[发明专利]利用硬化的增材制造方法

说明书

本发明涉及一种机器部件(10)的增材制造方法(100)。本方法(100)包括提供至少一个材料层(12)的第一步骤(110)。接着第二步骤(120)，其中利用激光器(20)照射材料层(12)直到材料层(12)局部熔化。根据本发明，在第一步骤(110)中，以局部可调整的方式把硬化剂(42)添加到材料层(12)的基材(30)，并在第二步骤(120)中，通过激光器(20)的照射，硬化剂(42)被至少封围在基材(30)中。

技术领域

本发明涉及一种包括一体硬化的用于机器部件的增材制造方法。本发明还涉及一种利用其可执行根据本发明的方法的计算机程序产品。本发明还涉及一种包含这种计算机程序产品的控制单元和一种配置有这种控制单元的制造装置。本发明还涉及一种机器部件，特别是可以利用根据本发明的方法制造的机器部件。

背景技术

已公开的专利申请DE 10 2004 008 054 A1公开了一种用于制造三维制品的方法，其中制造了金属粉末层。金属粉末层受到激光束作用以熔化金属粉末层。使用包括铁基粉末材料、镍和/或镍合金粉末材料、铜和/或铜合金粉末材料以及石墨粉末材料的金属粉末组合物。

许多技术领域的目标是通过增材制造制造机械高应力的机器部件。一个特定的目标是通过增材制造制造需要高硬度的机器部件。同时的目标是简化这种机械高应力的机器部件的制造，同时提高这种机器部件设计中的结构自由度。本发明解决的问题是提供一种通过增材制造来制造要求苛刻的机器部件的选择。

发明内容

本发明所解决的问题由根据本发明的方法解决，该方法旨在通过增材制造来制造机器部件。该方法包括第一步，提供至少一个材料层。为此，材料层可以通过至少一个分配装置在操作区域中基本上平面地施加。在第二步中，利用激光器照射材料层。材料层通过利用激光器的照射而局部熔化。在利用激光器照射后，这样局部熔化的区域通过散热来自动硬化。激光在第二步中基本上以图案通过并相应地照射材料层。第一步应用的材料层包括基材。

根据本发明，材料层还包括可以添加到基材中的硬化剂。硬化剂在第一步中以可调整的方式局部添加到基材中。硬化剂的这种添加可调整到可指定在表面上的可选位置处向基材的材料层添加多少硬化剂的程度。特别地，这使得可以在由材料层限定的平面内调整硬化剂的浓度梯度。这导致材料层在基材和硬化剂方面的局部变化的部分组成。另外，根据本发明，硬化剂在利用激光器照射材料层的第二步中至少埋入在基材中。材料层特别是基材的局部熔化，引起一种热/化学和物理状态，其中硬化剂在固化时至少结合即埋入到熔化的基材中。

硬化剂埋入在基材中至少引起硬化。硬化剂的局部浓度越高，硬化可能越强。这加速了需要硬化的机器部件的制造。硬化剂的可调整的添加使得正在制造的机器部件能够以可指定的方式进行硬化。可以基本上任意指定寻求增加或减少硬化的区域。这消除了对渗碳的需要，例如，碳要结合到金属中的分布是由渗碳气氛中的扩散行为引起的。根据本发明的方法总而言之提供了一选择，该选择允许通过增材制造快速制造硬化的机器部件，并且由于局部硬度的可调整性而提供了高度的结构自由度。

在要求保护的方法的一个实施例中，在利用激光器照射材料层的第二步中能够至少部分地溶解在基材中。通过激光器局部引入的热能允许所埋入的硬化剂扩散到基材中。这可以例如以元素的形式把硬化剂的原子结合在基材的原子晶格中。硬化剂至少部分地扩散到基材中使得可以缩短随后的扩散处理。

在要求保护的方法的另一实施例中，可以局部调整硬化剂的分配量。为此，可以相应地控制把硬化剂添加到基材中的分配装置。例如，可以调整分配装置的分配喷嘴的打开持续时间、打开程度和/或输送压力。硬化剂的局部分布因此可通过相应制造装置的简单参数来指定。此外，可以调整材料层的层厚以影响要实现的硬度分布。