[发明专利]用于选择性照射材料层的方法、制造方法和计算机程序产品在审

专利信息
申请号: 201980011804.2 申请日: 2019-01-08
公开(公告)号: CN111712340A 公开(公告)日: 2020-09-25
发明(设计)人: O·盖森 申请(专利权)人: 西门子股份公司
主分类号: B22F3/105 分类号: B22F3/105;B23K15/00;B33Y10/00;B33Y50/02;B23K26/342;B29C64/153;B29C64/393
代理公司: 北京市金杜律师事务所 11256 代理人: 张鹏
地址: 德国*** 国省代码: 暂无信息
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摘要:
搜索关键词: 用于 选择性 照射 材料 方法 制造 计算机 程序 产品
【说明书】:

发明涉及一种用于在增材制造中选择性照射材料层(S)的方法,该方法包括:提供预先确定的部件几何结构(B),该部件几何结构(B)包含待增材制造的部件(B)的各个层(S)的几何信息;以及在用于制造部件(B)的待构造的层(S)的多个表面区域(1FB、2FB)中分层建立照射图案(BM),其中该照射图案(BM)在每个表面区域(FB)中包括多个照射矢量(V);以及当在第一区域(1FB)中低于预先定义的照射矢量长度(Lm)时,延长该层(S)的与第一区域(1FB)相邻的第二区域(2FB)中的多个照射矢量,直至部件轮廓(10)。

技术领域

本发明涉及一种用于在增材制造中选择性照射材料层的方法、一种相应的增材制造方法、一种使用这样的制造方法制造的部件、以及一种相应的计算机程序产品。

背景技术

用于选择性照射的方法可以表示或包括CAM(计算机辅助制造)方法。

部件优选表示被用于流体机械的部件,优选是被用于燃气涡轮机的热气路径的零件。对应地,该部件优选地由镍基超合金或钴基超合金组成或包括镍基超合金或钴基超合金。另外,合金可以是沉淀硬化或分散硬化的。

适合于所描述的部件的生成制造方法或增材制造方法包括例如作为粉末床方法的选择性激光熔化(SLM)或激光烧结(SLS)或电子束熔化(EBM)。

用于选择性激光熔化的方法例如根据EP 2 601 006 B1已知。

增材制造方法被证明对于复杂设计的部件、繁杂设计的部件、或掐丝设计的部件(例如,迷宫式结构、冷却结构、和/或轻质结构)特别有利。

特别地,增材制造由于特别短的加工步骤链是有利的,因为可以在相应的CAD文件的基础上进行部件的制造或构造步骤。

通常例如借助于这样的CAD文件来定义或提供部件几何结构,并且在计算机辅助制造方法的范围内,该几何结构被细分为各个层(切片)。为了对用于部件的最终(物理)制造例如可以由粉末形式的基础材料构成的这些层进行选择性固化,则为每个待固化的部件层建立具有单独照射矢量的照射图案。优选地,这同样例如借助于CAM方法在计算机辅助下进行。

在后续制造中,根据所期望的几何分辨率,部件的设计模型所细分成的层厚度可以小于100μm,例如从40μm至60μm。相应地,层的数目以及要建立的照射图案或照射轨迹的数目较高。方便地,仅在待固化的层的实际上要固化的横向区域或表面区域中建立照射图案。表面区域可以表示部件层的层平面中的虚拟区域或建模区域,或者在把部件的物理构造考虑在内的情况下,也可以表示如在粉末床的平面图中所看到的区域。

可以例如根据期望的部件几何结构选择性地借助于电子束或激光束进行照射,其中粉末首先在待固化的表面区域中熔化,然后凝固或固化,以便制造部件的结构。

对于为部件的实际物理增材制造准备的CAM方法,优选地布置照射路径(照射图案),使得可以扫描粉末层并且例如在整个表面上熔化粉末层。为此,待固化的层优选地被细分为多个上述表面元件或表面区域,例如条纹或棋盘状的表面或表面分段。

优选地,建立照射图案,使得能量束(电子束或激光)随后可以在层上以曲折形状进行引导或扫描。对于这种照射,因此建立例如形成照射图案的曲折照射矢量。

在基于粉末床的工艺期间使用能量束对层进行照射之后,通常相对于构造板旋转照射图案,以便防止部件中的结构缺陷,结构缺陷例如由于激光路径直接布置在彼此上方而形成,并且以便在部件中生成更均匀的配置。同时,这意味着对照射图案进行分层调整或必须进行分层调整,并且照射矢量的长度可能在层与层之间变化很大。由于这种情况而更加严重发生的一个问题是由照射矢量(扫描矢量)太短而导致的局部过热。该过热优先发生在层边缘或层侧面处,或发生在层的轮廓高度弯曲的层的其他区域处。

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