CH708863B1

CH708863B1 - Process for producing a mold, process for producing a molded part and system for producing a molded part using a mold.

Info

Publication number: CH708863B1
Application number: CH01723/14A
Authority: CH
Inventors: Hu Zhaoli
Original assignee: Gen Electric
Priority date: 2013-11-08
Filing date: 2014-11-07
Publication date: 2020-06-30
Also published as: GB201419868D0; DE102014116297A1; GB2520184B; CH708863A2; GB2520184A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum erzeugen einer Gussform, das aufweist: Durchführen 1 einer Laserablation an einem vorläufigen Wachsgussmodell zur Ausbildung eines modifizierten Wachsmodells, das wenigstens ein Kühlloch aufweist (P2), das in dem Vorläufigen Wachsgussmodel fehlt; Beschichten des modifizierten Wachsmodells (P5), um eine Gussformgestalt um das modifizierte Wachsmodel herum auszubilden; und Entfernen des modifizierten Wachsmodells, um eine Gussform zu hinterlassen, die das wenigstens eine Kühlloch aufweist (P6). Des weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum erzeugen eines Formteils unter Verwendung der o.g. Gussform und ein System zur Herstellung eines Formteils.The invention relates to a method for producing a casting mold, which comprises: performing 1 laser ablation on a preliminary wax casting model to form a modified wax model which has at least one cooling hole (P2) which is missing in the preliminary wax casting model; Coating the modified wax model (P5) to form a mold around the modified wax model; and removing the modified wax model to leave a mold having the at least one cooling hole (P6). Furthermore, the invention relates to a method for producing a molded part using the above. Mold and a system for producing a molded part.

Description

TECHNISCHES FELD DER ERFINDUNGTECHNICAL FIELD OF THE INVENTION

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft Materialverarbeitung. Insbesondere betrifft der Gegenstand ein Verfahren zum Erzeugen einer Gussform, ein Verfahren zum Erzeugen eines Formteils und ein System zur Herstellung eines Formteils unter Verwendung einer Gussform. The present invention relates to material processing. In particular, the subject matter relates to a method for producing a mold, a method for producing a molded part and a system for producing a molded part using a mold.

HINTERGRUND ZU DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION

[0002] Das Giessen von Teilen, z.B. Metallteilen, zur Verwendung in Maschinen, wie z.B. Turbomaschinen und/oder dynamoelektrischen Maschinen, wird herkömmlich durch Erzeugung einer Gussform aus einem Formteil und Giessen oder anderweitiges Einbringen eines verflüssigten Materials (z.B. Metall) in die Gussform bewerkstelligt. Das verflüssigte Material wird dann abgekühlt, um ein erstarrtes Teil in der Gestalt der Öffnung in der Gussform auszubilden. Die Gussform wird herkömmlich durch Erzeugen einer Wachsform, Beschichten der Wachsform, z.B. mit einer oder mehreren keramischen Schichten, und Entfernen des Wachses, um die Kontur dieser Gestalt als die Gussform zum Giessen des verflüssigten Materials zu hinterlassen, erzeugt. The casting of parts, e.g. Metal parts for use in machines such as Turbo machines and / or dynamoelectric machines are conventionally accomplished by creating a mold from a molded part and casting or otherwise introducing a liquefied material (e.g. metal) into the mold. The liquefied material is then cooled to form a solidified part in the shape of the opening in the mold. The mold is conventionally made by creating a wax mold, coating the wax mold, e.g. with one or more ceramic layers, and removing the wax to leave the contour of this shape as the mold for pouring the liquefied material.

[0003] Bestimmte Formen in Teilen können schwierig und/oder aufwändig herzustellen sein, da das Wachsbasismaterial, das zur Erzeugung dieser Formen verwendet wird, nicht immer einfach zu handhaben ist. In einigen Fällen wird ein „Basis“- oder Grund-)Wachsbasismaterial geformt, und dann werden Kühllöcher dem Wachsmodel durch maschinelle Bearbeitung die-ses Wachsbasismaterials hinzugefügt, um die Merkmale auszu-bilden, die beschichtet werden und später das Teil formen. Dieser Prozess kann teuer, zeitaufwändig und komplex sein. Certain shapes in parts can be difficult and / or expensive to manufacture because the wax base material used to create these shapes is not always easy to handle. In some cases, a “base” (base) wax base material is formed, and then cooling holes are added to the wax model by machining this wax base material to form the features that are coated and later form the part. This process can be expensive, time-consuming and complex.

[0004] Andere Ansätze umfassen das Hinzufügen von Merkmalen zu dem Wachsgusswerkzeug, das die Gestalt des Wachsmodells formt, bevor die Gussform erzeugt wird. Dies kann schneller sein als eine Modifikation nach der Erzeugung des Wachsmo-dells, kann aber aufgrund der Notwendigkeit, das gesamte Wachsgusswerkzeug umformen zu müssen, teuer sein. Zusätzlich kann eine Modifikation des ursprünglichen Wachsgusswerkzeugs einen Konflikt zwischen Merkmalen herbeiführen, z.B. zwischen Merkmalen, die sich in verschiedene Richtungen erstrecken. Sub-Wachsmodelle und Zusammenstellungen von Wachsmodellen können ebenfalls verwendet werden, aber diese Ansätze bilden Nähte aus, die eine nachträgliche Korrektur erfordern. Other approaches include adding features to the wax mold that mold the shape of the wax model before the mold is created. This can be faster than a modification after the wax model has been created, but can be expensive due to the need to reshape the entire wax mold. In addition, modification of the original wax molding tool can cause a conflict between features, e.g. between features that extend in different directions. Sub-wax models and assemblies of wax models can also be used, but these approaches form seams that require subsequent correction.

KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNGBRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION

[0005] Ein erster Aspekt der Erfindung umfasst ein Verfahren zum Erzeugen einer Gussform, das aufweist: Durchführen einer Laserablation an einem vor-läufigen Wachsgussmodell zur Ausbildung eines modifizierten Wachsmodells, das wenigstens ein Kühlloch aufweist, das in dem vorläufigen Wachsgussmodell fehlt; Beschichten des modi-fizierten Wachsmodels zur Bildung einer Gussformgestalt um das modifizierte Wachsmodel herum; und Entfernen des modifi-zierten Wachsmodells, um eine Gussform zu hinterlassen, die das wenigstens eine Kühlloch aufweist. A first aspect of the invention includes a method of creating a mold, comprising: performing laser ablation on a preliminary wax mold to form a modified wax model that has at least one cooling hole that is missing from the preliminary wax mold; Coating the modified wax model to form a mold around the modified wax model; and removing the modified wax model to leave a mold having the at least one cooling hole.

[0006] In dem Verfahren der vorstehend erwähnten Art kann das Gussmaterial Stahl oder Stahl enthaltende Legierungen aufweisen. In the method of the type mentioned above, the cast material may comprise steel or alloys containing steel.

[0007] Alternativ dazu oder zusätzlich kann das Erzeugen des Formteil aufweisen: Giessen des Gussmaterials in die Gussform, die das wenigstens eine Kühlloch aufweist; und Abkühlen des Gussmaterials, um das Formteil zu festigen. Alternatively or additionally, the production of the molded part can include: pouring the casting material into the casting mold, which has the at least one cooling hole; and cooling the molding material to solidify the molding.

[0008] In dem Verfahren jeder beliebigen vorstehend erwähnten Art kann das Durchführen der Laserablation ein Anwenden eines Ultrakurzpulslasers auf das vorläufige Wachsgussmodell aufweisen, um einen Abschnitt des vorläufigen Wachsgussmodells direkt zu verdampfen, wodurch das wenigstens eine Kühlloch ausgebildet wird, wobei das Kühlloch ein Seitenverhältnis von ungefähr 5 zu ungefähr 10 aufweisen kann. In the method of any of the types mentioned above, performing the laser ablation may include applying an ultrashort pulse laser to the preliminary wax mold to directly vaporize a portion of the preliminary wax model, thereby forming the at least one cooling hole, the cooling hole having an aspect ratio of can be about 5 to about 10.

[0009] In dem Verfahren jeder beliebigen vorstehend erwähnten Art kann das direkte Verdampfen ein Erhöhen einer lokalen Temperatur des Abschnitts des vorläufigen Wachsgussmodells auf über ungefähr 500 Grad Celsius aufweisen. [0009] In the method of any of the types mentioned above, the direct evaporation may include raising a local temperature of the portion of the preliminary wax mold to over about 500 degrees Celsius.

[0010] Zusätzlich kann das direkte Verdampfen ein Beibehalten einer Temperatur eines benachbarten Abschnitts des vorläufigen Wachsgussmodells unterhalb von ungefähr 120 Grad Celsius aufweisen. [0010] In addition, the direct evaporation may include maintaining a temperature of an adjacent portion of the preliminary wax molding model below approximately 120 degrees Celsius.

[0011] Das Verfahren jeder beliebigen vorstehend erwähnten Art kann ferner ein Scannen des modifizierten Wachsmodells zur Abbildung des wenigstens einen Kühllochs nach der Durchführung der Laserablation aufweisen. The method of any type mentioned above may further include scanning the modified wax model to image the at least one cooling hole after performing the laser ablation.

[0012] In dem Verfahren jeder beliebigen vorstehend erwähnten Art kann das Scannen ein Durchführen wenigstens entweder eines zweidimensionalen Scans und/oder eines dreidimensionalen Scans von dem wenigstens einen Kühlloch aufweisen. In the method of any of the aforementioned types, the scanning may include performing at least one of a two-dimensional scan and / or a three-dimensional scan of the at least one cooling hole.

[0013] Zusätzlich kann das Verfahren der zuvor erwähnten Art ferner ein Durchführen einer anschliessenden Laserablation an dem modifizierten Wachsmodell auf der Basis des Bildes des wenigstens einen Kühllochs aufweisen. [0013] In addition, the method of the aforementioned type can further comprise performing a subsequent laser ablation on the modified wax model on the basis of the image of the at least one cooling hole.

[0014] Noch weiter kann die anschliessende Laserablation eine modifizierte Laserablationsmethode aufweisen, die im Vergleich zu der Laserablation eine modifizierte Grösse von wenigstens einer der folgenden Grössen aufweist: Laserleistung, Laserfokus, Laserscangeschwindigkeit oder Laserpulsdauer. [0014] Still further, the subsequent laser ablation can have a modified laser ablation method which, compared to the laser ablation, has a modified size of at least one of the following sizes: laser power, laser focus, laser scanning speed or laser pulse duration.

[0015] Ein zweiter Aspekt der Erfindung umfasst ein System, insbesondere zur Herstellung eines Formteils, das aufweist: ein Lasersystem, das programmiert ist, um an einem vorläufigen Wachsgussmodell eine Laserablation durchzuführen, um ein modifiziertes Wachsmodell auszubilden, das wenigstens ein Kühlloch aufweist, das in dem vorläufigen Wachsgussmodell fehlt, ein Bildgebungssystem, das ein opti-sches Trepaniersystem zum Scannen des modifizierten Wachsmo-dells aufweist, um das wenigstens eine Kühllochs nach der Durchführung der Laserablation abzubilden; ein Beschichtungs-system zur Beschichtung des modifizierten Wachsmodells zur Bildung einer Gussformgestalt um das modifizierte Wachsmodell herum und Entfernung des modifizierten Wachsmodells, um eine Gussform zu hinterlassen, die das wenigstens eine Kühlloch aufweist; und ein Giesssystem zum Giessen eines Formteils aus einem Gussmaterial unter Verwendung der Gussform, die das we-nigstens eine Kühlloch aufweist. A second aspect of the invention includes a system, particularly for producing a molded part, comprising: a laser system that is programmed to perform laser ablation on a preliminary wax cast model to form a modified wax model that has at least one cooling hole that The provisional wax casting model lacks an imaging system which has an optical trepanning system for scanning the modified wax model in order to image the at least one cooling hole after the laser ablation has been carried out; a coating system for coating the modified wax model to form a mold shape around the modified wax model and removing the modified wax model to leave a mold having the at least one cooling hole; and a casting system for casting a molded part from a casting material using the casting mold which has at least one cooling hole.

[0016] Das Bildgebungssystem des zuvor erwähnten Systems kann wenigstens entweder ein zweidimensionales Scansystem und/oder ein dreidimensionales Scansystem aufweisen. [0016] The imaging system of the aforementioned system can have at least one of a two-dimensional scanning system and / or a three-dimensional scanning system.

[0017] Das Lasersystem des Systems jeder beliebigen vorstehend erwähnten Art kann programmiert sein, um eine Laserablation durchzuführen, indem ein Ultrakurzpulslaser auf das vorläufige Wachsgussmodell angewendet wird, um einen Abschnitt des vorläufigen Wachsgussmodells direkt zu verdampfen, wodurch das wenigstens eine Kühlloch erzeugt wird, wobei das Kühlloch vorzugsweise ein Seitenverhältnis von ungefähr 5 zu ungefähr 10 aufweist. The laser system of the system of any of the types mentioned above can be programmed to perform laser ablation by applying an ultrashort pulse laser to the preliminary wax cast model to directly vaporize a portion of the preliminary wax cast model, thereby creating the at least one cooling hole, wherein the cooling hole preferably has an aspect ratio of about 5 to about 10.

[0018] In dem System jeder beliebigen vorstehend erwähnten Art kann das direkte Verdampfen ein Erhöhen einer lokalen Temperatur des Abschnitts des vorläufigen Wachsgussmodells auf über ungefähr 500 Grad Celsius aufweisen. In the system of any of the types mentioned above, the direct evaporation may include raising a local temperature of the portion of the preliminary wax molding model to above about 500 degrees Celsius.

[0019] Zusätzlich kann das direkte Verdampfen ein Halten einer Temperatur eines benachbarten Abschnitts des vorläufigen Wachsgussmodells unterhalb von ungefähr 120 Grad Celsius aufweisen. In addition, direct evaporation may include maintaining a temperature of an adjacent portion of the preliminary wax molding model below approximately 120 degrees Celsius.

[0020] Das Lasersystem des Systems jeder beliebigen vorstehend erwähnten Art kann ferner programmiert sein, um eine anschliessende Laserablation an dem modifizierten Wachsmodell durchzuführen, die auf dem Bild des wenigstens einen Kühllochs basiert. The laser system of the system of any type mentioned above can also be programmed to perform a subsequent laser ablation on the modified wax model based on the image of the at least one cooling hole.

[0021] In dem System der zuvor erwähnten Art kann die anschliessende Laserablation eine modifizierte Laserablationsmethode aufweisen, die im Vergleich zu der Laserablation eine modifizierte Grösse von wenigstens einer der folgenden Grössen aufweist: Laserleistung, Laserfokus, Laserscangeschwindigkeit oder Laserpulsdauer. In the system of the type mentioned above, the subsequent laser ablation can have a modified laser ablation method which, compared to the laser ablation, has a modified size of at least one of the following sizes: laser power, laser focus, laser scanning speed or laser pulse duration.

[0022] Das zuvor erwähnte Verfahren kann ferner ein Durchführen einer anschliessenden Laserablation an dem modifizierten Wachsmodell auf der Basis des Bildes des wenigstens einen Kühllochs aufweisen, wobei die anschliessende Laserablation eine modifizierte Laserablationsmethode aufweist, die im Vergleich zu der Laserablation eine modifizierte Grösse von wenigstens einer der Grössen Laserleistung, Laserfokus, Laserscangeschwindigkeit oder Laserpulsdauer aufweist, wobei der gepulste Laser einen Ultrakurzpulslaser aufweist. The aforementioned method may further comprise performing a subsequent laser ablation on the modified wax model based on the image of the at least one cooling hole, the subsequent laser ablation using a modified laser ablation method that has a modified size of at least one compared to the laser ablation which have laser power, laser focus, laser scanning speed or laser pulse duration, the pulsed laser having an ultra-short pulse laser.

[0023] Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft neben dem Erzeugen einer Gussform gemäss dem zuvor erwähnte Verfahren ferner ein Erzeugen eines Formteils aus einem Gussmaterial unter Verwendung der Gussform mit dem wenigstens einem Kühlloch. Another aspect of the invention relates in addition to the production of a mold according to the aforementioned method also a production of a molded part from a casting material using the mold with the at least one cooling hole.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

[0024] Diese und weitere Merkmale dieser Erfindung werden leichter verständlich, wenn die folgende detaillierte Be-schreibung der verschiedenen Aspekte der Erfindung in Verbin-dung mit den begleitenden Zeichnungen gelesen wird, die verschiedene Ausführungsformen der Erfindung zeigen, in denen: [0024] These and other features of this invention will be more readily understood when the following detailed description of the various aspects of the invention is read in conjunction with the accompanying drawings, which show various embodiments of the invention, in which:

[0025] Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Systems für laserunterstütztes Giessen gemäss verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung. Fig. 1 shows a schematic representation of a system for laser-assisted casting according to various embodiments of the invention.

[0026] Fig. 2 zeigt ein Flussdiagramm, das Prozesse gemäss verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung veranschaulicht. Fig. 2 shows a flow diagram illustrating processes according to various embodiments of the invention.

[0027] Fig. 3 zeigt ein schematisches Prozessflussdiagramm, das Prozesse bei der Erzeugung eines Gussformteils gemäss verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung veranschau-licht. 3 shows a schematic process flow diagram that illustrates processes in the production of a molded part according to various embodiments of the invention.

[0028] Es sei angemerkt, dass die Zeichnungen der Erfindung nicht notwendigerweise massstabsgetreu sind. Die Zeichnungen sind nur für die Darstellung typischer Aspekte der Erfindung gedacht und sollten daher nicht als Einschränkung des Schutzumfangs der Erfindung betrachtet werden. In den Zeichnungen stellt eine gleiche Bezeichnung gleiche Elemente unter den Zeichnungen dar. [0028] It should be noted that the drawings of the invention are not necessarily to scale. The drawings are only intended to illustrate typical aspects of the invention and, therefore, should not be considered as limiting the scope of the invention. In the drawings, the same designation represents the same elements among the drawings.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

[0029] Wie beschrieben, betrifft der hierin offengelegte Gegenstand die Materialverarbeitung. Insbesondere betrifft der Gegenstand das Giessen von Formteilen in Materialien. [0029] As described, the subject matter disclosed herein relates to material processing. In particular, the subject relates to the casting of molded parts in materials.

[0030] Wie hierin beschrieben, können bestimmte Formen in Teilen schwierig und/oder aufwändig zu erzeugen sein, da das Wachsbasismaterial, das zur Ausbildung dieser Formen verwen-det wird, nicht immer einfach zu bearbeiten ist. In einigen Fällen wird ein „Basis“ (oder Grund-) Wachsbasismaterial aus-gebildet, und Kühllöcher werden dann dem Wachsmodel durch ma-schinelle Bearbeitung dieses Wachsbasismaterials hinzugefügt, um die Merkmale auszubilden, die beschichtet werden und später das Teil formen. Dieser Prozess kann teuer, zeitaufwändig und komplex sein. [0030] As described herein, certain shapes in parts can be difficult and / or time-consuming to produce because the wax base material used to form these shapes is not always easy to work with. In some cases, a "base" (or base) wax base material is formed and cooling holes are then added to the wax model by machining this wax base material to form the features that are coated and later form the part. This process can be expensive, time-consuming and complex.

[0031] Insbesondere umfasst herkömmliches Giessen von Turbomaschinenteilen das Bauen eines Wachsgusswerkzeugs, welches die Form des Wachsmodells 8 enthält, das gegossen werden soll. Auf den Bau des Wachsgusswerkzeugs folgend wird das Wachs in das Werkzeug gegossen, um das Wachsmodell 8 zu erzeugen. Das Wachsmodell 8 wird dann beschichtet (z.B. in einer Beschichtungsaufschlämmung mit nicht weniger als 20-30 Schichten), um eine Hülle (Gussformgestalt) um das Wachsmodell 8 herum zu schaffen. Die Hülle (Gussformgestalt) samt dem Wachs wird dann erwärmt, um das Wachsmodell 8 zu entfernen, wodurch die Gussformgestalt (als eine Gussform 24) gewonnen wird. Ein erhitztes Metall wird dann in die Gussformgestalt (Hülle) eingegossen und anschliessend abgekühlt, um ein Metallteil in der Form des Wachsmodells 8 auszubilden. Die Gussformgestalt (Hülle) wird dann, z.B. über mechanisches oder chemisches Abtragen, entfernt. Einige herkömmliche Methoden versuchen, dem Wachsgusswerkzeug vor der Erzeugung des Wachsmodells 8 Merkmale hinzuzufügen. Dies kann schneller sein als eine Modifikation nach der Erzeugung des Wachsmodells 8, kann aber aufgrund der Notwendigkeit, das gesamte Wachsgusswerkzeug umzuformen, kostspielig sein. Zusätzlich kann eine Modifikation des ursprünglichen Wachsgusswerkzeugs einen Konflikt zwischen Merkmalen auslösen, z.B. zwischen Merkmalen, die sich in verschiedene Richtungen erstrecken. Sub-Wachsmodelle und Zusammenstellungen von Wachsmodellen 8 können ebenfalls verwendet werden, aber diese Methoden bilden Nähte aus, die eine nachträgliche Korrektur erfordern. [0031] In particular, conventional casting of turbomachine parts includes building a wax casting tool that contains the shape of the wax model 8 that is to be cast. Following the construction of the wax casting tool, the wax is poured into the tool to produce the wax model 8. The wax model 8 is then coated (e.g., in a coating slurry with no less than 20-30 layers) to create a shell (mold shape) around the wax model 8. The shell (mold shape) together with the wax is then heated to remove the wax model 8, whereby the mold shape (as a mold 24) is obtained. A heated metal is then poured into the mold shape (shell) and then cooled to form a metal part in the shape of the wax model 8. The mold shape (shell) is then, e.g. via mechanical or chemical removal. Some conventional methods attempt to add 8 features to the wax mold prior to creating the wax model. This can be faster than a modification after the wax model 8 has been created, but can be expensive due to the need to reshape the entire wax casting tool. In addition, a modification of the original wax casting tool can trigger a conflict between features, e.g. between features that extend in different directions. Sub-wax models and compilations of wax models 8 can also be used, but these methods form seams that require subsequent correction.

[0032] Um diese Probleme bei den herkömmlichen Form-/Gussmethoden zu bewältigen, weisen verschiedene Aspekte der Erfindung Lösungen zur effektiven Modifikation einer vorhandenen Gussform 24, um Kühllöcher aufzunehmen, auf. To address these problems with conventional molding / casting methods, various aspects of the invention have solutions for effectively modifying an existing mold 24 to accommodate cooling holes.

[0033] Wenn es einen Wunsch nach Merkmalen mit einem grösseren Seitenverhältnis gibt, wie z.B. Formen mit tiefen Graben oder Löchern, gibt es strenge Anforderungen an die Leistungsdichte der Laserstrahlen, die zur Ausbildung dieser Merkmale verwendet wird. In diesen Anwendungsarten werden Ultrakurzpulslaserstrahlen, z.B. Picosekunden- oder Femtosekunden-Laser, als Strahlen angesehen, die eine ausreichende Auflösung bieten, um derartige Merkmale zu formen. Ferner ist eine passende Kollimation und Fokussierung erforderlich, um eine notwendige Rayleigh-Länge und Strahlqualität/Leistungsdichte zu schaffen, und es wird ein optischer Trepanierkopf gebraucht um einen Umlauf zu schaffen. Wenn die Merkmale mit einem grossen Seitenverhältnis in dem Wachsmodell 8 erzeugt werden, kann ein druckunterstützter Aufschlämmungsprozess verwendet werden um sicherzustellen, dass diese Merkmale in dem fertiggestellten Metallteil dupliziert werden. Verglichen mit dem herkömmlichen Prozess, bei dem diese Merkmale während des Giessens blank (ungeformt) hinterlassen werden und die Merkmale dann nachträglich nach dem Giessen maschinell hergestellt werden, reduzieren die unter Bezugnahme auf verschie-dene Ausführungsformen hierin beschriebenen laserunterstütz-ten Giessprozeduren die Kosten der Herstellung des Gusskerns und -werkzeugs, erhöhen die Ausbeute und reduzieren deutlich die Dauer und Kosten der Nachbearbeitung von Turbomaschinenkomponenten. If there is a desire for features with a larger aspect ratio, such as Forms with deep trenches or holes, there are strict requirements for the power density of the laser beams that is used to form these features. In these types of applications, ultrashort pulse laser beams, e.g. Picosecond or femtosecond lasers, viewed as beams that offer sufficient resolution to form such features. Appropriate collimation and focusing is also required to create the necessary Rayleigh length and beam quality / power density, and an optical trepanning head is needed to create a revolution. If the features with a high aspect ratio are created in the wax model 8, a pressure-assisted slurry process can be used to ensure that these features are duplicated in the finished metal part. Compared to the conventional process in which these features are left blank (unformed) during casting and the features are subsequently machined after casting, the laser-assisted casting procedures described with reference to various embodiments herein reduce the cost of manufacture of the casting core and tool, increase the yield and significantly reduce the duration and cost of post-processing of turbo machine components.

[0034] Es wird verstanden, dass der Begriff „Kühlloch“ 10, wie hierin beschrieben, eine Öffnung mit einem Seitenverhältnis, gemessen von einer Oberfläche des Wachsmodells 8, von ungefähr eins (1) bis zu ungefähr (10), in besonderen Fällen von ungefähr 5 zu ungefähr 10 betreffen kann. It is understood that the term "cooling hole" 10, as described herein, an opening with an aspect ratio, measured from a surface of the wax model 8, from about one (1) to about (10), in special cases from may affect about 5 to about 10.

[0035] Verschiedene besondere Aspekte der Erfindung umfassen ein Verfahren, das aufweist: Bereitstellen eines vorläufigen Wachsgussmodells 6 (optionaler Vorprozess); Durchführen einer Laserablation an dem vorläufigen Wachsgussmodell 6 zur Ausbildung eines modifizierten Wachsmodells 8, das wenigstens ein Kühlloch 10 aufweist, das in dem vorläufigen Wachsgussmodell 6 fehlt; Beschichten des modifizierten Wachsmodels zur Bildung einer Gussformgestalt 22 um das modifizierte Wachsmodel herum; und Entfernen des modifizierten Wachsmodells 8, um eine Gussform zu hinterlassen, die das wenigstens eine Kühlloch 10 aufweist. Various particular aspects of the invention include a method comprising: providing a preliminary wax cast model 6 (optional pre-process); Performing a laser ablation on the preliminary wax casting model 6 to form a modified wax model 8 which has at least one cooling hole 10 which is missing in the preliminary wax casting model 6; Coating the modified wax model to form a mold shape 22 around the modified wax model; and removing the modified wax model 8 to leave a mold having the at least one cooling hole 10.

[0036] Verschiedene weitere besondere Aspekte der Erfindung umfassen ein System 2, das aufweist: ein Lasersystem 4, das programmiert ist, um eine Laserablation an einem vorläufigen Wachsgussmodell 6 durchzuführen, um ein modifizierten Wachsmodell auszubilden, das wenigstens ein Kühlloch 10 aufweist, das in dem vorläufigen Wachsgussmodell 6 fehlt; ein Bildgebungssys-tem, das ein optisches Trepaniersystem zum Scannen des modifizierten Wachsmodells 8 zur Abbildung des wenigstens einen Kühllochs 10 nach der Durchführung der Laserablation aufweist; ein Beschichtungssystem 26 zur Beschichtung des modifizierten Wachsmodells 8 zur Bildung einer Gussformgestalt 22 um das modifizierte Wachsmodell 8 herum und Entfernen des modifizierten Wachsmodells 8, um eine Gussform 24 zu hinterlassen, die das wenigstens eine Kühlloch 10 aufweist; und ein Giesssystem 30 zum Giessen eines Formteils aus einem Gussmaterial unter Verwendung der Gussform 24, die das wenigstens eine Kühlloch 10 aufweist. Various other particular aspects of the invention include a system 2 that includes: a laser system 4 that is programmed to perform laser ablation on a preliminary wax casting model 6 to form a modified wax model that has at least one cooling hole 10 that is shown in FIG the preliminary wax casting model 6 is missing; an imaging system which has an optical trepanning system for scanning the modified wax model 8 for imaging the at least one cooling hole 10 after performing the laser ablation; a coating system 26 for coating the modified wax model 8 to form a mold shape 22 around the modified wax model 8 and removing the modified wax model 8 to leave a mold 24 having the at least one cooling hole 10; and a casting system 30 for casting a molded part from a casting material using the casting mold 24, which has the at least one cooling hole 10.

[0037] Weitere Aspekte der Erfindung umfassen ein Verfahren, das aufweist: Bereitstellen eines vorläufigen Wachsgussmodells (optionaler Vorprozess); Durchführen einer Laserablation an dem vorläufigen Wachsgussmodell 6 zur Ausbildung eines modifizierten Wachsmodells 8, das wenigstens ein Kühlloch 10 aufweist, das in dem vorläufigen Wachsgussmodell 6 fehlt, wobei das Durchführen der Laserablation ein Anwenden eines gepulsten Lasers auf das vorläufige Wachsgussmodell 6 aufweist, um einen Abschnitt 18 des vorläufigen Wachsgussmodells 6 direkt zu verdampfen, wodurch das wenigstens eine Kühlloch 10 ausgebildet wird, wobei das direkte Verdampfen aufweist: Erhöhen einer lokalen Temperatur des Abschnitts 18 des vorläufigen Wachsgussmodells auf über ungefähr 500 Grad Celsius; und Beibehalten einer Temperatur eines benachbarten Abschnitts 18 des vorläufigen Wachsgussmodells 6 unterhalb von ungefähr 120 Grad Celsius; und Scannen des modifizierten Wachsmodells 8 zur Abbildung des wenigstens einen Kühllochs 10 nach der Durchführung der Laser-ablation. [0037] Further aspects of the invention include a method comprising: providing a preliminary wax cast model (optional pre-process); Performing a laser ablation on the preliminary wax casting model 6 to form a modified wax model 8 that has at least one cooling hole 10 that is missing in the preliminary wax casting model 6, wherein performing the laser ablation comprises applying a pulsed laser to the preliminary wax casting model 6 around a section Evaporate 18 of the preliminary wax mold 6 directly, thereby forming the at least one cooling hole 10, the direct evaporation comprising: increasing a local temperature of the portion 18 of the preliminary wax mold to above about 500 degrees Celsius; and maintaining a temperature of an adjacent portion 18 of the preliminary wax mold 6 below about 120 degrees Celsius; and scanning the modified wax model 8 to image the at least one cooling hole 10 after performing the laser ablation.

[0038] In der folgenden Beschreibung wird auf die angehängten Zeichnungen Bezug genommen, die einen Teil der Beschreibung bilden und die zur Darstellung spezifischer beispielhafter Ausführungsformen, in denen die vorliegenden Lehren ausgeführt werden können, gezeigt werden. Diese Ausführungsformen werden in ausreichender Genauigkeit beschrieben, um einem Fachmann die Ausführung der vorliegenden Lehren zu ermöglichen, und es versteht sich, dass andere Ausführungsformen verwendet werden können und dass Veränderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Umfang der vorliegenden Lehren abzuweichen. Die folgende Beschreibung ist daher lediglich beispielhaft. In the following description, reference is made to the accompanying drawings, which form a part of the specification, and which are shown to illustrate specific exemplary embodiments in which the present teachings may be carried out. These embodiments are described with sufficient accuracy to enable those skilled in the art to practice the present teachings, and it is understood that other embodiments may be used and changes may be made without departing from the scope of the present teachings. The following description is therefore only exemplary.

[0039] Ein bestimmtes Merkmal kann, auch wenn es in Bezug auf nur eine von mehreren Ausführungen beschrieben wurde, mit einem oder mehreren anderen Merkmalen der anderen Ausführungen kombiniert werden, wie es für eine gegebene oder besondere Funktion gewünscht und vorteilhaft sein kann. A particular feature, even if it has been described in relation to only one of several designs, can be combined with one or more other features of the other designs, as may be desired and advantageous for a given or special function.

[0040] Ungeachtet der Tatsache, dass die numerischen Bereiche und Parameter, die den weiten Umfang der Ausführungsformen darlegen, Näherungen darstellen, werden die numerischen Werte, die in den speziellen Beispielen dargelegt werden, so genau wie möglich beschrieben. Jeder numerische Wert kann jedoch von Natur aus bestimmte Fehler enthalten, die sich notwendigerweise aus der Standardabweichung in den betreffenden Testmessungen ergeben. Ausserdem soll verstanden werden, dass alle hierin offengelegten Bereiche jeden und alle darin zusammengefassten Unterbereiche umfassen sollen. Beispielsweise kann ein Bereich von „weniger als 10“ jeden und alle Unterbereiche zwischen dem Minimumwert von null und dem Maximalwert von 10 (und einschliesslich dieser), d.h. alle Unterbereiche, die einen Minimalwert von gleich oder mehr als null und einen Maximalwert von gleich oder weniger als 10 haben, z.B. 1 bis 5. In bestimmten Fällen können die numerischen Werte, wie sie für die Parameter angegeben werden, negative Werte einnehmen. In diesem Fall kann der mit „weniger als 10“ angegebene beispielhafte Wertebereich negative Werte einnehmen, z.B. - 1, - 2, -3, -10, -20, -30, usw. Notwithstanding the fact that the numerical ranges and parameters that represent the broad scope of the embodiments are approximations, the numerical values set forth in the specific examples are described as precisely as possible. However, each numerical value can inherently contain certain errors, which necessarily result from the standard deviation in the relevant test measurements. It should also be understood that all areas disclosed herein are intended to encompass each and all sub-areas summarized therein. For example, a range of "less than 10" can include any and all sub-ranges between the minimum value of zero and the maximum value of 10 (and including this), i.e. all subranges that have a minimum value equal to or more than zero and a maximum value equal to or less than 10, e.g. 1 to 5. In certain cases, the numerical values as specified for the parameters can take negative values. In this case, the exemplary range of values specified with "less than 10" can take negative values, e.g. - 1, - 2, -3, -10, -20, -30, etc.

[0041] Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Systems 2 für laserunterstütztes Giessen gemäss verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung. Wie gezeigt, kann das System 2 ein Lasersystem 4 aufweisen, das programmiert ist, um an einem vorläufigen Wachsgussmodell 6 zur Ausbildung eines modifizierten Wachsmodells 8, das wenigstens ein Kühlloch 10 aufweist, das in dem vorläufigen Wachsgussmodell 6 fehlt, ei- ne Laserablation durchzuführen. Das vorläufige Wachsgussmo- dell 6 kann ein rohes, unbearbeitetes oder anderweitig ma-schinell unbearbeitetes Stück eines Wachsmaterials, wie es hierin beschrieben ist, aufweisen. Das vorläufige Wachsguss-modell 6 wird in einem Wachsgusswerkzeug erzeugt, wie es im Fachgebiet bekannt ist. Das System 2 kann auch ein Bildge-bungssystem 12 zum Scannen des modifizierten Wachsmodells 8 zur Abbildung des wenigstens einen Kühllochs 10 nach der Durchführung der Laserablation durch das Lasersystem 4 auf-weisen. In verschiedenen Ausführungsformen weist das Bildge-bungssystem ein rotierendes Scansystem auf, z.B. ein opti- sches Trepaniersystem, das eingerichtet ist, um Merkmale des wenigstens einen Kühllochs 10 zu scannen. Das Bildgebungssys- tem 12, das ein optisches Trepaniersystem aufweist, kann eine Auflösung mit einer Toleranz von weniger als ungefähr 0,0001 Zoll (0,00254 Zentimetern) aufweisen. Das System 2 kann fer- ner ein Beschichtungssystem 26 aufweisen zum: a) Beschichten des modifizierten Wachsmodells 8 (z.B. mit einem Beschich-tungsmetall) zur Bildung einer Gussformgestalt 22 (oder Hülle) um das modifizierte Wachsmodell 8 herum, und b) Entfernen des modifizierten Wachsmodells 8, um eine Gussform 24 (auf die auch als Gusshülle Bezug genommen wird) zu hinterlassen, die das wenigstens eine Kühlloch 10 aufweist. Das System 2 kann auch ein Giesssystem 30 zum Giessen eines Gussmaterials 32 aufweisen, um ein Formteil aus der Gussform 24 zu formen (nachdem bestätigt wurde, dass das modifizierte Wachsmodell 8 die erwünschten Eigenschaften aufweist, und die Gussform 24 erzeugt ist). 1 shows a schematic representation of a system 2 for laser-assisted casting according to various embodiments of the invention. As shown, the system 2 can have a laser system 4, which is programmed to perform a laser ablation on a preliminary wax casting model 6 to form a modified wax model 8, which has at least one cooling hole 10, which is missing in the preliminary wax casting model 6. The preliminary wax casting model 6 may include a raw, unprocessed, or otherwise machine-machined piece of wax material, as described herein. The preliminary wax casting model 6 is produced in a wax casting tool as is known in the art. The system 2 can also have an imaging system 12 for scanning the modified wax model 8 for imaging the at least one cooling hole 10 after the laser ablation has been carried out by the laser system 4. In various embodiments, the imaging system has a rotating scanning system, e.g. an optical trepanning system that is set up to scan features of the at least one cooling hole 10. The imaging system 12, which has an optical trepanning system, can have a resolution with a tolerance of less than about 0.0001 inches (0.00254 centimeters). System 2 may also include a coating system 26 for: a) coating the modified wax model 8 (eg, with a coating metal) to form a mold 22 (or shell) around the modified wax model 8, and b) removing the modified one Wax model 8 to leave a mold 24 (which is also referred to as a cast shell), which has the at least one cooling hole 10. The system 2 may also include a molding system 30 for molding a molding material 32 to form a molded part from the mold 24 (after confirming that the modified wax model 8 has the desired properties and the mold 24 has been created).

[0042] In verschiedenen Ausführungsformen kann das System 2 ein Steuerungssystem 20 aufweisen, das mit dem Lasersystem 4, dem Beschichtungssystem 26, dem Giesssystem 30 und/oder dem Bildgebungssystem 12 gekoppelt ist. Das Steuerungssystem 20 kann eingerichtet sein, um Anweisungen dem Lasersystem 4, dem Beschichtungssystem 26, dem Giesssystem 30 und/oder dem Bildgebungssystem 12 zuzuführen und/oder anderweitig deren Betrieb zu steuern. Das Steuerungssystem 20 kann mit dem Lasersystem 4, dem Beschichtungssystem 26, dem Giesssystem 30 und/oder dem Bildgebungssystem 12 mechanisch oder elektrisch verbunden zu sein. Das Steuerungssystem 20 kann eine computergestützte, mechanische oder elektro-mechanische Vorrich-tung sein, die in der Lage ist, das Lasersystem 4, das Beschichtungssystem 26, das Giesssystem 30 und/oder das Bildgebungssystem 12 zu steuern. In einer Ausführungsform kann das Steuerungssystem 20 eine computergestützte Vorrichtung sein, die in der Lage ist, Betriebsanweisungen an das Lasersystem 4, das Beschichtungssystem 26, das Giesssystem 30 und/oder das Bildgebungssystem 12 zu liefern. In einer weiteren Ausführungsform kann das Steuerungssystem 20 eine mechanische Vorrichtung enthalten, die in der Lage ist, von einem Bediener verwendet zu werden. In diesem Fall kann der Bediener das Steuerungssystem 20 (z.B. durch Ziehen eines Hebels) physisch bedienen, was das Lasersystem 4, das Beschichtungssystem 26, das Giesssystem 30 und/oder das Bildgebungssystem 12 aktivieren kann. In einer weiteren Ausführungsform kann das Steuerungssystem 20 eine elektro-mechanische Vorrichtung sein. In various embodiments, the system 2 can have a control system 20 which is coupled to the laser system 4, the coating system 26, the casting system 30 and / or the imaging system 12. The control system 20 can be configured to supply instructions to the laser system 4, the coating system 26, the casting system 30 and / or the imaging system 12 and / or to otherwise control their operation. The control system 20 can be mechanically or electrically connected to the laser system 4, the coating system 26, the casting system 30 and / or the imaging system 12. The control system 20 can be a computer-aided, mechanical or electro-mechanical device that is capable of controlling the laser system 4, the coating system 26, the casting system 30 and / or the imaging system 12. In one embodiment, control system 20 may be a computerized device capable of providing operating instructions to laser system 4, coating system 26, casting system 30, and / or imaging system 12. In another embodiment, the control system 20 may include a mechanical device that is capable of being used by an operator. In this case, the operator can physically operate control system 20 (e.g., by pulling a lever), which can activate laser system 4, coating system 26, casting system 30, and / or imaging system 12. In another embodiment, control system 20 may be an electro-mechanical device.

[0043] Unter Bezugnahme auf Fig. 2 mit fortlaufender Bezugnahme auf Fig. 1 ist ein Flussdiagramm gezeigt, das ein Verfahren zum laserunterstützten Giessen veranschaulicht, das gemäss verschiedenen Ausführungsformen durchgeführt wird. Wie gezeigt, kann das Verfahren die folgenden Prozesse aufweisen: Referring to FIG. 2 with continued reference to FIG. 1, there is shown a flow diagram that illustrates a method for laser assisted casting that is performed in accordance with various embodiments. As shown, the method can include the following processes:

[0044] Prozess P1 (optionaler Vorprozess): Bereitstellen eines vorläufigen Wachsgussmodells 6, z.B. des vorläufigen Wachsgussmodells 6 (Fig. 1). In verschiedenen Ausführungsformen kann das vorläufige Wachsgussmodell 6 Kohlenwasserstoffwachs, natürliches Esterwachs, synthetisches Wachs, natürliche Harze, synthetische Harze, organische Füllmaterialien, Wasser und deren Mischungen aufweisen. In bestimmten Ausführungsformen kann das vorläufige Wachsgussmodell 6 aliphatische Verbindungen (Verbindungen mit geradkettigen Kohlenstoffatomen, z.B. Kohlenwasserstoffwachs, natürliches Esterwachs, synthetisches Wachs und/oder Harze) oder aromatische Verbindungen Verbindungen, Füllstoffe und/oder Harze mit ringförmig strukturierten Kohlenstoffatomen) aufweisen. Process P1 (optional preliminary process): provision of a preliminary wax casting model 6, e.g. of the preliminary wax casting model 6 (Fig. 1). In various embodiments, the preliminary wax molding model 6 may include hydrocarbon wax, natural ester wax, synthetic wax, natural resins, synthetic resins, organic fillers, water, and mixtures thereof. In certain embodiments, the preliminary wax casting model 6 may have aliphatic compounds (compounds with straight chain carbon atoms, e.g. hydrocarbon wax, natural ester wax, synthetic wax and / or resins) or aromatic compounds compounds, fillers and / or resins with ring-shaped structured carbon atoms).

[0045] Prozess P2: Durchführen einer Laserablation (unter Verwendung des Lasersystems 4) an dem vorläufigen Wachsgussmodell 6 zur Ausbildung eines modifizierten Wachsmodells (z.B. des modifizierten Wachsgussmodells 8), das wenigstens ein Kühlloch (z.B. das Kühlloch / die Kühllöcher 10) aufweist, das in dem vorläufigen Wachsgussmodell 6 fehlt. Wie hierin beschrieben, kann der Prozess der Durchführung einer Laserablation an dem vorläufigen Wachsgussmodell 6 das Anwenden eines gepulsten Lasers (z.B. eines Ultrakurzpulslasers) an dem vorläufigen Wachsgussmodell 6 aufweisen, um einen Abschnitt 18 des vorläufigen Wachsgussmodells 6 direkt verdampfen, wobei das wenigstens eine Kühlloch 10 ausgebildet wird. Die verdampften Abschnitte 18 sind durch die Kühllöcher 10 in dem modifizierten Gussmodell 8 veranschaulicht. In verschiedenen Ausführungsformen weist der Prozess des direkten Verdampfens das Erhöhen einer lokalen Temperatur des Abschnitts 18 des vorläufigen Wachsgussmodells 6 über die Verdampfungstemperatur des vorläufigen Wachsgussmodells 6, z.B. ungefähr 500 Grad Celsius (und in einigen Fällen bis zu ungefähr 1000 Grad Celsius), beim gleichzeitigen Aufrechterhalten einer Temperatur des benachbarten Abschnitts 18 des vorläufigen Wachsgussmodells 6 unterhalb seiner Schmelztemperatur, z.B. ungefähr 120 Grad Celsius (und in einigen Fällen unterhalb von ungefähr 50 Grad Celsius). Es wird verstanden, dass, wie hierin beschrieben, ein Kühlloch 10 in dem vorläufigen Wachsgussmodell 6 durch Modulieren wenigstens eines der folgenden Merkmale des Lasersystems 4 erzeugt werden kann: Laserpulsdauer, Leistungsdichte der Laserimpulse und Scangeschwindigkeit des Lasers über das vorläufige Wachsgussmodell 6, um das Kühlloch 10 auszubilden, das ein Seitenverhältnis von ungefähr eins (1) zu ungefähr zehn (10) hat. Dieser Prozess kann sich von dem Ausbilden eines zusätzlichen Merkmals unterscheiden, das ein grösseres Seitenverhältnis, z.B. grösser als ungefähr 10, hat. In bestimmten Ausführungsformen weist das Kühlloch 10 eine Öffnung auf, die ein Seitenverhältnis von ungefähr 5 bis ungefähr 10 hat. Process P2: performing a laser ablation (using the laser system 4) on the preliminary wax casting model 6 to form a modified wax model (eg the modified wax casting model 8) which has at least one cooling hole (eg the cooling hole / cooling holes 10) which missing in the preliminary wax casting model 6. As described herein, the process of performing laser ablation on the preliminary wax cast model 6 may include applying a pulsed laser (eg, an ultra-short pulse laser) on the preliminary wax cast model 6 to directly vaporize a portion 18 of the preliminary wax cast model 6, the at least one cooling hole 10 is trained. The evaporated sections 18 are illustrated by the cooling holes 10 in the modified casting model 8. In various embodiments, the process of direct evaporation comprises raising a local temperature of section 18 of the preliminary wax mold 6 above the evaporation temperature of the preliminary wax mold 6, e.g. about 500 degrees Celsius (and in some cases up to about 1000 degrees Celsius) while maintaining a temperature of the adjacent portion 18 of the preliminary wax mold 6 below its melting temperature, e.g. about 120 degrees Celsius (and in some cases below about 50 degrees Celsius). It is understood that, as described herein, a cooling hole 10 can be created in the preliminary wax casting model 6 by modulating at least one of the following features of the laser system 4: laser pulse duration, power density of the laser pulses, and scanning speed of the laser over the preliminary wax casting model 6 around the cooling hole 10, which has an aspect ratio of approximately one (1) to approximately ten (10). This process can differ from forming an additional feature that has a larger aspect ratio, e.g. greater than about 10. In certain embodiments, the cooling hole 10 has an opening that has an aspect ratio of about 5 to about 10.

[0046] Prozess P3: Scannen des modifizierten Wachsgussmodells 6 (unter Verwendung des Bildgebungssystems 12, das ein optisches Trepaniersystem aufweist) zur Abbildung des wenigstens einen Kühllochs 10 nach der Durchführung der Laserablation. In verschiedenen Ausführungsformen weist das Scannen das Durchführen eines optischen Trepanierscans von dem wenigstens einen Kühlloch 10 auf. Process P3: Scanning the modified wax casting model 6 (using the imaging system 12, which has an optical trepanning system) to image the at least one cooling hole 10 after performing the laser ablation. In various embodiments, the scanning comprises performing an optical trepanning scan from the at least one cooling hole 10.

[0047] Prozess P4 (optional in einigen Ausführungsformen): Durchführen einer anschliessenden Laserablation (unter Verwendung des Lasersystems 4) an dem modifizierten Gussmodell 8 auf Basis des Bildes des wenigstens einen Kühllochs 10. In verschiedenen Ausführungsformen weist der anschliessende Laserablationsprozess eine modifizierte Laserablationsmethode auf, die eine Modifikation wenigstens einen Parameters des Lasersystems 4 im Vergleich zu dem (den) ursprünglichen Laserablationparameter(n) aufweist, wie z.B.: a) Laserleistung; b) Laserfokus; c) Laserscangeschwindigkeit und/oder d) Laserpulsdauer. Die Prozesse P3 und P4 können, wie in Fig. 1 gezeigt, auf der Basis der Ergebnisse der Abbildung und der anschliessenden Laserablation wiederholt werden. Process P4 (optionally in some embodiments): performing a subsequent laser ablation (using the laser system 4) on the modified casting model 8 on the basis of the image of the at least one cooling hole 10. In various embodiments, the subsequent laser ablation process has a modified laser ablation method, which has a modification of at least one parameter of the laser system 4 compared to the original laser ablation parameter (s), such as: a) laser power; b) laser focus; c) laser scanning speed and / or d) laser pulse duration. The processes P3 and P4 can, as shown in FIG. 1, be repeated on the basis of the results of the imaging and the subsequent laser ablation.

[0048] In verschiedenen Ausführungsformen können zusätzliche Prozesse aufweisen: In various embodiments, additional processes can include:

[0049] Prozess P5: Beschichten des modifizierten Wachmodells 8, um eine Gussformgestalt (Hülle) 22 auszubilden. Dies kann ein Aufbringen eines Auskleidungsmaterials 21 (z.B. eines Metalls) über das modifizierte Wachsmodell 8 aufweisen, um die Gussformgestalt (Hülle) 22 auszubilden, die den Umriss des modifizierten Wachsmodell 8 darstellt. Process P5: Coating the modified wax model 8 to form a mold shape (shell) 22. This may include applying a lining material 21 (e.g., a metal) over the modified wax model 8 to form the mold shape (sheath) 22 that represents the outline of the modified wax model 8.

[0050] Prozess P6: Entfernen des modifizierten Wachsmodells 8, um eine Gussform 24 (Hülle) zu hinterlassen, die das wenigstens eine Kühlloch 10 aufweist. Dies kann ein physisches Entfernen des modifizierten Wachsmodells 8, z.B. mittels physikalischer oder chemischer Zerstörung des modifizierten Wachsmodells 8 aufweisen. In einigen Fällen wird das modifizierte Wachsmodell 8 von der Gussform 24 durch Aufbrechen, Ziehen, Verdrehen usw. des modifizierten Wachsmodells 8 entfernt, um die Gussform 24 unbeschädigt zu hinterlassen. In anderen Fällen wird das modifizierte Wachsmodell 8 erhitzt, bis es sich verflüssigt (oder verdampft), und nach der Erhitzung entfernt. Process P6: Removing the modified wax model 8 in order to leave a mold 24 (shell) which has the at least one cooling hole 10. This can be a physical removal of the modified wax model 8, e.g. by means of physical or chemical destruction of the modified wax model 8. In some cases, the modified wax model 8 is removed from the mold 24 by breaking, pulling, twisting, etc. of the modified wax model 8 to leave the mold 24 undamaged. In other cases, the modified wax model 8 is heated until it liquefies (or evaporates) and is removed after the heating.

[0051] Prozess P7: Erzeugen eines Formteil aus einem Gussmaterial 32 (z.B. einem Material, wie Stahl oder Stahllegierungen) unter Verwendung der Gussform 24, die das wenigstens eine Kühlloch 10 aufweist. Das Erzeugen des Formteils aus dem Gussmaterial 32 unter Verwendung der modifizierten Gussform 24 kann aufweisen: a) Giessen des Gussmaterials 32 in die Gussform 24 mit dem wenigstens einen Kühlloch 10; und b) Abkühlen des Gussmaterials 32, um das Formteil erstarren zu lassen. Abhängig von den speziellen Eigenschaften des Gussmaterials 32 kann der Abkühlprozess aktives Kühlen des Gussmaterials 32 (z.B. indem das Gussmaterial 32 einer Kühlumgebung ausgesetzt wird) oder passives Kühlen des Gussmaterials 32 (z.B. indem das Gussmaterial 32 gelassen wird, um sich auf Raumtemperatur abzukühlen) aufweisen. Process P7: Creating a molded part from a casting material 32 (e.g. a material such as steel or steel alloys) using the casting mold 24, which has the at least one cooling hole 10. The production of the molded part from the casting material 32 using the modified casting mold 24 can comprise: a) casting the casting material 32 into the casting mold 24 with the at least one cooling hole 10; and b) cooling the molding material 32 to solidify the molding. Depending on the particular properties of the casting material 32, the cooling process may include actively cooling the casting material 32 (e.g., by exposing the casting material 32 to a cooling environment) or passively cooling the casting material 32 (e.g., by leaving the casting material 32 to cool to room temperature).

[0052] Fig. 3 zeigt ein schematisches Prozessflussdiagramm, das Prozesse zur Erzeugung einer Gussform 24 gemäss verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung veranschaulicht. Wie veranschaulicht: es wird ein vorläufiges Wachsmodell 8 einer Laserablation unterworfen, wodurch ein modifiziertes Wachsmodell 8 er- zeugt wird; dann wird um das modifizierte Wachsmodell 8 herum eine Gussform 24 ausgebildet; und in einigen Prozessen wird eine fertige Komponente (z.B. eine Metallkomponente) durch Giessen eines Gussmaterials 32 in die Gussform 24 und anschliessendes Entfer- nen dieses Materials 32 aus der Gussform 24 erzeugt. FIG. 3 shows a schematic process flow diagram illustrating processes for producing a mold 24 according to various embodiments of the invention. As illustrated: a preliminary wax model 8 is subjected to laser ablation, whereby a modified wax model 8 is generated; then a mold 24 is formed around the modified wax model 8; and in some processes, a finished component (e.g., a metal component) is created by pouring a molding material 32 into the mold 24 and then removing that material 32 from the mold 24.

[0053] In verschiedenen Ausführungsformen können Komponenten, die als miteinander „verbunden“ beschrieben sind, an einer oder mehreren Verbindungsstellen“ zusammengefügt sein. In einigen Ausführungsformen können diese Verbindungsstellen Verbindungen zwischen getrennten Komponenten enthalten, und in anderen Fällen können diese Verbindungsstellen eine fest und/oder einstückig ausgebildete Verbindung enthalten. D.h., in einigen Fällen können Komponenten, die miteinander „verbunden“ sind, gleichzeitig ausgebildet werden, um ein einziges durchgängiges Element zu definieren. In anderen Ausführungsformen können diese Komponenten jedoch als gesonderte Elemente ausgebildet und anschliessend durch bekannte Prozesse (z.B. Befestigen, Ultraschallschweissen, Verbinden) zusammengefügt werden. In various embodiments, components that are described as “connected” to one another can be joined at one or more connection points. In some embodiments, these junctions may include connections between separate components, and in other cases, these junctions may include a fixed and / or integral connection. That is, in some cases, components that are “connected” to each other can be formed simultaneously to define a single continuous element. In other embodiments, however, these components can be formed as separate elements and then joined together by known processes (e.g. fastening, ultrasonic welding, joining).

BezugszeichenlisteReference list

[0054] <tb>System<SEP>2 <tb>Lasersystem<SEP>4 <tb>Wachsgussmodell<SEP>6 <tb>Wachsmodell<SEP>8 <tb>Kühlloch<SEP>10 <tb>Bildgebungssystem<SEP>12 <tb>Abschnitt<SEP>18 <tb>Steuerungssystem<SEP>20 <tb>Auskleidungsmaterial<SEP>21 <tb>Gussformgestalt<SEP>22 <tb>Gussform<SEP>24 <tb>Beschichtungssystem<SEP>26 <tb>Giesssystem<SEP>30 <tb>Gussmaterial<SEP>32[0054] <tb> System <SEP> 2 <tb> Laser system <SEP> 4 <tb> Wax cast model <SEP> 6 <tb> wax model <SEP> 8 <tb> cooling hole <SEP> 10 <tb> Imaging system <SEP> 12 <tb> Section <SEP> 18 <tb> Control system <SEP> 20 <tb> Lining material <SEP> 21 <tb> mold shape <SEP> 22 <tb> mold <SEP> 24 <tb> coating system <SEP> 26 <tb> Casting system <SEP> 30 <tb> Casting material <SEP> 32

Claims

1. A method for producing a mold, which comprises: Performing a laser ablation on a preliminary wax casting model (6) to form a modified wax model (8) which has at least one cooling hole which is missing in the preliminary wax casting model (6); Coating the modified wax model to form a mold shape (22) around the modified wax model; and Removing the modified wax model (8) to leave a mold (24) having the at least one cooling hole.

2. The method of claim 1, wherein performing the laser ablation comprises applying an ultra-short pulse laser to the preliminary wax cast model (6) to directly vaporize a portion of the preliminary wax cast model (6), thereby forming the at least one cooling hole, the cooling hole being one Aspect ratio of 5 to 10.

3. The method of claim 2, wherein the direct evaporation comprises raising a local temperature of the portion of the preliminary wax molding model (6) above 500 degrees Celsius.

4. The method of claim 3, wherein the direct evaporation comprises maintaining a temperature of an adjacent portion of the preliminary wax molding model (6) below 120 degrees Celsius.

5. The method according to any one of the preceding claims, further comprising scanning the modified wax model (8) to image the at least one cooling hole after performing the laser ablation and before coating; wherein the scanning preferably comprises performing at least one of a two-dimensional scan and / or a three-dimensional scan of the at least one cooling hole.

6. The method of claim 5, further comprising performing a subsequent laser ablation on the modified wax model (8) based on the image of the at least one cooling hole; wherein the subsequent laser ablation preferably has a modified laser ablation method which, in comparison to the laser ablation, has a modified size of at least one of the following sizes: laser power, laser focus, laser scanning speed or laser pulse duration.

7. The method of claim 1, wherein performing the laser ablation comprises applying a pulsed laser to the preliminary wax cast model to directly vaporize a portion of the preliminary wax cast model, wherein the at least one cooling hole is formed.

8. A method for producing a molded part, which method comprises: Producing a casting mold (24) by means of a method according to one of the preceding claims; Pouring the casting material (32) into the casting mold (24); and Cool the casting material (32) to solidify the molded part.

9. System (2) for producing a molded part, which comprises: a laser system (4) programmed to perform laser ablation on a preliminary wax cast model (6) to form a modified wax model (8) having at least one cooling hole missing from the preliminary wax cast model (6); an imaging system (12) having an optical trepanning system for scanning the modified wax model (8) for imaging the at least one cooling hole after performing the laser ablation; a coating system (26) for coating the modified wax model (8) to form a mold shape (22) around the modified wax model (8) and removing the modified wax model (8) to leave a mold (24) that the at least one Has cooling hole; and a casting system (30) for casting a molded part from a casting material (32) using the casting mold (22) which has the at least one cooling hole.