WO2010057469A1 - Method for producing or repairing gas turbine components - Google Patents

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WO2010057469A1
WO2010057469A1 PCT/DE2009/001625 DE2009001625W WO2010057469A1 WO 2010057469 A1 WO2010057469 A1 WO 2010057469A1 DE 2009001625 W DE2009001625 W DE 2009001625W WO 2010057469 A1 WO2010057469 A1 WO 2010057469A1
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film
base body
gas turbine
energy source
layer
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PCT/DE2009/001625
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Roland Huttner
Karl-Heinz Dusel
Erwin Bayer
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Mtu Aero Engines Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a method for producing or repairing gas turbine components.
  • the present invention is based on the problem to provide a novel method for producing or repairing gas turbine components.
  • This problem is solved by a method for manufacturing or repairing gas turbine components according to claim 1.
  • the method for producing or repairing gas turbine components comprises at least the following steps: a) providing a basic body, wherein either a new component to be manufactured is constructed on the basic body or a previously removed, damaged portion of a component is renewed; b) constructing the newly manufactured component or the removed portion on the Base body by layer-wise application of material on the base body, wherein for this purpose on the base body in layers or layers of a film is arranged, and wherein the film and / or arranged on the film material is connected to the base body.
  • a generative structure of gas turbine components in the manufacture or repair thereof using a film is proposed, which can replace the generative structure in the powder bed using a powder bed, whereby the free surface of the material to be built can be significantly reduced. Therefore, the risk of contamination of the material in the construction of gas turbine components is significantly reduced. As a result, an increase in quality in the manufacture or repair of gas turbine components is possible.
  • a material of the film and / or a material arranged on the film is bonded to the material of the base body.
  • metallic material particles or ceramic material particles can be fixed to a foil made of an organic carrier material, and for the organic carrier material to sublime with the base body when joining these metallic material particles or ceramic material particles.
  • FIG. 2 a representation to clarify a further variant of the
  • Fig. 4 process according to the invention.
  • the present invention relates to a method for manufacturing or repairing gas turbine components.
  • a base body is provided, wherein on the base body when manufacturing a new gas turbine component, the component to be rebuilt or renewed when repairing a gas turbine component, a previously removed from the same, damaged section.
  • the main body preferably has an approximately flat connection surface in order to build up the new component to be manufactured or to renew the damaged section.
  • the main body in a second step of the method according to the invention, can be arranged at least in sections in a process chamber, with the process chamber being evacuated or being flooded with inert gas for building up the new component to be manufactured or the removed damaged section.
  • the arrangement of the main body in the process chamber is optional and is dependent on the material. For ceramic materials, it is not necessary to arrange the main body in the process chamber.
  • the new component or the removed, damaged section is built up on the base body by applying material layer by layer, for which purpose a film is stretched onto the base body in layers or layers and thermally bonded to the base body ,
  • the generative structure of the gas turbine component during manufacture or repair thereof accordingly takes place according to the invention using a film.
  • the position of the film is raised by one layer or layer or the position of the base body is lowered by one layer, whereby the next layer or layer of the film on the Body is clamped and connected to the same.
  • supernatants of the film are removed from the base body between the individual substeps of the layered or layered buildup of the gas turbine component to be produced or repaired.
  • the thickness of the film can be chosen arbitrarily and adjusted accurately.
  • an almost arbitrary material composition of the film may be chosen, e.g. the film may consist of a meltspinning material.
  • the composition of the film used can be modified by an upstream process, e.g. foreign materials are inserted into the film or by e.g. the film is locally coated. Before joining the film, it may be subjected to a test in terms of its structure and composition.
  • the layerwise or layerwise bonding of the film to the base body is preferably carried out thermally. It is thus possible, for example, for a thermal energy source to act punctiform or in sections on each layer or layer of the film so as to successively connect each layer or layer of the film in successive sections to the base body in several steps.
  • a thermal energy source such as a laser beam or an electron beam or an X-ray beam is preferably used as the energy source. Then, when the film is connected in a punctiform or in sections with the base body, it is possible to use a non-precontoured film or even a precontoured film.
  • the attachment surface of the base body is preferably a flat attachment surface, but the attachment surface may also be curved.
  • each layer or layer of the film is flat connected to the body, for which purpose the thermal energy source acts on each layer or layer of the film.
  • a precontoured film 10 as shown in FIG. 1 is then preferably used, which has, on the one hand, a structural section 11 to be connected to the main body and, on the other hand, a clamping section 12 which are connected to one another via webs 13.
  • a thermal energy source acts flat, so as to connect the structural portion 11 in one step with the base body with automatic severing of the webs 16.
  • an inductive energy source or a plasma pulse or a UV flash is used as the thermal energy source.
  • the variant of the two-dimensional action of a thermal energy source on each layer or layer of the film has the advantage that the connection can take place within a shorter time since the scanning of the film with the aid of an energy beam is omitted.
  • the surface heating of the film by the surface action of the thermal energy source takes place in a pulse shape, in that the film is heated in a pulse-like manner to the melting temperature over a wide area.
  • Fig. 2 illustrates the invention for the case that with the fiction, a process according to the invention integrally bladed gas turbine rotor 14 in the region of a blade 15 of the same is to be repaired.
  • a damaged blade 15 was previously formed therefrom removed, which is renewed in the sense of the invention characterized in that in the form of this connecting portion layer by layer or a film 16 is connected to the connection portion.
  • the film 16 is held ready on a supply roll 17 and unwound in the direction of the arrow 18 in front of the supply roll, wherein in FIG. 1 the portion of the film 16 which is located in the region of the connection section of the gas turbine rotor 14 with the aid of a beam source 19, such. B. with the help of a laser, punctiform or partially connected to the connection portion and thus the body. Excess constituents of the film 16 are wound up in the area of a roll 20.
  • the applied film 16 may have almost any material composition. So it is z. Example, possible to connect a film 16 made of a metallic material or a ceramic material with the connection portion of the gas turbine rotor 14 and thus with the body.
  • a film of a preferably organic carrier material or carrier material can be used on which metallic workpieces. fabric particles or ceramic material particles z. B. are fixed by rolling or by gluing, in which case when connecting the film with the connection section from the gas turbine rotor 14 and thus sublimated with the main body, the organic carrier material and only the metallic material particles or ceramic material particles with the material of Anbin - From section of the gas turbine rotor 14 are connected, the carrier material then does not take part in the generative structure.
  • the film can z. B. consist of a Meltspinning material or comprise material particles of such Meltspinning material.
  • the film may also be made of a gradient material.
  • the ceramic material is preferably a nanoscale material or a mixture of nano-particles and fine powder, which cut through the nanoparticles for connecting to the connection from required temperature can be lowered so far in that the material of the connection section of the gas turbine rotor 14 and thus of the base body does not have to be melted.
  • FIGS. 3 and 4 illustrate the invention for the case in which an integrally bladed gas turbine rotor 21 is to be repaired with the method according to the invention, namely in the region of a running blade 22 designed as a hollow blade. Also in this case, the repair of the gas turbine rotor 21 takes place in the region the trained as a hollow blade blade 22 by means of a film 23 which is unwound from a supply roll 24 and fed to the gas turbine rotor 21 in the direction of arrow 25, wherein excess material of the film 23 is wound on a roll 26.
  • FIGS. 3 and 4 takes place in accordance with the embodiment of FIG. 1, a precontouring of the film 23, before the same with the main body or in the region of the rotor blade 22 to be repaired connection from section of the gas turbine rotor 21 is connected.
  • a precontouring guiding device 27 by means of which the film 23 is pre-contoured.
  • the pre-contouring device 27 may be a laser device which pre-curves the film 23.
  • the precontouring device 27 may be a water-jet device which pre-curves the film 23.
  • the foil 23 precontoured with the aid of the precontouring device 27 is connected in a planar manner to the main body or the connecting portion of the gas turbine rotor 21, a thermal energy source 28 serving for this purpose.
  • the thermal energy source 28 may, for. B. provide a high-energy plasma pulse to connect the precontoured film 23 surface with the main body or the connecting portion of the gas turbine rotor 21.
  • the thermal energy source 28 may be an electromagnetic radiation source in order to connect the precontoured film 23 to the base body with the aid of an electromagnetic wave.
  • a planar induction coil can be used as a thermal energy source.
  • the inventive, generative structure using films may optionally be combined with a generative structure using a PuI- spill.

Abstract

The invention relates to a method for producing or repairing gas turbine components, comprising at least the following steps: a) preparing a base body, wherein either a newly produced component is built up, or a previously removed, damaged segment of a component is repaired on the base body; b) building up the newly built component or the removed segment on the base body by applying material to the base body in layers, wherein a film is disposed on the base body in layers, and wherein the film and/or a material disposed on the film is bonded to the base body.

Description

Verfahren zum Herstellen oder Reparieren von Gasturbinenbauteilen Method of making or repairing gas turbine components
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen oder Reparieren von Gasturbinenbauteilen.The invention relates to a method for producing or repairing gas turbine components.
Moderne Gasturbinen, insbesondere Flugtriebwerke, müssen höchsten Ansprüchen im Hinblick auf Zuverlässigkeit, Gewicht, Leistung, Wirtschaftlichkeit und Lebensdauer gerecht werden. Bei der Entwicklung von Gasturbinen spielt die Werkstoffauswahl, die Suche nach neuen, geeigneten Werkstoffen sowie die Suche nach neuen F ertigungs verfahren und Reparaturverfahren eine entscheidende Rolle.Modern gas turbines, in particular aircraft engines, must meet the highest demands in terms of reliability, weight, performance, economy and service life. In the development of gas turbines, the selection of materials, the search for new, suitable materials and the search for new manufacturing processes and repair processes play a decisive role.
Aus der Praxis ist es bereits bekannt, Gasturbinenbauteile generativ über Rapid- Manufacturing-Verfahren herzustellen, wobei der generative Aufbau von Gasturbinenbauteilen mit Hilfe von Rapid-Manufacturing- Verfahren an die Pulvertechnologie gebunden ist. Hierbei wird nach der Praxis ein Grundkörper in einer Prozesskammer angeordnet, wobei ein pulverförmiger Werkstoff mit dem Grundkörper zum generativen Aufbau des Gasturbinenbauteils verbunden wird. Da die freie Oberfläche des Pulvers relativ groß ist, bereitet es Schwierigkeiten, beim Aufbau des Gasturbinenbauteils dasselbe vor Kontaminationen zu schützen. Ein generativer Aufbau von Gasturbinenbauteilen im Pulverbett ist daher bedingt durch die Kontaminationsanfälligkeit nur erschwert möglich. Es besteht daher ein Bedarf an einem Verfahren zum Herstellen oder Reparieren von Gasturbinenbau- teilen, bei welchem die Kontaminationsgefahr verringert ist.From practice, it is already known to produce gas turbine components generatively via rapid manufacturing processes, wherein the generative structure of gas turbine components is bound to the powder technology by means of rapid manufacturing processes. Here, according to the practice, a base body is arranged in a process chamber, wherein a powdery material is connected to the base body for the generative structure of the gas turbine component. Since the free surface of the powder is relatively large, it is difficult to protect the same in the construction of the gas turbine component from contamination. A generative structure of gas turbine components in the powder bed is therefore only possible with difficulty due to the susceptibility to contamination. There is therefore a need for a method for producing or repairing gas turbine components, in which the risk of contamination is reduced.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung das Problem zu Grunde ein neuartiges Verfahren zum Herstellen oder Reparieren von Gasturbinenbauteilen zu schaffen. Dieses Problem wird durch ein Verfahren zum Herstellen oder Reparieren von Gasturbinenbauteilen gemäß Anspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß um- fasst das Verfahren zum Herstellen oder Reparieren von Gasturbinenbauteilen zumindest die folgenden Schritte: a) Bereitstellen eines Grundkörpers, wobei auf dem Grundkörper entweder ein neu zu fertigendes Bauteil aufgebaut wird oder ein vorab entfernter, beschädigter Abschnitt eines Bauteils erneuert wird; b) Aufbauen des neu zu fertigenden Bauteils oder des entfernten Abschnitts auf dem Grundkörper durch schichtweises Auftragen von Werkstoff auf dem Grundkörper, wobei hierzu auf dem Grundkörper schichtweise bzw. lagenweise eine Folie angeordnet wird, und wobei die Folie und/oder ein auf der Folie angeordneter Werkstoff mit dem Grundkörper verbunden wird.On this basis, the present invention is based on the problem to provide a novel method for producing or repairing gas turbine components. This problem is solved by a method for manufacturing or repairing gas turbine components according to claim 1. According to the invention, the method for producing or repairing gas turbine components comprises at least the following steps: a) providing a basic body, wherein either a new component to be manufactured is constructed on the basic body or a previously removed, damaged portion of a component is renewed; b) constructing the newly manufactured component or the removed portion on the Base body by layer-wise application of material on the base body, wherein for this purpose on the base body in layers or layers of a film is arranged, and wherein the film and / or arranged on the film material is connected to the base body.
Mit der hier vorliegenden Erfindung wird ein generativer Aufbau von Gasturbinenbauteilen bei der Herstellung oder Reparatur derselben unter Verwendung einer Folie vorgeschlagen, welche den generativen Aufbau im Pulverbett unter Verwendung einer Pulverschüttung ersetzen kann, wodurch die freie Oberfläche des aufzubauenden Werkstoffs deutlich verringert werden kann. Daher wird auch die Kontaminationsgefahr des Werkstoffs beim Aufbauen von Gasturbinenbauteilen deutlich reduziert. Hierdurch ist eine Qualitätssteigerung bei der Herstellung oder Reparatur von Gasturbinenbauteilen möglich.With the present invention, a generative structure of gas turbine components in the manufacture or repair thereof using a film is proposed, which can replace the generative structure in the powder bed using a powder bed, whereby the free surface of the material to be built can be significantly reduced. Therefore, the risk of contamination of the material in the construction of gas turbine components is significantly reduced. As a result, an increase in quality in the manufacture or repair of gas turbine components is possible.
Beim Verbinden der Folie mit dem Grundkörper wird ein Werkstoff der Folie und/oder ein auf der Folie angeordneter Werkstoff mit dem Werkstoff des Grundkörpers verbunden.When connecting the film to the base body, a material of the film and / or a material arranged on the film is bonded to the material of the base body.
So ist es zum Beispiel möglich, eine Folie aus einem metallischen Werkstoff oder aus einem keramischen Werkstoff bereitzustellen und den metallischen Werkstoff oder den keramischen Werkstoff mit dem Grundkörper zu verbinden.For example, it is possible to provide a foil of a metallic material or of a ceramic material and to connect the metallic material or the ceramic material to the base body.
Weiterhin ist es möglich, dass auf eine Folie aus einem organischen Trägerwerkstoff metallische Werkstoffpartikel oder keramische Werkstoffpartikel fixiert sind, und dass der organische Trägerwerkstoff beim Verbinden dieser metallischen Werkstoffpartikel oder keramischen Werkstoffpartikel mit dem Grundkörper sublimiert.Furthermore, it is possible for metallic material particles or ceramic material particles to be fixed to a foil made of an organic carrier material, and for the organic carrier material to sublime with the base body when joining these metallic material particles or ceramic material particles.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt: Fig . 1; eine Darstellung zur Verdeutlichung einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens;Preferred embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims and the description below. Embodiments of the invention will be described, without being limited thereto, with reference to the drawings. Showing: Fig. 1; a representation to illustrate a variant of the method according to the invention;
Fig . 2 : eine Darstellung zur Verdeutlichung einer weiteren Variante desFig. FIG. 2: a representation to clarify a further variant of the
Fig. 3 : erfindungsgemäßen Verfahrens; eine Darstellung zur Verdeutlichung einer weiteren Variante des3: process according to the invention; a representation to illustrate a further variant of
Fig . 4 : erfindungsgemäßen Verfahrens; undFig. 4: process according to the invention; and
Die hier vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen oder Reparieren von Gasturbinenbauteilen.The present invention relates to a method for manufacturing or repairing gas turbine components.
In einem ersten Schritt des Verfahrens wird ein Grundkörper bereitgestellt, wobei auf dem Grundkörper beim Herstellen eines neuen Gasturbinenbauteils das neu zu fertigende Bauteil aufgebaut oder beim Reparieren eines Gasturbinenbauteils ein vorab von demselben entfernter, beschädigter Abschnitt erneuert wird. Der Grundkörper verfügt dabei vorzugsweise über eine in etwa ebene Anbin- dungsfläche, um das neu zu fertigende Bauteil aufzubauen oder den beschädigten Abschnitt zu erneuern.In a first step of the method, a base body is provided, wherein on the base body when manufacturing a new gas turbine component, the component to be rebuilt or renewed when repairing a gas turbine component, a previously removed from the same, damaged section. The main body preferably has an approximately flat connection surface in order to build up the new component to be manufactured or to renew the damaged section.
Der Grundkörper kann in einem zweiten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens zumindest abschnittsweise in einer Prozesskammer angeordnet werden, wobei die Prozesskammer zum Aufbauen des neu zu fertigenden Bauteils oder des entfernten Beschädigtenabschnitts evakuiert oder mit Inertgas geflutet wird. Das Anordnen des Grundkörpers in der Prozesskammer ist optional und erfolgt werkstoffabhängig. Bei keramischen Werkstoffen ist das Anordnen des Grundkörpers in der Prozesskammer nicht erforderlich.In a second step of the method according to the invention, the main body can be arranged at least in sections in a process chamber, with the process chamber being evacuated or being flooded with inert gas for building up the new component to be manufactured or the removed damaged section. The arrangement of the main body in the process chamber is optional and is dependent on the material. For ceramic materials, it is not necessary to arrange the main body in the process chamber.
In einem dritten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das neu zu ferti- gende Bauteil oder der entfernte, beschädigte Abschnitt auf dem Grundkörper durch schichtweises Auftragen von Werkstoff aufgebaut, wobei hierzu auf den Grundkörper schichtweise bzw. lagenweise eine Folie gespannt und mit dem Grundkörper thermisch verbunden wird. Der generative Aufbau des Gasturbinenbauteils beim Herstellen oder Reparieren desselben erfolgt demnach erfindungs- gemäß unter Verwendung einer Folie. Beim Aufbauen des Gasturbinenbauteils wird nach dem Verbinden einer Schicht bzw. Lage der Folie mit dem Grundkörper die Position der Folie um eine Schicht bzw. Lage angehoben oder die Position des Grundkörpers um eine Schicht bzw. Lage abgesenkt, wobei darauffolgend die nächste Schicht bzw. Lage der Folie auf dem Grundkörper gespannt und mit dem- selben verbunden wird. Gegebenenfalls werden zwischen den einzelnen Teilschritten des schichtweisen bzw. lagenweisen Aufbauens des herzustellenden oder zu reparierenden Gasturbinenbauteils Überstände der Folie vom Grundkörper entfernt.In a third step of the method according to the invention, the new component or the removed, damaged section is built up on the base body by applying material layer by layer, for which purpose a film is stretched onto the base body in layers or layers and thermally bonded to the base body , The generative structure of the gas turbine component during manufacture or repair thereof accordingly takes place according to the invention using a film. When building the gas turbine component After bonding a layer or layer of the film with the base body, the position of the film is raised by one layer or layer or the position of the base body is lowered by one layer, whereby the next layer or layer of the film on the Body is clamped and connected to the same. Optionally, supernatants of the film are removed from the base body between the individual substeps of the layered or layered buildup of the gas turbine component to be produced or repaired.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren kann die Dicke der Folie beliebig gewählt und genau eingestellt werden. Weiterhin kann eine nahezu beliebige Materialzusammensetzung der Folie gewählt werden, z.B. kann die Folie aus einem Meltspin- ning-Werkstoff bestehen. Die Zusammensetzung der verwendeten Folie kann durch einen vorgeschalteten Prozess modifiziert werden, indem z.B. artfremde Werkstoffe in die Folie eingefügt werden oder indem z.B. die Folie lokal be- schichtet wird. Vor dem Fügen der Folie kann dieselbe hinsichtlich ihrer Struktur und Zusammensetzung einer Prüfung unterzogen werden.In the method according to the invention, the thickness of the film can be chosen arbitrarily and adjusted accurately. Furthermore, an almost arbitrary material composition of the film may be chosen, e.g. the film may consist of a meltspinning material. The composition of the film used can be modified by an upstream process, e.g. foreign materials are inserted into the film or by e.g. the film is locally coated. Before joining the film, it may be subjected to a test in terms of its structure and composition.
Das schichtweise bzw. lagenweise Verbinden der Folie mit dem Grundkörper erfolgt vorzugsweise thermisch. So ist es z.B. möglich, dass eine thermische Ener- giequelle punktförmig bzw. abschnittsweise auf jede Lage bzw. Schicht der Folie einwirkt, um so jede Lage bzw. Schicht der Folie in mehreren Schritten abschnittsweise nacheinander mit dem Grundkörper zu verbinden. Dabei findet vorzugsweise als Energiequelle ein Energiestrahl wie ein Laserstrahl oder ein Elektrodenstrahl oder ein Röntgenstrahl Verwendung. Dann, wenn die Folie punktför- mig bzw. abschnittsweise mit dem Grundkörper verbunden wird, ist es möglich, eine nicht vorkonturierte Folie oder auch eine vorkonturierte Folie zu verwenden. Dann, wenn eine nicht vorkonturierte Folie verwendet wird, müssen nach dem Verbinden der Folie mit dem Grundkörper typischerweise Überstände der Folie vom gefügten Bereich entfernt werden, wobei dann der unbeschädigte Abschnitt der Folie für die Fügung der nächsten Schicht bzw. Lage genutzt werden kann, indem die Folie angehoben und weitergezogen wird. Alternativ ist es auch möglich, die Folie mit Hilfe eines Energiestrahls einer Vorkonturierung zu unterzie- hen, sodass die Folie hinsichtlich ihrer Abmessungen bereits an die Anbindungs- fläche des Grundkörpers angepasst ist. Bei der Anbindungsfläche des Grundkörpers handelt es sich vorzugsweise um eine ebene Anbindungsfläche, die Anbindungsfläche kann jedoch auch gekrümmt sein.The layerwise or layerwise bonding of the film to the base body is preferably carried out thermally. It is thus possible, for example, for a thermal energy source to act punctiform or in sections on each layer or layer of the film so as to successively connect each layer or layer of the film in successive sections to the base body in several steps. In this case, an energy beam such as a laser beam or an electron beam or an X-ray beam is preferably used as the energy source. Then, when the film is connected in a punctiform or in sections with the base body, it is possible to use a non-precontoured film or even a precontoured film. Then, when a non-pre-contoured film is used, after the film has been bonded to the base, it is typically necessary to remove overhangs of the film from the joined area, and then use the undamaged portion of the film to join the next layer or layer the film is lifted and moved on. Alternatively, it is also possible to subject the film to precontouring with the aid of an energy beam. hen so that the film is already adapted in terms of their dimensions to the Anbindungs- surface of the body. The attachment surface of the base body is preferably a flat attachment surface, but the attachment surface may also be curved.
Im Unterschied zum punktförmigen bzw. abschnittsweisen Verbinden jederIn contrast to the punctiform or sectional joining each
Schicht bzw. Lage der Folie mit dem Grundkörper ist es auch möglich, dass über eine thermische Energiequelle jede Lage bzw. Schicht der Folie flächig mit dem Grundkörper verbunden wird, wobei hierzu dann die thermische Energiequelle flächig auf jede Lage bzw. Schicht der Folie einwirkt. Hierbei wird dann vorzugs- weise eine wie in Fig. 1 dargestellte, vorkonturierte Folie 10 verwendet, die einerseits einen mit dem Grundkörper zu verbindenden Aufbauabschnitt 11 und andererseits einen Spann ab schnitt 12 aufweist, die über Stege 13 miteinander verbunden sind. Die in Fig. 1 dargestellte Folie 10 kann dabei zum Aufbau einer Lage bzw. Schicht der Folie auf dem Grundkörper verwendet werden, wobei hierzu die Folie über den Spannabschnitt 12 relativ zum Grundkörper ausgerichtet und auf dem-selben gespannt wird, wobei dann auf den Aufbauabschnitt 11 eine thermische Energiequelle flächig einwirkt, um so unter automatischer Durchtrennung der Stege 16 den Aufbauabschnitt 11 in einem Schritt mit dem Grundkörper zu verbinden. Hierbei kommt als thermische Energiequelle vorzugsweise eine induktive Energiequelle oder ein Plasmaimpuls oder ein UV-Blitz zur Anwendung.Layer or position of the film with the base body, it is also possible that via a thermal energy source, each layer or layer of the film is flat connected to the body, for which purpose the thermal energy source acts on each layer or layer of the film. In this case, a precontoured film 10 as shown in FIG. 1 is then preferably used, which has, on the one hand, a structural section 11 to be connected to the main body and, on the other hand, a clamping section 12 which are connected to one another via webs 13. The film 10 shown in Fig. 1 can be used to build a layer or layer of the film on the body, for this purpose, the film is aligned over the clamping portion 12 relative to the base body and clamped on the same, in which case on the body portion 11 a thermal energy source acts flat, so as to connect the structural portion 11 in one step with the base body with automatic severing of the webs 16. In this case, preferably an inductive energy source or a plasma pulse or a UV flash is used as the thermal energy source.
Die Variante des flächigen Einwirkens einer thermischen Energiequelle auf jede Lage bzw. Schicht der Folie verfügt über den Vorteil, dass die Verbindung innerhalb kürzerer Zeit erfolgen kann, da das Abscannen der Folie mit Hilfe eines Energiestrahls entfällt. Die flächige Erhitzung der Folie durch das flächige Einwirken der thermischen Energiequelle erfolgt impulsförmig, indem die Folie impulsför- mig bis zur Schmelztemperatur flächig erhitzt wird.The variant of the two-dimensional action of a thermal energy source on each layer or layer of the film has the advantage that the connection can take place within a shorter time since the scanning of the film with the aid of an energy beam is omitted. The surface heating of the film by the surface action of the thermal energy source takes place in a pulse shape, in that the film is heated in a pulse-like manner to the melting temperature over a wide area.
Fig. 2 verdeutlicht die Erfindung für den Fall, dass mit dem erfindungs gern äßen Verfahren ein integral beschaufelter Gasturbinenrotor 14 im Bereich einer Laufschaufel 15 desselben repariert werden soll. Zur Reparatur des in Fig. 2 gezeigten Gasturbinenrotors 14 wurde vorab von demselben eine beschädigte Laufschaufel 15 entfernt, die im Sinne der Erfindung dadurch erneuert wird, dass auf den sich hierbei ausbildenden Anbindungsabschnitt schichtweise bzw. lagenweise eine Folie 16 mit dem Anbindungsabschnitt verbunden wird. Gemäß Fig. 2 wird die Folie 16 auf einer Vorratsrolle 17 bereitgehalten und in Richtung des Pfeils 18 vor der Vor- ratsrolle abgewickelt, wobei in Fig. 1 der Abschnitt der Folie 16, der sich im Bereich des Anbindungsabschnitts des Gasturbinenrotors 14 befindet, mit Hilfe einer Strahlquelle 19, wie z. B. mit Hilfe eines Lasers, punktförmig bzw. abschnittsweise mit dem Anbindungsabschnitt und damit dem Grundkörper verbunden wird. Überschüssige Bestandteile der Folie 16 werden dabei im Bereich einer Rolle 20 aufgewickelt.Fig. 2 illustrates the invention for the case that with the fiction, a process according to the invention integrally bladed gas turbine rotor 14 in the region of a blade 15 of the same is to be repaired. For repairing the gas turbine rotor 14 shown in FIG. 2, a damaged blade 15 was previously formed therefrom removed, which is renewed in the sense of the invention characterized in that in the form of this connecting portion layer by layer or a film 16 is connected to the connection portion. According to FIG. 2, the film 16 is held ready on a supply roll 17 and unwound in the direction of the arrow 18 in front of the supply roll, wherein in FIG. 1 the portion of the film 16 which is located in the region of the connection section of the gas turbine rotor 14 with the aid of a beam source 19, such. B. with the help of a laser, punctiform or partially connected to the connection portion and thus the body. Excess constituents of the film 16 are wound up in the area of a roll 20.
In der Variante der Fig. 2 wird dann, wenn mit Hilfe der Strahlquelle 19 eine Lage der Folie 16 mit dem Grundkörper, nämlich mit dem Anbindungsabschnitt der zu reparierenden Laufschaufel 15 des Gasturbinenrotors 14 verbunden wurde, der Gasturbinenrotor 14 um eine Schicht bzw. Lage abgesenkt, anschließend die Folie 16 weitergetaktet und eine neue Schicht bzw. Lage der Folie 16 auf den Anbindungsabschnitt und damit den Grundkörper aufgetragen. Die Dicken der so auf den Grundkörper bzw. Anbindungsabschnitt aufgetragenen Schichten bzw. Lagen sind konstant und können sich im Mikrometer-Bereich bewegen. Es können auch gröbere Strukturen mit einer dickeren Folie aufgetragen werden.In the variant of FIG. 2, when with the aid of the beam source 19, a position of the film 16 has been connected to the main body, namely with the connecting portion of the rotor blade 15 to be repaired of the gas turbine rotor 14, the gas turbine rotor 14 is lowered by one layer , then the film 16 weiterergetaktet and a new layer or layer of the film 16 applied to the connection portion and thus the body. The thicknesses of the layers or layers thus applied to the base body or attachment section are constant and can move in the micrometer range. It is also possible to apply coarser structures with a thicker foil.
Wie bereits ausgeführt, kann die aufgetragene Folie 16 eine nahezu beliebige Materialzusammensetzung aufweisen. So ist es z. B. möglich, eine Folie 16 aus einem metallischen Werkstoff oder aus einem keramischen Werkstoff mit dem Anbindungsabschnitt des Gasturbinenrotors 14 und damit mit dem Grundkörper zu verbinden.As already stated, the applied film 16 may have almost any material composition. So it is z. Example, possible to connect a film 16 made of a metallic material or a ceramic material with the connection portion of the gas turbine rotor 14 and thus with the body.
Zur Bereitstellung einer gradierten Zusammensetzung des aufgebauten Abschnitts können auch Folien mit unterschiedlichen Zusammensetzungen abwechselnd bzw. alternierend verwendet werden.To provide a graded composition of the built-up portion, it is also possible to alternately use films having different compositions.
Weiterhin kann eine Folie aus einem vorzugsweise organischen Trägermaterial bzw. Trägerwerkstoff verwendet werden, auf welchem metallische Werk- stoffpartikel oder keramische Werkstoffpartikel z. B. durch Einwalzen oder durch Kleben fixiert sind, wobei dann beim Verbinden der Folie mit dem Anbin- dungs ab schnitt des Gasturbinenrotors 14 und damit mit dem Grundkörper das organische Trägermaterial sublimiert und ausschließlich die metallischen Werk- stoffpartikel oder keramischen Werkstoffpartikel mit dem Werkstoff des Anbin- dungs ab Schnitts des Gasturbinenrotors 14 verbunden werden, das Trägermaterial nimmt dann am generativen Aufbau nicht Teil.Furthermore, a film of a preferably organic carrier material or carrier material can be used on which metallic workpieces. fabric particles or ceramic material particles z. B. are fixed by rolling or by gluing, in which case when connecting the film with the connection section from the gas turbine rotor 14 and thus sublimated with the main body, the organic carrier material and only the metallic material particles or ceramic material particles with the material of Anbin - From section of the gas turbine rotor 14 are connected, the carrier material then does not take part in the generative structure.
Die Folie kann z. B. aus einem Meltspinning-Werkstoff bestehen bzw. Werkstoffpartikel aus einem solchen Meltspinning-Werkstoff umfassen. Die Folie kann weiterhin auch aus einem Gradientenwerkstoff hergestellt sein. Dann, wenn die Folie keramisch ausgebildet ist, handelt es sich beim dem keramischen Werkstoff vorzugsweise um ein nanoskaliges Material oder eine Mischung aus Nano- Partikeln und feinem Pulver, wobei durch die Nanopartikel die zum Verbinden mit dem Anbindungs ab schnitt benötigte Temperatur soweit abgesenkt werden kann, dass der Werkstoff des Anbindungsabschnitts des Gasturbinenrotors 14 und damit des Grundkörpers nicht aufgeschmolzen werden muss.The film can z. B. consist of a Meltspinning material or comprise material particles of such Meltspinning material. The film may also be made of a gradient material. Then, when the film is formed ceramic, it is the ceramic material is preferably a nanoscale material or a mixture of nano-particles and fine powder, which cut through the nanoparticles for connecting to the connection from required temperature can be lowered so far in that the material of the connection section of the gas turbine rotor 14 and thus of the base body does not have to be melted.
Fig. 3 und 4 verdeutlichen die Erfindung für den Fall, dass mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ein integral beschaufelter Gasturbinenrotor 21 repariert werden soll, nämlich im Bereich einer als Hohlschaufel ausgebildeten Lauf- schaufei 22. Auch in diesem Fall erfolgt die Reparatur des Gasturbinenrotors 21 im Bereich der als Hohlschaufel ausgebildeten Laufschaufel 22 mit Hilfe einer Folie 23, die von einer Vorratsrolle 24 abgewickelt und in Richtung des Pfeils 25 dem Gasturbinenrotor 21 zugeführt wird, wobei überschüssiger Werkstoff der Folie 23 auf einer Rolle 26 aufgewickelt wird.FIGS. 3 and 4 illustrate the invention for the case in which an integrally bladed gas turbine rotor 21 is to be repaired with the method according to the invention, namely in the region of a running blade 22 designed as a hollow blade. Also in this case, the repair of the gas turbine rotor 21 takes place in the region the trained as a hollow blade blade 22 by means of a film 23 which is unwound from a supply roll 24 and fed to the gas turbine rotor 21 in the direction of arrow 25, wherein excess material of the film 23 is wound on a roll 26.
Im Ausführungsbeispiel der Fig. 3 und 4 erfolgt in Übereinstimmung mit dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 eine Vorkonturierung der Folie 23, bevor dieselbe mit dem Grundkörper bzw. dem im Bereich der zu reparierenden Laufschaufel 22 ausgebildeten Anbindungs ab schnitt des Gasturbinenrotors 21 verbunden wird.In the embodiment of FIGS. 3 and 4 takes place in accordance with the embodiment of FIG. 1, a precontouring of the film 23, before the same with the main body or in the region of the rotor blade 22 to be repaired connection from section of the gas turbine rotor 21 is connected.
Hierzu dient im Ausführungsbeispiel der Fig. 3 und 4 eine Vorkonturie- rungseinrichtung 27, mit Hilfe derer die Folie 23 vorkonturiert wird. Bei der Vor- konturierungseinrichtung 27 kann es sich um eine Lasereinrichtung handeln, welche die Folie 23 vorkonturiert. Weiterhin kann es sich bei der Vorkonturierungs- einrichtung 27 um eine Wasserstrahleinrichtung handeln, welche die Folie 23 vor- konturiert.For this purpose, in the embodiment of FIGS. 3 and 4, a precontouring guiding device 27, by means of which the film 23 is pre-contoured. The pre-contouring device 27 may be a laser device which pre-curves the film 23. Furthermore, the precontouring device 27 may be a water-jet device which pre-curves the film 23.
Die mit Hilfe der Vorkonturierungseinrichtung 27 vorkonturierte Folie 23 wird im Ausführungsbeispiel der Fig. 3 und 4 flächig mit dem Grundkörper bzw. dem An- bindungsabschnitt des Gasturbinenrotors 21 verbunden, wobei hierzu eine thermische Energiequelle 28 dient. Die thermische Energiequelle 28 kann z. B. einen Hochenergie-Plasmaimpuls bereitstellen, um die vorkonturierte Folie 23 flächig mit dem Grundkörper bzw. dem Anbindungsabschnitt des Gasturbinenrotors 21 zu verbinden. Weiterhin kann es sich bei der thermischen Energiequelle 28 um eine elektromagnetische Strahlquelle handeln, um die vorkonturierte Folie 23 mit Hilfe einer elektromagnetischen Welle an den Grundkörper anzubinden. Weiterhin kann eine flächige Induktionsspule als thermische Energiequelle genutzt werden.In the embodiment of FIGS. 3 and 4, the foil 23 precontoured with the aid of the precontouring device 27 is connected in a planar manner to the main body or the connecting portion of the gas turbine rotor 21, a thermal energy source 28 serving for this purpose. The thermal energy source 28 may, for. B. provide a high-energy plasma pulse to connect the precontoured film 23 surface with the main body or the connecting portion of the gas turbine rotor 21. Furthermore, the thermal energy source 28 may be an electromagnetic radiation source in order to connect the precontoured film 23 to the base body with the aid of an electromagnetic wave. Furthermore, a planar induction coil can be used as a thermal energy source.
Der erfindungsgemäße, generative Aufbau unter Verwendung von Folien kann gegebenenfalls mit einem generativen Aufbau unter Verwendung einer PuI- verschüttung kombiniert werden. The inventive, generative structure using films may optionally be combined with a generative structure using a PuI- spill.

Claims

Ansprüche claims
1. Verfahren zum Herstellen oder Reparieren von Gasturbinenbauteilen mit zumindest folgenden Schritten: a) Bereitstellen eines Grundkörpers, wobei auf dem Grundkörper entweder ein neu zu fertigendes Bauteil aufgebaut wird oder ein vorab entfernter, beschädigter Abschnitt eines Bauteils erneuert wird; b) Aufbauen des neu zu fertigenden Bauteils oder des entfernten Abschnitts auf dem Grundkörper durch schichtweises Auftragen von Werkstoff auf dem Grundkörper, wobei hierzu auf dem Grundkörper schichtweise bzw. lagenwei- se eine Folie angeordnet wird, und wobei die Folie und/oder ein auf der Folie angeordneter Werkstoff mit dem Grundkörper thermisch verbunden wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine thermische Energiequelle flächig auf jede Lage der Folie einwirkt, sodass jede Lage der Folie und/oder der auf der Folie angeordnete Werkstoff in einem Schritt flächig mit dem Grundkörper verbunden wird, und dass hierzu die Folie derart vorkonturiert wird, dass ein mit dem Grundkörper zu verbindender Aufbau ab schnitt derselben über Stege mit einem Spannabschnitt derselben verbunden ist, wobei die thermische Energiequelle auf den Aufbauabschnitt flächig einwirkt und hierbei die Stege durchtrennt.1. A method for producing or repairing gas turbine components with at least the following steps: a) providing a base body, wherein on the base either a newly manufactured component is built or a previously removed, damaged portion of a component is renewed; b) constructing the newly manufactured component or the removed portion on the base body by layered application of material on the base body, wherein for this purpose on the base body in layers or a film is arranged, and wherein the film and / or on the Foil arranged material is thermally bonded to the main body, characterized in that a thermal energy source acts on each sheet of each sheet, so that each layer of the film and / or arranged on the film material is connected in a single step with the base body, and that for this purpose the film is precontoured in such a way that a structure to be connected to the base body is connected to the same via webs with a tensioning portion thereof, wherein the thermal energy source acts on the construction portion in a planar manner and thereby severing the webs.
2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass hierzu als thermische Energiequelle eine induktive Energiequelle oder ein Plasmaimpuls oder ein UV-Blitz verwendet wird.2. The method according to claim 1, characterized in that for this purpose an inductive energy source or a plasma pulse or a UV flash is used as the thermal energy source.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Folie aus einem metallischen oder aus einem keramischen Werkstoff bereitgestellt und der metallische oder der keramische Werkstoff der Folie mit dem Grundkörper zu verbunden wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Folie aus einem Trägerwerkstoff bereitgestellt wird, auf der metallische oder keramische Werkstoffpartikel fixiert sind, und dass der Trägerwerkstoff beim Verbinden dieser metallischen oder keramischen Werkstoffpartikel mit dem Grundkörper sublimiert. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that a film made of a metallic or made of a ceramic material and the metallic or the ceramic material of the film is connected to the base body. Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that a film is provided from a carrier material, are fixed to the metallic or ceramic material particles, and that the carrier material when joining these metallic or ceramic material particles sublimated with the base body.
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