通过选择性激光熔化来制造构件的方法和为此适用的操作室技术

本发明专利技术涉及一种通过选择性激光熔化来制造构件的方法以及一种实施本方法的操作室（１１）。按本发明专利技术规定，借助激光器（１７）选择性激光熔化还用于，在处于形成过程的构件（１４）上制造具有一种成分的层区（２５），这种成分与构件原料的成分不同。这通过短时引入反应气体（２７）实现，反应气体与粉末原料反应，或由在反应气体中存在的前体在构件（１４）上制成一种材料。在本发明专利技术的操作室中，为了引入反应气体而设置附加的输入管道（２８ａ、２８ｂ），它允许反应气体输入管道尽可能靠近激光器（１７）。

【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通过选择性激光熔化来制造构件的方法，其中，构件通过激光束 以层的方式由粉末通过熔化原料粒子制成。
技术介绍
例如由DE10223796C1可知前言所述类型的方法。它可以通过选择性激光熔化例 如制成复杂的三维结构，所述三维结构与消耗的材料量相比有大的表面。这些结构也可以 用作催化剂，为此它们借助激光熔化由催化材料获得。当然在这种方法中必须考虑，催化材 料的机械特性往往比传统结构原料的机械特性差，所以例如在设计壁厚时对此必须加以考^^ ο
技术实现思路
因此本专利技术要解决的技术问题是，提供一种通过选择性激光熔化来制造构件的方 法，采用这种方法，不仅在机械特性而且在其他特性(例如催化功能)方面，均可以令人满 意地实现复杂的所要求的的剖面。上述技术问题通过前言所述方法按本专利技术采取下述措施得以解决选择性激光熔 化还用于，通过加入一种短时输送的反应气体，在正在形成的构件上制造与构件原料不同 成分的局部层区，为此将反应气体加入构成的层区内。由此有利地有可能通过恰当选择原 料粒子提供一种结构原料，它有高的机械稳定性并因而适合各式各样的应用场合。尤其是， 由此例如也可以在材料消耗量最少的同时，制造精致的三维结构。另一方面通过选择适用 的反应气体可以保证，在构件制造过程中形成一些层区，它们可以确保构件的一些特殊功 能。例如由催化材料组成的层区也归在其中，所以这种构件可例如使用于化学的工艺流程 中。其他的应用例如是使用于空气催化净化的结构(臭氧过滤器)。按本专利技术的一项设计规定，所述层区作为末层或最后几层施加在构件上。这以下 述方式进行，即在构件上构成一个闭合的表面层。由此可例如制成构件的熔封，亦即封闭的表面层，它们可起到例如保护构件的作 用。可设想例如制造一种具有淬火表面的构件，此时作为反应气体可输入氮或氧，它与金属 原料粒子的材料反应。为了也能为要制造的构件表面区设置一个位于要制造的构件的背对激光束那一 侧的表面层，也可以按本专利技术另一项设计，所述层区作为首层或最初几层施加在构件上，从 而在这一侧构成一个闭合的表面层。这一个表面层可以承担与已说明的同样的功能。表面层的厚度取决于在使用反应气体的条件下最初或最后制造的层数。也就是 说，制成的一层厚度受选择性激光熔化方法引起的限制，所以厚层只能通过制造多个层造 成。本专利技术另一项设计规定，在制成所述层区后，在它上面沉积构件的另一些只是由这种原料组成的层，在这种情况下所述层区成为一个中间层。当所制成的构件特性也应与 在构件内部的这些层区有关时，则这样做可以是有利的。例如可以设想制造一个磨损指示 器层作为中间层，它有与构件不同的奇特颜色。这可以例如通过不同的陶瓷原料实现。因 此磨损指示器的功能是，一旦构件位于中间层上面的区域被磨蚀，便引人注目地改变了构 件表面的颜色。这些层区可例如通过再次的选择性激光熔化来重新涂敷在构件上，使构件 可以再次使用。当作为构件制成格栅形结构，它有就激光束射束方向而言的后凹时，获得本专利技术 的一项特殊的设计。在这种情况下总是在进一步形成构件的进程中形成的后凹将阻止激光 束到达所述层区之前便已经制成所述层区。按方法的这种方案，在制造构件的同一过程中 制成层区的优点特别突出。可以制造几乎任何其中在构件制成后难以或根本不能到达的那 些区域内也应设置特殊层区的三维结构。这对于在过程中用作催化剂的构件有突出的优 点。也就是说，催化效率取决于可提供使用的表面。因此，在按本专利技术制成的构件中由制成 的层区行使催化功能。它们可以分布在复杂的三维格栅形结构内，以及它们例如通过强迫 流过一种流体引起流体反应。为制造所述层区，原则上尤其可以考虑两种生成机制。因而按方法的一种设计规 定，反应气体有一种与熔化的原料粒子反应的成分。这种气体可例如是氧、氮或这两种气体 的混合物。通过在选择性激光熔化的激光熔池中存在的温度，原料与反应气体发生反应，从 而将反应气体加入正在形成的层区内。由此例如可以生成氮化物或氧化物或氮氧化物陶 瓷，它们都有杰出的催化特性。另一种可能性有利地在于，为了反应，亦即为了制造层区，反应气体含有要造成的 层区材料的前体。在这方面可以利用经验知识，与所谓的激光CVD有关联的经验知识已成 为现有技术。在激光CVD中，要造成的涂层原料前体混合成一种反应气体(亦即这些前体 本身是气态的)，以及通过激光束沉积在表面上。在此过程中应考虑规定的过程窗口，例如 有关表面存在的温度，涉及某些材料组合的所述温度，可以从一般的文献中查出。下表举例 列出若干这种反应气体连同提及的过程温度。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通过选择性激光来熔化制造构件（１４）的方法，其中，构件（１４）通过激光束（３３？）以层的方式由粉末（１６）通过熔化原料粒子制成，其特征为：选择性激光熔化还用于，通过加入一种短时输送的反应气体，在正在形成的构件（１４）上制造与构件原料不同成分的局部层区（３２），为此将反应气体加入构成的层区（３２）内。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】DE102008030186.82008年6月26日1.一种通过选择性激光来熔化制造构件(14)的方法，其中，构件(14)通过激光束 (33 ？)以层的方式由粉末(16)通过熔化原料粒子制成，其特征为选择性激光熔化还用 于，通过加入一种短时输送的反应气体，在正在形成的构件(14)上制造与构件原料不同成 分的局部层区(32)，为此将反应气体加入构成的层区(32)内。2.按照权利要求1所述的方法，其特征为，所述层区(32)作为施加在构件(14)上的末 层或最后几层以这样的方式施加，即，它们在构件(14)上构成一个闭合的表面层(30)。3.按照权利要求1所述的方法，其特征为，在制造完所述层区(32)后，在它上面沉积所 述构件(14)的另一些只是由所述原料组成的层，在这种情况下所述层区成为一个中间层 (33)。4.按照权利要求1所述的方法，其特征为，所述层区(32)作为施加在构件(14)上的首 层或最初几层以这样的方式施加，即，它们在构件(14)上构成一个闭合的表面层(30)。5.按照权利要求1所述的方法，其特征为，作为构件(14)制成格...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯琴·多伊，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：DE