用于添加式地制造构件的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于在使用金属粉末的情况下借助于添加式的制造方法（AM）制造体部的方法，该方法具有下述步骤：‑在考虑所述体部的至少一个有待加工的区域的情况下，计算机模拟地设计所述体部，并且将数据传输给添加式的制造装置、尤其添加式的粉末床制造装置，‑连续地提供金属粉末以用于构建彼此相叠布置的粉末层，‑连续地硬化所述粉末层的部分成为在彼此相叠布置的粉末层中的至少一个预先给定的结构，其中，所述结构至少部分地利用所述粉末层的金属粉末来填充，并且，‑在所述有待加工的区域中校准借助于所述结构所建立的体部。此外建议了一种相应的装置，一种这样所制造的体部和一种用于执行所述方法的计算机程序产品。

Methods and devices for adding components

The invention relates to a method for use in case of metallic powder by adding manufacturing method of type (AM) body manufacturing method, this method has the following steps: in consideration of at least one region to be processed by the body part of the case, the computer simulation design of the body, and the data is transmitted to the adding device, especially manufacturing type powder bed type manufacturing device, continuous supply of metal powder for powder layer to construct each other overlapping arrangement, continuous hardening of the powder layer become part of the structure, at least one predetermined in powder layer stacked arranged in each other among them, the structure is at least partially by the metal powder layer to fill, and with the help of in the region to be processed in the calibration to the structure of the body. In addition, a corresponding device is proposed, a body made of such a body and a computer program product for executing the method described.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于添加式地制造构件的方法和装置
本专利技术涉及用于添加式地制造体部的方法和装置以及这样所制造的体部本身。作为添加式的方法优选使用粉末床方法。
技术介绍
添加式的生产（也称为生成式制造、快速原型、快速制造或者3D打印）自从90年代后期是开发和工业应用的增强的焦点。首先为了制造功能样式和原型以及工具，自从2000年也采用在批量生产中的应用。尤其在医疗技术方面可以看到示例，该医疗技术具有制造牙科的牙置换修复体、单独的骨置换植入物和复杂的器械。特别是通过制造具有集成冷却通道的注塑模具，在工具制造领域也实现了批量生产的早期实施。在快要达到成批生产之前是在航空中的各种应用，如被减重的支架或涡轮机组成部分。然而，在批量生产中的所有现有应用都是高价格细分市场，在其中，存在用于制造构件的繁琐的工艺链或者高的材料成本。在基于粉末床的添加式的制造中，粉末状的材料以分层的方式施加并且逐层地固化在这样的位置处：该位置通过有待制造的构件的CAD数据集来限定。在每次固化之后，平台（在该平台上构建了所述组件）以层厚下降并且施加另外的粉末层。通过这个方法原理能够直接看到所述添加式的生产的优点：其在于几何自由度。从而能够肯定制造具有背切、内部的结构、自由形面或者中空结构的构件；该构件传统地完全不能够实现或者只有利用显著的花费能够实现。此外，基于由粉末材料的添加式的制造，实际的材料需求对应于最终的构件的重量；没有熔化的粉末又被提供给该过程。再加上小的能量需求，所述方法相比于铸造或者铣削很节约资源。迄今为止，这一方法在价格敏感的大众市场、例如汽车中尚未随着对于批量生产的成功实施被记录。此外在那里唯独为了原型制造和预批次制造而采用添加式的生产。对此的原因是高的构件成本，该构件成本尤其在较高的件数（>1000件/年）中不能够与传统的方法竞争。通过重量节省和功能的增值进行的优点不会抵偿这个缺陷。对于高的构件成本的原因主要在于：-长的制造时间和由此对于机器折旧的高的成本，-在功能面中的表面后处理的高的耗费，-通过原材料（粉末）的繁琐的制造引起的高的材料成本，为了在所提到的市场中实现所述制造方法的实施，必须减小这些缺陷。本专利技术示出了用于减小长的制造时间和表面后处理的高的耗费的解决方案。考虑的出发点是，在设计时使用包络部-核心-原则，正如例如从DE102007039035B3中已经在原则上能够看出的那样。有待制造的3D数据集分为包络区域和核心区域。在此，外部的包络部以特定的壁厚不用于所述构件的容积区域来展示。利用所述数据集的这个划分，能够给所述两个区域分派不同的方法参数并且由此在所述构件处实现不同的性质。在DE000004309524C2中说明的是，在容积区域中实现较高的激光功率和较大的层厚，以便提高构建速度，而在包络区域中选择用于产生小的表面粗糙度的参数。然而，由于此外所述粉末也用激光固化，所以构建速率的提高利用这个方案仅受限地可行。在DE000019903436C2和DE102007039035B3中不会固化所述容积区域，将粉末在AM过程之后从空腔中去除并且所述空腔利用金属来浇铸。在该情况中必须相应设置开口，以便去除粉末并且铸入所述金属。在DE102011089194A1中说明的是，完整的AM过程利用纳米级的粉末来执行，所述粉末在所述容积区域中然后不会固化而是保留在空腔中。接下来这能够通过炉烧结来固化。利用AM制成的构件处的表面的后处理在文献中特别是通过机械的切削的后处理来说明。在此尤其WO2013167903Al和WO2013167904A是相关的。所述文献的焦点尤其在于在后续的切削的过程中选择在AM方法中制造的半成品的基准。切削的后处理在经济方面的考虑中然而仅提供了小的可能性：降低制造成本。在这里，存在对有利于成本的和高自动化的后处理方法的需求。
技术实现思路
本专利技术的任务在于，提高添加式的制造方法的生产率。此任务利用具有权利要求1的特征的方法，利用具有权利要求11的特征的制造设备，具有权利要求15的特征的坯体，具有权利要求16或17的特征的体部和具有权利要求20的特征的计算机程序产品来解决。有利的构造方案和改型方案从后续的从属权利要求以及从后续的说明和附图中得到。独立权利要求表现的第一初步尝试是，表述专利技术主题。然而独立权利要求的相应的特征能够被补充、删除也或者通过本公开的一个或多个其它的特征来取代。建议了一种用于在使用金属粉末的情况下借助于添加式的制造方法（AM）制造体部的方法，该方法具有下述步骤：-在考虑所述体部的至少一个有待加工的区域的情况下，计算机模拟地设计所述体部，并且将数据传输给添加式的制造装置，-连续地提供金属粉末以用于构建彼此相叠布置的粉末层，-连续地硬化所述粉末层的部分成为在彼此相叠布置的粉末层中的至少一个预先给定的结构，其中，所述结构至少部分地利用所述粉末层的金属粉末来填充，以及-在所述有待加工的区域中校准体部，该体部借助于所述结构建立。所述体部的计算机模拟的设计允许的是，添加式的制造方式随着粉末层彼此相叠的安设通过以下方式变得恰当，即，能够建立其它的制造方法这样不实现的结构。同样能够以匹配于有待建立的结构的方式相应地布置有待使用的材料。从而在第一构造方案中存在的可行方案是，仅使用唯一的材料，从该材料中建立结构和从所述结构中获得的体部。不同地，第二构造方案设置的是，在所述结构内也能够使用不同的材料。借助于AM生成的构件的表面依赖于方法参数和所使用的材料具有在Ra=5-10μm[微米]之间的表面粗糙度。这在使用在结构组件中的构件时在大多情况下要求所述表面的至少一部分的机械的后处理，以便能够遵守必要的构件公差。为了使用采用在粉末冶金中的方法“校准”，所述AM过程如此程度地被匹配，即，使得类似于上述的包络部/核心方法，通过所述AM过程从所述核心将不同的机械性质加入到边缘区域中，该边缘区域接下来在校准时被后处理。所述机械性质的这种改变能够通过较小的密度、不同的微观结构（例如颗粒大小）或者在结构方面（在构件设计中）被加入（仿生的）结构来实现。此外在制造时表明为积极的是，所述结构在内部的区域中获得至少近似完全的压缩，而所述结构的外部区域还保持着某种孔隙率。这例如允许加速所述添加式的制造方法的加工时间。从而能够例如使得所述结构的壁在其外部的区域中具有在完全的密度的90%和98%之间的密度，而所述壁的内部的区域具有完全的密度。从而能够于是接下来通过快得多地进行的校准来处理所述结构的或这样所获得的体部的、需要这样的匹配的区域。然而所述体部的其它的外部的区域之后继续保持不被处理并且能够例如基于其孔隙率而功能上被使用。所述方法的一个改型方案设置的是，所述粉末在添加式的制造方法期间多次压缩。这样的压缩具有优点，因为由此能够更快地实现更高的密度，当实现激光加载时。所述压缩能够在此在不同的时间和/或通过不同的器件来进行。所述压缩能够例如也通过同时使用不同的物理器件来进行：例如通过施加压力和/或通过施加振动和/或通过粉末的机械耙平或者平整。例如存在的可行方案是，机械地压缩各个粉末层的粉末。在AM过程中，通过不同表现的机制，在基体板上开始施加薄的粉末层（30-200μm[微米]）。这种粉末层一般通过重力利用粉末的堆积密度来产生并且通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在使用金属粉末的情况下借助于添加式的制造方法（AM）制造体部的方法，该方法具有下述步骤：‑ 在考虑所述体部的至少一个有待加工的区域的情况下，计算机模拟地设计所述体部，并且将数据传输给添加式的制造装置、尤其添加式的粉末床制造装置，‑ 连续地提供金属粉末以用于构建彼此相叠布置的粉末层，‑ 连续地硬化所述粉末层的部分成为在彼此相叠布置的粉末层中的至少一个预先给定的结构，其中，所述结构至少部分地利用所述粉末层的金属粉末来填充，并且‑ 在所述有待加工的区域中对借助于所述结构所建立的体部进行校准。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.02.02 DE 102015201775.31.一种用于在使用金属粉末的情况下借助于添加式的制造方法（AM）制造体部的方法，该方法具有下述步骤：-在考虑所述体部的至少一个有待加工的区域的情况下，计算机模拟地设计所述体部，并且将数据传输给添加式的制造装置、尤其添加式的粉末床制造装置，-连续地提供金属粉末以用于构建彼此相叠布置的粉末层，-连续地硬化所述粉末层的部分成为在彼此相叠布置的粉末层中的至少一个预先给定的结构，其中，所述结构至少部分地利用所述粉末层的金属粉末来填充，并且-在所述有待加工的区域中对借助于所述结构所建立的体部进行校准。2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述粉末在添加式的制造方法期间多次被压缩。3.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于，各个粉末层的粉末被机械地压缩。4.按照前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述粉末被摇动以用于压缩。5.一种优选按前述权利要求中任一项所述的方法，用于在使用金属粉末的情况下借助于添加式的制造方法（AM）制造体部，该方法具有下述步骤：-在考虑所述体部的至少一个有待加工的区域的情况下，优选计算机模拟地设计所述体部，并且将数据传输给添加式的制造装置、尤其添加式的粉末床制造装置，-连续地提供金属粉末以用于构建彼此相叠布置的粉末层，-借助于振动、优选借助于超声波，激励所述金属粉末，借助于振动、尤其超声波，优选激励一个或多个粉末层，-连续地硬化所述粉末层的部分成为在彼此相叠布置的粉末层中的至少一个预先给定的结构，其中优选地，所述结构至少部分地利用所述粉末层的金属粉末来填充。6.按照前述权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，借助于优选在超声波范围中的振动激励所述添加式的制造方法的制造设备的基板、粉末层和/或用于引入粉末以用于所述制造设备的粉末施加的装置的一部分。7.按照前述权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述粉末层的部分的硬化导致经闭合的结构，在该结构中维持着所述粉末。8.按照前述权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，所述体部获得壁结构，该壁结构在所述壁结构的内部的区域中具有相比于所述壁结构的外部区域的更小的孔隙率，其中优选地，所述内部的区域获得至少近似100%的密度并且所述壁结构的外部区域保持多孔。9.按照前述权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，在所述壁结构的区域中，使得粉末参数和/或材料特性在除此以外相同的粉末的情况中，不同于在所述壁结构的内部中进行设定。10.按照前述权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征在于，将来自所述粉末层的粉末和至少一个结构烧结...

【专利技术属性】
技术研发人员：R施密特，S赫格斯，U艾丁，R卡莱，P梅尔格，
申请(专利权)人：吉凯恩粉末冶金工程有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE