用于制造金属部件的方法技术

一种用于制造金属部件的方法，其中，在第一步骤中，通过在构造空间中在构造板(D)上施加金属粉末，通过增材制造来制造带有辅助结构(E)的原始金属部件(A),其中，通过选择性的激光束熔化或电子束熔化将金属粉末制造成原始金属部件(A)，其中，原始金属部件(A)借助锚固结构(B)被固定在构造板(D)上，其中，在第二步骤中接着将利用锚固结构(B)固定在构造板(D)上的原始金属部件(A)从构造空间取出，然后使借助锚固结构(B)固定在构造板(D)上的原始金属部件(A)经历化学的、电化学的或化学和电化学的后续处理，以便移除辅助结构，此后，在第三步骤中机械地移除锚固结构(B)。步骤中机械地移除锚固结构(B)。步骤中机械地移除锚固结构(B)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于制造金属部件的方法


[0001]本专利技术涉及一种用于制造金属部件的方法，其中，在第一步骤中，通过在构造空间中在构造板上施加金属粉末，通过增材制造来制造带有辅助结构的原始金属部件，该粉末通过选择性的激光束熔化或电子束熔化被制造成原始金属部件。

技术介绍

[0002]借助所谓的增材式的制造方法，由例如粉末来构建部件。因此，这些制造方法与减材式的制造方法(例如切削的方法)形成对立，在减材式的制造方法中，由诸如块体的较大的零件制造部件。与传统的减材式的方法相比，增材制造具有几个优点。在此，尤其要提到各个部件的快速定制以及不同寻常的几何形状随意性。作为材料适合于金属部件的增材制造的尤其有钛、铝、镍基合金、钴铬合金、铜、钨和其它高熔点的难熔金属，以及钢和所述金属的合金。
[0003]增材式的制造方法的一个重大缺点是原始部件、特别是由粉末床熔化的金属原始部件的耗费性的后续加工。在这种粉末床方法中，激光束或电子束扫描金属粉末床的最上层，从而熔化粉末床的单个金属颗粒。接着，施加另一层金属粉末并且重复该过程，直到在构造空间中已构建完整的部件。
[0004]出于不同的原因必要的是，在所述的构建过程中，除部件外还连同生成辅助结构。这些辅助结构一方面尤其保护部件免受由机械应力引起的变形，另一方面带走热量。
[0005]根据现有技术，被增材制造的部件的后续加工实施为，从构造空间中移除源自部件、构造板和辅助结构的混杂物并且将它们去除粉末。此外，从包括辅助结构的部件上分离构造板。
[0006]在某些情况下，在工艺链的进行中还需要进行单级或多级的热处理。然后借助手动磨削机或利用锤子和凿子机械地移除辅助结构。最终，抛光部件的表面(例如通过喷砂、滑动磨削、电解抛光等)。
[0007]这种机械方式的后续加工带来很高的风险，因为如果工具滑脱或被楔住，可能会使整个部件的功能失效。此外，这种耗费的手动工作阻碍批量规模超出小批量生产，因为，那样该工艺便不再具有经济性。
[0008]例如在EP3205426A1中公开了这样的方法。那里公开的基于粉末床的方法描述了借助在该方法中被连同生成的支撑结构来增材制造部件，这些支撑结构在制造之后被机械地移除。在此，支撑结构和部件要么利用粉末层要么利用最小接触面连接，由此大大简化了后续的机械移除。然而，支撑结构和部件的这种连接方式不允许所需要的机械强度，以便承受在增材制造中出现的机械应力。

技术实现思路

[0009]因此，本专利技术的目的是，提供一种用于借助增材式的方法制造金属部件的方法，在该方法中能够借助可再现的、全自动化的过程移除辅助结构。
[0010]该目的通过一种用于制造金属部件的方法来实现，其中在第一步骤中，通过在构造空间中在构造板上施加金属粉末，通过增材制造来制造带有辅助结构的原始金属部件，其中，通过选择性的激光束熔化或电子束熔化将金属粉末制成原始金属部件，其中，原始金属部件借助锚固结构被固定在构造板上，其中在第二步骤中，接着将利用锚固结构固定在构造板上的原始金属部件从构造空间取出，然后使借助锚固结构固定在构造板上的原始金属部件经历化学的、电化学的或化学和电化学的后续处理，以便移除辅助结构，此后在第三步骤中机械地移除锚固结构。
[0011]出于技术原因必要的是，在增材制造(其方式为，通过选择性地用激光束或电子束熔化金属粉末将金属粉末制造成部件)中，除了部件以外，还连同生成所谓的辅助结构，以便保护部件免受由机械应力和过大的局部温度峰值引起的变形。
[0012]因此，在本专利技术的范畴内，
[0013]·
支撑结构，其在制造过程中使部件稳固而不会变形或倾倒；
[0014]·
散热翅片，其确保热量在制造过程中传导到部件的表面上；和/或
[0015]·
烧结饼
[0016]被理解为辅助结构。这些辅助结构在第二步骤中在化学的或电化学的后续处理中被移除。
[0017]锚固结构要与辅助结构区分开。锚固结构的任务是，一旦移除了辅助结构(在此特别是支撑结构或烧结饼)，防止部件从构造板上掉落。也就是说，本专利技术规定了根据本专利技术的锚固结构，这些锚固结构将部件保持在构造板上并且承受住化学的或电化学的后续处理。作为锚固结构，可考虑具有小的表面积体积比的型体，例如实心柱。
[0018]在第一步骤中，原始金属部件的制造实施为，激光束或电子束扫描并且熔化金属粉末床的最上层。接着施加另一层金属粉末，并且重复该过程，直到在构造空间中已构建完整的部件。
[0019]在一种优选的设计变型中规定，通过选择性的激光束熔化或电子束熔化来制造锚固结构。该处理方式的优点是，金属部件和锚固结构可以同时并且自动化地制造。相反，如果使用单独制造的锚固结构，则必须精确地放置这些锚固结构，以便这些锚固结构在通过增材制造对带有辅助结构的原始金属部件的制造过程中被定位在正确的位置。在这种情况下，锚固结构也由与部件本身相同的材料组成。
[0020]在锚固结构由与部件相同的材料组成的设计变型中，锚固结构的密度与部件基本相同。辅助结构，在此特别是支撑结构或烧结饼，在粉末床方法中通常利用较少的能量被熔化，使得这些辅助结构比部件更加多孔。因此，这些辅助结构的密度小于部件的密度。
[0021]在一种设计变型中规定，当原始金属部件在第二步骤中经历化学的、电化学的或化学和电化学的后续处理时，构造板是金属的并且电接触。借此，构造板可以额外地承担导电功能。在电化学的或化学和电化学的后续处理的情况下，构造板的电接触是优选的。
[0022]在一种设计变型中规定，原始金属部件在构造板上仅借助锚固结构连接，而原始金属部件的底面不与构造板固定，也就是说保持无连接。
[0023]此外可以规定，在第一步骤后和第二步骤前，为构造板设置保护层。这样的保护层在原始金属部件的化学的和/或电化学的后续处理的后续步骤中保护构造板。
[0024]可以通过涂漆、优选浸漆来施加保护层。为此，将原始金属部件和构造板的复合体
部分地浸入具有漆的浴池中。在此，将原始金属部件和构造板的复合体在构造板处于下侧的情况下浸入具有漆的浴池中，仅仅直到构造板完整地浸入漆中，并且原始金属部件并不浸入漆中。
[0025]作为替代方案，或者必要时附加于保护层，在第一步骤后并且第二步骤前，可以利用壳体遮盖构造板。壳体可以例如由塑料例如聚烯烃优选聚丙烯(PP)构成。壳体优选地将构造板密封，以防化学的和/或电化学的后续处理。对于除保护层外还设置了壳体的情况，则应该在利用壳体遮盖构造板之前施加保护层。
[0026]此外可以规定，通过借助选择性的激光束熔化或电子束熔化将粉末制造成金属层，预先将至少一个金属层至少在辅助结构与构造板接触的区域中施加到构造板上。在这种情况下，锚固结构有时间接地固定在构造板上，因为在这种情况下金属层可以在锚固结构和构造板之间。必要时，也可以在辅助结构和构造板之间施加多个金属层。
[0027]为确保工艺链的连贯的自动化，在整个的后续加工期间，部件本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于制造金属部件的方法，其中，在第一步骤中，通过在构造空间中在构造板(D)上施加金属粉末，通过增材制造来制造带有辅助结构(E)的原始金属部件(A)，其中，通过选择性的激光束熔化或电子束熔化将所述金属粉末制造成所述原始金属部件(A)，其中，所述原始金属部件(A)借助锚固结构(B)被固定在所述构造板(D)上，其中，在第二步骤中，接着将利用所述锚固结构(B)固定在所述构造板(D)上的所述原始金属部件(A)从所述构造空间取出，然后使借助锚固结构(B)固定在所述构造板(D)上的所述原始金属部件(A)经历化学的、电化学的或化学和电化学的后续处理，以便移除所述辅助结构，此后，在第三步骤中机械地移除所述锚固结构(B)。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述锚固结构(B)通过选择性的激光束熔化或电子束熔化制造。3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其特征在于，所述构造板(D)是金属的并且电接触。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，在所述第一步骤后并且所述第二步骤前，为所述构造板(D)设置保护层。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，通过涂漆、优选浸漆施加所述保护层。6....

【专利技术属性】
技术研发人员：沃尔夫冈，
申请(专利权)人：RENA科技奥地利有限责任公司，
类型：发明
国别省市：