[发明专利]用于在增材制造中利用连续定义的制造参数照射粉末层的方法

说明书

本发明涉及一种用于在增材制造中提供用于选择性照射粉末层的数据的方法，该方法包括：为部件(10)提供预定义的部件几何形状；将部件几何形状(10)划分成用于增材制造的至少一个第一部件层(S1)和位于第一部件层之上的第二部件层(S2)，其中第二部件层(S2)的轮廓(B)与第一部件层(S1)的轮廓(A)不相同；以及连续地定义用于在第一部件层(S1)的轮廓(A)的熔池区域(X)中增材制造第二部件层(S2)的至少一个制造参数(HP)。本发明还涉及对应的部件和计算机程序产品。

技术领域

本发明涉及用于增材制造的方法或作为增材制造方法的一部分的方法。该方法特别地涉及在增材制造中提供用于选择性照射粉末层的数据或信息。

本发明还涉及对应的增材制造方法以及根据该方法制造的部件。本发明还涉及一种计算机程序或计算机程序产品以及对应的计算机可读介质。

背景技术

用于制造部件的生成或增材方法包括例如选择性激光熔化(SLM)或激光烧结(SLS)或电子束熔化(EBM)作为粉末床方法。

激光熔覆(LMD)同样属于增材方法。

一种用于选择性激光熔化的方法是例如从EP 2 601 006 B1中已知的。

增材制造(英文：“additive manufacturing”)已经证明是对于复合的或复杂的或精细设计的部件(例如迷宫状结构、冷却结构和/或轻型结构)特别有利的。特别地，由于特别短的工艺步骤链，增材制造是有利的，因为部件的生产步骤或制造步骤可以直接在相应的CAD文件的基础上进行。

此外，迄今为止，增材制造是对于开发或生产如下的原型特别有利的，这样的原型借助于常规的减材或切削方法或铸造技术无法生产或无法高效地生产。

如这里所描述的，组件或部件优选地用于流体机械中，优选地被提供在燃气轮机的热气路径中。部件优选地由镍基或高温合金(特别是镍基或钴基的高温合金)构成，或包含这样的合金。合金还可以优选地是沉淀硬化的、氧化硬化的和/或分散硬化的。

增材制造需要以优选是预定义的照射参数或制造参数选择性地照射粉末层。必须至少部分地根据部件的几何形状选择相应的参数。根据部件的边缘区域或轮廓(或用于部件的边缘区域或轮廓)当前是否被照射或是否是内部区域，参数会关于部件的最佳材料结构(例如表面质量、热裂纹敏感性)发生变化。这尤其如此，因为在增材制造期间到熔池中的热量输入或来自熔池中的热量耗散取决于当前的(横向)位置或待固化的区域或相应的层。

此外，特别是对于部件轮廓的制造或照射而待选择的制造参数必须特别根据以下情况调整：新的或当前待固化的部件层是由位于其下的(已构建的或已制造的)结构支撑还是例如横向突出或伸出该结构。尽管例如选择性熔化方法有一定的“设计自由度”，但是增材制造所描述的部件的突出结构众所周知地是巨大的挑战。例如，借助于SLM或EBM很难或完全不可能制造部件的突出区域，特别是具有大于45°的突出角度的突出区域。

特别地，已构建和/或待固化的部件层的部件轮廓常常包含由几何形状引起的所谓的“下皮区域”或突出部以及由位于下方的层支撑的“上皮”区域。上皮区域中的部件轮廓优选地具有垂直的壁或例如平行于部件的构建方向走向的轮廓。

根据部件的哪个轮廓根据部件的几何形状应当是直的，相应地分配不同的制造参数或照射参数。

在这里，所提及的参数优选地表征用于照射部件的所谓的矢量、或照射轨迹或曝光轨迹、或相应的路径，根据该路径在粉末层上方引导能量束(例如激光束)，以便选择性地且根据部件的所期望的几何形状地固化相应的起始粉末。能量束可以以曲折的形状在粉末床上方被引导，以便重熔和固化尽可能大的区域。优选地，可以属于矢量的各个照射路径彼此仅稍稍隔开，从而熔池到达粉末床的的整个待熔化的表面，并且必要时使得相邻的、已经凝固的路径或轨迹至少部分地重新被熔化。除了在内部照射部件层之外，如上面所描述的，在相应的层的边缘上的轮廓照射也是必要的或有利的。