CN110997214A - 用于为流体机械在待增材制造或已增材制造的部件的区域中形成定义的表面粗糙度的方法 - Google Patents

用于为流体机械在待增材制造或已增材制造的部件的区域中形成定义的表面粗糙度的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110997214A
CN110997214A CN201880049687.4A CN201880049687A CN110997214A CN 110997214 A CN110997214 A CN 110997214A CN 201880049687 A CN201880049687 A CN 201880049687A CN 110997214 A CN110997214 A CN 110997214A
Authority
CN
China
Prior art keywords
component
irradiation
surface roughness
region
porosity
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201880049687.4A
Other languages
English (en)
Inventor
O·杰森
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of CN110997214A publication Critical patent/CN110997214A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/34—Laser welding for purposes other than joining
    • B23K26/342—Build-up welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/30—Process control
    • B22F10/36—Process control of energy beam parameters
    • B22F10/366—Scanning parameters, e.g. hatch distance or scanning strategy
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/30—Process control
    • B22F10/38—Process control to achieve specific product aspects, e.g. surface smoothness, density, porosity or hollow structures
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/0006—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring taking account of the properties of the material involved
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/062—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam
    • B23K26/0626—Energy control of the laser beam
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/082—Scanning systems, i.e. devices involving movement of the laser beam relative to the laser head
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/352—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring for surface treatment
    • B23K26/3568—Modifying rugosity
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10—Processes of additive manufacturing
    • B29C64/141—Processes of additive manufacturing using only solid materials
    • B29C64/153—Processes of additive manufacturing using only solid materials using layers of powder being selectively joined, e.g. by selective laser sintering or melting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/30—Auxiliary operations or equipment
    • B29C64/386—Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • B29C64/393—Data acquisition or data processing for additive manufacturing for controlling or regulating additive manufacturing processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/20—Direct sintering or melting
    • B22F10/28—Powder bed fusion, e.g. selective laser melting [SLM] or electron beam melting [EBM]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/001—Turbines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/18—Dissimilar materials
    • B23K2103/26—Alloys of Nickel and Cobalt and Chromium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y50/00—Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • B33Y50/02—Data acquisition or data processing for additive manufacturing for controlling or regulating additive manufacturing processes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

提出了一种用于在待增材制造或已增材制造的部件(10)的区域中形成定义的表面粗糙度(OR)的方法。该方法包括将辐照参数(P、v)和/或辐照图案设置为使得部件材料在部件(10)的表面下方的区域中被提供有特定的孔隙率(PM)，该孔隙率(PM)适合于在部件(10)中引起定义的表面粗糙度(OR)。此外，还提出了一种相应的部件(10)。

Description

用于为流体机械在待增材制造或已增材制造的部件的区域中 形成定义的表面粗糙度的方法
技术领域
本发明涉及一种用于在优选地从粉末床待增材制造或已增材制造的部件的区域中形成或引入定义的表面粗糙度的方法。此外，本发明提供了相应的部件，即，提供了包括定义的表面粗糙度的部件。
背景技术
优选地，表面粗糙度被选择和/或确定为用于部件的识别、认证和/或个性化。
优选地，该部件用于在流体机械中使用，优选在燃气轮机的热气路径中使用。该部件优选地包括镍基合金或高温合金(特别是镍基或钴基的高温合金)，或者由镍基合金或高温合金(特别是镍基或钴基的高温合金)组成。合金可以是沉淀硬化的合金，或者是可沉淀硬化的合金。
生成或增材制造方法例如包括：作为粉末床方法的、选择性激光熔化(SLM)或激光烧结(SLS)或电子束熔化(EBM)。激光熔覆(LMD)也属于增材方法。
一种用于选择性激光熔化的方法例如从EP 2 601 006 B1中已知。
增材制造(英文：“additive manufacturing”)已经证明是对于复合的或复杂的或精细设计的部件(例如迷宫状结构、冷却结构和/或轻型结构)特别有利的。特别地，由于工艺步骤链特别短，所以增材制造是有利的，因为部件的生产或制造步骤可以直接在相应的CAD文档的基础上进行。
此外，增材制造对于如下原型的开发或生产特别有利，这样的原型例如不能或无法有效地通过常规的减材或切削方法或铸造技术生产。
定义或预定的表面结构可以是平均粗糙度、二次粗糙度、平均粗糙深度或平均粗糙度值。
与基于相应的设计文档或CAD文档的部件原有的构建不同，可以通过对部件样品的光学测量以确定构建几何形状。随后，相应获取的几何值可以容易地被数字化，并且然后被用作(再次的)增材制造工艺或“重印”的基础。这样的重印在技术上是简单的，从而存在预定用于增材制造的部件被抄袭或“逆向工程”的风险。
同样地，通过增材制造，序列号也易于在相应的备件中被复制。
特别是在承受高温的部件的区域中，劣质的复制品将具有毁灭性的影响，因为复制的部件未使用规定的工艺参数(诸如辐照参数)来构建，并且因此具有明显较差的机械和/或热机械性能。为了防止第三方供应商使用例如通过SLM制造的磨损件或备件，具有复杂几何形状的部件特别应当是能够被清楚地识别的。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种方法，利用该方法可以清楚地识别增材制造的部件，其中这些部件可以例如通过防伪识别区域来表征。
该目的通过独立权利要求的主题来实现。有利的实施方式是从属权利要求的主题。
本发明的一个方面涉及一种用于在(优选地从粉末床)待增材制造或已增材制造的部件的区域中形成或引入定义的表面粗糙度的方法。
所述区域优选地是部件的表面区域或者表面的部分区域。
所描述的方法也可以是增材制造方法，在该增材制造方法期间在部件的区域中生成预定的表面粗糙度。
此外，该方法还包括将工艺参数(特别是辐照参数)和/或辐照图案或辐照几何形状设置为使得部件材料在部件的表面下方的区域中有针对性地被提供有(预先)确定的孔隙率，该孔隙率例如适合于在部件中引起或生成定义的表面粗糙度。
术语“孔隙率”可以与相应的部件材料的“密度”同义地使用，因为从粉末床熔化的材料不可避免地具有一定的(尽管非常低的)孔隙率。
类似地，特别平坦的部件表面也具有一定的粗糙度，使得该(平坦的)表面也可以通过其粗糙度来表征。
所述辐照图案可以例如由辐照矢量构成，根据该辐照矢量，在部件的增材制造期间在由部件材料(特别是粉末床)制成的表面上方扫描或引导能量束。
通过设置辐照参数，可以特别地改变部件的侧面或任何其他表面的粗糙度，使得部件因此在该区域中被制作为可以被清楚地识别和准防伪。
通过设置辐照图案或辐照或曝光几何形状，部件可以特别地在其侧面上(即，在平行于部件的构建方向的侧面或侧表面上)被修改，以生成预定的或定义的表面粗糙度。
换句话说，通过订制表面粗糙度并将其引入该区域，例如在用于燃气轮机的磨损的部件的情况下，可以清楚地关联制造商或甚至特定的生产批次(可能作为单件产品)。
优选地，固化后的部件材料的该特定孔隙率被生成在部件的该区域中的表面附近，使得进一步施加在该表面上的材料层的表面具有变化或不平坦，从而具有定义的表面粗糙度。
在一个实施方式中，部件材料在表面下方的小于500μm的深度中被提供有该孔隙率。通过该实施方式，部件可以优选地在表面附近被提供有该孔隙率，使得该孔隙率具有对于表面结构或表面平整度/粗糙度的影响。
优选地，“表面”描述的是部件在增材构建结束之后的最终表面。
优选地，“深度”描述的是孔隙率的最短距离，或者在完成的部件的固体内的孔隙到部件在该区域中的表面的最短距离。
“区域”可以描述体积区域和/或表面区域。
在一个实施方式中，部件材料在表面下方的5至15个部件层之间的深度中被提供有孔隙率。
在一个实施方式中，为了在区域中形成定义的表面粗糙度，根据所期望的表面粗糙度设置辐照功率和/或扫描速度(或辐照速度)，辐照功率例如是每单位面积的特定功率，特别是激光功率。预期的表面粗糙度可以是计算得到的或仿真得到的表面粗糙度。
在一个实施方式中，为了在区域中形成定义的表面粗糙度，会设置(例如与归一化或标准化的辐照功率相比)高的辐照功率和/或低的扫描速度。通过该实施方式，在基于粉末床的增材制造的过程中，可以有利地在区域中为部件订制或定制表面粗糙度。
低的扫描速度也可以是相对于归一化或标准化的扫描速度。
在一个实施方式中，为了在区域中形成定义的表面粗糙度，设置(例如与归一化或标准化的辐照功率相比)低的辐照功率和/或高的扫描速度。通过该实施方式，在基于粉末床的增材制造的过程中可以有利地在区域中为部件订制或定制表面粗糙度。
在一个实施方式中，为了在区域中形成定义的表面粗糙度，在表面辐照矢量和轮廓辐照矢量之间提供50μm至500μm的间隔。通过该实施方式，在基于粉末床的增材制造的过程中，也可以有利地在区域中为部件订制或定制表面粗糙度，因为所描述的方法在增材构建期间大概率地引起孔形成。
优选地，术语“轮廓”或“轮廓辐照矢量”是指在部件的生产期间待构建的单个材料层的边界或边缘。
在一个实施方式中，为了在区域中形成定义的表面粗糙度，在相应的辐照图案中提供如下的表面辐照矢量，该表面辐照矢量垂直于层轮廓延伸并具有小于500μm的长度。该实施方式也具有在区域中设置确定的表面粗糙度的优点。
术语“表面辐照矢量”或矢量在本文中优选地表示辐照轨迹或曝光轨迹或相应的路径，能量束(例如激光束)根据该路径在粉末床上方被引导，以便有选择地并且根据部件的所期望的几何形状来固化相应的粉末。能量束可以以蜿蜒曲折的方式在粉末床上方被引导，以便重熔和固化尽可能大的表面。各个辐照路径(其可以属于矢量)优选地以很小的距离彼此间隔开，使得熔池到达粉末床的待熔化的整个表面。
相应地，术语“轮廓辐照矢量”优选地表示(例如在部件的俯视图中观察)仅覆盖外部轮廓的辐照路径。这样的轮廓移动的目的是：在每个层被构建之后，通过相应的轮廓曝光来改善本身不充分的或有缺陷的辐照结果或构建结果。
在一个实施方式中，孔隙率可以被形成为：使得可以借助于透射检查(例如计算机断层扫描或透射电子显微镜)来检测孔隙率。
在一个实施方式中，该区域是识别区域。
在一个实施方式中，该识别区域可以被识别设备自动评估，和/或例如与数据库比较，以识别该部件。
区域可以例如仅是一个小的区域(部分区域)，并且仅是部件的表面的小的部分表面。区域例如可以被提供有隐藏的或难以接近的部位。
在一种实施方式中，辐照参数和/或辐照图案被随机地设置，例如被计算机和/或计算机程序随机地设置，以便为部件提供随机的孔图案。作为孔图案的随机配置以及由此表面粗糙度的随机设置的优点，部件可以特别可靠地被表征和/或被记录，并且由此被准防伪地制作。
另一方面涉及一种部件，该部件通过所描述的方法被提供有预定或定义的表面粗糙度。
另一方面涉及一种计算机程序和/或一种计算机程序产品，包括在执行程序时例如由数据处理设备执行的命令，该命令促使该数据处理设备如所描述地设置辐照参数和/或辐照图案。
在本文中与方法有关的实施方式、特征和/或优点也可以适用于部件，反之亦然。
附图说明
下面参照附图描述本发明的进一步的细节。
图1示出了增材制造的部件的示意性截面图或侧视图。
图2示出了增材制造的部件的简化的示意性截面图或侧视图。
图3示意性地示出了用于部件的增材制造的或在部件的增材制造期间的辐照图案。
具体实施方式
在实施例和附图中，相同或作用相同的元件可以分别具有相同的附图标记。原则上，所示出的元件及其相互间的比例不应视为按比例的，相反，为了更好的表示和/或更好的理解，各个元件可以以过粗或过大的尺寸示出。
图1以示意性截面图示出了部件10。特别地，在部件10的增材制造期间在构建平台14上将该部件10示出。优选地，相应的制造方法是选择性激光熔化或电子束熔化。替代地，相应的制造方法可以是选择性激光烧结方法。
优选地，部件10通过选择性固化部件材料的层(未明确标识)来分层地制造。优选地，该固化通过能量束2进行，能量束2从辐照装置3(优选是激光束源)发出，辐照装置3具有相应的扫描或引导光学器件(未明确标识)。部件具有表面OF。表面OF可以例如包括部件10的侧面。
部件10优选地是流体机械(特别是燃气轮机)的一部分，特别优选是在轮机的使用中承受热气的部分。
此外，部件10具有区域B。区域B优选地是表面区域。根据本文中所描述的方法，在区域B中，部件10在其增材制造期间被提供有特定的孔图案PM。在图1中，孔图案PM通过在部件的固体内的对比示出。孔图案PM内的高亮区域可以例如是孔隙或小空腔。
在增材制造期间，可以例如通过相应地选择或相应地设置辐照参数(诸如扫描速度或辐照速度v，或例如辐照功率或激光功率P)来生成或有针对性地设置这样的孔图案。优选地，这里起决定性的是能量输入，该能量输入基本上可以由激光功率和扫描速度确定。在能量输入显著提高的情况下，材料例如会蒸发，这可以导致孔的形成。在能量输入太小的情况下，熔池可能会裂开或者材料局部未充分地重熔。两者都可以有针对性地用于生成可识别的图案。
为了形成特定的孔隙率和/或定义的表面粗糙度(参见下面的图2)，与标准方法或常规方法或标准参数集或常规参数集相比，可以例如为部件10的增材制造工艺设置特别高的辐照功率和/或低的扫描速度。
相反地并且具有相同的结果地，可以例如通过特别低的辐照功率和/或特别高的扫描速度(与标准方法或常规方法或参数集相比)来设置孔隙率或表面粗糙度。换句话说，在所描述的两种情况下，可以实现有缺陷的粉末固化，这适合于引起所期望的定义的表面粗糙度。
分别相对于例如引起99.5％的材料密度或0.5％的孔隙率的标准工艺或常规工艺，区域B中的根据本发明的孔隙率(例如通过局部调整的工艺参数)可以在3％至5％之间，特别是4％。
辐照功率例如可以描述，被聚焦的激光束的激光功率在100W至500W之间的范围中，其中低的辐照功率位于该范围的下边界，而高的辐照功率位于该范围的上边界。
扫描速度例如可以描述，能量束的速度在100mm/s至1000mm/s之间的范围中，其中低的扫描速度位于该范围的下边界，而高的扫描速度位于该范围的上边界。
孔图案PM优选地被设置在表面OF下方，使得部件10的表面OF本身优选地是无孔的和/或无裂纹的。
部件优选地在表面OF下方小于500μm的深度中被提供有孔隙，使得“皮下”孔隙率在区域B中引起或生成定义的表面粗糙度(参见图2)。
优选地，区域B是识别区域，该识别区域可以被识别设备(例如光学或光学测量设备)自动评估和/或与数据库进行对比，以识别部件。
区域B可以例如具有15×15mm的尺寸及大约1mm的深度(参见图3)。此外，该区域的尺寸优选地被确定为使得该区域可以通过射线检查和/或材料测试(例如通过X射线或计算机断层摄影术和/或透射电子显微镜术)进行透射，并且从而配准或记录孔图案PM。
与图1所示的不同，区域B可以仅是或仅描述部件的表面OF的一小部分。此外，区域B可以表示部件的隐藏的和/或易于接近的表面区域。优选地，区域B对应于无功能的表面区域，例如区域B不是如下的区域：该区域在部件的使用中朝向对于部件功能重要的气流或者是具有流动活性的。
图2以简化的图示示出了部件10的示意性侧视图。部件10的所述定义的表面粗糙度或区域B中的表面的所述定义的表面粗糙度被提供有附图标记OR。在视图的左上方可以看见区域B(参见虚线)。在区域B中，孔图案PM或孔隙率由点示出。孔被布置在部件的“内部”中或在表面OF下方。优选地，这些孔在表面OF下方引起表面粗糙度OR，但是表面OF本身是无孔的，以免损害部件的功能。特别是在承受热气的温度的情况下，表面孔隙率将是不利的，因为由于表面孔隙率，可能会产生裂纹，并且部件的氧化或腐蚀的可能性更高。
图3示意性地示出了至少部分地增材制造的部件的俯视图或截面图。替代地或附加地，对于一个待固化的层可以仅示出一个辐照图案BM(参见俯视图)。
辐照或曝光图案BM包括轮廓辐照矢量KBV，轮廓辐照矢量KBV优选地仅辐照该部件10的轮廓(优选地在粉末床的俯视图中观察)，以便校正构建误差或辐照误差，和/或制造相应的光滑表面。
此外，辐照或曝光图案BM包括表面辐照矢量FBV1、FBV2。表面辐照矢量FBV1是近似水平且彼此平行地定向的辐照路径，根据该辐照路径，能量束2优选地在粉末床上方被引导，以便重熔和固化粉末床或部件材料。表面辐照矢量FBV之间的距离(未明确标识)优选地由另外的辐照参数(诸如激光功率或粉末颗粒大小和/或其他参数)来定义。
此外，在所示的部件层的左侧区域中示出了仅具有长度L的表面辐照矢量FBV2。通过沿着表面辐照矢量FBV2选择性辐照部件10的原料或部件材料，可以利用本发明的优点，并且可以按照与上面所描述的辐照参数的变化或设置不同的方式来设置表面粗糙度OR(参见图2)。优选地，如图3所示，可以通过在边缘区域中或沿着部件10的轮廓提供表面辐照矢量FBV2来在区域B中设置定义的表面粗糙度OR，表面辐照矢量FBV2具有小于500μm的长度L，特别优选地小于300μm的长度L。
另外示出的较长的表面辐照矢量FBV1可以属于现有技术的辐照图案。
尽管在图3中未明确标识，但是可以通过在区域B中在表面辐照矢量FBV1(“在皮肤中”辐照)和轮廓辐照矢量KBV之间设置或提供50μm至500μm(特别优选地在80μm和300μm之间)的间隔来实现相似的效果，即，实现对表面粗糙度OR的相似定制或订制。通过这种方式，在增材制造期间，通过复杂的熔化和固化工艺大概率地引起孔图案的相应的孔形成。如果在图3中省略表面辐照矢量FBV2，但设置或提供了上面所提到的距离，就会产生这样的情况。然后，类似于例如激光功率降低的情况，在区域B中产生所期望的孔隙率，或产生基础材料或部件材料的有缺陷的固化。
此外，在图3中示出了深度T。深度T优选地对应于垂直于部件10的表面OF的距离，根据本发明应当在该距离中提供孔图案PM以制造表面粗糙度OR。深度T可以描述为5至15个层厚度之间的尺寸。
所描述的孔图案PM优选地是随机的孔图案。应当注意的是，通过单独和/或随机地选择辐照参数和/或辐照图案，孔的布置和尺寸随机产生，并且因此部件10可以如所描述地被防伪地制作，并且被清楚标识或配准地制作。为了标识或配准，在构建期间也可以(例如在结构上或通过可视标记)在区域B周围放置框架(未明确标记)。
可以例如通过计算机(通过相应地选择辐照图案和/或辐照参数)来自动设置表面粗糙度OR，辐照图案和/或辐照参数可以例如从数据库中提取。此外，可以例如通过光学测量或扫描方法来获取表面粗糙度OR。
根据本发明，还可以规定在已经预先制造的部件中或已经预先制造的部件上施加定义的表面粗糙度，例如以便随后用于特定的制造商标识、识别或认证该部件。
本发明通过根据实施例来描述，但不限于这些实施例，而是包括每个新特征以及特征的每种组合。特别地，这包括权利要求中的特征的每种组合，即使该特征或该组合本身在权利要求或实施例中未明确提出。

Claims (12)

1.一种用于在待增材制造或已增材制造的部件(10)的区域(B)中形成定义的表面粗糙度(OR)的方法，所述方法包括将辐照参数(P、v)和/或辐照图案(KBV、FBV)设置为，使得部件材料在所述部件(10)的表面下方的所述区域(B)中被提供有特定的孔隙率(PM)，所述孔隙率(PM)适合于在所述部件(10)中引起所述定义的表面粗糙度(OR)，其中所述部件(10)被提供用于在流体机械中使用，优选地在燃气轮机的热气路径中使用。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述部件材料在所述表面下方的小于500μm的深度(T)中被提供有所述孔隙率(PM)。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述部件材料在所述表面下方的在5至15个层厚度之间的深度(T)中被提供有所述孔隙率(PM)。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，为了在所述区域(B)中形成所述定义的表面粗糙度(OR)，根据所期望的表面粗糙度(OR)设置辐照功率(P)和/或扫描速度(v)，所述辐照功率(P)例如是激光功率。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，为了在所述区域(B)中形成所述定义的表面粗糙度(OR)，设置高的辐照功率(P)和低的扫描速度(v)。
6.根据权利要求4所述的方法，其中，为了在所述区域中形成所述定义的表面粗糙度，设置低的辐照功率(P)和高的扫描速度(v)。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，为了在所述区域(B)中形成所述定义的表面粗糙度(OR)，在表面辐照矢量(FBV)和轮廓辐照矢量(KBV)之间提供50μm至500μm的间隔。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，为了在所述区域(B)中形成所述定义的表面粗糙度(OR)，提供垂直于层轮廓延伸并具有小于500μm的长度的表面辐照矢量(FBV)。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述孔隙率(PM)被形成为使得能够借助于透射检查来检测所述孔隙率。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述区域(B)是识别区域，所述识别区域能够被识别设备自动评估以识别所述部件。
11.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述辐照参数(P、v)和/或所述辐照图案(KBV、FBV)被随机地设置，例如被计算机随机地设置，以便为所述部件(10)提供随机的孔图案(PM)。
12.一种部件，所述部件根据前述权利要求中的任一项所述的方法在所述区域(B)中被提供有所述定义的表面粗糙度(OR)。
CN201880049687.4A 2017-08-02 2018-07-10 用于为流体机械在待增材制造或已增材制造的部件的区域中形成定义的表面粗糙度的方法 Pending CN110997214A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017213378.3A DE102017213378A1 (de) 2017-08-02 2017-08-02 Verfahren zum Ausbilden einer definierten Oberflächenrauheit
DE102017213378.3 2017-08-02
PCT/EP2018/068594 WO2019025135A1 (de) 2017-08-02 2018-07-10 Verfahren zum ausbilden einer definierten oberflächenrauheit in einen bereich eines additiv herzustellenden oder hergestellten bauteils für einer strömungsmaschine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110997214A true CN110997214A (zh) 2020-04-10

Family

ID=63041975

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201880049687.4A Pending CN110997214A (zh) 2017-08-02 2018-07-10 用于为流体机械在待增材制造或已增材制造的部件的区域中形成定义的表面粗糙度的方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20200164585A1 (zh)
EP (1) EP3624985B1 (zh)
CN (1) CN110997214A (zh)
DE (1) DE102017213378A1 (zh)
WO (1) WO2019025135A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN118408876A (zh) * 2024-06-28 2024-07-30 沈阳度维科技开发有限公司 一种金属增材加工工件的质检装置

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111036902B (zh) * 2019-12-13 2021-09-03 同济大学 一种激光选区增材制造的多孔成形方法
TWI769872B (zh) * 2020-06-24 2022-07-01 國立成功大學 積層製造方法

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1358140A (zh) * 1999-06-28 2002-07-10 证券票据有限公司 在保密文书里生成衍射结构的方法
CN102574331A (zh) * 2009-09-25 2012-07-11 西门子公司 标记物体的制备方法
JP2015030872A (ja) * 2013-08-01 2015-02-16 株式会社ソディック 三次元形状の積層造形物の製造方法およびその製造装置
FR2980380B1 (fr) * 2011-09-23 2015-03-06 Snecma Strategie de fabrication d'une piece metallique par fusion selective d'une poudre
US20160076374A1 (en) * 2007-01-31 2016-03-17 General Electric Company Laser net shape manufactured component using an adaptive toolpath deposition method
CN105500701A (zh) * 2014-10-08 2016-04-20 施乐公司 用于三维物体打印期间的测试图案形成的系统和方法
CN105828985A (zh) * 2013-12-19 2016-08-03 阿卡姆股份公司 用于增材制造的方法
CN105834419A (zh) * 2015-02-04 2016-08-10 波音公司 制造防伪三维制品的装置和方法
CN106863779A (zh) * 2017-03-06 2017-06-20 佛山美立三维科技有限公司 一种基于光固化技术的表面纹理处理方法
US20170182562A1 (en) * 2012-11-08 2017-06-29 Georgia Tech Research Corporation Systems and methods for additive manufacturing and repair of metal components

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6852179B1 (en) * 2000-06-09 2005-02-08 Lsp Technologies Inc. Method of modifying a workpiece following laser shock processing
US8728387B2 (en) * 2005-12-06 2014-05-20 Howmedica Osteonics Corp. Laser-produced porous surface
EP2415552A1 (en) 2010-08-05 2012-02-08 Siemens Aktiengesellschaft A method for manufacturing a component by selective laser melting
US10399146B2 (en) * 2016-01-12 2019-09-03 Hamilton Sundstrand Corporation Contour scanning for additive manufacturing process

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1358140A (zh) * 1999-06-28 2002-07-10 证券票据有限公司 在保密文书里生成衍射结构的方法
US20160076374A1 (en) * 2007-01-31 2016-03-17 General Electric Company Laser net shape manufactured component using an adaptive toolpath deposition method
CN102574331A (zh) * 2009-09-25 2012-07-11 西门子公司 标记物体的制备方法
FR2980380B1 (fr) * 2011-09-23 2015-03-06 Snecma Strategie de fabrication d'une piece metallique par fusion selective d'une poudre
US20170182562A1 (en) * 2012-11-08 2017-06-29 Georgia Tech Research Corporation Systems and methods for additive manufacturing and repair of metal components
JP2015030872A (ja) * 2013-08-01 2015-02-16 株式会社ソディック 三次元形状の積層造形物の製造方法およびその製造装置
CN105828985A (zh) * 2013-12-19 2016-08-03 阿卡姆股份公司 用于增材制造的方法
CN105500701A (zh) * 2014-10-08 2016-04-20 施乐公司 用于三维物体打印期间的测试图案形成的系统和方法
CN105834419A (zh) * 2015-02-04 2016-08-10 波音公司 制造防伪三维制品的装置和方法
CN106863779A (zh) * 2017-03-06 2017-06-20 佛山美立三维科技有限公司 一种基于光固化技术的表面纹理处理方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN118408876A (zh) * 2024-06-28 2024-07-30 沈阳度维科技开发有限公司 一种金属增材加工工件的质检装置
CN118408876B (zh) * 2024-06-28 2024-09-13 沈阳度维科技开发有限公司 一种金属增材加工工件的质检装置

Also Published As

Publication number Publication date
WO2019025135A1 (de) 2019-02-07
DE102017213378A1 (de) 2019-02-07
EP3624985A1 (de) 2020-03-25
EP3624985B1 (de) 2023-06-14
US20200164585A1 (en) 2020-05-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Sola et al. Microstructural porosity in additive manufacturing: The formation and detection of pores in metal parts fabricated by powder bed fusion
Armstrong et al. An overview of modern metal additive manufacturing technology
Sadowski et al. Optimizing quality of additively manufactured Inconel 718 using powder bed laser melting process
Schmidt et al. Laser based additive manufacturing in industry and academia
EP3722027B1 (en) Method and apparatus for generating a work piece containing an information code
US8778255B2 (en) Method for generatively manufacturing a component with at least one mark
US20170282246A1 (en) Method and device for the additive manufacture of at least one component region of a component
CN110997214A (zh) 用于为流体机械在待增材制造或已增材制造的部件的区域中形成定义的表面粗糙度的方法
JP2013505855A (ja) マーキングされた物体を製造する方法
US11135653B2 (en) DMLM build release layer and method of use thereof
US10821519B2 (en) Laser shock peening within an additive manufacturing process
US20210079796A1 (en) Method for selectively irradiating a material layer, production method, and computer program product
CN110891714A (zh) 用于增材制造具有预定表面结构的部件的方法
US20170341175A1 (en) Method and device for additively manufacturing at least a portion of a component
US20230294207A1 (en) Irradiation strategy for a coolable, additively manufactured structure
Liao et al. Optimization on selective laser sintering of metallic powder via design of experiments method
Liebisch et al. On the numerical simulation of the thermal behavior during the selective laser melting process: Zur numerischen Simulation des Temperaturverhaltens beim selektiven Laserschmelzen
CN111163883A (zh) 用于在增材制造中利用连续定义的制造参数照射粉末层的方法
Chadha et al. Powder Bed Fusion via Machine Learning‐Enabled Approaches
Gonnabattula et al. Process parameter optimization for laser directed energy deposition (LDED) of Ti6Al4V using single-track experiments with small laser spot size
Pant Residual stress distributions in additively manufactured parts: effect of build orientation
Charles et al. Development of a method to repair gas turbine blades using electron beam melting additive manufacturing technology
JP7396613B2 (ja) 積層造形装置、三次元形状造形物に対する加工方法、三次元形状造形物及び金型
Smithson et al. Effect of support structures and surface angles on near-surface porosity in laser powder bed fusion
US20180200794A1 (en) Method and apparatus for optical detection of keyholing and overmelts

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
TA01 Transfer of patent application right
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20211025

Address after: Munich, Germany

Applicant after: Siemens energy Global Co.,Ltd.

Address before: Munich, Germany

Applicant before: SIEMENS AG

RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20200410