CN102784915A - 用于生产金属部件的方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于通过选择性激光烧结和/或激光熔化来生产包括开口（3）和/或中空空间的金属部件的方法，其中通过使用激光辐射在适当的横截面区域处使单组分或多组分金属粉末按层熔化，其中在激光烧结和/或激光熔化过程之后，使部件经受裂解过程，其中部件沿断裂线（4）断裂成至少两个分零件（1、2）并且随后该至少两个分零件（1、2）在其断裂的位置处彼此连接以形成部件，其中至少在某些区域中断裂线（4）接触和/或穿过至少一个开口（3）和/或至少一个中空空间。

Description

用于生产金属部件的方法
技术领域
本发明涉及一种用于通过选择性激光烧结和/或激光熔化来生产包括开口和/或中空空间的金属部件的方法，其中通过使用激光辐射在适当的横截面区域处使单组分或多组分金属粉末按层熔化。
背景技术
根据本发明的方法具体地涉及一种选择性激光熔化（SLM）过程，例如在公开说明书DE 195 11 772 A1中描述了该过程。根据所述文献，粉末材料借助于其中描述的用于生产三维物体的装置以如下方式固化：在物体的各个横截面区域处，使可以借助于电磁辐射或粒子辐射固化的粉状结构材料的各层连续地固化。粉末材料按层施加到支承部，该支承部优选地配备有基板（基底），其中在将粉末层施加到基板之后，有针对性地使用扫描镜将激光束偏转到特定层区域上，使得位于该处的金属粉末熔化并且随后固化。在形成第一层之后，支承部在安装空间中向下降低了层厚度，并且借助于涂覆机（coater）在前一层上构建新的粉末层。在施加该粉末层之后，再次有针对性地使激光束指向粉末材料的适当位置以选择性地使各个粉末区域熔化。
这些过程步骤如此重复执行以便生产完成的部件，在没有剩余的、未固化的粉末之后，基本上形成完成的部件。
欧洲专利申请EP 1 358 855 A1的教导同样地描述了用于使用SLM过程通过自由激光烧结来生产产品的过程，其中在基板上构造多个金属或非金属产品。使得各个物体不会以未限定的形式位于粉末床中（powder bed）并且在构造过程期间受到保护免于移位，并且为了使后者较易于从基板脱离，提供固定压片（retaining web），其将要被构造的产品连接到基板，固定压片（在所述文献中：支承部）也借助于SLM过程生产。使得产品可以更容易地从基板脱离，固定压片配备有预定断点，其中支承强度沿产品的外轮廓减少。一旦构造过程完成，从安装空间去除未固化的粉末，从系统取出基板连同位于其上的产品，并且通过使预定断点遭受弯曲应力来使各个产品从基板脱离。在该情况下，预定断点专门地用于使产品从基板或者过程相关固定压片一次性脱离。
裂解（fracture splitting）连同随后的将各部件拼合在一起的过程特别地在汽车工程的应用领域中涌现，参见DE 100 22 884 A1。在该情况下，作为示例，通过锻造由韧性起始材料生产内燃机的连接杆，其中通过喷水使仍炽热的锻造坯局部冷却并且由此脆化。在脆化之后，可以使连接杆头分离。连接杆的剩余部分保持为原始的韧性微结构。在该处理之后，连接杆头在其被冷却之后可以通过裂解分割，并且随后，在插入轴承元件和枢轴元件之后，再次拼合在一起。
公开说明书DE 10 2007 059 865 A1同样地描述了一种SLM过程并且在段3和4中明确地阐述了选择性激光熔化和激光烧结过程之间的区别。
关于SLM过程的现有技术基于如下概念：尽可能直接通过SLM过程获得由该过程生产的零件，尽可能不提供其重新机加工过程并且尽可能通过SLM过程生产单件部件。
此外，为了生产具有封闭中空空间的部件，在现有技术中SLM过程必须提供出口孔，中空空间中截留的未固化的粉末材料可以通过其移出，在该情况下一旦中空空间被清空就用栓塞封闭这些出口孔。此外，在SLM过程的现有技术中，仅可以在有限程度上向SLM部件中的开口提供涂覆、热后处理和/或待连续布置的部件。
提供后继将各零件拼合在一起的裂解过程的现有技术专门地限于铸造、锻造和/或通过切割生产的零件。
发明内容
本发明基于以下目的：以这样的方法开发一种用于生产具有权利要求1或16的前序部分的特征的金属部件的方法以及一种具有权利要求9的特征的部件，即使得在部件中的开口和/或中空空间方面的较大的设计灵活性，且还有机加工和/或组装方面的较大的加工灵活性，使得部件中的开口和/或中空空间中或上的另外的零件成为可能和/或需要激光烧结和/或激光熔化机器中的较小的安装空间。本发明的另一目的在于使得可以更自由地选择部件内的开口和/或中空空间的布置和/或实现尽可能限定的和可预知的、还有尽可能可自由选择的部件内的断裂线的路径。
该目的通过权利要求1、9或16的特征实现。本发明的有利开发方案根据从属权利要求2至8和10至15显现。
本发明的本质被认为是以下事实：在激光烧结和/或激光熔化过程之后，使部件经受裂解过程，其中部件沿断裂线断裂成至少两个分零件（fractional part）并且随后该至少两个分零件在其断裂的位置处彼此连接以形成部件。至少在某些区域中断裂线接触和/或穿过至少一个开口和/或至少一个中空空间。此外或者替选地，在裂解之后并且在将分零件拼合在一起和/或再次连接之前，在至少一个分零件的至少一个表面上在第一产出性（generatively）构造部件区域上，通过产出性生产过程构造第三部件区域。
依靠如下事实：作为激光烧结或激光熔化的部件被断裂并且再次拼合在一起的结果，在分开中间状态下可以自由接入开口和/或中空空间，该“自由的”可接入性（accessibility）可用于修改开口和/或中空空间和/或断裂位置，和/或在开口或中空空间上组装另外的元件。一旦完成修改或组装，则部件的两个分零件再次拼合在一起并且连接，连接可以通过整体接合或者按自锁（positively locking）方式进行。修改还可以包括开口和/或中空空间中或上的密封和/或本体的热和/或机械后处理和/或组装。
在优选实施例中，出自激光束进入粉末材料的每单位面积的能量输入在粉末层内和/或在不同的粉末层中变化，使得在激光束的每单位面积的变化的能量输入下熔化的粉末具有与相邻的材料区域不同的材料性质。通过使每单位面积的能量输入变化，例如可以使在硬化之后形成的固化粉末材料的颗粒尺寸变化。因此，例如，材料性质可以特定地在部件的某些区域处具有相对高的脆性并且在其他区域处具有相对低的脆性，使得可以有针对性地影响断裂线。此外，依靠激光束的每单位面积的能量输入的变化，可以建立马氏体区域、粗颗粒区或相当的差异。通过增加激光束的功率，通过使机加工区域中的激光束的焦点或直径变化和/或通过减少激光束在待硬化材料上的移动速度，可以增加每单位面积的能量输入。除了增加粉末材料的每单位面积的能量输入之外，在粉末首次熔化之后，在执行随后的层施加之前，激光束可以再次熔化和/或加热和/或去除至少一个已固化的层区域处的粉末层内的粉末。通过重复的熔化和/或加热，该区域可以经受热处理，以便于同样地有针对性地使该区域处的材料性质变化，特别地依次经受材料性质变化，以便于以限定的方式影响断裂线路径。
关于在SLM过程期间或之后影响粉末材料，参照DE 10 2007 059 865 A1的教导。特别地，段11至16中的工件的淬火和回火的可能性适用于本发明的教导。因此，例如，根据本发明的部件可以经受局部冷却以便于影响冶金性质。该局部影响对于裂解过程会是有利的。
根据本发明，激光束的每单位面积的能量输入变化和/或另外的熔化和/或加热和/或去除在期望的断裂线的区域中执行。
依靠如下事实：在期望的断裂线的区域中，激光束以变化的方式作用在材料上，即使得该处区域具有增加的脆性，允许断裂线的限定的和可更自由配置的路径。因此利用该过程，可以通过简单和便利的方式，而且费用很少地，在部件内限定任何期望的、实际上可自由配置的断裂线路径，其例如实现以后的部件的负载分布（loading profile）和/或力分布。因此，例如配备有开口和/或中空空间的部件，尽管事实上其出于以后预期的目的（例如弯曲应力）而断裂并且再次拼合在一起，能够配备有这样限定的断裂路径，其在分零件被拼合在一起之后，对弯曲应力的可能的不利影响最小。通过适当的曲折（zigzag）互锁可以促进这一点，这表示两个分零件在它们被拼合在一起之后的对称自锁；关于当部件经受特定力时的有利的断裂线路径，参照DE 100 22 884 A1的教导。
DE 100 22 884 A1描述了用于控制断裂路径的钻孔或开口。尽管这在根据本发明的过程中是有利的，但不是绝对必需的，因为可以通过借助于SLM过程形成具有相对高脆性的区来充分地影响断裂线。
由于大体积的SLM部件特别地构成了高生产相关费用还有支出，因此有利的是将部件配置为混合部件，在该情况下部件包括至少两个部件区域，其中第一部件区域通过传统的生产过程生产，特别地通过铸造过程或片形成（chip-forming）过程生产，并且第二部件区域通过选择性激光烧结和/或激光熔化过程生产。第一和第二部件区域彼此连接。特别地，通过选择性激光烧结和/或激光熔化过程将第二部件区域直接构造在第一部件区域上。
优选的是通过铸造过程或片形成过程生产大体积的、几何要求不高的部件区域。随后，再次逐渐地将粉末材料施加到第一部件区域的至少一个表面并且选择性地使其固化。在特别优选的实施例中，除了接触和/或穿过断裂线的开口和/或中空空间之外，提供另外的中空空间，例如用于引导介质的通道，其从第一、以传统方式生产的部件区域延伸到通过SLM过程产出性生产的第二部件区域。
根据另一有利措施，至少在某些区域中将几何形成的预定断点布置在断裂线的区域中。这些断点可以例如依靠如下事实生产：位于该处的粉末材料未经历完整的和/或完全的熔化。因此以该方式未固化的部件区域对部件的强度没有贡献，并且因此这些位置优选地断裂。
替选地或此外，可以假设，在激光烧结和/或激光熔化过程之后，位于断裂线的表面区域中的部件通过激光和/或片形成工具的表面作用而经历材料去除和/或材料弱化。为此，特别有利的是，利用来自激光烧结和/或激光熔化过程的激光用于材料去除和/或材料弱化。作为这些额外措施的结果，可以以限定的方式进一步影响断裂线的区域中的材料性质以及特别地部件的断裂行为。
除了方法之外，本发明的概念还涵盖一种具有开口和/或中空空间的部件，其包括通过选择性激光烧结和/或激光熔化过程形成的至少一个产出性构造的部件区域，其中在部件的适当位置处通过激光束的作用使已施加的粉末材料按层熔化。该部件包括至少两个互连的分零件，它们通过如下方式形成：使通过激光烧结和/或激光熔化过程生产的部件经受沿断裂线的裂解，并且在该情况下至少在某些区域中断裂线接触和/或穿过开口和/或中空空间。在该情况下，该部件具有如下优点：开口和/或中空空间的布置和/或设计和/或取向可自由配置，且还有，开口和/或中空空间可更容易地且首先经受特定的修改和/或另外的零件的组装。
该部件优选地由两个互连部件区域提供，其中第一部件区域通过选择性激光烧结和/或激光熔化过程生产并且第二部件区域通过传统的生产过程，特别是通过铸造过程和/或片形成过程生产。在该情况下，借助于SLM过程生成的断裂线穿过第一部件区域。通过利用传统生产过程形成至少某些部件区域，可以显著地减少生产成本，因为选择性激光烧结和/或激光熔化过程的体积比（volumetric proportion）减少。
优选的是，第一和第二分零件可分离地彼此连接，特别是以自锁方式连接，和/或第一和第二部件区域不可分离地彼此连接，特别是通过整体接合而连接。自锁可以例如通过螺钉或铆接连接来实现。整体接合可以通过粘合剂接合或堆焊实现。
在特别优选的实施例中，断裂线从中穿过或者与断裂线邻接的部件中的开口具有轴承（bearing）区域的形式，用于直接地或间接地安装可旋转安装的器件。特别地，如果该器件可以通过其具有开口的接触区域插入到临时分开的“断开”开口中，并且在该器件已被插入到开口中之后，通过彼此叠置分零件使后者再次拼合在一起，这可以极大地简化该器件在部件上的组装。特别地，如果接触表面是器件内的渐缩区域（其不能插入到未断开的“封闭”开口中），则情况就是这样。除了杆状元件之外，该器件还可以包括轴瓦，其可以通过这种方式安装在部件中的开口中。
该部件优选地是引擎零件、引擎附件，特别是连接杆、汽缸盖、曲柄轴箱、排气系统、油料模块、凸轮轴轴承、底盘零件、曲轴轴承和/或前述零件的零部件。原则上，该过程还有利地用于任何类型的部件，特别是壳体零件、盖元件、齿形零件、轴承元件、连接和/或金属零件的接口区域。
优选的是，至少通过选择性烧结和/或激光熔化过程构造的部件区域，由铝、高级钢、热作刚、钛和/或镍基合金形成。在此背景下，必要的是，通过在产出性构造过程期间使激光束适当地变化，部件的各区域可以配备有不同的材料性质，特别地具有不同的脆性。
本发明的概念的应用可以被优化以实现以下：与断裂线接触的至少一个开口和/或中空空间延伸到通过选择性激光烧结和/或激光熔化过程构造的部件区域和通过不同类型的生产过程构造的部件区域两者中。尽管开口相对大和/或中空空间相对大，该措施使得可以相对于传统生产的部件区域，使产出性生产的部件区域的比例小。
在特别优选的实施例中，在每种情况下，通过选择性激光烧结和/或激光熔化过程构造的部件区域在传统生产的部件区域上，在该部件区域的两个表面（例如两个相对表面）上构造，其中这些区域中的至少一个包括开口和/或中空空间。
由于断裂线位于产出性构造的部件区域中，并且这使得可以“控制”部件区域的断裂行为并且因此以限定的方式设计断裂线，因此可以发起在没有凹口和/或表面作用在部件上的其他措施的情况下运用的断裂，使得不必向部件区域的外轮廓或侧面提供断裂特定的促进措施（例如凹口）。然而，这些促进措施仍可用在根据本发明的方法中。
关于权利要求1的替选或另外的方法提供了，通过使用激光辐射在适当的横截面区域处使单组分或多组分金属粉末按层熔化，用于通过选择性激光烧结和/或激光熔化来生产金属部件，其中在激光烧结和/或激光熔化过程之后，使部件经受裂解过程，其中部件沿断裂线断裂成至少两个分零件并且随后该至少两个分零件在其断裂位置处彼此连接以形成部件，其中在裂解之后并且在重新连接之前，在至少一个分零件的至少一个表面上通过产出性生产过程构造部件区域。这使得可以仅使用用于第二产出性构造过程的小的安装空间来实现整体上大的部件。这是因为首先形成产出性部件，其随后断裂成分零件并且随后仅一个分零件必须被插入到选择性激光烧结和/或激光熔化装置中以便于在所述分零件的至少一个表面上构造另一产出性部件区域。在完成第二部件区域之后，可以将第一和第二分零件再次拼合在一起，使得作为整体的部件大于各个分零件。除了权利要求1之外可以执行的该变化方案提供了，至少在两个分零件的断裂线处的区域包括开口和/或中空空间。
附图说明
基于附图的图中的示例性实施例更详细地说明了本发明，其中：
图1a至1d是根据现有技术的裂解的示意图；
图2a至e是关于选择性激光熔化部件的根据本发明的裂解过程的示意图；
图3是在拼合在一起之后已螺合（screw）的根据本发明的部件的示意图；
图4是替选实施例的示意图，其中部件包括两个传统上生产的部件区域和一个产出性生产的部件区域；
图5是具有替选配置的部件的示性图，包括两个产出性生产的部件区域和一个传统生产的部件区域；
图6是其中断裂线具有扭结的根据本发明的部件的示意图；
图7是附图图2e中所示的根据本发明的部件的替选实施例的示意图，其中该部件在断裂线的区域中包括表面凹口；
图8是按图7中所示的部件的详细的示意图，其中通过使激光的能量输入变化在断裂线的区域（受影响的断裂区）中已向粉末材料提供较高的脆性。
图9至11是示意图，其示出了通过在第二、传统生产的部件区域9上产出性地构造第一、产出性部件区域6而提供的部件。
具体实施方式
附图中的图1a至1d示出了根据现有技术的裂解过程，其中已通过铸造或锻造过程获得的均质部件配备有钻孔。如图1b和1c中所示，该部件断裂，并且如图1d中所示，再次拼合在一起。
所示过程提供了配备有开口3和/或中空空间（未示出）的金属部件，其中通过选择性激光烧结和/或激光熔化过程，通过激光辐射在适当的横截面区域处通过单组分或多组分金属粉末使所述部件按层熔化。在通过激光烧结和/或激光熔化过程构造之后，使部件经受裂解过程（参见图2b和2c），其中部件沿断裂线4断裂成至少两个分零件1、2。如图2e中所示，分零件1、2在其断裂位置处彼此连接或者再次拼合在一起，并且因此在其断裂线4处，形成部件。断裂线4以这样的方式至少在某些区域中延伸，即使得其接触和/或穿过至少一个开口3和/或至少一个中空空间。如图2e中所示，连接可以通过整体接合，例如通过粘合剂接合实现。如图3中所示，除了粘合剂接合之外或者作为其替换，如虚线5、5'所指示的，可以通过例如螺合或铆接连接的自锁连接进行两个分零件1、2之间的连接。
部件具有第一部件区域6，其通过激光烧结和/或激光熔化过程产出性地构造，其中出自激光束进入粉末材料的每单位面积的激光强度或输入在激光烧结和/或激光熔化过程期间变化。此外或替选地，变化方案还可以包括在粉末首次熔化之后，在至少一个已固化的层区域处在粉末层内，激光束再次熔化和/或加热和/或去除粉末。激光的每单位面积的能量输入的变化形成了第一、产出性构造的部件区域6内的区7、7'，其具有与相邻区不同的部件性质，特别是不同的脆性。
区7、7'优选地布置在断裂线4的区域中。作为示例，区7较之相邻区的区别在于较高的脆性，并且因此在裂解期间形成其处形成断裂线4的区域。附图图2d示出了分零件1和2的断开中间状态，其中箭头8指示对打开的断裂线4和/或断开的开口3或断开的中空空间的作用。这使得在裂解之后并且在分零件1、2彼此连接之前，至少在某些区域中至少一个开口3和/或中空空间和/或断裂线4可以经受热和/或机械后处理，以至少在某些区域中配备有涂层和/或被提供要插入或附接的本体。作为示例，适当的热处理使得可以再次减少区7中的或断裂线4和/或开口3处的脆性程度。因此，例如，粘合剂和/或密封涂层可以防止各个较小的分零件从断裂线4分离。
在所示出的实施例中，部件包括至少两个部件区域6、9，其中部件区域9通过传统的生产过程生产，特别地通过铸造过程和/或片形成过程生产，并且第二部件区域6通过选择性激光烧结和/或激光熔化过程生产。在该情况下，第一和第二部件区域6、9彼此连接。优选的是，通过选择性激光烧结和/或激光熔化过程将第二部件区域6直接构造在第一部件区域9上。替选地，两个部件区域6、9还可以通过粘合剂接合、堆焊或相似的过程彼此连接。替选地或此外，还可以使用自锁和/或可分离连接来连接第一和第二部件区域6、9。
除了上述区7之外（区7如果具有脆的形式，则使得相邻区可以有针对性地影响断裂线4），所述区域（区7）还可以具有几何形成的预定断点10。这种预定断点10可以例如依靠如下事实生成：使该处的粉末材料不完全地熔化和固化或者不在整个表面上熔化和固化。接着，替选地或此外，在激光烧结和/或激光熔化过程之后，可以通过激光和/或片形成工具的表面作用使位于断裂线4的表面区域11中的部件经历材料去除和/或材料弱化。特别地，可以通过来自激光烧结和/或激光熔化装置的激光执行这种材料去除和/或这种材料弱化。
除了该过程之外，本发明的主题内容还涉及部件本身，其中开口3可以被形成为例如轴承区域，以便直接地或间接地安装可旋转地安装的器件（未示出）。该部件可以是引擎附件，特别是连接杆、汽缸盖、曲柄轴箱和/或非引擎零件，例如齿形零件和/或塑料注射成型工具和/或前述零件的零部件。
在附图图8中，以这样的方式形成开口3，即使得其在第一、产出性生产的部件区域6的区域中延伸并且还延伸到第二、传统生产的部件区域9的区域中。尽管开口3相对大或伸长，但是部件因此还可以以这样的方式通过混合构造原理设计，即使得产出性部件区域6的体积和/或尺寸可以保持相对小。
在附图图8中还可以看到，区7在其接近表面区域11的边缘处以及在位于开口3附近的区域12处均配备有区7的减少的横截面，参见缩减区域13、13'。这考虑了如下事实：在断裂的情况下，断裂线4在区7内形成，并且断裂线4的起点和终点可以被解释为“更加限定的”，因为断裂线4优选地在区7内形成。
在附图图4中，接着使产出性构造的部件区域6最小化为断裂的位置，因为该部件包括3个部件区域，其中中间部件区域6被产出性生产并且上和下部件区域9、9'被传统生产。在该情况下，作为示例，部件区域6可以被产出性构造在部件区域9上，并且随后部件区域9可以整体地和/或以自锁方式接合到部件区域6的第二表面。
根据附图图5，使“夹层结构”倒转，使得中间区域9通过传统生产过程构造并且两个部件区域6、6'各自通过产出性生产过程构造，其中断裂线4、4'在每种情况下布置在产出性部件区域6、6'中，其中它们优选地位于脆性区7、7'中。
附图图6示意性地示出了断裂线4的路径不一定必须在一个平面上延伸，而是替选地也可以包括扭结区域12。扭结区域12不一定必须配备有开口3。
根据附图中的图9至11，根据本发明的部件不必配备有开口3。在某些情况下，足够的是，如果通过使激光束的强度变化以形成脆性区7来专门地影响断裂线4。
此外，图9至11示出了通过在第二、传统生产的部件区域9上产出性地构造第一、产出性部件区域6而提供的部件。通过改变激光的每单位面积的能量输入在第一部件区域6内形成区7。在断裂过程中断裂线4在该区7内形成，并且分零件1和2被形成。在裂解之后，在第一分零件1的表面15上（例如通过SLM）构造第三、产出性生产的部件区域14，参见图10。最后，将第一和第二部件1、2拼合在一起或者连接，使得形成包括部件区域6、9和14的整体上较大的部件，参见图11。产出性生产的部件区域9和14可以通过相同或不同的SLM过程形成和/或可以包括相同或不同的结构材料组分。
参考标记列表
1 分零件
2 分零件
3、3' 开口
4、4' 断裂线
5、5' 线
6、6' 部件区域，第一、产出性
7、7' 区
8 箭头
9、9' 部件区域，第二、传统的
10 预定断点
11 表面区域
12、12' 扭结区域
13、13' 缩减区域
14 部件，第三、产出性
15 6的表面

Claims (16)

1. 一种用于通过选择性激光烧结和/或激光熔化来生产包括开口（3）和/或中空空间的金属部件的方法，其中通过使用激光辐射在适当的横截面区域处使单组分或多组分金属粉末按层熔化，
其特征在于，
在激光烧结和/或激光熔化过程之后，使所述部件经受裂解过程，其中所述部件沿断裂线（4）断裂成至少两个分零件（1、2）并且随后所述至少两个分零件（1、2）在其断裂的位置处彼此连接以形成所述部件，其中至少在某些区域中所述断裂线（4）接触和/或穿过所述至少一个开口（3）和/或至少一个中空空间。
2. 根据权利要求1所述的方法，
其特征在于，
出自激光束进入粉末材料的每单位面积的能量输入在粉末层内和/或在不同的粉末层中变化，和/或在粉末首次熔化之后，激光束再次熔化和/或加热和/或去除至少一个已固化的层区域处的粉末层内的粉末。
3. 根据权利要求2所述的方法，
其特征在于，
激光束的每单位面积的能量输入的变化和/或另外的熔化和/或加热和/或去除在所述断裂线（4）的区域中执行。
4. 根据权利要求1至3之一所述的方法，
其特征在于，
在裂解之后并且在将所述分零件（1、2）彼此连接之前，至少一个开口（3）和/或中空空间至少在某些区域中经历热和/或机械后处理，至少在某些区域中配备有涂层和/或本体被插入或附接。
5. 根据前述权利要求之一所述的方法，
其特征在于，
所述部件包括至少两个部件区域（6、9），其中第二部件区域（9）通过传统的生产过程生产，特别地通过铸造过程或片形成过程生产，并且第一部件区域（6）通过选择性激光烧结和/或激光熔化过程生产，其中第一和第二部件区域（6、9）彼此连接。
6. 根据权利要求5所述的方法，
其特征在于，
通过选择性激光烧结和/或激光熔化过程将所述第一部件区域（6）直接构造在所述第二部件区域（9）上。
7. 根据前述权利要求之一所述的方法，
其特征在于，
在所述断裂线（4）的区域中，所述部件至少在某些区域中具有几何形成的预定断点（10），特别是其中未实现粉末的完整和/或完全熔化的区域。
8. 根据前述权利要求之一所述的方法，
其特征在于，
在所述激光烧结和/或激光熔化过程之后，位于所述断裂线（4）的表面区域（11）中的所述部件通过激光和/或片形成工具的表面作用而经历材料去除和/或材料弱化，特别地利用来自所述激光烧结和/或激光熔化过程的激光用于材料去除和/或材料弱化。
9. 一种具有开口（3）和/或中空空间的部件，其包括通过选择性激光烧结和/或激光熔化过程生产的至少一个产出性构造的部件区域，其中在部件的适当位置处通过激光束的作用使已施加的金属粉末按层熔化，
其特征在于，
所述部件包括至少两个互连的分零件（1、2），它们通过如下方式形成：使通过所述激光烧结和/或激光熔化过程生产的所述部件经受沿断裂线（4）的裂解，其中至少在某些区域中所述断裂线（4）接触和/或穿过所述开口（3）和/或中空空间。
10. 根据权利要求9所述的部件，
其特征在于，
所述部件包括至少两个互连部件区域（6、9），其中第一部件区域（6）通过所述选择性激光烧结和/或激光熔化过程生产，并且第二部件区域（9）通过传统的生产过程生产，特别地通过铸造过程和/或片形成过程生产。
11. 根据权利要求9或10所述的部件，
其特征在于，
所述第一和第二分零件（6、9）可分离地彼此连接，特别是以自锁方式连接，和/或所述第一和第二部件区域（6、9）不可分离地彼此连接，特别是通过整体接合而连接。
12. 根据权利要求9至11之一所述的部件，
其特征在于，
所述部件中的所述开口（3）具有轴承区域的形式，用于直接地或间接地安装可旋转安装的器件。
13. 根据权利要求9至12之一所述的部件，
其特征在于，
所述部件是引擎零件、引擎附件，特别是连接杆、汽缸盖、曲柄轴箱、排气系统、油料模块、凸轮轴轴承、底盘零件、曲轴轴承、壳体零件、盖元件、轴承元件、金属和/或塑料零件的连接或接口元件、齿形零件和/或前述零件的零部件。
14. 根据权利要求9至13之一所述的部件，
其特征在于，
至少通过选择性激光烧结和/或激光熔化过程构造的部件区域，由铝、高级钢、热作刚、钛和/或镍基合金形成。
15. 根据权利要求9至14之一所述的部件，
其特征在于，
与所述断裂线（4）接触的至少一个开口（3）和/或中空空间延伸到通过选择性激光烧结和/或激光熔化过程构造的部件区域和通过不同类型的生产过程构造的部件区域两者中。
16. 一种用于通过选择性激光烧结和/或激光熔化来生产金属部件的方法，其中通过使用激光辐射在适当的横截面区域处使单组分或多组分金属粉末按层熔化，
其特征在于，
在所述激光烧结和/或激光熔化过程之后，使所述部件经受裂解过程，其中所述部件沿断裂线（4）断裂成至少两个分零件（1、2）并且随后所述至少两个分零件（1、2）在其断裂位置处彼此连接以形成所述部件，其中在裂解之后并且在重新连接之前，在分零件（1、2）中的至少一个的至少一个表面（15）上通过产出性生产过程构造部件区域（14）。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109424648A (zh) * 2017-08-29 2019-03-05 伦克股份有限公司 滑动轴承及用于制造其的方法
CN110000380A (zh) * 2017-12-14 2019-07-12 空中客车营运有限公司 加层制造部件的后处理
CN110382144A (zh) * 2017-03-09 2019-10-25 Gkn烧结金属有限公司 形成具有水平通孔的粉末金属插入件的方法
CN111295257A (zh) * 2017-11-03 2020-06-16 通快激光与系统工程有限公司 用于机器的盖装置以及用于制造三维部件的机器和方法

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014144482A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-18 Matterfab Corp. Apparatus and methods for manufacturing
US9468131B2 (en) * 2014-04-16 2016-10-11 Raytheon Company Monolithic multi-module electronics chassis with multi-planar embedded fluid cooling channels
DE102014216313A1 (de) * 2014-08-18 2016-02-18 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Lagerring und Verfahren zur Herstellung eines Lagerrings
US9987683B2 (en) 2015-06-26 2018-06-05 Caterpillar Inc. Metallic 3D printing detachment technique
US10005239B2 (en) 2015-07-29 2018-06-26 Delavan Inc. Support structures for additive manufacturing techniques
DE102015119746A1 (de) * 2015-11-16 2017-05-18 Cl Schutzrechtsverwaltungs Gmbh Verfahren zur Herstellung einer Stützstruktur zur Stützung eines generativ auszubildenden dreidimensionalen Objekts
EP3910094A1 (en) 2016-02-15 2021-11-17 REM Technologies, Inc. Chemical processing internal cavities of am workpieces
DE102016213917A1 (de) 2016-07-28 2018-02-01 General Electric Technology Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Bauteils und nach dem Verfahren hergestelltes Bauteil
DE102017101834A1 (de) * 2017-01-31 2018-08-16 Amsis Gmbh Automatisiertes Abtrennen von Stützstrukturen von einem Pulverbett-basiert additiv hergestellten Bauteil
DE102017107061A1 (de) * 2017-04-03 2018-10-04 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Verfahren zum Herstellen eines Bauteils
DE102017112216A1 (de) 2017-06-02 2017-10-19 FEV Europe GmbH Zylinderkopf
US11117329B2 (en) * 2018-06-26 2021-09-14 General Electric Company Additively manufactured build assemblies having reduced distortion and residual stress
US11117191B2 (en) * 2018-10-30 2021-09-14 GM Global Technology Operations LLC Methods for manufacturing connecting rod assemblies and crankshaft assemblies
WO2020126005A1 (en) * 2018-12-20 2020-06-25 Volvo Truck Corporation A connecting rod for an engine of a vehicle
IT202100015218A1 (it) * 2021-06-10 2022-12-10 Torino Politecnico Procedimento di fabbricazione additiva e prodotto ottenibile tramite il procedimento
DE102022109993A1 (de) * 2022-04-26 2023-10-26 AM Global Holding GmbH Verfahren zur Herstellung von Einzelteilen eines additiv gefertigten Körpers

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19511772C2 (de) * 1995-03-30 1997-09-04 Eos Electro Optical Syst Vorrichtung und Verfahren zum Herstellen eines dreidimensionalen Objektes
EP1153686A2 (de) * 2000-05-10 2001-11-14 Man Nutzfahrzeuge Ag Verfahren zur Bruchtrennung in Bauteilen oder deren Vormaterial
EP1358855A1 (de) * 2002-05-03 2003-11-05 BEGO medical AG Verfahren zur Herstellung von Produkten durch Freiform-Lasersintern
CN201109649Y (zh) * 2007-12-14 2008-09-03 华南理工大学 用于选区激光熔化成型的金属粉末铺粉装置
DE102007059865A1 (de) * 2007-12-12 2009-06-18 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers durch schichtweises Aufbauen aus pulverförmigem, metallischen Werkstoff
CN102039375A (zh) * 2010-11-20 2011-05-04 沈阳工业大学 一种快速制备高温合金空心叶片铸件的方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007021622A1 (de) * 2007-05-09 2008-11-13 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung eines bruchgetrennten Bauteils, danach hergestelltes Bauteil sowie dessen Verwendung

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19511772C2 (de) * 1995-03-30 1997-09-04 Eos Electro Optical Syst Vorrichtung und Verfahren zum Herstellen eines dreidimensionalen Objektes
EP1153686A2 (de) * 2000-05-10 2001-11-14 Man Nutzfahrzeuge Ag Verfahren zur Bruchtrennung in Bauteilen oder deren Vormaterial
EP1358855A1 (de) * 2002-05-03 2003-11-05 BEGO medical AG Verfahren zur Herstellung von Produkten durch Freiform-Lasersintern
DE102007059865A1 (de) * 2007-12-12 2009-06-18 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers durch schichtweises Aufbauen aus pulverförmigem, metallischen Werkstoff
CN201109649Y (zh) * 2007-12-14 2008-09-03 华南理工大学 用于选区激光熔化成型的金属粉末铺粉装置
CN102039375A (zh) * 2010-11-20 2011-05-04 沈阳工业大学 一种快速制备高温合金空心叶片铸件的方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110382144A (zh) * 2017-03-09 2019-10-25 Gkn烧结金属有限公司 形成具有水平通孔的粉末金属插入件的方法
CN110382144B (zh) * 2017-03-09 2022-02-22 Gkn烧结金属有限公司 形成具有水平通孔的粉末金属插入件的方法
CN109424648A (zh) * 2017-08-29 2019-03-05 伦克股份有限公司 滑动轴承及用于制造其的方法
CN111295257A (zh) * 2017-11-03 2020-06-16 通快激光与系统工程有限公司 用于机器的盖装置以及用于制造三维部件的机器和方法
CN110000380A (zh) * 2017-12-14 2019-07-12 空中客车营运有限公司 加层制造部件的后处理

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CN102784915B (zh) 2016-12-14

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