[发明专利]用于增材制造构件的设施的设备

说明书

本发明涉及一种用于由粉末床增材制造构件(10)的设施(200)的设备(100)，所述设备包括用于保持原材料(1)的壁部(30)，所述原材料用于增材制造构件(10)，其中壁部(30)构成为，在至少600℃的温度下是耐热的。此外，本发明涉及一种用于在设施(200)中增材制造构件(10)的方法，所述方法包括将用于构件(10)的原材料(1)预先加温到至少600℃的温度。

技术领域

本发明涉及一种用于增材制造构件的设施的设备，以及一种相应的设施。此外，用于运行设施的方法是本发明的主题，同样还有根据所述方法制造的构件是本发明的主题。

背景技术

构件优选是增材式或生成式制造的或构造的构件。尤其能够是涡轮机的、如蒸汽轮机的，优选燃气轮机的部件或工件。

已知的逐层式或增材式的制造方法尤其是选择性激光熔化(SLM：英语为“selective laser melting”)、选择性激光烧结(SLS：英语为“selective lasersintering”)和电子束熔化(EBM：英语为“electron beam melting”)。这些方法尤其使用在通过将子层、层元件或体积元件反复彼此叠加或彼此靠紧接合在构建平台上进行的三维物体的制造中。各个子层的典型的层厚度处于20μm和60μm之间。

选择性激光熔化方法例如从EP 1 355 760 B1中已知。

这种方法与电子束熔化尤其适合于，处理或构造高熔点的原料。在此，存在构造具有适当少量固有应力的构件的困难。例如能够通过将用于构件的原材料，尤其粉末状的原材料例如预先加热到至少500℃的温度来减小构件中的固有应力。适宜地，预先加热温度或预先加温温度，即构件在增材构造前和/或期间被加温或保持的温度必须低于原材料的熔点。

电子束熔化法也在现有技术中已知。在此涉及生成式方法，其中粉末子层依次涂覆并且选择性地利用电子束重熔。为此，通过施加150kV的范围内的电压将电子加速到大约光速的60％，所述电子在触碰到粉末子层时引起相应的粉末颗粒的局部重熔。为了防止粉末子层的粉末颗粒在电子触碰时不会自己从粉末床移除，能够至少将每个涂覆的粉末子层的要重熔的区域在重熔之前预先烧结。

无论如何借助于SLM法已经可以展示由γ’硬化的、镍基的超合金至少低裂缝或低应力地制造构件。然而，所述非常易于受热裂纹影响的原料必须经由构建平台预先加温到至少500℃的温度，以便将构件的固有应力保持在合理的程度(参见上文)。与处于制造中的构件相比，粉末床是差的热导体。因此，经由构建平台加热粉末在继续制造构件时愈发变难，因为粉末床的各新的子层的粉末颗粒总是愈发远离构建平台。因此，构件的(均匀的)调温或预先加温是成问题的。另一困难在于用于粉末床的或用于设置在粉末床下方的构建平台的围栏或壁部的热负荷。

商用常规的SLM设施例如提供如下可行性：经由电阻加热装置对构建平台加温。然而，这种系统仅允许直至大约500℃的粉末床温度，对于原材料的更高的温度而言必须动用其他热源。

根据DE 10 2012 206 122 A1提出，也能够借助于感应线圈实现预先加温，使得构件被感应地加温。然而，通过感应引入热量与构件的几何形状相关。因此，对构件的均匀加温仅能在构件几何形状相对简单且构件的构型紧凑的情况下实现。在几何结构较复杂时，在处于形成中的构件中的涡流的构成被干扰，因此造成构件的不均匀的加温。此外，当应当达到特定的组装状态时，在构件中的冷却速度是决定性的。例如，在由镍基或钴基的超合金构成的涡轮机构件中，对于耐高热的构成方式重要的是：在组织中存在高份额的γ’沉淀物。然而，所述γ’沉淀物仅在低于大约1150℃的γ’固相温度的构件以慢于大约1℃/s被冷却时构成。因此，在由镍基超合金制造构件时期望的是，将构件在熔池附近的冷却限制于相应的温度，或在增材制造之前或期间将原材料加温到尽可能高的温度。对此，当然也必须相应地设计包围粉末床和/或原材料的设施部件。这尤其提出对所使用原料的高要求。

发明内容