DE102007059865A1 - Producing a mold body by structuring powder forming metallic material in layered manner, comprises subjecting layers one upon the other and melting each powder layer before bringing the powder layer with a wave like high energy radiation - Google Patents

Producing a mold body by structuring powder forming metallic material in layered manner, comprises subjecting layers one upon the other and melting each powder layer before bringing the powder layer with a wave like high energy radiation Download PDF

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Jochen Dr. Toepker
Bjoern Dr. Lorenz
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Abstract

The method for the production of mold body by structuring powder forming metallic material in layered manner, comprises subjecting layers one upon the other and melting each powder layer before bringing the powder layer with a wave like high energy radiation in a given area over the total layer thickness. The material is influenced for reaching defined characteristic value in the section of the mold body in local metallurgical manner. The material is post-treated by the supply of heat from an infrared radiator. The heat is brought by the high energy radiation. The method for the production of mold body by structuring powder forming metallic material in layered manner, comprises subjecting layers one upon the other and melting each powder layer before bringing the powder layer with a wave like high energy radiation in a given area over the total layer thickness. The material is influenced for reaching defined characteristic value in the section of the mold body in local metallurgical manner. The material is post-treated by the supply of heat from an infrared radiator. The heat is brought by the high energy radiation. The powder forming material is preheated and locally cooled. The intensity and/or the diameter of the high energy radiation are changed. A protection gas atmosphere is changed during the production process by adding an additive.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers durch schichtweises Aufbauen aus pulverförmigem, metallischem Werkstoff, bei dem nacheinander mehrere Schichten übereinander aufgebracht werden, wobei jede Pulverschicht vor dem Aufbringen der nachfolgenden Schicht mit einem Hochenergiestrahl in einem vorgegebenen Bereich über ihrer gesamten Schichtdicke vollständig aufgeschmolzen wird.The The invention relates to a method for producing a shaped body by layered build up of powdered, metallic Material in which successively applied several layers one above the other with each powder layer before applying the following Layer with a high energy beam in a given area over their entire layer thickness completely melted becomes.

Ein solches Verfahren, das auch als selektives Laser(strahl)schmelzen bekannt ist, ist aus DE 196 49 865 C1 bekannt. Bei dem darin offenbarten Verfahren wird ein metallisches Werkstoffpulver, das als bindemittel- und flussmittelfreies metallisches Werkstoffpulver vorliegt, zur Bildung eines Pulverbetts auf einer Auflagefläche verteilt. Ein von einer Rechnersteuerung geführter Laserstrahl wird über diejenigen Bereiche des Pulverbetts geführt, die den Querschnitt des zu fertigenden Formteils darstellen. Hierbei wird das metallische Werkstoffpulver durch den Laserstrahl auf Schmelztemperatur erhitzt, wobei die Energie des Laserstrahls so ausgewählt wird, dass das metallische Werkstoffpulver an der Auftreffstelle des Laserstrahls über seine Schichtdicke vollständig aufgeschmolzen wird, so dass nach dem Erstarren des Werkstoffs eine zusammenhängende Schicht festen Materials gebildet wird. Nach dem Bearbeiten der ersten Pulverschicht auf dieser ersten Schicht eine zweite Schicht des metallischen Werkstoffpulvers verteilt. Dieses wird wiederum mittels des Laserstrahls bereichsweise aufgeschmolzen, wobei durch ein Anschmelzen der zuvor ausgehärteten Bereiche der ersten Schicht eine schmelztechnische Verbindung zwischen den beiden Schichten erzeugt wird. Durch Wiederholen dieser Prozessschritte wird die gewünschte Formteilgeometrie schichtweise aufgebaut.Such a method, which is also known as selective laser (jet) melting, is out DE 196 49 865 C1 known. In the method disclosed therein, a metallic material powder, which is present as binder-free and flux-free metallic material powder, distributed on a support surface to form a powder bed. A guided by a computer control laser beam is passed over those areas of the powder bed, which represent the cross section of the molded part to be manufactured. In this case, the metallic material powder is heated by the laser beam to melting temperature, wherein the energy of the laser beam is selected so that the metallic material powder is completely melted at the point of impact of the laser beam over its layer thickness, so that after solidification of the material formed a continuous layer of solid material becomes. After working the first powder layer on this first layer, a second layer of the metallic material powder is distributed. This is in turn partially melted by means of the laser beam, wherein a fusion-technical connection between the two layers is produced by a melting of the previously cured areas of the first layer. By repeating these process steps, the desired molded part geometry is built up in layers.

Das selektive Laser(strahl)schmelzen unterscheidet sich von dem Prozess des selektiven Lasersinterns insbesondere dahingehend, dass bei dem letztgenannten Prozess das verwendete metallische Werkstoffpulver nicht vollständig aufgeschmolzen wird; vielmehr wird ein zweikomponentiges Metallpulver verwendet, das aus einer hochschmelzenden und einer niedrigschmelzenden Komponente besteht. Der Laserstrahl schmilzt die niedrigschmelzende Komponente auf, die als Bindematerial für die hochschmelzende Komponente dient. Es entsteht folglich eine metallische Matrix, wobei die Partikel der hochschmelzenden Komponente und der niedrigschmelzenden Komponente in einem Diffusionsprozess miteinander verbunden werden.The Selective laser (jet) melting differs from the process of selective laser sintering in particular in that the latter process, the metallic material powder used not completely melted; rather, it becomes one used two-component metal powder, which consists of a refractory and a low melting component. The laser beam melts the low melting point component used as the binding material for the refractory component is used. It therefore creates a metallic matrix, wherein the particles of the refractory component and the low-melting component in a diffusion process be connected to each other.

Der wesentliche Vorteil des selektiven Laser(strahl)schmelzens gegenüber dem selektiven Lasersintern ist, dass generativ Bauteile hergestellt werden können, die in ihrer Festigkeit und Dichte einem gegossenen Formteil annähernd entsprechen. Im Gegensatz dazu wird beim selektiven Lasersintern ein Formteil erzeugt, das aus einem relativ porösen Werkstoff besteht und das aufgrund der nur „klebenden" Verbindung der einzelnen Partikel untereinander lediglich eine geringe Festigkeit aufweist. Insbesondere aus diesem Grund wird das selektive Lasersintern nahezu ausschließlich zur Herstellung von Prototypen hergestellt, die keinen hohen mechanischen Belastungen ausgesetzt werden.Of the significant advantage of selective laser (jet) melting opposite the selective laser sintering is that generative components are produced which are cast in their strength and density Approximate shape match. In contrast, will produced during selective laser sintering a molding, which consists of a is relatively porous material and that due to the only "sticky" connection of the individual particles with each other only has a low strength. In particular from this Reason is the selective laser sintering almost exclusively manufactured for the production of prototypes that do not require high mechanical Be exposed to stress.

Durch die homogene Werkstoffsstruktur der mittels des aus der DE 196 49 865 C1 bekannten Verfahrens hergestellten Formkörper können lokale Abschnitte des Formkörpers, die gegebenenfalls besonderen Anforderungen genügen müssen, lediglich durch eine entsprechende Dimensionierung an diese Anforderungen angepasst werden. Eine große Dimensionierung zur Kompensation von hohen Belastungen geht jedoch mit dem Nachteil eines hohen Gewichts einher.Due to the homogeneous material structure of the means of the DE 196 49 865 C1 known mold produced local sections of the molding, which may have to meet special requirements, only be adapted by an appropriate dimensioning to these requirements. However, a large dimensioning for the compensation of high loads is accompanied by the disadvantage of a high weight.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, das aus der DE 196 49 865 C1 bekannte Verfahren dahingehend zu verbessern, dass an bestimmte Anforderungen angepasste Formkörper hergestellt werden können, wobei eine wesentlichen Erhöhung des Formkörpergewichts vermieden werden soll.Based on this prior art, the invention, the object is based on the DE 196 49 865 C1 to improve known methods to the effect that adapted to specific requirements moldings can be produced, with a substantial increase of the molding weight to be avoided.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.These The object is achieved by the subject matter of the independent patent claim solved. Advantageous embodiments are the subject the dependent claims.

Der Kern der Erfindung sieht vor, bei einem Verfahren der eingangs genannten Art, bei dem zur Herstellung eines Formkörpers durch ein schichtweises Aufbauen aus pulverförmigem, metallischem Werkstoff nacheinander mehrere Schichten übereinander aufgebracht werden, wobei jede Pulverschicht vor dem Aufbringen der nachfolgenden Pulverschicht mit einem Hochenergiestrahl in einem vorgegebenen Bereich über der gesamten Schichtdicke vollständig aufgeschmolzen wird, den Werkstoff zur Erzielung definierter Kennwerte in Abschnitten des Formkörpers lokal metallurgisch zu beeinflussen. Durch die lokale metallurgische Beeinflussung können die Werkstoffeigenschaften an entsprechenden Abschnitten des Formkörpers definiert eingestellt werden, um diese beispielsweise durch eine lokale Erhöhung der Werkstofffestigkeit an eine erhöhte Belastung anzupassen.Of the Core of the invention provides, in a method of the aforementioned Art, in which for producing a shaped body by a layered build up of powdered, metallic material successively applied several layers one above the other with each powder layer before applying the following Powder layer with a high energy beam in a given range over the entire layer thickness is completely melted, the material for achieving defined characteristic values in sections of the shaped body to influence metallurgically locally. By the local metallurgical influence can change the material properties Defined at corresponding sections of the molding be adjusted to this by, for example, a local increase to adapt the material strength to an increased load.

Als Hochenergiestrahl kann vorzugsweise ein Laserstrahl zum Einsatz kommen, wobei jedoch jegliche Arten von Hochenergiestrahlen, wie beispielsweise auch ein Elektronenstrahl verwendet werden kann.As the high-energy beam, a laser beam may preferably be used, but uses any types of high-energy beams, such as an electron beam can be.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Werkstoff lokal mittels einer Wärmeeinbringung nach dem Aufschmelzen beziehungsweise nach dem Verfestigen der Schmelze(nach)behandelt. Auf diese Weise kann eine lokale Vergütung des Werkstoffs erfolgen, mit dem Ziel beispielsweise die Härte, Zähigkeit oder Festigkeit des Werkstoffs gezielt zu beeinflussen. Ein weiterer wesentlicher Aspekt einer Wärmebeahndlung kann in der Vermeidung von Verzügen des Bauteils liegen; durch eine gezielte lokale Wärmebehandlung kann eine ungleichförmige Verteilung der Eigenspannungen im Bauteil, die insbesondere aus der lokal eingegrenzten thermischen Belastung beim Strahlschmelzen resultiert, reduziert bzw. durch Erzeugung von entgegen gesetzt gerichteten Eigenspannungen kompensiert werden.In In a preferred embodiment, the material becomes local by means of a heat input after melting or treated after solidification of the melt (after). In this way can be done a local compensation of the material, with For example, the hardness, toughness or To influence the strength of the material targeted. Another Essential aspect of a heat treatment can be avoided lie of distortion of the component; through a targeted local heat treatment can be a non-uniform distribution of residual stresses in the component, in particular from the localized thermal load results in beam melting, reduced or by generation be compensated by oppositely directed residual stresses.

Die Nachbehandlung mittels Wärmeeinbringung kann vorzugsweise mittels eines Infrarot-Strahlers (insbesondere für großflächige Anwendungen) oder auch einem nachlaufenden Hochenergiestrahl, insbesondere Laserstrahl (insbesondere bei hochschmelzenden Werkstoffen wie z. B. Wolfram) erfolgen.The Post-treatment by means of heat input can preferably by means of an infrared radiator (especially for large area Applications) or a trailing high-energy beam, in particular Laser beam (especially in high-melting materials such. B. tungsten).

Alternativ oder zusätzlich kann der Werkstoff dadurch lokal metallurgisch beeinflusst werden, dass der pulverförmige Werkstoff vorgewärmt wird. Die dadurch bewirkte Reduzierung der Temperaturdifferenz zwischen der Schmelze und dem übrigen Werkstoffpulver kann zu einer Reduzierung des Bauteilsverzugs führen. Ein Vorwärmen des pulverförmigen Werkstoffs ist zudem insbesondere dann vorteilhaft, wenn unterschiedliche Werkstoffe beim Strahlschmelzprozess zum Einsatz kommen, wobei diese Werkstoffe deutlich unterschiedliche Schmelztemperaturen aufweisen; in diesem Fall kann durch eine Vorwärmung des hochschmelzenden Werkstoffs die Menge der durch den Hochenergiestrahl einzubringenden Energie reduziert werden. Dadurch kann verhindert werden, dass es bereits zu einem unerwünschten Verdampfen des niedrigschmelzenden Werkstoffs kommt.alternative or in addition, the material can thereby locally metallurgical be influenced that preheated the powdery material becomes. The resulting reduction in the temperature difference between the melt and the remainder of the material powder can become a Reduce component distortion. A preheating the powdery material is also particularly then advantageous if different materials in the beam melting process be used, these materials are significantly different Have melting temperatures; in this case can by preheating of the refractory material the amount of the high energy beam be reduced to be introduced energy. This can be prevented that will already cause unwanted evaporation the low-melting material comes.

Eine weitere Möglichkeit zur lokalen metallurgischen Beeinflussung kann vorsehen, dass die Intensität und/oder der Durchmesser des Hochenergiestrahls verändert wird. Dadurch wird wiederum eine gezielte Beeinflussung der Aufheizung bzw. Abkühlung der einzelnen Abschnitte Abuteilabschnitte mit einer dadurch begründeten Veränderung der Werkstoffkennwerte beziehungsweise des Werkstoffverhaltens ermöglicht.A further possibility for local metallurgical influence can provide that intensity and / or diameter of the high energy beam is changed. This will turn a targeted influence on the heating or cooling the individual sections Abuteilabschnitte with a reasoned thereby Change in the material parameters or the Material behavior allows.

Eine weitere Möglichkeit zur lokalen metallurgischen Beeinflussung kann vorsehen, dass der Hochenergiestrahl wellenförmig oder kreisförmig (d. h. der Hochenergiestrahl wird in bestimmten Abständen in Bewegungsrichtung in einem kreisförmigen Bogen über einen bereits bearbeiteten Abschnitt des Bauteils geführt) verfahren wird. Dadurch kann insbesondere wiederum die Abkühlkurve und – durch das damit verbundene Schaffen gezielter Spannungszustände – die Werkstoffeigenschaften gezielt beeinflusst werden. Wird der Hochenergiestrahl hierbei über einen bereits erstartten Abschnitt des Bauteils geführt, kann auf diese Weise eine Reduzierung der Eigenspannung im Rahmen eines Anlassens des erstarten Werkstoffs dieses Abschnitts erreicht werden.A further possibility for local metallurgical influence can provide that the high energy beam wavy or circular (i.e., the high energy beam is in certain Distances in the direction of movement in a circular arc over guided an already processed section of the component) is moved. As a result, in turn, in particular, the cooling curve and - through the associated creation of specific states of tension - the Material properties are specifically influenced. Will the high energy beam in this case over an already staged section of the component led, this way can reduce the residual stress as part of a start of the staged material of this section be achieved.

Eine weitere, bevorzugte Möglichkeit zur lokalen metallurgischen Beeinflussung kann vorsehen, dass der Werkstoff lokal gekühlt wird. Das Kühlen kann – je nach angestrebtem Erfolg der lokalen metallurgischen Beeinflussung – sowohl vor dem Aufschmelzen als auch danach erfolgen.A further, preferred way to local metallurgical Influencing may provide that the material is cooled locally becomes. The cooling can - depending on the desired success the local metallurgical influence - both before the melting and then done.

In einer weiterhin bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, eine Schutzgasatmosphäre, unter der der Herstellungsprozess abläuft, gezielt während des Herstellungsprozesses zu verändern. Beispielsweise kann durch ein definiertes Mischungsverhältnis von Helium und Argon als Schutzgase die Tiefe des Schmelzkegels, d. h. die Tiefe bis zu der eine oder mehrere unter der Pulverschicht liegende, erstarrte Schichten durch den Hochenergiestrahl wieder aufgeschmolzen werden, beeinflusst werden. Dies liegt in den unterschiedlichen Wärmeleitfähigkeiten bei hohen Temperaturen dieser Gase begründet, so dass bei dem Auftreffen des Hochenergiestrahls unterschiedliche Wärmekonzentrationen erzeugt werden.In a further preferred embodiment of the present invention Invention can be provided, a protective gas atmosphere, under which the manufacturing process runs, targeted during of the manufacturing process. For example, can by a defined mixing ratio of helium and Argon as shielding gases the depth of the melting cone, d. H. the depth to the one or more underlying the powder layer, solidified layers be remelted by the high energy beam, influenced become. This is due to the different thermal conductivities justified at high temperatures of these gases, so that at the impact of the high energy beam different heat concentrations be generated.

In einer weiterhin bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann vorsehen sein, den verwendeten Werkstoff während des Herstellungsprozesses zu ändern und/oder den Ausgangswerkstoff durch Hinzufügen eines Zusatzwerkstoff zu verändern. Beispielsweise kann durch ein Hinzufügen von Niob ein feinkörnigeres Gefüge des Bauteilwerkstoffs erzeugt werden, wodurch sich die Festigkeit des Bauteils erhöht. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht, diese Festigkeitssteigerung, die gleichzeitig mit einer Erhöhung der Dichte und damit des Bauteilgewichts einhergeht, lokal auf die Bereiche zu beschränken, an denen eine solche Festigkeitssteigerung notwendig ist.In a further preferred embodiment of the present invention Invention may provide for the material used during to change the manufacturing process and / or the starting material by adding a filler material change. For example, by adding niobium, a finer-grained Structure of the component material can be generated, resulting in increases the strength of the component. The invention Procedure allows this increase in strength at the same time with an increase in the density and thus the weight of the component goes hand in hand with restricting locally to the areas where such an increase in strength is necessary.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.The Invention is described below with reference to an illustrated in the drawings Embodiment explained in more detail.

In den Zeichnungen zeigt:In the drawings shows:

1: ein mittels eines erfindungsgemäßen Verfahrens hergestelltes Bauteil, 1 a component produced by means of a method according to the invention,

2: ein idealisierter Temperaturverlauf im Schmelzbad zur Erzielung bestimmter Eigenschaften in dem Bauteil der 1 und 2 : an idealized temperature profile in the molten bath to achieve certain properties in the component of the 1 and

3: die Umsetzung des Temperaturverlaufs durch eine gezielte Führung eines Laserstrahls. 3 : the implementation of the temperature profile by a targeted guidance of a laser beam.

In der 1 ist ein Bauteil dargestellt, das mittels eines erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt wurde. Der grundsätzliche Verfahrensablauf des hierbei zum Einsatz kommenden Laserstrahlschmelzens ist aus der DE 196 49 865 C1 bekannt. Der erfindungswesentliche Unterschied zu dem aus der DE 196 49 865 C1 bekannten Verfahren liegt darin, dass der pulverförmige Werkstoff zur Erzielung definierter Kennwerte in Abschnitten des Bauteils lokal metallurgisch beeinflusst wird. Auf diese Weise sollen in definierten Ab schnitten bestimmte Werkstoff- und/oder Bauteileigenschaften erzeugt werden.In the 1 a component is shown which has been produced by means of a method according to the invention. The basic procedure of the laser beam melting used in this case is from the DE 196 49 865 C1 known. The invention essential difference to that of the DE 196 49 865 C1 known method is that the powdery material to achieve defined characteristics in sections of the component is locally influenced metallurgically. In this way, certain material and / or component properties are to be generated in defined sections.

Bei dem in der 1 dargestellten Ausführungsbeispiel, das ein Bauteil darstellt, das als Motorträgerelement in der Tragstruktur eines Kraftfahrzeugs zum Einsatz kommen soll, ist vorgesehen, die Streckgrenze des erstarrten Werkstoffs in Richtung des Pfeils 1 ansteigen zu lassen, um ein optimiertes Verformungsverhalten im Crashfall zu erhalten. Eine Beeinflussung der Streckgrenze (wie grundsätzlich der Zähigkeit bzw. Festigkeit) des Werkstoffs kann beispielsweise durch ein Nacherwärmen (z. B. mittels Infrarot und/oder Hochenergiestrahlung), durch eine Veränderung der Laserintensität, durch eine kreisförmige Bewegung des Laserstrahls, durch ein lokales Kühlen, durch eine Veränderung der Schutzgasatmosphäre (Helium statt Argon) und/oder durch ein Hinzufügen eines Zusatzwerkstoffs (z. B. mit einer Lanze) erfolgen.In the in the 1 illustrated embodiment, which represents a component which is to be used as a motor support member in the support structure of a motor vehicle is provided, the yield strength of the solidified material in the direction of the arrow 1 to increase in order to obtain an optimized deformation behavior in the event of a crash. An influence on the yield strength (such as, in principle, the toughness or strength) of the material can be influenced, for example, by a reheating (eg by means of infrared and / or high-energy radiation), by a change in the laser intensity, by a circular movement of the laser beam, by a local cooling , by a change in the inert gas atmosphere (helium instead of argon) and / or by adding a filler (eg with a lance) done.

Weiterhin sind an der Oberseite des Bauteils Bohrlöcher 4 zur Aufnahme von Verschraubungen vorgesehen, bei denen der Werkstoff randseitig während des Strahlschmelzprozesses derart beeinflusst wurde, dass sich eine höhere Festigkeit ergibt; hierdurch soll ein ungewolltes Ausreißen der Schraubverbindung verhindert werden. Hierzu wurde beispielsweise das Gefüge in diesem Bereich gezielt gehärtet. Dies kann beispielsweise durch ein lokales Kühlen des Werkstoffs erfolgen.Furthermore, at the top of the component boreholes 4 provided for receiving screw connections, in which the material was influenced at the edge during the beam melting process in such a way that a higher strength results; This is intended to prevent unintentional tearing of the screw connection. For this purpose, for example, the structure was specifically hardened in this area. This can be done for example by a local cooling of the material.

Das Motorträgerelement der 1 besteht im wesentlichen aus einem Längsträger 2 sowie einer Aufnahmeplatte 3, die jedoch einstückig mittels eines Strahlschmelzprozesses hergestellt wurden. Um eine gute Materialanbindung zwischen dem Längsträger 2 und der Aufnahmeplatte 3 zu erreichen wurde bei einer Bearbeitung des pulverförmigen Werkstoffs in diesem Bereich die Schutzgasatmosphäre gezielt verändert, um eine starke Materialverzahnung zu erhalten. Konkret wurde eine stoff- und formschlüssige Ver bindung erzeugt, d. h. eine aufgebrachte Schicht wurde in die darunter vorhandene Schicht verzahnt.The engine mount of the 1 consists essentially of a side member 2 and a receiving plate 3 , but which were manufactured in one piece by means of a jet melting process. To ensure good material connection between the side member 2 and the receiving plate 3 was reached during a processing of the powdery material in this area, the inert gas atmosphere selectively changed to obtain a strong material toothing. Specifically, a material and form-locking Ver connection was generated, ie an applied layer was interlocked in the underlying layer.

Die 2 zeigt einen idealisierten Temperaturverlauf (Temperatur T über der Zeit t) für das durch den Laser erzeugte Schmelzbad; durch einen solchen Temperaturverlauf soll erreicht werden, dass der erstarrte Werkstoff eine hohe Streckgrenze erreicht.The 2 shows an idealized temperature profile (temperature T over time t) for the molten bath produced by the laser; By such a temperature profile is to be achieved that the solidified material reaches a high yield strength.

Eine Möglichkeit zur Erzeilung des Temperaturverlaufs der 2 ist in der 3 dargestellt. Durch ein schleifenförmiges Verfahren des Laserstrahls über das Werkstoffpulver kann ein Nacherwärmen des zuvor aufgeschmolzenen und teilweise wieder abgekühlten Werkstoffs erzielt werden. Der erneute Temperaturanstieg in dem Schmelzbad ist in der Kurve des Diagramms der 2 deutlich erkennbar. Der Temperaturverlauf in dem Schmelzbad des Werkstoffs kann bei dem schleifenförmigen Verfahren des Laserstrahls gemäß der 3 weiterhin dadurch beeinflusst werden, dass die Geschwindigkeit, mit der der Laserstrahl über den Werkstoff geführt wird, verändert wird. Dies ist in der 3 schematisch durch unterschiedliche Stricharten dargestellt. In den Abschnitten, die durch eine gestrichelte Linie dargestellt sind, ist die Verfahrgeschwindigkeit geringer als in den übrigen Abschnitten.One way to Erzeilung the temperature profile of 2 is in the 3 shown. By a loop-shaped process of the laser beam over the material powder reheating the previously melted and partially cooled material can be achieved. The renewed temperature rise in the molten bath is in the graph of the graph 2 clearly. The temperature profile in the molten bath of the material can in the loop-shaped method of the laser beam according to the 3 Furthermore, be influenced by the fact that the speed at which the laser beam is passed over the material is changed. This is in the 3 schematically represented by different line types. In the sections, which are represented by a dashed line, the travel speed is lower than in the other sections.

Weitere Beispiele zur erfindungsgemäß gezielten Veränderung der Werkstoff- und/oder Bauteileigenschaften sind im folgenden angegeben.Further Examples of the invention targeted change the material and / or component properties are given below.

Eine hohe Maßhaltigkeit des Bauteils (d. h. eine Vermeidung von Verzügen) kann beispielsweise erreicht werden durch ein Nacherwärmen (z. B. mittels Infrarot und/oder Hochenergiestrahlung), durch ein Vorerwärmen des Pulvers (Austreiben von Wasser und Wasserstoff und dadurch Erhöhung der Fließfähigkeit des Pulvers), durch eine Veränderung der Laserintensität, durch eine kreisförmige Bewegung des Laserstrahls, durch ein lokales Kühlen.A high dimensional stability of the component (ie avoidance) of delays) can be achieved for example by reheating (eg by means of infrared and / or high-energy radiation), by preheating the powder (expelling water and hydrogen, thereby increasing flowability of the powder), by a change in the laser intensity, by a circular motion of the laser beam, through a local cooling.

Die Prozessgeschwindigkeit kann durch ein Nacherwärmen des Werkstoffs (z. B. mittels Infrarot und/oder Hochenergiestrahlung) beschleunigt werden.The Process speed can be achieved by reheating the Material (eg by means of infrared and / or high-energy radiation) be accelerated.

Die lokalen Spannungen im Bauteil können gezielt beeinflusst werden durch ein Nacherwärmen (z. B. mittels Infrarot und/oder Hochenergiestrahlung), durch eine Veränderung der Laserintensität, durch eine kreisförmige Bewegung des Laserstrahls, durch ein lokales Kühlen, durch eine Veränderung der Schutzgasatmosphäre (z. B. Helium statt Argon) und/oder durch ein Hinzufügen eines Zusatzwerkstoffs (z. B. mit einer Lanze).The Local stresses in the component can be specifically influenced be by a reheating (eg., By means of infrared and / or High-energy radiation), by a change in the laser intensity, through a circular movement of the laser beam, through a local cooling, by a change in the inert gas atmosphere (eg, helium instead of argon) and / or by adding an additional material (eg with a lance).

Eine gezielte Verdichtung des Gefüges kann erreicht werden durch ein Nacherwärmen (z. B. mittels Infrarot und/oder Hochenergiestrahlung), durch ein Vorerwärmen des Pulvers (Austreiben von Wasser und Wasserstoff und dadurch Erhöhung der Fließfähigkeit des Pulvers), durch eine Veränderung der Laserintensität, durch eine Veränderung der Schutzgasatmosphäre (z. B. Helium statt Argon) und/oder durch ein Hinzufügen eines Zusatzwerkstoffs (z. B. mit einer Lanze).A targeted densification of the structure can be achieved by reheating (eg with infrared and / or high-energy radiation), by preheating the powder (expelling water and hydrogen and thereby increasing the flowability of the powder), by changing the laser intensity, by changing the inert gas atmosphere (eg helium instead of argon) and / or by adding a filler material (eg with a lance).

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Claims (11)

Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers durch schichtweises Aufbauen aus pulverförmigem, metallischem Werkstoff, bei dem nacheinander mehrere Schichten übereinander aufgebracht werden, wobei jede Pulverschicht vor dem Aufbringen der nachfolgenden Pulverschicht mit einem Hochenergiestrahl in einem vorgegebenen Bereich über der gesamten Schichtdicke aufgeschmolzen wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoff zur Erzielung definierter Kennwerte in Abschnitten des Formkörpers lokal metallurgisch beeinflusst wird.A process for the production of a shaped article by layering of powdered metallic material, wherein successively several layers are applied one above the other, wherein each powder layer is melted before applying the subsequent powder layer with a high energy beam in a predetermined range over the entire layer thickness, characterized in that the material is locally metallurgically influenced to achieve defined characteristic values in sections of the shaped body. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoff mittels Wärmeeinbringung nachbehandelt wird.Process according to claim 1, characterized characterized in that the material by means of heat input is treated. Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärme mittels eines Infrarot-Strahler eingebracht wird.Process according to claim 2, characterized characterized in that the heat by means of an infrared radiator is introduced. Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärme mittels eines nachlaufenden Hochenergiestrahls eingebracht wird.Process according to claim 2, characterized characterized in that the heat by means of a trailing High energy beam is introduced. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der pulverförmige Werkstoff vorgewärmt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the powdery material is preheated. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Intensität und/oder der Durchmesser des Hochenergiestrahls verändert wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the intensity and / or the Diameter of the high energy beam is changed. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochenergiestrahl wellenförmig verfahren wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the high energy beam wavy is moved. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoff lokal gekühlt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the material is locally cooled becomes. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schutzgasatmosphäre während des Herstellprozesses verändert wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a protective gas atmosphere during the manufacturing process is changed. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der verwendete Werkstoff während des Herstellprozesses geändert wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the material used during the manufacturing process is changed. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoff während des Herstellprozesses durch Hinzufügen eines Zusatzwerkstoffs verändert wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the material during the Manufacturing process by adding a filler material is changed.
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