用于增材制造构件的方法和设备技术

本发明专利技术涉及用于增材制造构件的方法和设备，用于增材制造构件(10)的方法包括：检测用于在构建平台(2)上的构件(10)的层(12)的棱边轮廓(11)，所述层从粉末床(1)增材构建或要增材构建；以及将用于要新施加的粉末层的涂覆器方向(BR)相对于所检测到的棱边轮廓(11)定向为，使得增材构建的层(12)的棱边(11)与所述涂覆器方向(BR)形成不同于90°的角度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于增材制造构件的方法和设备
本专利技术涉及一种用于增材制造构件的方法以及一种相应的设备。所述方法能够是作为增材制造法的一部分的覆层法。
技术介绍
构件优选设计用于在流体机械，优选燃气轮机中使用。构件优选由超合金构成，尤其由镍基或钴基的超合金构成。超合金能够是沉淀硬化的或可沉淀硬化的。增材制造法(英语：“additivemanufacturing”)已被证实为对于繁复的或复杂的或细工设计的构件，例如迷宫式结构、冷却结构和/或轻质结构是特别有利的。尤其，增材制造的特征在于特别短的工艺步骤链，其中构件的制造或生产步骤能够直接基于结构数据，例如相应的CAD文件进行。此外，增材制造对于原型的开发或制造特别有利，所述原型例如出于成本原因不能借助于常规的减材法或切削法或铸造技术制造或者不能有效地制造。例如从EP2601006B1中已知一种选择性激光熔化的增材法。在增材制造(英语：“additivemanufacturing”)中，在粉末床法的情况下，粉末在熔化或固化之前例如借助于导板或涂覆器作为薄层施加在优选平坦的构建平台上。为此，涂覆器或刮板通常线性地引导经过构建平台。事先必须将构件在考虑覆层方向的情况下设置在构建平台上。具有简单的棱边几何形状或轮廓的简单的构件优选设置在构建平台的中心并且可能地以棱边平行于或垂直于覆层方向设置。根据经验，这种设置是不利的，因为涂覆器会接近或扫过具有整个宽度或延伸的所有层的所提及的棱边。这尤其会引起不均匀的层涂覆和/或增强地引起局部的工具磨损。因为该过程或该问题在后续的层中是相同的，因此会引起缺陷蔓延，进而特别严重地损坏层质量或构件质量。一种避免所述缺点的可能性例如是将构件在构建平台上设置成，使得涂覆器以例如45°的倾斜的角度或斜角碰到构件的棱边或轮廓。这例如能够通过转动或相应地设置构件或将相应的数据模型匹配于构建平台的定向来实现。然而，在要制造的构件中，这通常是困难的，因为很少出现构件的简单的和/或线性的棱边几何形状或轮廓，并且尤其轮廓在逐层构建的过程中改变或发生变化。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供一种能够限制或克服所提及的缺点的方式。所述目的通过独立权利要求的主题来实现。有利的设计方案是从属权利要求的主题。本专利技术的一个方面涉及一种增材制造方法。所述方法包括检测在构建平台上的从粉末床中增材构建或要增材构建的层的棱边轮廓。所构建的层尤其是用于构件的已经熔化和固化的层。棱边轮廓的检测优选表示检测棱边轮廓相对于构建平台的位置，或者反之。当前，表述“棱边轮廓”优选表示在构建平台上的构建的或要构建的层的外部的、优选水平的棱边，和/或在构建平台上的构件的通过棱边形成的轮廓。棱边轮廓能够为构件的外边界，尤其是构件的相应构建的层的外边界。在一个设计方案中，根据数据模型，优选结构数据，如CAD数据，检测或确定增材构建的或要增材构建的层的棱边轮廓或所述棱边轮廓相对于构建平台的位置。在一个设计方案中，借助于扫描过程，例如借助激光扫描仪，物理地检测棱边轮廓或其相对于构建平台的位置，其中借助相应的扫描仪检查所构建的层。在一个设计方案中，相应地根据数据模型或制造数据并且——作为辅助方式或质保措施——借助于扫描仪扫描棱边轮廓。所述方法还包括将用于要新施加的粉末层的涂覆器方向相对于所检测到的棱边轮廓定向或者反之，使得增材构建的或要增材构建的层的棱边与涂覆器方向形成优选有限的或者不同于零度的且不同于90°的角度。在一个设计方案中，将定向实施为，使得增材构建的或要增材构建的层的棱边与涂覆器方向形成在10°和80°之间的角度。该设计方案特别适合利用根据本专利技术的优点。尤其，对此所提及的角度优选相对于涂覆器方向BR大于20°。优选地，所提及的角度在10°和80°之间，特别优选在20°和70°之间，尤其在30°和60°之间，例如为45°。如果所提及的棱边不是线性的或者不是直线的，那么根据本专利技术优选在棱边或其一个或多个切线上的多个彼此间隔开的点或所有点与涂覆器方向形成不同于90°的角度。涂覆器方向优选为沿着涂覆器面的表面法线的方向或垂直于涂覆器面的方向(见下文)。优选地，涂覆器面是为了覆层过程或待新施加的层在制造面上的分布而与粉末和/或粉末床直接接触的那个面，并且是将用于覆层过程的粉末推到其前方的那个面。所提及的要新施加的粉末层适宜地设计用于构建或固化用于所述构件的另一层。有利地，通过所描述的方法实现，如上所述，已经增材构建的层的棱边不沿着其整个延展被涂覆器驶过，进而能够避免覆层缺陷。此外，基于粉末床的方法整体上能够由此明显更鲁棒地实施，并且能够决定性地改进所制成的构件的质量。尤其能够(例如由模型或构思)通过改进的覆层质量减小构件的尺寸偏差和形状偏差。这又允许节省成本或资源，因为同样能够减少有缺陷地构建的构件的废品。在一个设计方案中，通过转动构建平台，优选与可能设置在构建平台上的构件结构一起，使涂覆器方向相对于所检测到的棱边轮廓定向。在一个设计方案中，通过例如以几度的预先确定的角度转动覆层装置和/或涂覆器方向，使涂覆器方向相对于所检测到的棱边轮廓定向。在一个设计方案中，通过转动构建平台并且如所述通过转动涂覆器方向，使涂覆器方向相对于棱边轮廓定向。在一个设计方案中，经由改变构件设计，使涂覆器方向相对于棱边轮廓定向。这例如经由校正结构数据，例如CAD数据和/或CAM数据而发生。在一个设计方案中，定向逐层地进行或在每次构建层之后重复。在一个设计方案中，基于通过用于增材制造所述构件的CAD数据和/或CAM数据或从中推导出的数据辅助的计算来实施定向。在一个设计方案中，在每次构建或固化用于构件的层之后，根据或通过检测来检查，相应的棱边是否与涂覆器方向形成不同于90°的角度，其中在否定情况下重新定向涂覆器方向。在一个设计方案中，该方法是用于增材制造的覆层方法。换言之，根据本专利技术能够针对每个粉末层重新执行检测和/或定向的方法步骤。本专利技术的另一方面涉及一种用于基于粉末床增材制造如上所述的构件的设备，其中所述设备构成为，用新的粉末层沿着覆层方向均匀地对用于逐层地增材构建的制造面(逐层地)覆层，其中涂覆器方向与覆层方向形成不同于90°的角度。与此相应地，所描述的设备优选同样构成为，根据本专利技术解决在覆层时上文提及的缺点或问题。粉末适宜地是用于构件的粉末状的基材。在一个设计方案中，涂覆器面(参见上文)，例如在制造面的外边缘处朝向覆层方向弯曲。该设计方案优选允许能够根据本专利技术解决所提及的问题，更确切地说无需耗费的或复杂的方法步骤。尤其，通过设备的弯曲的设计方案，尤其是设备的具有涂覆器面的弯曲的部分的设计方案，确保已经固化的构件层的棱边轮廓或棱边与涂覆器方向形成不同于90°的角度。在一个设计方案中，涂覆器面具有至少两个平坦的相互成角度的部分面，其中至少一个部分面与涂覆器方向适宜地形成不同于90°的角度。该设计方案设为涂覆器面的上文描述的弯曲设计方案的替代方案，并且同样能够实现根据本专利技术的优点。在一个设计方案中，所述设备包括圆形的构建平台。构建平台的圆形形状尤其与构建平台的俯视图相关。与前面提及的两个设计方案不同，所述设备的该设计方案允许通过转动构建平台或涂覆器方向来实现根据本专利技术的任务(参见上文)。在一个设计方案中，所述设备是覆层设备或本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于增材制造构件(10)的方法，所述方法包括下述步骤：‑检测用于在构建平台(2)上的构件(10)的层(12)的棱边轮廓(11)，所述层从粉末床(1)增材构建或要增材构建，‑将用于待新施加的粉末层的涂覆器方向(BR)相对于所检测到的棱边轮廓(11)定向为，使得增材构建的或要增材构建的所述层(12)的棱边(11)与所述涂覆器方向(BR)形成不同于90°的角度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.08.17 DE 102016215389.71.一种用于增材制造构件(10)的方法，所述方法包括下述步骤：-检测用于在构建平台(2)上的构件(10)的层(12)的棱边轮廓(11)，所述层从粉末床(1)增材构建或要增材构建，-将用于待新施加的粉末层的涂覆器方向(BR)相对于所检测到的棱边轮廓(11)定向为，使得增材构建的或要增材构建的所述层(12)的棱边(11)与所述涂覆器方向(BR)形成不同于90°的角度。2.根据权利要求1所述的方法，其中根据数据模型，优选结构数据，如CAD数据，检测增材构建的或要增材构建的所述层(12)的棱边轮廓(11)或所述棱边轮廓(11)相对于所述构建平台(2)的位置。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述定向实施为，使得增材构建的或要增材构建的所述层(12)的棱边(11)与所述涂覆器方向(BR)形成在10°和80°之间的角度。4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中通过转动所述构建平台(2)，将所述涂覆器方向(BR)相对于所述棱边轮廓(11)定向。5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中通过转动所述涂覆器方向(BR)，将所述涂覆器方向(BR)相对于所述棱边轮廓(11)定向。6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中通过转动所述构建平台(2)并且通过转动所述涂覆器方向(BR)，将所述涂覆器方向(BR)相对于...

【专利技术属性】
技术研发人员：奥埃默·艾登，海因茨·皮尔茨，
申请(专利权)人：西门子股份公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE