用于生产金属部件的方法技术

一种用于通过选择性激光烧结和/或激光熔化来生产包括开口（3）和/或中空空间的金属部件的方法，其中通过使用激光辐射在适当的横截面区域处使单组分或多组分金属粉末按层熔化，其中在激光烧结和/或激光熔化过程之后，使部件经受裂解过程，其中部件沿断裂线（4）断裂成至少两个分零件（1、2）并且随后该至少两个分零件（1、2）在其断裂的位置处彼此连接以形成部件，其中至少在某些区域中断裂线（4）接触和/或穿过至少一个开口（3）和/或至少一个中空空间。

【技术实现步骤摘要】
用于生产金属部件的方法
本专利技术涉及一种用于通过选择性激光烧结和/或激光熔化来生产包括开口和/或中空空间的金属部件的方法，其中通过使用激光辐射在适当的横截面区域处使单组分或多组分金属粉末按层熔化。
技术介绍
根据本专利技术的方法具体地涉及一种选择性激光熔化（SLM）过程，例如在公开说明书DE19511772A1中描述了该过程。根据所述文献，粉末材料借助于其中描述的用于生产三维物体的装置以如下方式固化：在物体的各个横截面区域处，使可以借助于电磁辐射或粒子辐射固化的粉状结构材料的各层连续地固化。粉末材料按层施加到支承部，该支承部优选地配备有基板（基底），其中在将粉末层施加到基板之后，有针对性地使用扫描镜将激光束偏转到特定层区域上，使得位于该处的金属粉末熔化并且随后固化。在形成第一层之后，支承部在安装空间中向下降低了层厚度，并且借助于涂覆机（coater）在前一层上构建新的粉末层。在施加该粉末层之后，再次有针对性地使激光束指向粉末材料的适当位置以选择性地使各个粉末区域熔化。这些过程步骤如此重复执行以便生产完成的部件，在没有剩余的、未固化的粉末之后，基本上形成完成的部件。欧洲专利申请EP1358855A1的教导同样地描述了用于使用SLM过程通过自由激光烧结来生产产品的过程，其中在基板上构造多个金属或非金属产品。使得各个物体不会以未限定的形式位于粉末床中（powderbed）并且在构造过程期间受到保护免于移位，并且为了使后者较易于从基板脱离，提供固定压片（retainingweb），其将要被构造的产品连接到基板，固定压片（在所述文献中：支承部）也借助于SLM过程生产。使得产品可以更容易地从基板脱离，固定压片配备有预定断点，其中支承强度沿产品的外轮廓减少。一旦构造过程完成，从安装空间去除未固化的粉末，从系统取出基板连同位于其上的产品，并且通过使预定断点遭受弯曲应力来使各个产品从基板脱离。在该情况下，预定断点专门地用于使产品从基板或者过程相关固定压片一次性脱离。裂解（fracturesplitting）连同随后的将各部件拼合在一起的过程特别地在汽车工程的应用领域中涌现，参见DE10022884A1。在该情况下，作为示例，通过锻造由韧性起始材料生产内燃机的连接杆，其中通过喷水使仍炽热的锻造坯局部冷却并且由此脆化。在脆化之后，可以使连接杆头分离。连接杆的剩余部分保持为原始的韧性微结构。在该处理之后，连接杆头在其被冷却之后可以通过裂解分割，并且随后，在插入轴承元件和枢轴元件之后，再次拼合在一起。公开说明书DE102007059865A1同样地描述了一种SLM过程并且在段3和4中明确地阐述了选择性激光熔化和激光烧结过程之间的区别。关于SLM过程的现有技术基于如下概念：尽可能直接通过SLM过程获得由该过程生产的零件，尽可能不提供其重新机加工过程并且尽可能通过SLM过程生产单件部件。此外，为了生产具有封闭中空空间的部件，在现有技术中SLM过程必须提供出口孔，中空空间中截留的未固化的粉末材料可以通过其移出，在该情况下一旦中空空间被清空就用栓塞封闭这些出口孔。此外，在SLM过程的现有技术中，仅可以在有限程度上向SLM部件中的开口提供涂覆、热后处理和/或待连续布置的部件。提供后继将各零件拼合在一起的裂解过程的现有技术专门地限于铸造、锻造和/或通过切割生产的零件。
技术实现思路
本专利技术基于以下目的：以这样的方法开发一种用于生产具有权利要求1或16的前序部分的特征的金属部件的方法以及一种具有权利要求9的特征的部件，即使得在部件中的开口和/或中空空间方面的较大的设计灵活性，且还有机加工和/或组装方面的较大的加工灵活性，使得部件中的开口和/或中空空间中或上的另外的零件成为可能和/或需要激光烧结和/或激光熔化机器中的较小的安装空间。本专利技术的另一目的在于使得可以更自由地选择部件内的开口和/或中空空间的布置和/或实现尽可能限定的和可预知的、还有尽可能可自由选择的部件内的断裂线的路径。该目的通过权利要求1、9或16的特征实现。本专利技术的有利开发方案根据从属权利要求2至8和10至15显现。本专利技术的本质被认为是以下事实：在激光烧结和/或激光熔化过程之后，使部件经受裂解过程，其中部件沿断裂线断裂成至少两个分零件（fractionalpart）并且随后该至少两个分零件在其断裂的位置处彼此连接以形成部件。至少在某些区域中断裂线接触和/或穿过至少一个开口和/或至少一个中空空间。此外或者替选地，在裂解之后并且在将分零件拼合在一起和/或再次连接之前，在至少一个分零件的至少一个表面上在第一产出性（generatively）构造部件区域上，通过产出性生产过程构造第三部件区域。依靠如下事实：作为激光烧结或激光熔化的部件被断裂并且再次拼合在一起的结果，在分开中间状态下可以自由接入开口和/或中空空间，该“自由的”可接入性（accessibility）可用于修改开口和/或中空空间和/或断裂位置，和/或在开口或中空空间上组装另外的元件。一旦完成修改或组装，则部件的两个分零件再次拼合在一起并且连接，连接可以通过整体接合或者按自锁（positivelylocking）方式进行。修改还可以包括开口和/或中空空间中或上的密封和/或本体的热和/或机械后处理和/或组装。在优选实施例中，出自激光束进入粉末材料的每单位面积的能量输入在粉末层内和/或在不同的粉末层中变化，使得在激光束的每单位面积的变化的能量输入下熔化的粉末具有与相邻的材料区域不同的材料性质。通过使每单位面积的能量输入变化，例如可以使在硬化之后形成的固化粉末材料的颗粒尺寸变化。因此，例如，材料性质可以特定地在部件的某些区域处具有相对高的脆性并且在其他区域处具有相对低的脆性，使得可以有针对性地影响断裂线。此外，依靠激光束的每单位面积的能量输入的变化，可以建立马氏体区域、粗颗粒区或相当的差异。通过增加激光束的功率，通过使机加工区域中的激光束的焦点或直径变化和/或通过减少激光束在待硬化材料上的移动速度，可以增加每单位面积的能量输入。除了增加粉末材料的每单位面积的能量输入之外，在粉末首次熔化之后，在执行随后的层施加之前，激光束可以再次熔化和/或加热和/或去除至少一个已固化的层区域处的粉末层内的粉末。通过重复的熔化和/或加热，该区域可以经受热处理，以便于同样地有针对性地使该区域处的材料性质变化，特别地依次经受材料性质变化，以便于以限定的方式影响断裂线路径。关于在SLM过程期间或之后影响粉末材料，参照DE102007059865A1的教导。特别地，段11至16中的工件的淬火和回火的可能性适用于本专利技术的教导。因此，例如，根据本专利技术的部件可以经受局部冷却以便于影响冶金性质。该局部影响对于裂解过程会是有利的。根据本专利技术，激光束的每单位面积的能量输入变化和/或另外的熔化和/或加热和/或去除在期望的断裂线的区域中执行。依靠如下事实：在期望的断裂线的区域中，激光束以变化的方式作用在材料上，即使得该处区域具有增加的脆性，允许断裂线的限定的和可更自由配置的路径。因此利用该过程，可以通过简单和便利的方式，而且费用很少地，在部件内限定任何期望的、实际上可自由配置的断裂线路径，其例如实现以后的部件的负载分布（loadingprofile）和/或力分布。因此，例如本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于通过选择性激光烧结和/或激光熔化来生产包括开口（3）和/或中空空间的金属部件的方法，其中通过使用激光辐射在适当的横截面区域处使单组分或多组分金属粉末按层熔化，其特征在于，在激光烧结和/或激光熔化过程之后，使所述部件经受裂解过程，其中所述部件沿断裂线（4）断裂成至少两个分零件（1、2）并且随后所述至少两个分零件（1、2）在其断裂的位置处彼此连接以形成所述部件，其中至少在某些区域中所述断裂线（4）接触和/或穿过所述至少一个开口（3）和/或至少一个中空空间。

【技术特征摘要】
2011.05.18 DE 102011101857.71.一种用于通过选择性激光烧结和/或激光熔化来生产包括至少一个开口（3）和/或至少一个中空空间的金属部件的方法，其中通过使用激光辐射在适当的横截面区域处使单组分或多组分金属粉末按层熔化，其特征在于，在选择性激光烧结和/或激光熔化的过程中，出自激光束进入粉末材料的每单位面积的能量输入在粉末层内和/或在不同的粉末层中变化，在激光烧结和/或激光熔化过程之后，使所述部件经受裂解过程，其中所述部件沿断裂线（4）断裂成至少两个分零件（1、2）并且随后所述至少两个分零件（1、2）在其断裂的位置处彼此连接以形成所述部件，其中至少在某些区域中所述断裂线（4）接触和/或穿过所述至少一个开口（3）和/或至少一个中空空间，所述断裂线仅仅处于受裂解过程的部件区域中。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在粉末首次熔化之后，激光束再次熔化和/或加热和/或去除至少一个已固化的层区域处的粉末层内的粉末。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，激光束的每单位面积的能量输入的变化和/或另外的熔化和/或加热和/或去除在所述断裂线（4）的区域中执行。4.根据权利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，在裂解之后并且在将所述分零件（1、2）彼此连接之前，至少一个开口（3）和/或中空空间至少在某些区域中经历热和/或机械后处理，至少在所述开口和/或所述中空空间的某些区域中配备有涂层和/或物体被插入或附接。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述部件包括至少两个部件区域（6、9），其中第二部件区域（9）通过铸造过程或片形成过程生产，并且第一部件区域（6）通过选择性激光烧结和/或激光熔化过程生产，其中第一部件区域（6）和第二部件区域（9）彼此连接。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，通过选择性激光烧结和/或激光熔化过程将所述第一部件区域（6）直接构造在所述第二部件区域（9）上。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述断裂线（4）的区域中，所述部件至少在某些区域中具有几何形成的预定断点（10）。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述断裂线（4）的区域中，所述部件至少在其中未实现粉末的完全熔化的区域中具有几何形成的预定断点（10）。9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，在所述激光烧结和/或激光熔化过程之后，位于所述断裂线（4）的表面区域（11）中的所述部件通过激光和/或片形成工具的表面作用而经历材料去除和/或材料弱化。10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，利用来自所述激光烧结和/或激光熔化过程的激光用于材料去除和/或材料弱化。11.一种具有开口（3）和/或中空空间的部件，其包括通过选择性激光烧结和/或激光熔化过程生产的至少一个产出性构造的部...

【专利技术属性】
技术研发人员：R舒斯特，
申请(专利权)人：曼卡车和巴士股份公司，
类型：发明
国别省市：