【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于基于粉末床增材制造具有预定的孔隙率的复杂的结构的方法。此外，提出一种对应的辐照策略或所属的制造指令、一种对应的计算机程序产品以及一种通过所描述的方法制造的功能结构。
技术介绍
1、结构例如设置用于在可冷却的或待冷却的部件、例如在被加载热气的涡轮机部件中作为膜、尤其混合传导膜或过滤膜和/或作为热交换器或热传输中的功能介质使用。替选地，结构能够是另一构件。
2、这种结构或构件是持续改进的主题，以便尤其提高其效率和功能性。燃气轮机的热气部件例如持续地朝向越来越高的使用温度来研发。为此，与此相应的金属材料必须被越来越可靠且强功率地冷却。
3、生成式或增材制造由于技术改进对于批量制造在上文中提及的构件、例如涡轮机部件或其他专门的复杂的或薄壁的构件如膜也变得越来越令人感兴趣。
4、增材制造方法(am：“additive manufacturing”)，通俗地也称为“3d打印”，例如包括选择性激光熔化(slm)或激光烧结(sls)作为粉末床方法或电子束熔化(ebm)。
5、用于增材制造三维物体的方法例如从wo 2014/202352 a1中已知。
6、已知，增材制造方法已经证实为对于复杂或复杂设计的构件、例如迷宫式结构、冷却结构和/或轻型结构是特别有利的。尤其地，增材制造由于工艺步骤链特别短是有利的，因为构件的制造步骤或生产步骤能够在很大程度上基于对应的cad文件和对应的生产参数和/或辐照参数的选择进行。
7、借助于所描述的基于粉末床的方法(也称pb
8、以传统方式，例如铸造技术、减材或者以其他方式制造的部件例如关于其成形自由度以及也关于所需的进程时间和与其关联的高的成本以及生产方面的耗费明显比不上增材制造流程。然而，通过粉末床工艺能够在构件结构中固有地产生热应力，所述热应力在以增材方式进行制造时需要被释放。此外，不允许低估如下工艺耗费，所述工艺耗费也包括用于在复杂的结构的情况下进行工艺准备的特别耗费的数据处理。
技术实现思路
1、因此，本专利技术的目的是，已经通过借助于限定辐照策略或对应的制造指令，例如经由cam(“computer-aided-manufacturing”，计算机辅助制造)而改进的工艺准备提出一种改进的增材制造方法，其中尤其能够改进复杂的、复杂的和/或多孔的结构的构造。尤其地，应能够通过所描述的方法途径实现：将(在数据方面)准备性工艺耗费保持得低并且已经通过所建议的辐照策略(计算机实施地)提高成形自由度。
2、该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。
3、本专利技术的一个方面涉及一种用于基于粉末床增材制造复杂的结构的方法，所述复杂的结构具有预定的孔隙率，其中选择多个平行的辐照矢量以选择性地辐照粉末层用于制造结构，其中通过平行的辐照矢量所产生的熔化路径(所述熔化路径于是符合目的地产生对应的结构)是无重叠的、即优选地不接触或不重叠，并且其中平行的辐照矢量还平行于待通过所述平行的辐照矢量形成的结构伸展。
4、与所描述的结构相关地，术语“复杂”当前优选地意味着结构纤细地和/或薄壁地构成，其中每个壁或每个部段优选地设有预定的孔隙率。
5、在构件中在结构运行时，限定的孔隙率应优选用于介质或气体的功能性渗透。通过结构的预定的孔隙率特性，所述结构能够有利地配备有定制的功能特性，例如冷却性能、热传输或催化特性或渗透特性。
6、关于此，本专利技术的一个方面已经能够在于，提供一种辐照策略、尤其用于所描述的方法的作为制造规定的辐照模式，优选经由通过cam进行制造准备来提供，其中用于粉末层的辐照策略能够通过激光或电子束以计算机实施的方式确定。
7、如此构造的结构例如能够通过最终的轮廓辐照获得形状稳定的特性，并且对应地在功能上在构件中使用。
8、尤其地，通过所描述的解决方案能够有利地实现：以简单的方式制造复杂的和任意的或者任意地或无规则地成形的构件区域如墙等。同时，能够有利地避开严格排列的网格状辐照或制造的复杂性。换言之，所述结构或包含所述结构的构件在其孔隙率或渗透性方面能够局部地设有一定的随机性。此外，通过确定或选择和实现平行的辐照矢量，能够靠近轮廓地制造对应的结构，因为所选择的辐照矢量全部平行于所述结构的轮廓伸展。由此，还能够有利地避免在增材构造特别薄的或复杂的结构中的困难，尤其能够改进热管理和降低过热的风险，所述过热引起畸变和形状偏差。
9、在一个设计方案中，辐照矢量的伸展或待通过所述辐照矢量形成的结构的伸展(例如在对应的层平面的俯视图中)是拱形的或弯曲的。
10、在一个设计方案中，辐照矢量的伸展或待通过所述辐照矢量形成的结构的伸展是波形的。
11、在一个设计方案中，辐照矢量的伸展或待通过所述辐照矢量形成的结构的伸展对应于任意的、随意的或无规则的形状、例如手绘形状(freihandform)。
12、通过所述设计方案，根据本专利技术的优点(如先前所描述的那样)能够特别符合目的地和有效地实现。
13、例如，在一个设计方案中，针对所述结构逐层地选择例如三个、四个、五个、六个、八个或十个平行地伸展的辐照矢量。有利地，随后能够(经由对应的熔化路径)实现通过矢量所产生的结构。就本专利技术而言，如此制造的平行地伸展的壁中的每个壁优选在完成的结构中具有预定的孔隙率。
14、在一个设计方案中，用于制造所述结构的层的辐照策略是多级的。也就是说，为了固化每个层，能够针对构件优选选择其他辐照矢量，如在下文中所描述的那样。
15、在一个设计方案中，针对所述结构(优选继辐照平行矢量之后)逐层地选择垂直的(其他)辐照矢量，所述垂直的辐照矢量与平行的辐照矢量交叉并且在结构上将通过所述平行的辐照矢量、即平行矢量所产生的焊接路径和/或结构连接。
16、在一个设计方案中，垂直的辐照矢量是法向矢量，所述法向矢量从(在第一侧处的)平行的辐照矢量的在第一侧靠外的矢量处垂直地或正交地远离第一侧并且朝向平行的辐照矢量的相对置的第二侧延伸。所提及的侧(第一侧和第二侧)优选涉及通过平行的辐照矢量形成的辐照模式的边缘，通过所述辐照模式随后经由在制造时进行选择性射束控制来产生结构。
17、也通过所述附加方选择的垂直的或交叉的辐照矢量来辅助根据本专利技术的有利效果，即制造靠近轮廓的定制的或有利的结构渗透性，或在结构的渗透特性方面产生一定的有利的“随机性”。
18、在一个设计方案中，当相邻的所述矢量的间距低于预定的值时，垂直的辐照矢量被切断。
19、在一个设计方案中，当相邻的所述矢量的间距超过预定的值时，垂直的辐照本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于基于粉末床增材制造复杂的结构(10)的方法，所述结构具有预定的孔隙率，其中选择多个平行的辐照矢量(v)以选择性地辐照粉末层(n)用于制造所述结构(10)，其中通过所述平行的辐照矢量(v)所产生的熔化路径(V)是无重叠的，并且其中所述平行的辐照矢量(v)平行于待通过所述平行的辐照矢量形成的结构(10)伸展。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述辐照矢量(v)的伸展或待通过所述辐照矢量形成的结构(10)的伸展是波形的。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述辐照矢量(v)的伸展或待通过所述辐照矢量形成的结构(10)的伸展对应于任意的、随意的或无规则的形状。
4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中针对所述结构(10)逐层地选择三个、四个、五个、六个、八个或十个平行地伸展的辐照矢量(v)。
5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中用于制造所述结构(10)的层(n，n+1)的辐照策略是多级的。
6.根据权利要求5所述的方法，其中针对所述结构逐层地选择垂直的辐照矢量(w)，所述垂直的辐照矢量与所述平行的辐
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述垂直的辐照矢量(w)是法向矢量，所述法向矢量从所述平行的辐照矢量(v)的在第一侧靠外的矢量(v1)处垂直地远离所述第一侧并且朝向所述平行的辐照矢量(v)的相对置的第二侧延伸。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其中当所述矢量(w)中的相邻矢量的间距(e1)低于预定的值时，所述垂直的辐照矢量(w，w')被切断，或者当所述矢量(w)中的相邻矢量的间距(e1)超过预定的值时，所述垂直的辐照矢量(w，w')被嵌入。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的方法，其中在对所述粉末层进行辐照之后的层(n+1)中，针对所述结构(10)同样首先选择平行的辐照矢量(v)，并且随后选择连接通过所述平行的辐照矢量产生的结构(10)的垂直的辐照矢量，所述垂直的辐照矢量从所述平行的辐照矢量(v)的在第二侧靠外的矢量(v2)处垂直地远离所述第二侧并且朝向所述平行的辐照矢量(v)的第一侧延伸。
10.根据权利要求9所述的方法，其中在层平面(x，y)中相对于所述粉末层(n)的所述平行的辐照矢量(v)偏移(f)地选择用于所述之后的层(n+1)的平行的辐照矢量(v)。
11.根据权利要求6至10中任一项所述的方法，其中中断所述垂直的辐照矢量(w”)并且分别仅连接通过两个相邻的平行的辐照矢量(v)所产生的结构(10)。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述垂直的辐照矢量(w)限定脉冲式辐照运行，并且脉冲间距(e2)对应于所述平行的辐照矢量(v)的空间间距。
13.一种计算机程序产品(CP)，所述计算机程序产品包括指令，在通过计算机执行程序例如用于控制在增材制造设备(100)中的辐照时，所述指令促使所述计算机按照根据上述权利要求中任一项所述的方法选择所述辐照矢量(v，w)。
14.一种多孔的功能结构(20)，所述功能结构包括具有多个复杂的结构(10)的网络，所述复杂的结构按照根据权利要求1至12中任一项所述的方法制造。
15.根据权利要求14所述的功能结构(20)，所述功能结构配置为用于进行热传输的热交换器的一部分或配置为流体可渗透的膜。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种用于基于粉末床增材制造复杂的结构(10)的方法，所述结构具有预定的孔隙率，其中选择多个平行的辐照矢量(v)以选择性地辐照粉末层(n)用于制造所述结构(10)，其中通过所述平行的辐照矢量(v)所产生的熔化路径(v)是无重叠的，并且其中所述平行的辐照矢量(v)平行于待通过所述平行的辐照矢量形成的结构(10)伸展。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述辐照矢量(v)的伸展或待通过所述辐照矢量形成的结构(10)的伸展是波形的。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述辐照矢量(v)的伸展或待通过所述辐照矢量形成的结构(10)的伸展对应于任意的、随意的或无规则的形状。
4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中针对所述结构(10)逐层地选择三个、四个、五个、六个、八个或十个平行地伸展的辐照矢量(v)。
5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中用于制造所述结构(10)的层(n，n+1)的辐照策略是多级的。
6.根据权利要求5所述的方法，其中针对所述结构逐层地选择垂直的辐照矢量(w)，所述垂直的辐照矢量与所述平行的辐照矢量(v)交叉并且在结构上连接通过所述平行的辐照矢量产生的结构(10)。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述垂直的辐照矢量(w)是法向矢量，所述法向矢量从所述平行的辐照矢量(v)的在第一侧靠外的矢量(v1)处垂直地远离所述第一侧并且朝向所述平行的辐照矢量(v)的相对置的第二侧延伸。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其中当所述矢量(w)中的相邻矢量的间距(e1)低于预定的值时，所述垂直的辐照矢量(w，w')被切断，或者当所述矢量(w)中的相邻矢量...
【专利技术属性】
技术研发人员：约翰内斯·艾伯特，奥利·盖森，
申请(专利权)人：西门子能源全球有限两合公司，
类型：发明
国别省市：
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