DE102018212480A1 - Additive manufacturing process with selective irradiation and simultaneous application as well as heat treatment - Google Patents

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Abstract

Es wird ein additives Herstellungsverfahren für im Heißgaspfad von Strömungsmaschinen anzuwendende Bauteile (10) angegeben. Das Verfahren umfasst das selektive Bestrahlen eines Basismaterials (P) für das Bauteil (10) mit einem Laser- oder Elektronenstrahl (B1) zeitgleich mit (i) dem Auftragen neuen Basismaterials (P) für den Aufbau des Bauteils (10), und (ii) einer Wärmebehandlung, beispielsweise durch eine Induktionsheizung (120), eines bereits bestrahlten Materials (S) für das Bauteil (10), wobei das selektive Bestrahlen und die Wärmebehandlung derart abgestimmt sind, dass eine Struktur (S) für das Bauteil (10) gerichtet erstarrt. Weiterhin werden ein entsprechend hergestelltes Bauteil sowie eine entsprechende Vorrichtung angegeben.An additive manufacturing method for components (10) to be used in the hot gas path of turbomachines is specified. The method comprises the selective irradiation of a base material (P) for the component (10) with a laser or electron beam (B1) at the same time as (i) the application of new base material (P) for the construction of the component (10), and (ii ) a heat treatment, for example by induction heating (120), of an already irradiated material (S) for the component (10), the selective irradiation and the heat treatment being coordinated in such a way that a structure (S) is directed for the component (10) stiffens. Furthermore, a correspondingly manufactured component and a corresponding device are specified.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein additives Herstellungsverfahren insbesondere für im Heißgaspfad von Strömungsmaschinen wie Gasturbinen anzuwendende Bauteile.
Die genannten Bauteile sind vorzugsweise aus einer Superlegierung hergestellt, insbesondere aus einer nickel- oder kobaltbasierten Superlegierung. Die Legierung kann ausscheidungsgehärtet oder ausscheidungshärtbar sein.The present invention relates to an additive manufacturing method, in particular for components to be used in the hot gas path of turbomachines such as gas turbines.
The components mentioned are preferably made from a superalloy, in particular from a nickel- or cobalt-based superalloy. The alloy can be precipitation hardened or precipitation hardenable.

Durch das vorgestellte Verfahren soll insbesondere ein epitaktischer Materialaufbau und/oder eine gerichtet erstarrte Materialstruktur für das Bauteil, beispielsweise in stängelkristalliner oder einkristalliner Form, erreicht werden.The method presented is intended, in particular, to achieve an epitaxial material structure and / or a directionally solidified material structure for the component, for example in stem-crystalline or single-crystalline form.

In Gasturbinen wird thermische Energie und/oder Strömungsenergie eines durch Verbrennung eines Brennstoffs, z.B. eines Gases, erzeugten Heißgases in kinetische Energie (Rotationsenergie) eines Welle Rotors umgewandelt. Dazu ist in der Gasturbine ein Strömungskanal ausgebildet, in dessen axialer Richtung der Rotor bzw. eine Welle gelagert ist.In gas turbines, thermal energy and / or flow energy is generated by burning a fuel, e.g. a gas, hot gas generated converted into kinetic energy (rotational energy) of a shaft rotor. For this purpose, a flow channel is formed in the gas turbine, in the axial direction of which the rotor or a shaft is mounted.

Zweckmäßigerweise ragen die Turbinenschaufeln in den Strömungskanal hinein. Wird der Strömungskanal von einem Heißgas durchströmt, werden die Laufschaufeln mit einer Kraft beaufschlagt, die in ein auf die Welle wirkendes Drehmoment umgewandelt wird, das den Turbinenrotor antreibt, wobei die Rotationsenergie z.B. zum Betrieb eines Generators genutzt werden kann.The turbine blades expediently protrude into the flow channel. If a hot gas flows through the flow channel, the blades are subjected to a force which is converted into a torque acting on the shaft which drives the turbine rotor, the rotational energy e.g. can be used to operate a generator.

Moderne Gasturbinen sind Gegenstand stetiger Verbesserung, um ihre Effizienz zu steigern. Dies führt allerdings unter anderem zu immer höheren Temperaturen im Heißgaspfad. Die metallischen Materialien für Laufschaufeln, insbesondere in den ersten Stufen, werden ständig hinsichtlich ihrer Festigkeit bei hohen Temperaturen (Kriechbelastung, thermomechanische Ermüdung) verbessert.Modern gas turbines are subject to constant improvement in order to increase their efficiency. However, this leads, among other things, to ever higher temperatures in the hot gas path. The metallic materials for blades, especially in the first stages, are constantly being improved in terms of their strength at high temperatures (creep load, thermomechanical fatigue).

Die generative oder additive Fertigung wird aufgrund ihres für die Industrie disruptiven Potenzials zunehmend interessant auch für die Serienherstellung der oben genannten Turbinenkomponenten, wie beispielsweise Turbinenschaufeln oder Brennerkomponenten. Additive Herstellungsverfahren umfassen beispielsweise als Pulverbettverfahren das selektive Laserschmelzen (SLM) oder Lasersintern (SLS), oder das Elektronenstrahlschmelzen (EBM).Generative or additive manufacturing is becoming increasingly interesting due to its disruptive potential for industry, and also for the serial production of the above-mentioned turbine components, such as turbine blades or burner components. Additive manufacturing processes include, for example, as a powder bed process, selective laser melting (SLM) or laser sintering (SLS), or electron beam melting (EBM).

Ein Verfahren zum selektiven Laserschmelzen ist beispielsweise bekannt aus EP 2 601 006 B1 .A method for selective laser melting is known for example from EP 2 601 006 B1 ,

Additive Fertigungsverfahren (englisch: „additive manufacturing“) haben sich weiterhin als besonders vorteilhaft für komplexe oder kompliziert oder filigran designte Bauteile, beispielsweise labyrinthartige Strukturen, Kühlstrukturen und/oder Leichtbau-Strukturen erwiesen. Insbesondere ist die additive Fertigung durch eine besonders kurze Kette von Prozessschritten vorteilhaft, da ein Herstellungs- oder Fertigungsschritt eines Bauteils auf Basis einer entsprechenden CAD-Datei und der Wahl entsprechender Fertigungsparameter erfolgen kann.Additive manufacturing processes (English: "additive manufacturing") have also proven to be particularly advantageous for complex or complex or filigree designed components, such as labyrinthine structures, cooling structures and / or lightweight structures. Additive manufacturing through a particularly short chain of process steps is particularly advantageous, since a manufacturing or manufacturing step of a component can take place on the basis of a corresponding CAD file and the selection of corresponding manufacturing parameters.

Häufig stehen jedoch die Material- oder Struktureigenschaften additiv hergestellter Bauteile oder Bauteilabschnitte denjenigen von konventionell gefertigten Komponenten oder Strukturen nach. Gründe hierfür sind häufig die großen an den additiven „Schweißprozessen“ beteiligten Temperaturgradienten, welche die Strukturen anfällig für Heiß- oder Erstarrungsrisse machen. Verfahrenstechnisch ist es bisher weiterhin noch nicht möglich, einkristalline, stängelkristalline oder gerichtet erstarrte Strukturen additiv aufzubauen.Often, however, the material or structural properties of additively manufactured components or component sections are inferior to those of conventionally manufactured components or structures. The reasons for this are often the large temperature gradients involved in the additive "welding processes", which make the structures susceptible to hot or solidification cracks. In terms of process technology, it has not yet been possible to additively build up single-crystalline, stem-crystalline or directionally solidified structures.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Mittel anzugeben, mit welchen die gerichtete, dendritische oder epitaktische Erstarrung von Material im Wege der additiven Fertigung ermöglicht wird. Neben den bekannten Vorteilen der additiven Technologie in Bezug auf die Designfreiheitsgrade, soll das beschriebene Verfahren die Bauteile auch hinsichtlich ihrer Struktur verbessern und/oder eine Nachbearbeitung vereinfachen oder ganz entbehrlich machen.It is therefore an object of the present invention to provide means by which the directional, dendritic or epitaxial solidification of material is made possible by means of additive manufacturing. In addition to the known advantages of additive technology in relation to the degrees of design freedom, the described method is also intended to improve the structure of the components and / or to simplify post-processing or to make it completely unnecessary.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.This object is solved by the subject matter of the independent claims. Advantageous refinements are the subject of the dependent claims.

Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein additives Herstellungsverfahren für, beispielsweise im Heißgaspfad von Strömungsmaschinen wie Gasturbinen, anzuwendende Bauteile.One aspect of the present invention relates to an additive manufacturing method for components to be used, for example in the hot gas path of turbomachines such as gas turbines.

Dabei soll das beschriebene Verfahren nicht auf die additive Herstellung von Komponenten für Strömungsmaschinen beschränkt sein. Das vorgestellte Verfahren soll vielmehr lediglich durch seine Eignung für die Herstellung der genannten Bauteile eingeschränkt sein, wobei es sich für benachbarte Technologiefelder wie beispielsweise den Automobil- oder Luftfahrtsektor oder Maschinenherstellung im Allgemeinen, selbstverständlich ebenfalls eignen kann.The method described should not be limited to the additive manufacturing of components for turbomachines. Rather, the method presented is intended to be restricted only by its suitability for the manufacture of the components mentioned, although it can of course also be suitable for neighboring technology fields such as, for example, the automotive or aviation sector or machine manufacture in general.

Das Verfahren umfasst das selektive Bestrahlen eines Basismaterials für das Bauteil mit einem Laser- oder Elektronenstrahl. Vorzugsweise erfolgt das selektive Bestrahlen mit einem Laserstrahl derart, dass ein zuvor aufgetragenes Basismaterial, beispielweise Pulver, auf einer Herstellungsfläche oder diese bildend, selektiv mit einem Laserstrahl exponiert wird.The method comprises the selective irradiation of a base material for the component with a laser or electron beam. The selective irradiation with a laser beam is preferably carried out in such a way that a previously applied base material, for example powder, on a production surface or forming it, is selectively exposed to a laser beam.

Die Herstellungsfläche kann demnach durch das Basismaterial, durch eine Bauplattform als Substrat und/oder durch eine bereits verfestigte oder aufgebaute Struktur gebildet sein.The production area can accordingly be formed by the base material, by a construction platform as a substrate and / or by an already solidified or built structure.

Zeitgleich mit dem selektiven Bestrahlen umfasst das Verfahren das Auftragen eines Basismaterials, insbesondere neuen, also zuvor noch nicht aufgetragenen Basismaterials, für den Aufbau des Bauteils und eine Wärmebehandlung, beispielsweise durch eine Induktionsheizung, beispielsweise eines zuvor bereits bestrahlten Materials für das Bauteil oder eines Teils des Bauteils bzw. seiner Struktur.Simultaneously with the selective irradiation, the method comprises the application of a base material, in particular new base material, that is to say one that has not yet been applied, for the construction of the component and a heat treatment, for example by induction heating, for example a previously irradiated material for the component or part of the component Component or its structure.

Das selektive Bestrahlen und die Wärmebehandlung sind gemäß dem Verfahren derart abgestimmt, dass eine Struktur für das Bauteil gerichtet erstarrt oder verfestigt wird, vorzugsweise durch epitaktisches Wachstum beziehungsweise epitaktischen Aufbau. Die genannte Wärmebehandlung kann beispielsweise eine Wärmenachbehandlung sein.The selective irradiation and the heat treatment are coordinated in accordance with the method in such a way that a structure for the component is solidified or solidified in a directed manner, preferably through epitaxial growth or epitaxial structure. The heat treatment mentioned can be, for example, a heat treatment.

Der Ausdruck „zeitgleich“ soll vorliegend bedeuten, dass die in diesem Zusammenhang beschriebenen Verfahrensschritte den additiven Aufbau der Struktur als Ganzes betreffen und vorzugsweise nicht einzelner Schichten. Genau genommen findet das Auftragen neuen Basismaterials und das selektive Bestrahlen genau dieser (neu aufgetragenen) „Materialdosis“ nicht gleichzeitig statt. Vielmehr wird durch das Verfahren ein kontinuierlicher Prozess beschrieben, wobei Material für die aufzubauende Struktur bzw. das Bauteil jedoch beispielsweise in unterschiedlichen Bereichen der Herstellungsfläche bzw. des Bauteils gleichzeitig bearbeitet, also aufgetragen wird und in einem anderen Teil beispielsweise selektiv bestrahlt wird. Ein weiterer Teil, beispielsweise eine bereits verfestigte Struktur des Bauteils kann weiterhin gleichzeitig mit Wärme behandelt werden.In the present case, the expression “at the same time” is intended to mean that the method steps described in this connection relate to the additive structure of the structure as a whole and preferably not to individual layers. Strictly speaking, the application of new base material and the selective irradiation of precisely this (newly applied) “material dose” does not take place at the same time. Rather, the method describes a continuous process, but material for the structure to be built or the component is simultaneously processed, for example, in different areas of the production area or the component, that is to say applied and is selectively irradiated in another part, for example. Another part, for example an already solidified structure of the component, can still be treated with heat at the same time.

Der Ausdruck „abgestimmt“ soll beispielsweise bedeuten, dass eine Wärmebehandlung sowie eine entsprechende Wahl einer Vielzahl von Parametern vorzugsweise derart gewählt ist, dass eine entsprechende epitaktische oder gerichtete Erstarrung erfolgt. Die genannte Abstimmung kann beispielsweise auf räumliche Ausgestaltung einer Heizeinrichtung (Induktionsheizung) und deren Betrieb betreffen.The expression “matched” is intended to mean, for example, that heat treatment and a corresponding selection of a large number of parameters are preferably selected such that a corresponding epitaxial or directional solidification takes place. The aforementioned coordination can relate, for example, to the spatial design of a heating device (induction heating) and its operation.

Durch das beschriebene Verfahren kann auf einer Seite für die genannten Bauteile ein generatives Herstellungsverfahren gewählt werden, welches den generativen Aufbau besonders komplexer Geometrieen ermöglicht.Using the described method, a generative manufacturing process can be selected on one side for the components mentioned, which enables the generative construction of particularly complex geometries.

Auf der anderen Seite können durch das beschriebene Verfahren die strukturellen Nachteile, welche üblicherweise mit der additiven Fertigung einhergehen, vermieden werden. Insbesondere kann sogar eine besonders vorteilhafte feine, dendritische Mikrostruktur erreicht werden, welche aufgrund der den additiven Prozessen inhärenten großen Temperaturgradienten ausgebildet wird. Weiterhin kann mit Vorteil ein im Vergleich zu bekannten additiven Prozessen homogeneres Gefüge mit insbesondere kleineren interdendritischen Bereichen, erzielt werden. Demgemäß kann unter Umständen auf eine nachträgliche Wärmebehandlung, beispielsweise ein außerhalb der Vorrichtung oder Anlage stattfindendes Lösungsglühen oder spannungsrelaxierendes Erwärmen verzichtet oder diese Behandlungen zumindest eingeschränkt werden.On the other hand, the structural disadvantages that are usually associated with additive manufacturing can be avoided by the described method. In particular, a particularly advantageous fine, dendritic microstructure can be achieved, which is formed on the basis of the large temperature gradients inherent in the additive processes. Furthermore, a more homogeneous structure, in particular with smaller interdendritic areas, can be achieved compared to known additive processes. Accordingly, subsequent heat treatment, for example solution annealing that takes place outside the device or system or stress-relaxing heating can be dispensed with, or these treatments can at least be restricted.

In einer Ausgestaltung wird eine Bauplattform, auf welcher die Struktur für das Bauteil aufgebaut wird, während des selektiven Bestrahlens und während der Wärmebehandlung sukzessive abgesenkt, d.h. insbesondere beispielsweise zu weiteren Anlagenkomponenten einer entsprechenden additiven Herstellungsanlage. Die oben genannte Herstellungsfläche verbleibt dabei vorzugsweise auf gleicher vertikaler Position (z-Richtung). Dies wird vorzugsweise dadurch ermöglicht, dass die Bauplattform nur um ein geringes, beispielsweise seiner Schichtdicke einer aufgetragenen und/oder verfestigten Bauteilschicht entsprechendes Maß, abgesenkt wird.In one embodiment, a building platform on which the structure for the component is built is successively lowered during the selective irradiation and during the heat treatment, i.e. in particular, for example, to other system components of a corresponding additive manufacturing system. The above-mentioned production area preferably remains in the same vertical position (z direction). This is preferably made possible by the fact that the building platform is lowered only by a small amount, for example its layer thickness corresponding to an applied and / or solidified component layer.

In einer Ausgestaltung erfolgt das Auftragen neuen Basismaterials mit einer Auftragvorrichtung von oben auf die Herstellungsfläche. Diese Ausgestaltung ermöglicht insbesondere eine kohärente und/oder kontinuierliche Durchführung des Verfahrens, wobei beispielsweise die Verfahrensschritte des selektiven Bestrahlens, des Auftragens und der Wärmebehandlung zumindest teilweise gleichzeitig und ohne unnötige Ausfallzeiten durchgeführt werden können.In one embodiment, the application of new base material is carried out from above onto the production area using an application device. This configuration enables, in particular, a coherent and / or continuous implementation of the method, it being possible, for example, for the method steps of selective irradiation, application and heat treatment to be carried out at least partially simultaneously and without unnecessary downtimes.

In einer Ausgestaltung erfolgt das Auftragen neuen Basismaterials mit der Auftragvorrichtung mittels oder über eine Rotationsbewegung der Auftragvorrichtung. Diese Ausgestaltung ist bevorzugt. Dabei kann entweder die Auftragvorrichtung beispielsweise relativ zu weiteren Anlagenteilen rotiert werden.In one embodiment, new base material is applied with the application device by means of or via a rotational movement of the application device. This configuration is preferred. Either the application device can be rotated relative to other system parts, for example.

Alternativ können diejenigen Anlagenteile, welche die Herstellungsfläche umfassen oder definieren relativ zu der Auftragvorrichtung rotiert bzw. gedreht werden. Die Ausgestaltung der Auftragvorrichtung bzw. des Verfahrensschritts des Auftragens über eine Rotationsbewegung bietet den Vorteil, dass die Auftragung von neuem Basismaterial oder Pulver, wie auch der additive Aufbau insgesamt, kontinuierlich und/oder entlang einer Schneckenbewegung durchgeführt werden kann, und damit die Vorteile von bekannten Kristallziehverfahren, wie dem Bridgeman-Verfahren zumindest teilweise genutzt werden können.Alternatively, those parts of the plant which comprise or define the production area can be rotated or rotated relative to the application device. The design of the application device or the method step of application by means of a rotary movement offers the advantage that the application of new base material or powder, as well as the additive structure as a whole, can be carried out continuously and / or along a screw movement, and thus the advantages of known ones Crystal pulling processes like that Bridgeman processes can be used at least partially.

In einer Ausgestaltung wird im Rahmen der Wärmebehandlung unterhalb der Herstellungsfläche ein Temperaturgradient ausgebildet. Dies kann beispielsweise durch eine vertikal stufenweise regelbare und/oder ansteuerbare Heizeinrichtung erfolgen.In one configuration, a temperature gradient is formed as part of the heat treatment below the production area. This can be done, for example, by a heating device which can be regulated and / or controlled vertically in stages.

In einer Ausgestaltung wird nahe der Herstellungsfläche eine höhere Temperatur eingestellt und - mit zunehmendem Abstand von dieser - eine, beispielsweise graduell und/oder monoton (relativ zu der genannten Temperatur) fallende oder kleinere Temperatur.In one embodiment, a higher temperature is set near the production surface and - with increasing distance from it - a temperature that decreases or decreases, for example, gradually and / or monotonously (relative to the temperature mentioned).

Durch diese Ausgestaltung(en) können große Temperaturgradienten beispielsweise entlang der vertikalen Richtung verhindert und somit die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Heiß- oder Erstarrungsrissen während des Aufbaus der Struktur verhindert werden.This configuration (s) prevents large temperature gradients, for example along the vertical direction, and thus prevents the likelihood of hot or solidification cracks occurring during the construction of the structure.

In einer Ausgestaltung wird die Struktur für das Bauteil epitaktisch und/oder durch gerichtete Erstarrung aufgebaut. Durch diese Ausgestaltung kann insbesondere eine homogene und/oder defektfreie bzw. defektarme Kristall- oder Materialstruktur erzielt werden, die im Betrieb des Bauteil wesentlich höher belastet werden kann, als beispielsweise im Fall von bekannten additiv aufgebauten Strukturen.In one configuration, the structure for the component is built up epitaxially and / or by directional solidification. This configuration in particular enables a homogeneous and / or defect-free or defect-free crystal or material structure to be achieved, which can be subjected to a considerably higher load during operation of the component than, for example, in the case of known additively constructed structures.

In einer Ausgestaltung wird Basismaterial bzw. Pulver vor dem selektiven Bestrahlen mit einem Laser- oder Elektronenstrahl vorgewärmt. Vorzugsweise erfolgt die Vorwärmung mittels eines Laserstrahls. Das Vorwärmen ermöglicht weitere Freiheitsgrade des Wärmemanagements bzw. der Kontrolle der sich während des Prozesses entwickelnden Temperaturen. Genau wie die beschriebene Wärmebehandlung, kann auch die Vorwärmung effizient und zweckmäßig während des additiven Schweißprozesses entstehende Temperaturgradienten mindern und damit das Risiko von entstehenden Heiß- und/oder Erstarrungsrissen vorteilhaft reduzieren.In one embodiment, the base material or powder is preheated before the selective irradiation with a laser or electron beam. Preheating is preferably carried out by means of a laser beam. Preheating enables further degrees of freedom in heat management or the control of the temperatures that develop during the process. Just like the heat treatment described, preheating can also efficiently and expediently reduce the temperature gradients that occur during the additive welding process and thus advantageously reduce the risk of hot and / or solidification cracks.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Bauteil, welches gemäß dem beschriebenen Verfahren herstellbar und/oder hergestellt ist. Das Bauteil umfasst weiterhin eine gerichtet erstarrte und/oder einkristalline Kristallstruktur mit Schweißspuren, welche ein zumindest weitgehend epitaktisches Kristallwachstum einzelner Schichten oder Bereiche zeigen. Bei den genannten Schweißspuren kann es sich um Schweißraupen oder verfestigte Konturen von Schmelzbädern handeln.Another aspect of the present invention relates to a component which can be produced and / or produced according to the described method. The component furthermore comprises a directionally solidified and / or single-crystalline crystal structure with traces of welding, which show at least largely epitaxial crystal growth of individual layers or regions. The welding traces mentioned can be welding beads or solidified contours of melting baths.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Vorrichtung für die additive Herstellung des Bauteils wie oben beschrieben. Die Vorrichtung umfasst eine Auftragvorrichtung oder einen Vorratsbehälter zum Auftragen von Basismaterial auf die beschriebene Herstellungsfläche.Another aspect of the present invention relates to a device for the additive manufacturing of the component as described above. The device comprises an application device or a storage container for applying base material to the described production area.

Die Vorrichtung umfasst weiterhin eine induktive Heizeinrichtung zum Zonenschmelzen bzw. Ausbilden eines Temperaturgradienten, unterhalb der Herstellungsfläche.The device further comprises an inductive heating device for zone melting or forming a temperature gradient, below the production area.

In einer Ausgestaltung ist die Vorrichtung Teil einer additiven Herstellungsanlage, ein Nachrüstsatz dafür oder aber die Vorrichtung stellt selbst die Herstellungsanlage dar.In one embodiment, the device is part of an additive manufacturing system, a retrofit kit for it or the device itself represents the manufacturing system.

In einer Ausgestaltung ist die induktive Heizeinrichtung ähnlich zu einer Vorrichtung zum „Ziehen“ oder Aufbauen von Einkristallen gemäß der sogenannten Bridgman-Stockbarger-Methode eingerichtet. Durch diese Ausgestaltung können vorliegend die Vorteile, insbesondere hinsichtlich der erzielbaren Kristallordnung und/oder Material- oder Kristallstruktur, dieses Kristallziehverfahrens ausgenutzt werden.In one embodiment, the inductive heating device is set up in a manner similar to a device for “pulling” or building single crystals according to the so-called Bridgman-Stockbarger method. With this configuration, the advantages of this crystal pulling method, in particular with regard to the achievable crystal order and / or material or crystal structure, can be exploited in the present case.

In einer Ausgestaltung umfasst die Vorrichtung eine absenkbare Bauplattform, wobei die Vorrichtung weiterhin Temperatursensoren, beispielsweise entlang einer Aufbaurichtung eingerichtet aufweist.In one configuration, the device comprises a lowerable construction platform, the device furthermore having temperature sensors, for example set up along a construction direction.

Weiterhin sind die Bauplattform und die Auftragvorrichtung, beispielsweise relativ zueinander beweglich, insbesondere rotierbar, eingerichtet.Furthermore, the construction platform and the application device are set up, for example movable relative to one another, in particular rotatable.

In einer Ausgestaltung umfasst die Vorrichtung eine erste Bestrahlungseinrichtung, insbesondere ein erstes Laser-Scansystem, zum Schmelzen beziehungsweise Umschmelzen des Basismaterials.In one configuration, the device comprises a first irradiation device, in particular a first laser scanning system, for melting or remelting the base material.

In einer Ausgestaltung umfasst die Vorrichtung eine zweite Bestrahlungseinrichtung, insbesondere ein zweites Laser-Scansystem, zum Vorwärmen des Basismaterials.In one configuration, the device comprises a second irradiation device, in particular a second laser scanning system, for preheating the base material.

In einer Ausgestaltung ist die Bauplattform eingerichtet, einen Kristallisationskeim für die Struktur des Bauteils zu bilden. Unter „Kristallisationskeim“ kann vorliegend jedes Mittel gemeint sein, welches das Ausbilden einer vorteilhaften kristallografischen Orientierung bewirken kann.In one embodiment, the construction platform is set up to form a seed for the structure of the component. In the present case, “crystallization seed” can mean any agent that can bring about the formation of an advantageous crystallographic orientation.

Ausgestaltungen, Merkmale und/oder Vorteile, die sich vorliegend auf das Verfahren oder das Bauteil beziehen, können ferner die Vorrichtung betreffen oder umgekehrt.Refinements, features and / or advantages, which in the present case relate to the method or the component, can also relate to the device or vice versa.

Weitere Merkmale, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher erläutert. Alle bisher und im Folgenden beschriebenen Merkmale sind dabei sowohl einzeln als auch in Kombination miteinander vorteilhaft. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Die folgende Beschreibung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche definiert.Further features, properties and advantages of the present invention are explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments with reference to the attached figures. All described so far and below Features are advantageous both individually and in combination with one another. It is understood that other embodiments may be used and structural or logical changes may be made without departing from the scope of the present invention. The following description is, therefore, not to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention is defined by the appended claims.

Der hier verwendete Ausdruck „beziehungsweise“, „bzw.“ und „und/oder“, wenn er in einer Reihe von zwei oder mehreren Elementen benutzt wird, bedeutet, dass jedes der aufgeführten Elemente alleine verwendet werden kann, oder es kann jede Kombination von zwei oder mehr der aufgeführten Elemente verwendet werden.The term "or", "or" and "and / or" used here when used in a series of two or more elements means that each of the elements listed can be used alone, or any combination of two or more of the listed items may be used.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren beschrieben.

  • 1 zeigt eine schematische Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
  • 2 zeigt eine schematische Aufsicht auf eine Herstellungsfläche.
  • 3 zeigt ein schematisches Flussdiagramm mit angedeuteten Verfahrensschritten des vorgestellten Verfahrens.
Further details of the invention are described below with reference to the figures.
  • 1 shows a schematic sectional view of a device according to the invention.
  • 2 shows a schematic plan view of a manufacturing area.
  • 3 shows a schematic flow diagram with indicated method steps of the presented method.

In den Ausführungsbeispielen und Figuren können gleiche oder gleich wirkende Elemente jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen sein. Die dargestellten Elemente und deren Größenverhältnisse untereinander sind grundsätzlich nicht als maßstabsgerecht anzusehen, vielmehr können einzelne Elemente, zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben dick oder groß dimensioniert dargestellt sein.In the exemplary embodiments and figures, elements that are the same or have the same effect can each be provided with the same reference symbols. The elements shown and their size relationships with one another are fundamentally not to be regarded as true to scale; rather, individual elements can be shown in an exaggeratedly thick or large size for better illustration and / or for better understanding.

1 zeigt schematisch eine vereinfachte Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 100. Die Vorrichtung 100 ist vorzugsweise Teil, beispielsweise als Nachrüstung, einer additiven Herstellungsanlage (vorliegend nicht explizit gekennzeichnet) für ein Bauteil 10. Alternativ kann die Vorrichtung 100 die Anlage auch darstellen. 1 shows schematically a simplified sectional view of a device according to the invention 100 , The device 100 is preferably part, for example as a retrofit, of an additive manufacturing system (not explicitly identified in the present case) for a component 10 , Alternatively, the device 100 also represent the facility.

Bei dem Bauteil 10 handelt es sich vorzugsweise um ein Bauteil, welches im Heißgaspfad einer Strömungsmaschine, beispielsweise einer Gasturbine eingesetzt wird. Insbesondere kann das Bauteil eine Lauf- oder Leitschaufel, ein Segment oder Ringsegment, ein Brennerteil oder eine Brennerspitze, eine Zarge, eine Schirmung, ein Hitzeschild, eine Düse, Dichtung, einen Filter, eine Mündung oder Lanze, einen Resonator, Stempel oder einen Wirbler bezeichnen, oder einen entsprechenden Übergang, Einsatz, oder ein entsprechendes Nachrüstteil.With the component 10 it is preferably a component which is used in the hot gas path of a turbomachine, for example a gas turbine. In particular, the component can be a moving or guide vane, a segment or ring segment, a burner part or a burner tip, a frame, a shield, a heat shield, a nozzle, seal, a filter, a mouth or lance, a resonator, stamp or a swirler designate, or a corresponding transition, use, or a corresponding retrofit part.

Die Vorrichtung 100 ist vorzugsweise eine Vorrichtung, geeignet zur pulverbett-basierten additiven Bauteilherstellung, beispielsweise zum selektiven Lasersintern, selektiven Laserschmelzen oder Elektronenstrahlschmelzen.The device 100 is preferably a device suitable for powder bed-based additive component production, for example for selective laser sintering, selective laser melting or electron beam melting.

Die Vorrichtung 100 umfasst eine Auftragvorrichtung 110 zum Auftragen von Basismaterial oder Pulver P auf eine Herstellungsfläche HF. Wie in 1 zu erkennen wird das Basismaterial P durch die Auftragvorrichtung 110 von oben auf die Herstellungsfläche HF aufgetragen, vorzugsweise durch Rieseln und/oder Aufrakeln. Die Darstellung der 1 ist in dieser Hinsicht lediglich schematisch dargestellt. Es ist jedoch zu erkennen, dass die Auftragvorrichtung 110 einen Vorratsbehälter 111 für Basismaterial P und ein Führungssieb 112 für die Pulverpartikel oder ähnliche Hilfsmittel, beispielsweise Mittel, welche eine homogene Pulverauftragung über die ganze Herstellungsfläche HF hinweg ermöglichen, umfassen kann.The device 100 includes an applicator 110 for applying base material or powder P to a production area HF. As in 1 the base material P can be recognized by the application device 110 applied from above onto the production area HF, preferably by trickling and / or knife coating. The representation of the 1 is only shown schematically in this regard. However, it can be seen that the application device 110 a reservoir 111 for basic material P and a guide sieve 112 for the powder particles or similar auxiliaries, for example agents which enable homogeneous powder application over the entire production area HF.

Weiterhin ist die Auftragvorrichtung 110 zu der Herstellungsfläche HF beweglich, insbesondere rotierbar, eingerichtet. Bevorzugt wird die Auftragvorrichtung 110 relativ zu den übrigen in 1 dargestellten Teilen der Vorrichtung 100 bzw. Anlage während der Pulverauftragbewegung rotiert. Dies ist durch den gebogenen Pfeil und den eingezeichneten Rotationswinkel α angedeutet.Furthermore, the application device 110 Movable to the manufacturing area HF, in particular rotatable. The application device is preferred 110 relative to the rest of 1 shown parts of the device 100 or system rotates during the powder application movement. This is indicated by the curved arrow and the rotation angle α shown.

Gemäß dieser Ausgestaltung wird das Pulver P beispielsweise nicht notwendigerweise in einzelnen Schichten (vgl. S1, S2) durch geradliniges Auftragen von rechts nach links, sondern insbesondere in einer Art Schneckenbewegung und/oder quasikontinuierlich während des Aufbauprozesses auf die Herstellungsfläche HF aufgetragen und bestrahlt bzw. aufgeschmolzen.According to this configuration, the powder P for example, not necessarily in individual layers (cf. S1 . S2 ) by straight-line application from right to left, but in particular in a kind of screw movement and / or quasi-continuously during the assembly process on the production surface HF applied and irradiated or melted.

Die Herstellungsfläche HF wird in der Darstellung der 1 zum Teil durch bereits zuvor aufgebaute Schichten (vergleiche Bezugszeichen S1, S2) der Bauteilstruktur S für das Bauteil 10 und teilweise durch Basismaterial P gebildet. Innerhalb eines nicht weiter gekennzeichneten Bauraumes ist das Bauteil 10 demgemäß weiterhin unterhalb der Herstellungsfläche HF angeordnet.The manufacturing area HF is in the representation of the 1 partly through layers that have already been built up beforehand (see reference numerals S1 . S2 ) the component structure S for the component 10 and partly through base material P educated. The component is within an installation space that is not further identified 10 accordingly still below the manufacturing area HF arranged.

Die Vorrichtung 100 umfasst weiterhin eine induktive Heizeinrichtung 120 zum Zonenschmelzen bzw. Ausbilden eines Temperaturgradienten unterhalb der Herstellungsfläche HF. Diese Einrichtung ist lediglich durch die quadratischen Abschnitte außerhalb eines das Bauteil 10 einschließenden Bauraums (nicht explizit gekennzeichnet) angedeutet.The device 100 also includes an inductive heating device 120 for zone melting or forming a temperature gradient below the manufacturing area HF. This device is only due to the square sections outside of the component 10 enclosing installation space (not explicitly marked) indicated.

Die Heizeinrichtung 120 ist vorzugsweise eingerichtet, einen Temperaturgradienten unterhalb der Herstellungsfläche auszubilden. Dazu kann die Heizeinrichtung 120 beispielsweise und wie in 1 gekennzeichnet vier separat aktivierbare und/oder ansteuerbare Heizmodule (1M bis 4M) umfassen. Vorzugsweise wird im Wege des vorliegend und weiter unten beschriebenen Verfahrens direkt unterhalb der Herstellungsfläche HF beispielsweise ein erstes Heizmodul 1M eingerichtet, um die höchste durch die Heizeinrichtung 120 erreichbare Temperatur im Bauteil 10 zu erreichen.The heater 120 is preferably set up to form a temperature gradient below the manufacturing area. For this, the heater 120 for example and as in 1 marked four separately activatable and / or controllable heating modules ( 1M to 4M) include. Preferably, by means of the method described here and further below, directly below the production area HF for example a first heating module 1M set up to the highest by the heater 120 achievable temperature in the component 10 to reach.

Ein zweites Heizmodul M2 ist vorzugsweise eingerichtet und regelbar, um eine graduell und/oder geringfügig niedrigere Temperatur im Bauteil 10 zu erreichen oder einzustellen.A second heating module M2 is preferably set up and controllable to a gradually and / or slightly lower temperature in the component 10 to achieve or discontinue.

Ein drittes Heizmodul M3 ist vorzugsweise eingerichtet und regelbar, um eine weiterhin niedrigere Temperatur im Bauteil 10 zu erreichen oder einzustellen.A third heating module M3 is preferably set up and controllable in order to maintain a lower temperature in the component 10 to achieve or discontinue.

Ein viertes Heizmodul M4 ist vorzugsweise eingerichtet und regelbar, um eine weiterhin niedrigere Temperatur im Bauteil 10 zu erreichen oder einzustellen.A fourth heating module M4 is preferably set up and controllable in order to maintain a lower temperature in the component 10 to achieve or discontinue.

Mit zunehmendem Abstand von der Herstellungsfläche HF wird vorliegend vorzugsweise also eine graduell und/oder monoton fallende Temperatur im Bauteil 10 erreicht.With increasing distance from the manufacturing area HF In the present case, a temperature that is gradually and / or monotonically falling in the component is preferred 10 reached.

Zur Begrenzung oder Definition der Herstellungsfläche HF kann die Vorrichtung 100 beispielsweise einen Rand 150 umfassen, welcher oberhalb der Heizeinrichtung 120 angeordnet ist. Der Rand 150 kann weiterhin eine Isolation zum thermischen Isolieren eines Raums oberhalb der Herstellungsfläche HF umfassen oder darstellen. Obwohl dies in den Figuren nicht explizit gekennzeichnet ist kann beispielsweise zwischen den einzelnen Modulen 1M bis 4M weiterhin eine thermische Isolation installiert sein.The device can be used to limit or define the production area HF 100 for example a border 150 include which is above the heater 120 is arranged. The edge 150 can furthermore comprise or represent insulation for the thermal insulation of a space above the production area HF. Although this is not explicitly marked in the figures, for example, between the individual modules 1M to 4M thermal insulation must still be installed.

Um die Temperaturen entlang des vorgesehenen Temperaturgradienten zweckmäßig und effizient einstellen zu können und/oder zu regeln, umfasst die Vorrichtung 100 vorzugsweise weiterhin Temperatursensoren 140. Die Temperatursensoren 140 sind vorzugsweise entlang einer Aufbaurichtung z (vergleiche vertikaler Richtung nach oben) eingerichtet. Pro Heizmodul ist vorzugsweise mindestens ein Temperatursensor 140 vorgesehen, sodass über die Messung der Temperatur und die Heizeinrichtung 120 auf einfache Weise ein maßgeschneiderter Temperaturgradient über die Heizeinrichtung 120 eingestellt werden kann (siehe unten).In order to be able to set and / or regulate the temperatures appropriately and efficiently along the intended temperature gradient, the device comprises 100 preferably further temperature sensors 140 , The temperature sensors 140 are preferably set up along a building direction z (compare vertical direction upwards). There is preferably at least one temperature sensor per heating module 140 provided so that about the measurement of the temperature and the heater 120 a customized temperature gradient in a simple manner via the heating device 120 can be set (see below).

Weiterhin umfasst die Vorrichtung 100 eine absenkbare Bauplattform 130, auf welcher das Bauteil 10 vorzugsweise aufgebaut und „verschweißt“ wird. Während des additiven Aufbaus des Bauteils 10 wird die Bauplattform 130 vorzugsweise um ein einer Schichtdicke (vgl. S1, S2) entsprechendes Maß abgesenkt, sodass die Herstellungsfläche auf gleicher z Position bleibt.The device further comprises 100 a lowerable construction platform 130 on which the component 10 preferably built up and "welded". During the additive construction of the component 10 becomes the build platform 130 preferably by a layer thickness (cf. S1 . S2 ) lowered the corresponding dimension so that the manufacturing area remains at the same z position.

Die Vorrichtung 100 umfasst weiterhin eine erste Bestrahlungseinrichtung LS1, insbesondere ein erstes Laser-Scansystem, zum Schmelzen und anschließendem eigentlichen Verfestigen des Basismaterials P. Durch die erste Bestrahlungseinrichtung LS1, beispielsweise über einen Laser- oder Elektronenstrahl, wird das Bauteil 10 für seine Verfestigung zweckmäßigerweise selektiv bestrahlt und umgeschmolzen. Dies erfolgt vorzugsweise zum Teil gleichzeitig mit der oben beschriebenen Auftragung von neuem Basismaterial P. Gleichermaßen (gleichzeitig) kann eine Wärme(nach)behandlung durch die Heizeinrichtung 120, wie oben angedeutet, für bereits verfestigte Teile des Bauteils 10 (unterhalb der Herstellungsfläche HF) durchgeführt werden.The device 100 further comprises a first radiation device LS1 , in particular a first laser scanning system, for melting and then actually solidifying the base material P , By the first radiation device LS1 , for example using a laser or electron beam, the component 10 expediently selectively irradiated and remelted for its solidification. This is preferably done in part simultaneously with the application of new base material described above P , Likewise (at the same time) heat (after) treatment can be carried out by the heating device 120 , as indicated above, for already solidified parts of the component 10 (below the manufacturing area HF).

Die Vorrichtung 100 umfasst weiterhin eine zweite Bestrahlungseinrichtung LS2, beispielsweise über einen Laser- oder Elektronenstrahl, insbesondere ein zweites Laser-Scansystem, zum Vorwärmen des Basismaterials P. Das Vorwärmen kann beispielsweise ebenfalls gleichzeitig mit dem selektiven Bestrahlen des Basismaterials HF, vorzugsweise in einem anderen Bereich der Herstellungsfläche HF, erfolgen.The device 100 further comprises a second radiation device LS2 , for example via a laser or electron beam, in particular a second laser scanning system, for preheating the base material P , The preheating can, for example, also be carried out simultaneously with the selective irradiation of the base material HF , preferably in another area of the manufacturing area HF , respectively.

Obwohl dies in den Figuren nicht explizit gekennzeichnet ist kann die Vorrichtung 100 ähnlich zu einer Vorrichtung für das Kristallziehen über die sogenannte Bridgman-Stockbarger-Methode ausgebildet sein, beispielsweise umfassend einen geeigneten Tiegel. Alternativ oder zusätzlich kann die Vorrichtung 100 eingerichtet sein, über eine geeignete Wahl des Temperaturgradienten in der Heizeinrichtung 120 und beispielsweise eine zweckmäßige Abstimmung von Vorwärmung, Bestrahlung/Umschmelzung und Wärmebehandlung/Wärmenachbehandlung einen Kristallisationskeim für die aufzubauende Struktur S für das Bauteil 10 zu bilden.Although this is not explicitly marked in the figures, the device can 100 similar to a device for crystal pulling using the so-called Bridgman-Stockbarger method, for example comprising a suitable crucible. Alternatively or additionally, the device 100 be set up via a suitable choice of the temperature gradient in the heating device 120 and, for example, a suitable coordination of preheating, radiation / remelting and heat treatment / heat aftertreatment a seed for the structure to be built S for the component 10 to build.

Das eigentlich vorgestellte Verfahren umfasst als additives Herstellungsverfahren vorzugsweise das selektive Bestrahlen des Basismaterials P für das Bauteil 10 mit einem Laser- oder Elektronenstrahl B1 der ersten Bestrahlungseinrichtung LS1.The method actually presented preferably comprises, as an additive manufacturing method, the selective irradiation of the base material P for the component 10 with a laser or electron beam B1 the first irradiation device LS1 ,

Die beschriebene Bestrahlung erfolgt vorzugsweise zumindest teilweise zeitgleich mit dem Auftragen neuen Basismaterials P (vgl. (i) in 3) für den Aufbau des Bauteils 10, wie oben beschrieben und einer Wärmebehandlung (vgl. (ii) in 3) beziehungsweise Wärmenachbehandlung, beispielsweise durch die Induktionsheizung 120 unmittelbar nach dem eigentlichen additiven Aufbau der Struktur S für das Bauteil 10.The radiation described is preferably carried out at least partially at the same time as the application of new base material P (cf. (i) in 3 ) for the construction of the component 10 , as described above and a heat treatment (cf. (ii) in 3 ) or post-heat treatment, for example by induction heating 120 immediately after the actual additive structure of the structure S for the component 10 ,

Das selektive Bestrahlen (a), das Auftragen (i) von Pulver P und die Wärmebehandlung (ii), und gegebenenfalls weitere Verfahrensschritte wie die Vorwärmung (vgl. (iii)), beispielsweise über einen Laser- oder Elektronenstrahl B2 der zweiten Bestrahlungseinrichtung LS2 (siehe unten) oder das sukzessive oder schrittweise Absenken der Bauplattform 130 sind vorzugsweise derart abgestimmt, dass eine Struktur S für das Bauteil 10 gerichtet erstarrt und/oder epitaktisch aufwächst oder gebildet wird. Selective irradiation (a), application (i) of powder P and heat treatment (ii), and optionally further process steps such as preheating (cf. (iii)), for example using a laser or electron beam B2 the second irradiation device LS2 (see below) or the gradual or gradual lowering of the construction platform 130 are preferably matched so that a structure S for the component 10 directionally frozen and / or epitaxially growing or being formed.

2 zeigt schematisch eine vereinfachte Aufsicht auf die Herstellungsfläche HF, welche gemäß der vorliegenden Ausführungsform kreisförmig ausgebildet ist. Diese Ausgestaltung ermöglicht eine vereinfachte Pulverauftragung durch die, beispielsweise relativ zu dem Rand 150 rotierbare Auftragvorrichtung 110. Ein Pulvervorratsbehälter ist der Einfachheit halber in 2 nicht gekennzeichnet. Eingezeichnet ist jedoch zumindest ein Pulverauslass der Auftragvorrichtung 110, in Form eines schmalen Schlitzes, welcher sich über die radiale Ausdehnung der Herstellungsoberfläche HF von seinem Zentrum bis zum Rand erstreckt. Die gestrichelten Linien sollen andeuten, dass sich dieser Schlitz zum Auftragen von Pulver P beispielsweise auch über die gesamte diametrale Ausdehnung der Herstellungsoberfläche HF bzw. der Bauplattform 130 erstrecken kann. 2 shows schematically a simplified top view of the manufacturing area HF which is circular according to the present embodiment. This configuration enables a simplified powder application through, for example, relative to the edge 150 rotatable application device 110 , A powder storage container is in for convenience 2 not marked. However, at least one powder outlet of the application device is shown 110 , in the form of a narrow slot which extends over the radial extent of the manufacturing surface HF extends from its center to the edge. The dashed lines are intended to indicate that this slot is for powder application P for example, also over the entire diametrical extent of the manufacturing surface HF or the construction platform 130 can extend.

Im Wege des beschriebenen Verfahrens können so das Umschmelzen a) sowie die Verfahrensschritte des Pulverauftragens (i) durch die Auftragvorrichtung 110, die Wärmebehandlung (ii) und, optional, die Pulver-Vorwärmung (iii), zwar in unterschiedlichen Bereichen der Herstellungsfläche HF aber zumindest teilweise gleichzeitig durchgeführt werden.In the way of the method described, remelting a) and the method steps of powder application (i) can be carried out by the application device 110 , the heat treatment (ii) and, optionally, the powder preheating (iii), in different areas of the production area HF, but are at least partially carried out simultaneously.

Wie in 2 zu erkennen kann zweckmäßigerweise (im Uhrzeigersinn) eine Vorwärmung (iii), welche vereinfacht linienförmig dargestellt ist, einer Pulverauftragung (i) durch die Auftragvorrichtung 110 räumlich nachlaufen, beispielsweise um 60°. Gleichermaßen kann eine eigentliche selektive Bestrahlung oder Umschmelzung (vergleiche Verfahrensschritte a) von zuvor aufgetragenem Basismaterial der beschriebenen Vorwärmung (iii) räumlich nachlaufen aber zumindest teilweise zeitgleich ablaufen. Gleiches gilt für die Wärmebehandlung (ii), welche vorzugsweise zumindest zeitgleich mit dem Bestrahlen a) durchgeführt wird.As in 2 It can expediently be recognized (clockwise) a preheating (iii), which is shown in simplified line form, of a powder application (i) by the application device 110 spatially follow, for example by 60 °. Likewise, an actual selective irradiation or remelting (compare method steps a) of previously applied base material can spatially follow the preheating described (iii), but at least partially take place simultaneously. The same applies to the heat treatment (ii), which is preferably carried out at least at the same time as the irradiation a).

Es ist in 2 zu erkennen, dass der linke Teil der Herstellungsfläche HF bereits durch die Struktur S gebildet ist (vergleiche Schraffur). Ein Winkelbereich von 0 bis 120°, d.h. Bereiche in denen Pulver aufgetragen wird, (i), und in denen aufgetragenes Pulver P vorzugsweise lediglich auf Temperaturen unterhalb des Schmelzpunktes vorgewärmt wird, (iii), wird gemäß der beispielhaften Ausgestaltung der 2 durch pulverförmiges Basismaterial P gebildet.It is in 2 to recognize that the left part of the manufacturing area HF already through the structure S is formed (compare hatching). An angular range from 0 to 120 °, ie areas in which powder is applied (i) and in which powder applied P is preferably only preheated to temperatures below the melting point, (iii), according to the exemplary embodiment of the 2 through powdery base material P educated.

Die Pfeile in 2, welche von den Bezugszeichen (i), (iii) und a) ausgehen, sollen den Verlauf des Verfahrens bzw. die Anwendung der entsprechenden Verfahrensschritte auf die Herstellungsfläche in kontinuierlicher Art und zumindest teilweise gleichzeitig verlaufend andeuten.The arrows in 2 , which are based on the reference numerals (i), (iii) and a), are intended to indicate the course of the process or the application of the corresponding process steps to the production area in a continuous manner and at least partially at the same time.

3 zeigt ein schematisches Flussdiagramm, wobei ebenfalls durch die horizontal nebeneinander angeordneten Verfahrensschritte a), (i), (ii) und (iii) die Gleichzeitigkeit der Schritte des selektiven Bestrahlens, des Auftragens, der Wärmebehandlung und des Vorwärmens veranschaulicht werden soll. 3 shows a schematic flow diagram, the simultaneous steps of selective irradiation, application, heat treatment and preheating likewise to be illustrated by the horizontally adjacent process steps a), (i), (ii) and (iii).

Der Verfahrensschritt b) soll lediglich ein Fertigstellen des Bauteils 10 andeuten. Damit können thermische oder mechanische Nachbearbeitungsschritte oder einfach das Herausnehmen des fertig aufgebauten Bauteils aus der Vorrichtung 100 umfasst sein.Method step b) is only intended to complete the component 10 suggest. This allows thermal or mechanical post-processing steps or simply removing the finished component from the device 100 be included.

Das vorgestellte Verfahren erlaubt es vorteilhafterweise Bauteile mit verbesserten strukturellen und/oder kristallographischen Eigenschaften, insbesondere gerichtet erstarrten Materialphasen und/oder epitaktisch und damit vorzugsweise zumindest teilweise einkristallinen Eigenschaften auszustatten. Epitaktischer Aufbau soll vorliegend bedeuten, dass beispielsweise eine Schicht S2 (zumindest bereichsweise) die kristallgeographische Orientierung einer unmittelbar vorher aufgebauten Schicht S1 annimmt. Daraus resultieren hinsichtlich der Festigkeit und Anfälligkeit des Materials für Risse oder Verschleiß entscheidende Vorteile. Vorzugsweise können die Materialien auf additivem Wege analog zu dem genannten Bridgeman-Verfahren aufgebaut werden.The method presented advantageously allows components to be equipped with improved structural and / or crystallographic properties, in particular directionally solidified material phases and / or epitaxially and thus preferably at least partially single-crystalline properties. Epitaxial structure in the present case means that, for example, one layer S2 (at least in some areas) the crystal geographic orientation of a layer built up immediately beforehand S1 accepts. This results in decisive advantages with regard to the strength and susceptibility of the material to cracks or wear. The materials can preferably be constructed in an additive manner analogous to the Bridgeman process mentioned.

Demgemäß sind dem Bauteil 10 nach dem Aufbau einzelner Schweißraupen oder Schweißspuren, welche auf die einzelnen hergestellten Schichten oder Abschnitte (vergleiche Bezugszeichen S1, S2 in 1) hindeuten, sichtbar.Accordingly, the component 10 after the build-up of individual welding beads or welding traces, which refer to the individual layers or sections produced (see reference numerals S1 . S2 in 1 ) indicate visible.

Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt, sondern umfasst jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen. Dies beinhaltet insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.The invention is not limited to these by the description based on the exemplary embodiments, but encompasses every new feature and every combination of features. This includes in particular any combination of features in the patent claims, even if this feature or this combination itself is not explicitly specified in the patent claims or exemplary embodiments.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • EP 2601006 B1 [0007]EP 2601006 B1 [0007]

Claims (11)

Additives Herstellungsverfahren für im Heißgaspfad von Strömungsmaschinen anzuwendende Bauteile (10), umfassend das selektive Bestrahlen (a)) eines Basismaterials (P) für das Bauteil (10) mit einem Laser- oder Elektronenstrahl (B1) zeitgleich mit: - (i) dem Auftragen neuen Basismaterials (P) für den Aufbau des Bauteils (10), und - (ii) einer Wärmebehandlung, beispielsweise durch eine Induktionsheizung (120), eines bereits bestrahlten Materials (S) für das Bauteil (10), wobei das selektive Bestrahlen und die Wärmebehandlung derart abgestimmt sind, dass eine Struktur (S) für das Bauteil (10) gerichtet erstarrt.Additive manufacturing process for components (10) to be used in the hot gas path of turbomachines, comprising the selective irradiation (a)) of a base material (P) for the component (10) with a laser or electron beam (B1) simultaneously with: - (i) the application of new base material (P) for the construction of the component (10), and - (ii) a heat treatment, for example by induction heating (120), of an already irradiated material (S) for the component (10), the selective irradiation and the heat treatment being coordinated such that a structure (S) for the component ( 10) directionally frozen. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei eine Bauplattform (130), auf welcher die Struktur (S) für das Bauteil (10) aufgebaut wird, während des selektiven Bestrahlens und während der Wärmebehandlung sukzessive abgesenkt wird.Procedure according to Claim 1 , wherein a construction platform (130) on which the structure (S) for the component (10) is built is successively lowered during the selective irradiation and during the heat treatment. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das Auftragen neuen Basismaterials (P) mittels einer Auftragvorrichtung (110) von oben auf eine Herstellungsfläche (HF) und mittels einer Rotationsbewegung (α) erfolgt.Procedure according to Claim 1 or 2 , wherein the application of new base material (P) by means of an application device (110) from above onto a manufacturing surface (HF) and by means of a rotational movement (α). Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei im Rahmen der Wärmebehandlung unterhalb einer Herstellungsfläche (HF) ein Temperaturgradient ausgebildet wird.Method according to one of the preceding claims, wherein a temperature gradient is formed as part of the heat treatment below a manufacturing area (HF). Verfahren gemäß Anspruch 4, wird nahe der Herstellungsfläche (HF) eine höhere Temperatur eingestellt und - mit zunehmendem Abstand von dieser - eine, beispielsweise graduell und/oder monoton fallende Temperatur.Procedure according to Claim 4 , a higher temperature is set near the production area (HF) and - with increasing distance from it - a, for example gradually and / or monotonically falling temperature. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Struktur (S) für das Bauteil (10) epitaktisch aufgebaut wird.Method according to one of the preceding claims, wherein the structure (S) for the component (10) is constructed epitaxially. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Basismaterial (P) vor dem selektiven Bestrahlen mit einem Laser- oder Elektronenstrahl (B2) vorgewärmt wird (iii).Method according to one of the preceding claims, wherein base material (P) is preheated (iii) before the selective irradiation with a laser or electron beam (B2). Bauteil (10) herstellbar oder hergestellt durch das Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin umfassend eine gerichtet erstarrte und/oder einkristalline Kristallstruktur (S) mit Schweißspuren, welche ein zumindest weitgehend epitaktisches Kristallwachstum einzelner Schichten (S1, S2) zeigen.Component (10) producible or manufactured by the method according to one of the preceding claims, further comprising a directionally solidified and / or single-crystal structure (S) with welding traces, which show at least largely epitaxial crystal growth of individual layers (S1, S2). Vorrichtung (100) für die additive Herstellung eines Bauteils (10) gemäß dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, umfassend: - eine Auftragvorrichtung (110) zum Auftragen von Basismaterial (P) auf eine Herstellungsfläche (HF), - eine induktive Heizeinrichtung (120) zum Zonenschmelzen bzw. Ausbilden eines Temperaturgradienten unterhalb der Herstellungsfläche (HF) und - eine absenkbare Bauplattform (130), wobei die Vorrichtung (100) weiterhin Temperatursensoren (140) entlang einer Aufbaurichtung (z) aufweist, und wobei die Bauplattform (130) und die Auftragvorrichtung (110) weiterhin relativ zueinander beweglich, insbesondere rotierbar, eingerichtet sind.Device (100) for the additive manufacturing of a component (10) according to the method according to one of the Claims 1 to 7 , comprising: - an application device (110) for applying base material (P) to a production area (HF), - an inductive heating device (120) for zone melting or forming a temperature gradient below the production area (HF) and - a lowerable construction platform (130 ), the device (100) furthermore having temperature sensors (140) along a direction of construction (z), and wherein the building platform (130) and the application device (110) are furthermore movable, in particular rotatable, relative to one another. Vorrichtung (100) gemäß Anspruch 9, welche eine erste Bestrahlungseinrichtung (LS1), insbesondere ein erstes Laser-Scansystem, zum Schmelzen des Basismaterials aufweist und eine zweite Bestrahlungseinrichtung (LS2), insbesondere ein zweites Laser-Scansystem, zum Vorwärmen des Basismaterials (P) .Device (100) according to Claim 9 which has a first radiation device (LS1), in particular a first laser scanning system, for melting the base material and a second radiation device (LS2), in particular a second laser scanning system, for preheating the base material (P). Vorrichtung (100) gemäß Anspruch 9 oder 10, wobei die Bauplattform (130) eingerichtet ist, einen Kristallisationskeim für die Struktur (S) zu bilden.Device (100) according to Claim 9 or 10 , wherein the construction platform (130) is set up to form a seed for the structure (S).
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020106516A1 (en) 2020-03-10 2021-09-16 Universität Paderborn Sensor-integrated manufacturing system for additive manufacturing

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010048335A1 (en) * 2010-10-13 2012-04-19 Mtu Aero Engines Gmbh Method for production of portion of component e.g. turbine blade composed of individual powder layers, involves applying high energy beam to molten bath from downstream direction of post-heating zone, to reheat the molten bath
US20160370007A1 (en) * 2014-05-09 2016-12-22 United Technologies Corporation Additively manufactured hotspot portion of a turbine engine component having heat resistant properties and method of manufacture
US20170051386A1 (en) * 2015-08-20 2017-02-23 General Electric Company Apparatus and method for direct writing of single crystal super alloys and metals
DE102016214249A1 (en) * 2016-08-02 2018-02-08 Technische Universität Dresden Device for the generative production of a three-dimensional body in a powder bed

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009051479A1 (en) * 2009-10-30 2011-05-05 Mtu Aero Engines Gmbh Method and device for producing a component of a turbomachine
EP2415552A1 (en) 2010-08-05 2012-02-08 Siemens Aktiengesellschaft A method for manufacturing a component by selective laser melting
DE102010041284A1 (en) * 2010-09-23 2012-03-29 Siemens Aktiengesellschaft Method for selective laser sintering and equipment suitable for this method for selective laser sintering
DE102013226298A1 (en) * 2013-12-17 2015-06-18 MTU Aero Engines AG Exposure to generative production

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010048335A1 (en) * 2010-10-13 2012-04-19 Mtu Aero Engines Gmbh Method for production of portion of component e.g. turbine blade composed of individual powder layers, involves applying high energy beam to molten bath from downstream direction of post-heating zone, to reheat the molten bath
US20160370007A1 (en) * 2014-05-09 2016-12-22 United Technologies Corporation Additively manufactured hotspot portion of a turbine engine component having heat resistant properties and method of manufacture
US20170051386A1 (en) * 2015-08-20 2017-02-23 General Electric Company Apparatus and method for direct writing of single crystal super alloys and metals
DE102016214249A1 (en) * 2016-08-02 2018-02-08 Technische Universität Dresden Device for the generative production of a three-dimensional body in a powder bed

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020106516A1 (en) 2020-03-10 2021-09-16 Universität Paderborn Sensor-integrated manufacturing system for additive manufacturing

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