionsspulen sind dabei entlang separat ausgebildeter Schienenanordnungen linear verfahrbar. Durch die lokale und individuell auf die Geometrie des herzustellenden Bauteils angepasste induktive Erwärmung des Bauteils ist es möglich, dass Heißrissbildungen, insbesondere bei der Verwendung von Hochtemperaturlegierungen für die generative Fertigung, bei der Herstellung des Bauteils zuverlässig verhindert werden. Aus der DE 10 2014 208 768 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Qualitätssicherung mindestens eines Bauteils während dessen additiver Herstellung bekannt. Dabei wird eine Vielzahl von thermographischen Aufnahmen von mindestens einem Bauteilbereich im Bereich des Laserstrahls aufgenommen und der zeitliche Verlauf charakteristischer Wärmeänderungen interpretiert. Nachteilig an diesem und anderen bekannten Verfahren ist jedoch, dass die Thermographiekamera an einer festen Position an einer Prozesskammerdecke montiert oder über einen Strahlengang des Lasers eingekoppelt wird. Bei der Verwendung einer verfahrbaren, oberhalb des Pulverbetts angeordneten Induktionsvorrichtung wird ein Teil des Pulverbetts zumindest teilweise verdeckt und ist einer Temperaturmessung beziehungsweise der Aufnahme von thermographischen Daten nicht mehr zugänglich. Dadurch werden die entsprechenden Messergebnisse deutlich verfälscht. Dies betrifft insbesondere Bereiche am Rand des Bauraums. The DE 10 2012 206 122 A1 describes a device for the generative production of components by means of a laser powder deposition welding and / or a selective irradiation of a powder bed, wherein the device has at least one relative to one or more powder bed spaces movably arranged induction coil. The induction coils are linearly movable along separately formed rail arrangements. Due to the local and individually adapted to the geometry of the component to be produced inductive heating of the component, it is possible that hot cracking, especially when using high-temperature alloys for additive manufacturing, are reliably prevented in the manufacture of the component. From the DE 10 2014 208 768 A1 For example, a method and a device for quality assurance of at least one component during its additive production are known. In this case, a multiplicity of thermographic images of at least one component region in the region of the laser beam are recorded and the temporal course of characteristic heat changes is interpreted. A disadvantage of this and other known methods, however, is that the thermographic camera is mounted at a fixed position on a process chamber ceiling or coupled via a beam path of the laser. When using a movable, arranged above the powder bed induction device, a portion of the powder bed is at least partially hidden and is no longer accessible to a temperature measurement or the recording of thermographic data. As a result, the corresponding measurement results are significantly falsified. This concerns in particular areas at the edge of the installation space.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein gattungsgemäßes Verfahren und eine gattungsgemäße Vorrichtung anzugeben, welche die additive Herstellung von Bauteilbereichen oder vollständigen Bauteilen mit verbesserter Qualität ermöglicht. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein additiv gefertigtes Bauteil mit einer verbesserten Qualität bereitzustellen. Object of the present invention is to provide a generic method and a generic device, which allows the additive production of component areas or complete components with improved quality. Another object of the invention is to provide an additively manufactured component having improved quality.

Die Aufgaben werden erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 sowie durch ein Bauteil gemäß Patentanspruch 15 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben, wobei vorteilhafte Ausgestaltungen jedes Erfindungsaspekts als vorteilhafte Ausgestaltungen der jeweils anderen Erfindungsaspekte anzusehen sind. The objects are achieved by a method having the features of patent claim 1, by a device having the features of claim 9 and by a component according to claim 15. Advantageous embodiments with expedient developments of the invention are specified in the respective subclaims, wherein advantageous embodiments of each invention aspect are to be regarded as advantageous embodiments of the respective other aspects of the invention.

Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum additiven Herstellen zumindest eines Bauteilbereichs eines Bauteils, insbesondere eines Bauteils einer Strömungsmaschine, bei welchem zumindest die Schritte a) schichtweises Auftragen mindestens einer Pulverschicht aus einem pulverförmigen Bauteilwerkstoff auf eine Bauplattform im Bereich einer Aufbau- und Fügezone; b) lokales Verfestigen der Pulverschicht durch selektives Belichten mittels wenigstens eines Hochenergiestrahls im Bereich der Aufbau- und Fügezone unter Ausbildung einer Bauteilschicht sowie eine kontinuierliche oder nicht-kontinuierliche Temperaturmessung der Pulverschicht und/oder der Bauteilschicht zumindest im Bereich der Aufbau- und Fügezone, und c) Wiederholen der Schritte a) bis b) bis zur Fertigstellung des Bauteilbereichs oder des Bauteils, durchgeführt werden. Dabei erfolgt erfindungsgemäß die Temperaturmessung mittels mindestens einer zumindest teilweise beweglich und/oder verfahrbar über der Bauplattform angeordneten Temperaturmesseinrichtung. Durch die Möglichkeit der beweglichen Positionierung von zumindest einem Element der Temperaturmesseinrichtung über der Bauplattform besteht die Möglichkeit, dass die Temperaturmesseinrichtung insgesamt oder Teile davon mit einer beweglichen Anlagenkomponente, zum Beispiel einer verfahrbaren Induktionsvorrichtung, mitbewegt werden. Dies kann beispielsweise durch die Bewegung und/oder das Verfahren der Temperaturmesseinrichtung oder Teilen davon in Beschichtungsrichtung der Pulverschicht und/oder um den Hochenergiestrahl und/oder einer Scanvorrichtung zur Ablenkung des Hochenergiestrahls herum erfolgen. Auch andere Bewegungsrichtungen sind möglich. Dabei muss jedoch gewährleistet sein, dass die Messbereiche auf der Pulverschicht und/oder der Bauteilschicht während der Temperaturmessung nicht durch bewegliche Anlagenkomponenten, wie zum Beispiel die Induktionsvorrichtung verdeckt werden. Des Weiteren besteht die Möglichkeit, dass vor und/oder nach der Belichtung der Pulverschicht eine Erwärmung der Pulverschicht und/oder der Bauteilschicht mittels mindestens einer verfahrbaren Induktionsvorrichtung erfolgt. A first aspect of the invention relates to a method for the additive production of at least one component region of a component, in particular a component of a turbomachine, in which at least the steps a) applying in layers a layer of powdered component material to a construction platform in the region of a buildup and joining zone; b) local solidification of the powder layer by selective exposure by means of at least one high-energy beam in the region of the assembly and joining zone to form a component layer and a continuous or non-continuous temperature measurement of the powder layer and / or the component layer at least in the region of the assembly and joining zone, and c ) Repeating steps a) to b) until completion of the component area or component. In this case, according to the invention, the temperature measurement is carried out by means of at least one at least partially movable and / or movable over the building platform arranged temperature measuring device. Due to the possibility of the movable positioning of at least one element of the temperature measuring device over the construction platform, there is the possibility that the temperature measuring device as a whole or parts thereof are moved along with a movable system component, for example a movable induction device. This can be done, for example, by the movement and / or the method of the temperature measuring device or parts thereof in the coating direction of the powder layer and / or around the high-energy beam and / or a scanning device for deflecting the high-energy beam. Other directions of movement are possible. However, it must be ensured that the measuring ranges on the powder layer and / or the component layer during the temperature measurement are not covered by moving system components, such as the induction device. Furthermore, it is possible for the powder layer and / or the component layer to be heated by means of at least one movable induction device before and / or after the exposure of the powder layer.

Zudem kann die Temperaturmesseinrichtung eine beweglich und/oder verfahrbar über der Bauplattform angeordnete Thermographiekamera umfassen. Auch andere Messeinrichtungen, wie zum Beispiel Temperatursensoren sind denkbar. Es besteht aber auch die Möglichkeit, dass die Temperaturmesseinrichtung ein beweglich und/oder verfahrbar über der Bauplattform angeordnetes Spiegelsystem zur Positionierung eines Messflecks für die Temperaturmessung zumindest im Bereich der Aufbau- und Fügezone umfasst. Dies bedeutet, dass sowohl die Thermographiekamera wie auch ein zugehöriges Spiegelsystem zur Positionierung des Messflecks beziehungsweise Messbereichs auf der Pulverschicht und/oder der Bauteilschicht beweglich und/oder verfahrbar ausgebildet sein können. Neben der Verfahrbarkeit dieser Elemente ist auch die Möglichkeit des Verkippens und/oder Drehens der Thermographiekamera und/oder des zugehörigen Spiegelsystems denkbar. In addition, the temperature measuring device may comprise a thermographic camera arranged movably and / or movably over the building platform. Other measuring devices, such as temperature sensors are conceivable. However, it is also possible for the temperature measuring device to comprise a mirror system arranged movably and / or movably above the building platform for positioning a measuring spot for the temperature measurement, at least in the region of the assembly and joining zone. This means that both the thermographic camera and an associated mirror system for positioning the measuring spot or measuring area on the powder layer and / or the component layer can be made movable and / or movable. In addition to the mobility of these elements and the possibility of tilting and / or rotation of the thermographic camera and / or the associated mirror system is conceivable.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst die Temperaturmesseinrichtung eine ortsfest über der Bauplattform angeordnete Thermographiekamera und ein beweglich und/oder verfahrbar über der Bauplattform angeordnetes Spiegelsystem zur Positionierung eines Messflecks für die Temperaturmessung zumindest im Bereich der Aufbau- und Fügezone. Damit besteht die Möglichkeit, die Thermographiekamera auch in Bereichen über der Bauplattform zu positionieren, in denen die Thermographiekamera nicht direkt auf die Aufbau- und Fügezone gerichtet ist. Die Temperaturmesseinrichtung kann so vorteilhafterweise an die baulichen Anforderungen angepasst werden. Zudem besteht auch die Möglichkeit, dass das Spiegelsystem ortsfest, zum Beispiel an den Seitenwänden einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens angeordnet ist und nur die Thermographiekamera beweglich und/oder verfahrbar über der Bauplattform angeordnet ist. Das Spiegelsystem ist dabei derart dimensioniert, dass zumindest der gesamte Messbereich durch das Spiegelsystem abgebildet werden kann. Die Thermographiekamera ist dabei auf das Spiegelsystem gerichtet und positioniert den Messbereich für die Temperaturmessung über das Spiegelsystem. Zudem besteht die Möglichkeit, dass die Temperaturmesseinrichtung an der verfahrbaren Induktionsvorrichtung, einem verfahrbaren Beschichter zum schichtweisen Auftragen der Pulverschicht oder einer anderen, verfahrbaren Anlagenkomponente jeweils ortsfest oder verfahrbar angeordnet ist. Bei einer anderen, verfahrbaren Anlagenkomponente kann es sich beispielweise um bewegliches Strömungsmodul handeln. In a further advantageous embodiment of the method according to the invention, the temperature measuring device comprises a stationary over the build platform arranged thermographic camera and a movable and / or movable over the build platform arranged mirror system for positioning a measuring spot for the temperature measurement at least in the region of the buildup and joining zone. This makes it possible to position the thermographic camera in areas above the build platform in which the thermographic camera is not directed directly to the build and join zone. The temperature measuring device can thus be advantageously adapted to the structural requirements. In addition, there is also the possibility that the mirror system is stationary, for example, arranged on the side walls of a device for carrying out the method and only the thermographic camera is arranged movably and / or movable over the build platform. The mirror system is dimensioned such that at least the entire measuring range can be imaged by the mirror system. The thermographic camera is aimed at the mirror system and positions the measuring range for the temperature measurement via the mirror system. In addition, there is the possibility that the temperature measuring device is arranged on the movable induction device, a movable coater for layered application of the powder layer or another, movable system component each fixed or movable. Another movable system component may be, for example, a moving flow module.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt über die durch die Temperaturmessung ermittelten Temperaturdaten eine Steuerung und/oder Regelung des Energieeintrags in dem für die Wärmebehandlung bestimmten Bereich mittels des Hochenergiestrahls und/oder der Induktionsvorrichtung. Dadurch ist gewährleistet, dass bereits während der Herstellung des Bauteils der gewünschte, insbesondere ein gleichmäßiger Energieeintrag, mittels des Hochenergiestrahls und/oder der Induktionsvorrichtung erfolgt. Dies führt zu einer verbesserten Qualität des hergestellten Bauteils. In a further advantageous refinement of the method according to the invention, the temperature data determined by the temperature measurement are used to control and / or regulate the energy input in the area intended for the heat treatment by means of the high-energy beam and / or the induction device. This ensures that the desired, in particular a uniform, energy input occurs during the production of the component, by means of the high-energy beam and / or the induction device. This leads to an improved quality of the manufactured component.

Bei dem Hochenergiestrahl handelt es sich insbesondere um einen Laser- oder Elektronenstrahl. Der pulverförmige Bauteilwerkstoff besteht insbesondere aus Metall, einer metallischen Legierung, Keramik oder einer Mischung daraus. Bei den herzustellenden Bauteilen einer Strömungsmaschine kann es sich insbesondere um Bauteile einer Turbine oder eines Verdichters handeln. Zudem kann das erfindungsgemäße verfahren auch für die Reparatur entsprechender Bauteile verwendet werden. Weitere Vorteile ergeben sich, wenn als Hochenergiestrahl ein Elektronenstrahl und/oder ein Laserstrahl verwendet wird. Hierdurch können Bauteilbereiche oder Bauteile hergestellt werden, deren mechanischen Eigenschaften zumindest im Wesentlichen denen des Bauteilwerkstoffs entsprechen. Zur Erzeugung des Laserstrahls können beispielsweise CO2-Laser, Nd:YAG-Laser, Yb-Faserlaser, Diodenlaser oder dergleichen vorgesehen sein. Ebenso kann vorgesehen sein, dass zwei oder mehr Elektronen- bzw. Laserstrahlen verwendet werden, um die Bearbeitungszeit zu reduzieren und/oder um besonders großflächige Bauteilschichten herstellen zu können. The high-energy beam is in particular a laser or electron beam. The powdered component material consists in particular of metal, a metallic alloy, ceramic or a mixture thereof. The components of a turbomachine to be produced may in particular be components of a turbine or a compressor. In addition, the method according to the invention can also be used for the repair of corresponding components. Further advantages arise when an electron beam and / or a laser beam is used as the high-energy beam. As a result, component regions or components can be produced whose mechanical properties at least substantially correspond to those of the component material. For generating the laser beam, for example CO 2 laser, Nd: YAG laser, Yb fiber laser, diode laser or the like may be provided. Likewise, it can be provided that two or more electron or Laser beams are used to reduce the processing time and / or to produce particularly large-area component layers can.

Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur additiven Herstellung zumindest eines Bauteilbereichs eines Bauteils, insbesondere eines Bauteils einer Strömungsmaschine, wobei die Vorrichtung mindestens eine Strahlungsquelle zum Erzeugen wenigstens eines Hochenergiestrahls, mittels welchem mindestens eine Pulverschicht eines Bauteilwerkstoffs im Bereich einer Aufbau- und Fügezone einer Bauplattform lokal zu wenigstens einer Bauteilschicht verfestigbar ist, umfasst. Zudem weist die Vorrichtung mindestens mindestens eine Temperaturmesseinrichtung für eine kontinuierliche oder nicht-kontinuierliche Temperaturmessung der Pulverschicht und/oder der Bauteilschicht zumindest im Bereich der Aufbau- und Fügezone auf. Dabei ist die Temperaturmesseinrichtung zumindest teilweise beweglich und/oder verfahrbar über der Bauplattform angeordnet. Durch die zumindest teilweise bewegliche und/oder verfahrbare Anordnung der Temperaturmesseinrichtung ist gewährleistet, dass die Temperaturmessung immer in einem Bereich erfolgt, der nicht durch bewegliche Anlagenkomponenten, wie zum Beispiel eine verfahrbare Induktionsvorrichtung zumindest zeitweise verdeckt wird. Dadurch ergeben sich verifizierbare Temperaturdaten der Pulverschicht und/oder der Bauteilschicht, sodass mögliche Abweichungen von den üblichen Werten sofort erkannt werden können. Derartige Abweichungen deuten auf Fehler im Aufbau des Bauteils hin und können vorteilhafterweise noch innerhalb der Bauteilschicht repariert werden. Dadurch ergibt sich insgesamt eine deutliche Verbesserung der Qualität des additiv hergestellten Bauteils. A second aspect of the invention relates to a device for the additive production of at least one component region of a component, in particular of a component of a turbomachine, wherein the device comprises at least one radiation source for generating at least one high energy beam, by means of which at least one powder layer of a component material in the region of a buildup and joining zone Building platform locally to at least one component layer is solidified comprises. In addition, the device has at least at least one temperature measuring device for a continuous or non-continuous temperature measurement of the powder layer and / or the component layer, at least in the region of the assembly and joining zone. In this case, the temperature measuring device is arranged at least partially movable and / or movable over the building platform. The at least partially movable and / or movable arrangement of the temperature measuring device ensures that the temperature measurement always takes place in a region which is not at least temporarily hidden by movable system components, such as a movable induction device. This results in verifiable temperature data of the powder layer and / or the component layer, so that possible deviations from the usual values can be recognized immediately. Such deviations indicate errors in the structure of the component and can advantageously still be repaired within the component layer. This results overall in a significant improvement in the quality of the additive produced component.

In weiteren vorteilhaften Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfasst die Temperaturmesseinrichtung eine beweglich und/oder verfahrbar über der Bauplattform angeordnete Thermographiekamera. Es ist aber auch möglich andere Temperaturmesselemente, wie zum Beispiel Temperatursensoren zu verwenden. Des Weiteren besteht die Möglichkeit, dass die Temperaturmesseinrichtung ein beweglich und/oder verfahrbar über der Bauplattform angeordnetes Spiegelsystem zur Positionierung eines Messflecks für die Temperaturmessung zumindest im Bereich der Aufbau- und Fügezone umfasst. Dadurch besteht die Möglichkeit, dass beispielsweise die Thermographiekamera nicht direkt auf die Aufbau- und Fügezone, sondern auf das zugehörige Spiegelsystem zur Positionierung des Messflecks beziehungsweise Messbereichs für die Temperaturmessung gerichtet ist. Hierbei besteht aber auch die Möglichkeit, dass die Temperaturmesseinrichtung eine ortsfest über der Bauplattform angeordnete Thermographiekamera und ein beweglich und/oder verfahrbar über der Bauplattform angeordnetes Spiegelsystem zur Positionierung eines Messflecks beziehungsweise eines Messbereichs für die Temperaturmessung zumindest im Bereich der Aufbau- und Fügezone umfasst. Wiederum ist die Thermographiekamera nicht direkt auf die Aufbau- und Fügezone, sondern auf das Spiegelsystem gerichtet. Es besteht aber auch die Möglichkeit, dass das Spiegelsystem ortsfest über der Bauplattform angeordnet ist und eine bewegliche und/oder verfahrbare Thermographiekamera mit ihrer Optik auf das Spiegelsystem gerichtet ist und dieses derart abfährt, dass die gewünschten Messpositionen im Bereich der Aufbau- und Fügezone erreicht werden können. Insgesamt ergeben sich vorteilhafterweise vielfältige Möglichkeiten zum Aufbau und zur Anordnung der Temperaturmesseinrichtung, sodass diese an viele bauliche Gegebenheiten angepasst werden kann. In further advantageous embodiments of the device according to the invention, the temperature measuring device comprises a movable and / or movable over the building platform arranged thermographic camera. But it is also possible to use other temperature measuring elements, such as temperature sensors. Furthermore, there is the possibility that the temperature measuring device comprises a mirror system movably and / or movably arranged above the construction platform for positioning a measuring spot for the temperature measurement, at least in the region of the assembly and joining zone. As a result, there is the possibility that, for example, the thermographic camera is not directed directly at the assembly and joining zone but at the associated mirror system for positioning the measuring spot or measuring range for the temperature measurement. In this case, however, it is also possible for the temperature measuring device to comprise a thermography camera arranged stationarily above the construction platform and a mirror system movably and / or movably arranged above the construction platform for positioning a measuring spot or a measuring range for the temperature measurement at least in the region of the assembly and joining zone. Again, the thermographic camera is not aimed directly at the assembly and joining zone but at the mirror system. However, there is also the possibility that the mirror system is arranged stationarily over the building platform and a movable and / or movable thermographic camera is directed with its optics on the mirror system and this moves away such that the desired measurement positions in the assembly and joining zone can be achieved can. Overall, there are advantageously many opportunities for the construction and arrangement of the temperature measuring device, so that it can be adapted to many structural conditions.

In weiteren vorteilhaften Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Temperaturmesseinrichtung an der verfahrbaren Induktionsvorrichtung, einem verfahrbaren Beschichter zum schichtweisen Auftragen der Pulverschicht oder einer anderen, verfahrbaren Anlagenkomponente jeweils ortsfest oder verfahrbar angeordnet. Dabei besteht die Möglichkeit, dass entweder die Thermographiekamera an der Induktionsvorrichtung, dem Beschichter oder der verfahrbaren Anlagenkomponente angeordnet ist. Auch die Anordnung des der Thermographiekamera zugeordneten Spiegelsystems an der verfahrbaren Induktionsvorrichtung, dem verfahrbaren Beschichter oder der verfahrbaren Anlagenkomponente ist möglich. Durch derartige Ausgestaltungen kann die Baugröße der Vorrichtung insgesamt vorteilhafterweise klein gehalten werden. Zudem besteht die Möglichkeit, dass die Temperaturmesseinrichtung oder zumindest Elemente der Temperaturmesseinrichtung an der verfahrbaren Induktionsvorrichtung, dem verfahrbaren Beschichter oder der anderen verfahrbaren Anlagenkomponente wiederum verfahrbar, insbesondere linear verfahrbar, angeordnet sind. Bei einer anderen, verfahrbaren Anlagenkomponente kann es sich beispielweise um bewegliches Strömungsmodul handeln. In further advantageous embodiments of the device according to the invention, the temperature measuring device on the movable induction device, a movable coater for layered application of the powder layer or another, movable system component is in each case arranged stationary or movable. There is the possibility that either the thermographic camera is arranged on the induction device, the coater or the movable system component. The arrangement of the thermographic camera associated mirror system on the movable induction device, the movable coater or the movable system component is possible. By such embodiments, the overall size of the device can be advantageously kept small overall. In addition, there is the possibility that the temperature measuring device or at least elements of the temperature measuring device on the movable induction device, the movable coater or the other movable system component in turn movable, in particular linearly movable, are arranged. Another movable system component may be, for example, a moving flow module.

In weiteren vorteilhaften Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfasst die Vorrichtung mindestens eine Schutzvorrichtung und/oder ein Reinigungssystem für zumindest ein Element der Temperaturmesseinrichtung. Eine Schutzvorrichtung für zum Beispiel die optischen Elemente der Thermographiekamera und/oder des Spiegelsystems des zugehörigen Spiegelsystems kann beispielsweise als Schutzfolie, insbesondere rotierende Schutzfolie, ausgebildet sein. Das Reinigungssystem kann beispielsweise Absaugvorrichtungen und/oder Vorrichtungen zur Erzeugung von Luftströmungen umfassen, die für einen Abtransport von Stäuben, Pulverresten und anderen während der additiven Herstellung des Bauteils entstehenden Fragmenten, insbesondere aus dem Bereich der optischen Elemente der Messeinrichtung, sorgen. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist diese wenigstens eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung zur Steuerung und/oder Regelung der mindestens einen Quelle für den Hochenergiestrahl auf. Bei dem Hochenergiestrahl handelt es sich insbesondere um einen Laser- oder Elektronenstrahl. Über die durch die Temperaturmesseinrichtung ermittelten Daten kann die Steuer- und/oder Regeleinrichtung den Energieeintrag des Hochenergiestrahls in dem entsprechenden Bereich der Aufbau- und Fügezone regeln. Damit ist gewährleistet, dass sich der zu beaufschlagende Bereich der Bauteilschicht nicht übermäßig erwärmt oder die Erwärmung zu niedrig ausfällt. Die Steuerung und Regelung kann dabei in jeder Pulverschicht und/oder Bauteilschicht erfolgen, sodass eine Verbesserung der Qualität des additiv hergestellten Bauteils insgesamt gewährleistet werden kann. In further advantageous embodiments of the device according to the invention, the device comprises at least one protective device and / or a cleaning system for at least one element of the temperature measuring device. A protective device for, for example, the optical elements of the thermographic camera and / or the mirror system of the associated mirror system can be designed, for example, as a protective film, in particular a rotating protective film. The cleaning system may comprise, for example, suction devices and / or devices for generating air flows, which are responsible for removing dusts, powder residues and other fragments arising during the additive production of the component, especially from the field of optical elements of the measuring device, provide. In a further advantageous embodiment of the device according to the invention, this has at least one control and / or regulating device for controlling and / or regulating the at least one source for the high-energy beam. The high-energy beam is in particular a laser or electron beam. The control and / or regulating device can regulate the energy input of the high-energy beam in the corresponding region of the assembly and joining zone via the data determined by the temperature measuring device. This ensures that the area of the component layer to be acted upon is not excessively heated or the heating is too low. The control and regulation can take place in each powder layer and / or component layer, so that an overall improvement in the quality of the additive-produced component can be ensured.

In weiteren vorteilhaften Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfasst die Temperaturmesseinrichtung mindestens ein gekrümmt ausgebildetes optisches Element. Dabei kann es sich zum Beispiel um mindestens einen gebogenen Spiegel des genannten Spiegelsystems oder um ein so genanntes Fisheye-Objektiv der Thermographiekamera handeln. Hierdurch lassen sich vorteilhafterweise größere Messbereiche der Aufbau- und Fügezone überwachen. Zudem kann der Bewegungsumfang und die Verfahrbarkeit der Temperaturmesseinrichtung in kleinerem Maßstab ausgeführt werden ohne dass der mögliche Messbereich der Temperaturmesseinrichtung verringert wird. In further advantageous embodiments of the device according to the invention, the temperature measuring device comprises at least one curved formed optical element. This may be, for example, at least one curved mirror of said mirror system or a so-called fisheye lens of the thermographic camera. As a result, advantageously larger measuring ranges of the assembly and joining zone can be monitored. In addition, the amount of movement and the mobility of the temperature measuring device can be performed on a smaller scale without the possible measuring range of the temperature measuring device is reduced.

Die bewegliche und/oder verfahrbare Anordnung eines der Temperaturmesseinrichtung zugehörigen Spiegelsystems zur Positionierung eines Messflecks beziehungsweise Messbereichs für die Temperaturmessung zumindest im Bereich der Aufbau- und Fügezone kann als eigenständige Erfindung unabhängig von dem ersten oder zweiten Erfindungsaspekt gewertet werden und weist einen entsprechend eigenständigen erfinderischen Gehalt auf. Dabei kann neben einer Temperaturmesseinrichtung mit einer Thermographiekamera auch vorgesehen sein, andere optische Messeinrichtungen im Zusammenhang mit dem beweglich und/oder verfahrbar über der Bauplattform angeordneten Spiegelsystem zur Ermittlung von Daten während der additiven Herstellung eines Bauteils zu verwenden. Denkbar wären beispielsweise ein Kamerasystem zur Aufnahme stereoskopischer Aufnahmen zur dreidimensionalen Erfassung wenigstens eines Bereichs der Bauteilschicht. Auch Kamerasysteme zur Ermittlung der Kontur des herzustellenden Bauteils sind denkbar. Dabei kann wiederum das Kamerasystem ortsfest und/oder verfahrbar über der Bauplattform angeordnet sein. Entscheidend ist, dass das Spiegelsystem, auf welches die Optik des Kamerasystems gerichtet ist, beweglich und/oder verfahrbar über der Bauplattform angeordnet ist. The movable and / or movable arrangement of a temperature measuring device associated mirror system for positioning a measuring spot or measuring range for the temperature measurement at least in the region of the assembly and joining zone can be considered independent invention independently of the first or second aspect of the invention and has a corresponding independent inventive content , In this case, in addition to a temperature measuring device with a thermographic camera also be provided to use other optical measuring devices in connection with the movable and / or movable over the build platform arranged mirror system for the determination of data during the additive production of a component. For example, a camera system for recording stereoscopic images for three-dimensional detection of at least one region of the component layer would be conceivable. Camera systems for determining the contour of the component to be produced are also conceivable. In this case, in turn, the camera system can be arranged stationary and / or movable over the build platform. It is crucial that the mirror system, to which the optics of the camera system is directed, is arranged movable and / or movable over the build platform.

Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft ein Bauteil für eine Strömungsmaschine, insbesondere ein Verdichter- oder Turbinenbauteil, wobei eine hohe Oberflächenqualität des Bauteils erfindungsgemäß dadurch sichergestellt wird, dass dieses zumindest bereichsweise oder vollständig durch ein Verfahren gemäß dem ersten Erfindungsaspekt und/oder mittels einer Vorrichtung gemäß dem zweiten Erfindungsaspekt erhalten ist. Die sich hieraus ergebenden Merkmale und deren Vorteile gehen aus der Beschreibung des ersten und zweiten Erfindungsaspekts hervor, wobei vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten und zweiten Erfindungsaspekts als vorteilhafte Ausgestaltungen des dritten Erfindungsaspekts und umgekehrt anzusehen sind. A third aspect of the invention relates to a component for a turbomachine, in particular a compressor or turbine component, wherein a high surface quality of the component is ensured according to the invention that this at least partially or completely by a method according to the first aspect of the invention and / or by means of a device according to obtained in the second aspect of the invention. The resulting features and advantages thereof will become apparent from the description of the first and second aspects of the invention, with advantageous embodiments of the first and second aspects of the invention to be regarded as advantageous embodiments of the third aspect of the invention and vice versa.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen, sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen von der Erfindung als umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt und erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind. Es sind auch Ausführungen und Merkmalskombinationen als offenbart anzusehen, die somit nicht alle Merkmale eines ursprünglich formulierten unabhängigen Anspruchs aufweisen. Dabei zeigt: Further features of the invention will become apparent from the claims, the figures and the description of the figures. The features and feature combinations mentioned above in the description, as well as the features and feature combinations mentioned below in the description of the figures and / or shown alone in the figures, can be used not only in the respectively specified combination but also in other combinations without the scope of the invention leave. Thus, embodiments of the invention are to be regarded as encompassed and disclosed, which are not explicitly shown and explained in the figures, however, emerge and can be produced by separated combinations of features from the embodiments explained. Embodiments and combinations of features are also to be regarded as disclosed, which thus do not have all the features of an originally formulated independent claim. Showing:

1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform; 1 a schematic representation of a device according to the invention according to a first embodiment;

2 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform; und 2 a schematic representation of a device according to the invention according to a second embodiment; and

3 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform. 3 a schematic representation of a device according to the invention according to a third embodiment.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 10 zur additiven Herstellung zumindest eines Bauteilbereichs eines Bauteils, insbesondere eines Bauteils einer Strömungsmaschine, gemäß einer ersten Ausführungsform. Die Vorrichtung 10 umfasst dabei eine Laserquelle 14 zum Erzeugen eines Laserstrahls 16 mittels welchem eine Pulverschicht 28 eines Bauteilwerkstoffs im Bereich einer Aufbau- und Fügezone 42 einer Bauplattform 12 lokal zu wenigstens einer Bauteilschicht verfestigbar ist. Dabei stellt die oberste Schicht eines Pulverbetts 26 die zu belichtende Pulverschicht 28 dar. Des Weiteren weist die Vorrichtung 10 eine verfahrbare Induktionsvorrichtung 24 zur Erwärmung der Pulverschicht 28 und/oder der daraus entstehenden Bauteilschicht im Bereich der Aufbau- und Fügezone 42 auf. Die Bewegungsrichtung der Induktionsvorrichtung 24 ist mit dem Bewegungspfeil 46 dargestellt. Des Weiteren erkennt man, dass der durch die Laserquelle 14 erzeugte Laserstrahl 16 über einen Ablenkspiegel 18 und eine Scanvorrichtung 20 in Richtung und auf die zu belichtende Pulverschicht 28 gelenkt wird. 1 shows a schematic representation of a device 10 for the additive production of at least one component region of a component, in particular of a component of a turbomachine, according to a first embodiment. The device 10 includes a laser source 14 for generating a laser beam 16 by means of which a powder layer 28 of a component material in the range of Assembly and joining zone 42 a build platform 12 locally to at least one component layer is solidifiable. Here, the top layer of a powder bed 26 the powder layer to be exposed 28 Furthermore, the device 10 a movable induction device 24 for heating the powder layer 28 and / or the resulting component layer in the region of the assembly and joining zone 42 on. The direction of movement of the induction device 24 is with the movement arrow 46 shown. Furthermore one recognizes that by the laser source 14 generated laser beam 16 via a deflecting mirror 18 and a scanning device 20 in the direction and on the powder layer to be exposed 28 is steered.

Des Weiteren umfasst die Vorrichtung 10 eine Thermographiekamera 22, deren Aufnahmeobjektiv in Richtung der Aufbau- und Fügezone 42 gerichtet ist. Schematisch dargestellt ist der daraus resultierende Strahlengang 40 zwischen dem optischen System der Thermographiekamera 22 und der Pulverschicht 28. Des Weiteren ist schematisch dargestellt, dass die Thermographiekamera 22 verfahrbar über der Bauplattform 12 innerhalb der Vorrichtung 10 angeordnet ist. Die Bewegungsrichtung ist über den Bewegungspfeil 44 dargestellt. Man erkennt, dass in diesem Ausführungsbeispiel die Bewegungsrichtung 44 der Thermographiekamera 22 parallel zu der Bewegungsrichtung 46 der Induktionsvorrichtung 24 verläuft. Damit besteht die Möglichkeit, dass die Thermographiekamera 22 mit der Induktionsvorrichtung 24 mitbewegt werden kann, derart, dass der für die Temperaturmessung beziehungsweise die thermographische Aufnahme relevante Strahlengang 40 immer auf einen nicht durch die Induktionsvorrichtung 24 verdeckten Bereich der Aufbau- und Fügezone 42 gerichtet ist. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit einer prozessstabilen Temperaturmessung, obwohl ein Teil des Pulverbetts 26 während der Belichtung durch die Induktionsvorrichtung 24 oder gegebenenfalls durch die Scaneinrichtung 20 verdeckt ist. Das Mitbewegen der Thermographiekamera 22 ermöglicht zudem konstante Messbedingungen, wie zum Beispiel die Einhaltung eines gleichmäßigen Messwinkels zur Oberfläche der Pulverschicht 28. Furthermore, the device comprises 10 a thermographic camera 22 , the recording lens in the direction of the assembly and joining zone 42 is directed. Schematically represented is the resulting beam path 40 between the optical system of the thermographic camera 22 and the powder layer 28 , Furthermore, it is shown schematically that the thermographic camera 22 movable above the building platform 12 within the device 10 is arranged. The direction of movement is over the movement arrow 44 shown. It can be seen that in this embodiment, the direction of movement 44 the thermographic camera 22 parallel to the direction of movement 46 the induction device 24 runs. There is a possibility that the thermographic camera 22 with the induction device 24 can be moved, such that the relevant for the temperature measurement or the thermographic recording beam path 40 always on one not through the induction device 24 concealed area of the assembly and joining zone 42 is directed. This results in the possibility of a process-stable temperature measurement, although a part of the powder bed 26 during exposure through the induction device 24 or optionally by the scanning device 20 is covered. Moving the thermographic camera 22 also allows constant measuring conditions, such as maintaining a uniform measuring angle to the surface of the powder layer 28 ,

2 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 10 gemäß einer zweiten Ausführungsform. Im Gegensatz zu dem in 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel weist die Vorrichtung 10 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ein zusätzliches Spiegelsystem 34 auf. Über das Spiegelsystem 34 wird ein Messfleck beziehungsweise ein Messbereich für die Temperaturmessung im Bereich der Aufbau- und Fügezone 42 positioniert. Man erkennt, dass der Strahlengang 40, ausgehend von der Thermographiekamera 22 nicht direkt auf die Pulverschicht 28, sondern auf das Spiegelsystem 34 gerichtet ist. Über das Spiegelsystem 34 wird der Strahlengang 40 in Richtung und auf die Pulverschicht 28 zur Messung des entsprechenden Messbereichs abgelenkt. Die Temperaturmessung beziehungsweise die Aufnahme der thermographischen Daten erfolgt indirekt über die Abbildung des Messbereichs im Spiegelsystem 34. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist wiederum die Thermographiekamera 22 beweglich angeordnet (siehe Bewegungspfeil 44). Das Spiegelsystem 34 ist hier an einer Verfahreinheit 38 der Induktionsvorrichtung 24 angeordnet und kann in dem dargestellten Ausführungsbeispiel ungefähr senkrecht (siehe Bewegungspfeil 48) zur Verfahrrichtung eines Beschichters 36 (vergleiche Bewegungspfeil 46) bewegt werden. Die Verfahreinheit 38 ist dabei an dem Beschichter 36 angeordnet. Es besteht aber auch die Möglichkeit, dass das Spiegelsystem 34 direkt an dem Beschichter 36 angeordnet ist. 2 shows a schematic representation of a device 10 according to a second embodiment. Unlike the in 1 illustrated first embodiment, the device 10 according to the second embodiment, an additional mirror system 34 on. About the mirror system 34 becomes a measuring spot or a measuring range for the temperature measurement in the region of the assembly and joining zone 42 positioned. It can be seen that the beam path 40 , starting from the thermographic camera 22 not directly on the powder layer 28 but on the mirror system 34 is directed. About the mirror system 34 becomes the beam path 40 in the direction and on the powder layer 28 deflected to measure the corresponding measuring range. The temperature measurement or the recording of the thermographic data takes place indirectly via the mapping of the measuring range in the mirror system 34 , In the illustrated embodiment, in turn, the thermographic camera 22 movably arranged (see movement arrow 44 ). The mirror system 34 is here on a track 38 the induction device 24 arranged and can in the illustrated embodiment approximately perpendicular (see movement arrow 48 ) to the direction of travel of a coater 36 (compare motion arrow 46 ) are moved. The trajectory 38 is doing this on the coater 36 arranged. But there is also the possibility that the mirror system 34 directly on the coater 36 is arranged.

Des Weiteren erkennt man, dass in dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Induktionsvorrichtung 24 eine erste größere Induktionsspule 30 und eine zweite, kleinere Induktionsspule 32 aufweist. Die Positionierung des Messflecks beziehungsweise des Messbereichs kann dabei derart erfolgen, dass die Temperaturmessung in einem Bereich erfolgt, der durch die Induktionsvorrichtung überfahren wird, aber durch die einzelnen Induktionsspulen 30, 32 nicht überdeckt ist. Furthermore, it can be seen that in the illustrated embodiment, the induction device 24 a first larger induction coil 30 and a second, smaller induction coil 32 having. The positioning of the measuring spot or of the measuring range can be effected in such a way that the temperature measurement takes place in a region which is run over by the induction device, but through the individual induction coils 30 . 32 is not covered.

3 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 10 gemäß einer dritten Ausführungsform. Im Gegensatz zu dem in 2 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel ist hierbei das Spiegelsystem 34 ortsfest über der Bauplattform 12 beziehungsweise über der Pulverschicht 28 angeordnet. Die Thermographiekamera 22 ist wiederum ungefähr parallel zu einer Bewegungsrichtung 46 des Beschichters 36 beziehungsweise der an dem Beschichter angeordneten Induktionsvorrichtung 24 bewegbar (siehe Bewegungspfeil 44). Die Kameraoptik der Thermographiekamera 22 ist wiederum auf das Spiegelsystem 34 gerichtet, wobei über das Spiegelsystem 34 der Messfleck beziehungsweise Messbereich auf der Pulverschicht 28 innerhalb der Aufbau- und Fügezone 42 positioniert wird. Die Positionierung kann dabei derart erfolgen, dass die Temperaturmessung in einem Bereich erfolgt, der durch die Induktionsvorrichtung überfahren wird, aber durch die einzelnen Induktionsspulen 30, 32 nicht überdeckt ist. 3 shows a schematic representation of a device 10 according to a third embodiment. Unlike the in 2 illustrated second embodiment is in this case the mirror system 34 stationary over the building platform 12 or over the powder layer 28 arranged. The thermographic camera 22 is again approximately parallel to a direction of movement 46 of the coater 36 or the induction device arranged on the coater 24 movable (see movement arrow 44 ). The camera optics of the thermographic camera 22 is in turn on the mirror system 34 directed, being about the mirror system 34 the measuring spot or measuring range on the powder layer 28 within the assembly and joining zone 42 is positioned. The positioning can be carried out in such a way that the temperature measurement takes place in a region which is run over by the induction device, but by the individual induction coils 30 . 32 is not covered.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

10 10
Vorrichtung contraption
12 12
Bauplattform building platform
14 14
Laserquelle laser source
16 16
Laserstrahl laser beam
18 18
Ablenkspiegel deflecting
20 20
Scanvorrichtung scanning device
22 22
Thermographiekamera thermal imaging camera
24 24
Induktionsvorrichtung induction device
26 26
Pulverbett powder bed
28 28
Pulverschicht powder layer
30 30
Erste Induktionsspule First induction coil
32 32
Zweite Induktionsspule Second induction coil
34 34
Spiegelsystem mirror system
36 36
Beschichter coaters
38 38
Verfahreinheit traversing
40 40
Strahlengang beam path
42 42
Aufbau- und Fügezone Assembly and joining zone
44 44
Bewegungsrichtung, -pfeil Direction of movement, arrow
46 46
Bewegungsrichtung, -pfeil Direction of movement, arrow
48 48
Bewegungsrichtung, -pfeil Direction of movement, arrow

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102012206122 A1 [0003] DE 102012206122 A1 [0003]
  • DE 102014208768 A1 [0003] DE 102014208768 A1 [0003]

Claims (15)

Verfahren zum additiven Herstellen zumindest eines Bauteilbereichs eines Bauteils, insbesondere eines Bauteils einer Strömungsmaschine, mindestens folgende Schritte umfassend: a) schichtweises Auftragen mindestens einer Pulverschicht (28) aus einem pulverförmigen Bauteilwerkstoff auf eine Bauplattform (12) im Bereich einer Aufbau- und Fügezone (42); b) lokales Verfestigen der Pulverschicht (28) durch selektives Belichten mittels wenigstens eines Hochenergiestrahls (16) im Bereich der Aufbau- und Fügezone (42) unter Ausbildung einer Bauteilschicht sowie kontinuierliche oder nicht-kontinuierliche Temperaturmessung der Pulverschicht (28) und/oder der Bauteilschicht zumindest im Bereich der Aufbau- und Fügezone (42); und c) Wiederholen der Schritte a) bis b) bis zur Fertigstellung des Bauteilbereichs oder des Bauteils, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturmessung mittels mindestens einer zumindest teilweise beweglich und/oder verfahrbar über der Bauplattform (12) angeordneten Temperaturmesseinrichtung erfolgt. Method for the additive production of at least one component region of a component, in particular of a component of a turbomachine, comprising at least the following steps: a) layer-wise application of at least one powder layer ( 28 ) of a powdered component material on a building platform ( 12 ) in the region of a buildup and joining zone ( 42 ); b) local solidification of the powder layer ( 28 ) by selective exposure by means of at least one high-energy beam (US Pat. 16 ) in the area of the assembly and joining zone ( 42 ) with formation of a component layer and continuous or non-continuous temperature measurement of the powder layer ( 28 ) and / or the component layer at least in the region of the assembly and joining zone ( 42 ); and c) repeating steps a) to b) until completion of the component region or the component, characterized in that the temperature measurement by means of at least one at least partially movable and / or movable over the build platform ( 12 ) arranged temperature measuring device takes place. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturmesseinrichtung eine beweglich und/oder verfahrbar über der Bauplattform (12) angeordnete Thermographiekamera (22) umfasst. A method according to claim 1, characterized in that the temperature measuring device is a movable and / or movable over the building platform ( 12 ) arranged thermographic camera ( 22 ). Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturmesseinrichtung ein beweglich und/oder verfahrbar über der Bauplattform (12) angeordnetes Spiegelsystem (34) zur Positionierung eines Messflecks für die Temperaturmessung zumindest im Bereich der Aufbau- und Fügezone (42) umfasst. A method according to claim 1 or 2, characterized in that the temperature measuring device is a movable and / or movable over the building platform ( 12 ) arranged mirror system ( 34 ) for positioning a measuring spot for the temperature measurement at least in the region of the buildup and joining zone ( 42 ). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturmesseinrichtung eine ortsfest über der Bauplattform (12) angeordnete Thermographiekamera (22) und ein beweglich und/oder verfahrbar über der Bauplattform (12) angeordnetes Spiegelsystem (34) zur Positionierung eines Messflecks für die Temperaturmessung zumindest im Bereich der Aufbau- und Fügezone (42) oder ein ortsfest über der Bauplattform (12) angeordnetes Spiegelsystem (34) zur Positionierung eines Messflecks für die Temperaturmessung zumindest im Bereich der Aufbau- und Fügezone (42) und eine beweglich und/oder verfahrbar über der Bauplattform (12) angeordnete Thermographiekamera (22), umfasst. A method according to claim 1, characterized in that the temperature measuring device a stationary over the building platform ( 12 ) arranged thermographic camera ( 22 ) and a movable and / or movable over the building platform ( 12 ) arranged mirror system ( 34 ) for positioning a measuring spot for the temperature measurement at least in the region of the buildup and joining zone ( 42 ) or a stationary over the build platform ( 12 ) arranged mirror system ( 34 ) for positioning a measuring spot for the temperature measurement at least in the region of the buildup and joining zone ( 42 ) and a movable and / or movable over the building platform ( 12 ) arranged thermographic camera ( 22 ). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturmesseinrichtung an einer verfahrbaren Induktionsvorrichtung (24), einem verfahrbaren Beschichter (36) zum schichtweisen Auftragen der Pulverschicht (28) oder einer anderen, verfahrbaren Anlagenkomponente jeweils ortsfest oder verfahrbar angeordnet ist. Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the temperature measuring device on a movable induction device ( 24 ), a traveling coater ( 36 ) for the layered application of the powder layer ( 28 ) or another movable system component is arranged in each case stationary or movable. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung und/oder das Verfahren der Temperaturmesseinrichtung in Beschichtungsrichtung der Pulverschicht (28) und/oder um den Hochenergiestrahl (16) und/oder einer Scanvorrichtung (20) zur Ablenkung des Hochenergiestrahls (16) herum erfolgt. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the movement and / or the method of the temperature measuring device in the coating direction of the powder layer ( 28 ) and / or around the high-energy beam ( 16 ) and / or a scanning device ( 20 ) for deflecting the high-energy beam ( 16 ) takes place around. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass über die durch die Temperaturmessung ermittelten Temperaturdaten eine Steuerung und/oder Regelung des Energieeintrags in den für die Wärmebehandlung bestimmten Bereich mittels des Hochenergiestrahls (16) und/oder der Induktionsvorrichtung (24) erfolgt. Method according to one of the preceding claims, characterized in that via the temperature data determined by the temperature measurement, a control and / or regulation of the energy input in the area determined for the heat treatment by means of the high energy beam ( 16 ) and / or the induction device ( 24 ) he follows. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor und/oder nach der Belichtung der Pulverschicht (28) eine Erwärmung der Pulverschicht (28) und/oder der Bauteilschicht mittels mindestens einer verfahrbaren Induktionsvorrichtung (24) erfolgt. Method according to one of the preceding claims, characterized in that before and / or after the exposure of the powder layer ( 28 ) a heating of the powder layer ( 28 ) and / or the component layer by means of at least one movable induction device ( 24 ) he follows. Vorrichtung zur additiven Herstellung zumindest eines Bauteilbereichs eines Bauteils, insbesondere eines Bauteils einer Strömungsmaschine, umfassend – mindestens eine Strahlungsquelle (14) zum Erzeugen wenigstens eines Hochenergiestrahls (16), mittels welchem mindestens eine Pulverschicht (28) eines Bauteilwerkstoffs im Bereich einer Aufbau- und Fügezone (42) einer Bauplattform (12) lokal zu wenigstens einer Bauteilschicht verfestigbar ist; und – mindestens eine Temperaturmesseinrichtung für eine kontinuierliche oder nicht-kontinuierliche Temperaturmessung der Pulverschicht (28) und/oder der Bauteilschicht zumindest im Bereich der Aufbau- und Fügezone (42), dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturmesseinrichtung zumindest teilweise beweglich und/oder verfahrbar über der Bauplattform (12) angeordnet ist. Device for the additive production of at least one component region of a component, in particular of a component of a turbomachine, comprising - at least one radiation source ( 14 ) for generating at least one high-energy beam ( 16 ), by means of which at least one powder layer ( 28 ) of a component material in the region of a buildup and joining zone ( 42 ) of a build platform ( 12 ) is locally solidifiable to at least one component layer; and at least one temperature measuring device for a continuous or non-continuous temperature measurement of the powder layer ( 28 ) and / or the component layer at least in the region of the assembly and joining zone ( 42 ), characterized in that the temperature measuring device at least partially movable and / or movable over the building platform ( 12 ) is arranged. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturmesseinrichtung eine beweglich und/oder verfahrbar über der Bauplattform (12) angeordnete Thermographiekamera (22) oder ein beweglich und/oder verfahrbar über der Bauplattform (12) angeordnetes Spiegelsystem (34) zur Positionierung eines Messflecks für die Temperaturmessung zumindest im Bereich der Aufbau- und Fügezone (42) umfasst. Apparatus according to claim 9, characterized in that the temperature measuring device is a movable and / or movable over the building platform ( 12 ) arranged thermographic camera ( 22 ) or a movable and / or movable over the building platform ( 12 ) arranged mirror system ( 34 ) for positioning a measuring spot for the temperature measurement at least in the region of the buildup and joining zone ( 42 ). Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturmesseinrichtung eine ortsfest über der Bauplattform (12) angeordnete Thermographiekamera (22) und ein beweglich und/oder verfahrbar über der Bauplattform (12) angeordnetes Spiegelsystem (34) zur Positionierung eines Messflecks für die Temperaturmessung zumindest im Bereich der Aufbau- und Fügezone (42) oder ein ortsfest über der Bauplattform (12) angeordnetes Spiegelsystem (34) zur Positionierung eines Messflecks für die Temperaturmessung zumindest im Bereich der Aufbau- und Fügezone (42) und eine beweglich und/oder verfahrbar über der Bauplattform (12) angeordnete Thermographiekamera (22), umfasst. Apparatus according to claim 9, characterized in that the temperature measuring device a fixed over the building platform ( 12 ) arranged thermographic camera ( 22 ) and a movable and / or movable over the building platform ( 12 ) arranged mirror system ( 34 ) for positioning a measuring spot for the temperature measurement at least in the region of the buildup and joining zone ( 42 ) or a stationary over the build platform ( 12 ) arranged mirror system ( 34 ) for positioning a measuring spot for the temperature measurement at least in the region of the buildup and joining zone ( 42 ) and a movable and / or movable over the building platform ( 12 ) arranged thermographic camera ( 22 ). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturmesseinrichtung an einer verfahrbaren Induktionsvorrichtung (24), einem verfahrbaren Beschichter (36) zum schichtweisen Auftragen der Pulverschicht (28) oder an einer anderen, verfahrbaren Anlagenkomponente jeweils ortsfest oder verfahrbar angeordnet ist. Device according to one of claims 9 to 11, characterized in that the temperature measuring device on a movable induction device ( 24 ), a traveling coater ( 36 ) for the layered application of the powder layer ( 28 ) or at another, movable system component is arranged in each case stationary or movable. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10) mindestens eine Schutzvorrichtung und/oder ein Reinigungssystem für zumindest ein Element der Temperaturmesseinrichtung umfasst. Device according to one of claims 9 to 12, characterized in that the device ( 10 ) comprises at least one protection device and / or a cleaning system for at least one element of the temperature measuring device. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturmesseinrichtung mindestens ein gekrümmt ausgebildetes optisches Element umfasst. Device according to one of claims 9 to 13, characterized in that the temperature measuring device comprises at least one curved formed optical element. Bauteil für eine Strömungsmaschine, insbesondere Verdichter- oder Turbinenbauteil, dadurch gekennzeichnet, dass dieses zumindest bereichsweise oder vollständig durch ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 und/oder mittels einer Vorrichtung (10) gemäß einem der Ansprüche 9 bis 14 erhalten ist. Component for a turbomachine, in particular compressor or turbine component, characterized in that it is at least partially or completely by a method according to one of claims 1 to 8 and / or by means of a device ( 10 ) according to any one of claims 9 to 14.
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