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Querverweis auf verwandte Anmeldungen
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Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Wirkung der am 28. Dezember 2010 eingereichten vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 61/427729 mit dem Titel SYSTEM AND METHOD FOR DEPOSITING MATERIAL IN A SUBSTRATE, deren Inhalt durch Bezugnahme aufgenommen ist.
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Erfindungsgebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft Materialabscheidung und insbesondere die Abscheidung von Material in einem Substrat,
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Hintergrund
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Verfahren und Systeme, die Material, wie beispielsweise Partikel, effektiv in einem Substrat abscheiden, bilden einen anhaltenden Interessenschwerpunkt. Einige bekannte Systeme sind hinsichtlich bestimmter Anwendungen mit verschiedenen Mängeln, Defiziten und Nachteilen behaftet. Es besteht deshalb ein Bedarf an weiteren Beiträgen in diesem Technologiebereich.
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Kurze Beschreibung der Erfindung
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Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein spezielles Verfahren zum Abscheiden von Materialien in einem Substrat. Eine andere Ausführungsform ist ein spezielles System zum Abscheiden von Materialien in einem Substrat. Andere Ausführungsformen umfassen Vorrichtungen, Systeme, Geräte, Hardware, Verfahren und Kombinationen davon zum Abscheiden von Materialien in einem Substrat. Weitere Ausführungsformen, Strukturen, Merkmale, Aspekte, Vorteile und Nutzeffekte der vorliegenden Anmeldung werden anhand der vorliegenden Beschreibung und Figuren deutlich.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Die Beschreibung nimmt Bezug auf die beigefügten Zeichnungen, in denen in den mehreren Ansichten gleiche Teile durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet sind, und in denen:
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1 schematisch einige Aspekte eines nicht-einschränkenden Beispiels einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Systems zum Hinzufügen von Partikeln zu einem Substrat zum Ausbilden eines Matrixmaterials darstellt;
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2 schematisch einige Aspekte eines nicht-einschränkenden Beispiels in einem Substrat abgeschiedener Partikel, die ein Matrixmaterial bilden, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Ausführliche Beschreibung
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Zum besseren Verständnis der Prinzipien der Erfindung wird nachstehend auf die in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen Bezug genommen, und für deren Beschreibung werden spezielle Begriffe verwendet. Es versteht sich dennoch, dass der Umfang der Erfindung durch die Darstellung und Beschreibung spezifischer Ausführungsformen der Erfindung nicht eingeschränkt werden soll. Außerdem sind innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung jegliche Änderungen und/oder Modifikationen der dargestellten und/oder beschriebenen Ausführungsform(en) möglich. Ferner werden jegliche andere Anwendungen der hierin dargestellten und/oder beschriebenen Prinzipien der Erfindung, die einem Fachmann auf dem die Erfindung betreffenden Gebiet normalerweise einfallen würden, als im Schutzbereich der vorliegenden Erfindung liegend betrachtet.
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In den Zeichnungen, insbesondere in 1, sind einige Aspekte eines nichteinschränkenden Beispiels eines Systems 10 zum Hinzufügen von Partikeln in ein Substrat 12 zum Ausbilden eines Matrixmaterials gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch dargestellt. Beispielsweise bildet das System 10 im Fall eines Metallsubstrats 12 und von Partikeln in Gestalt von Oxiden oder eines anderen Verbundmaterials ein Matrixmaterial in Gestalt eines Metallmatrixverbundmaterials aus. In anderen Ausführungsformen können durch das System 10 andere Matrixmaterialien ausgebildet werden, einschließlich beispielsweise Metall/Metall-Matrixmaterialien und Metall/Metall/Verbundmaterial-Matrixmaterialien, wobei eines der Metalle das Substrat 12 ist und das andere Metall und das Verbundmaterial aus Partikeln besteht, die dem Substrat 12 hinzugefügt sind. Gemäß einer Ausgestaltung ist das System 10 dazu konfiguriert, einen gewünschten Porositätsgrad auf der Oberfläche des Substrats 12 bereitzustellen.
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Gemäß einer Ausgestaltung ist das Substrat 12 ein abschleifbarer Mantelring für einen Gasturbinenmotor. In anderen Ausführungsformen kann das Substrat 12 jedes beliebige Bauteil sein, wie beispielsweise eine Gasturbinenmotorlaufschaufel, eine Leitschaufel oder eine Leitschaufelreihe, ein abschleifbarer Mantelring für einen Verdichter, ein Gebläse oder eine Turbine, eine andere Gasturbinenmotorströmungspfadkomponente oder jegliches andere Gasturbinenmotorbauteil, oder jegliches mechanische Bauteil für jegliche Maschine, Struktur, jegliches Gerät oder System. Gemäß einer Ausgestaltung ist das Substrat 12 ein Metallbauteil. In anderen Ausführungsformen kann das Substrat 12 aus einem oder mehreren Metall- und/oder Nichtmetallmaterialien bestehen.
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Das System 10 weist eine Energieemissionseinrichtung 14 zum Richten eines Energiestrahls 16 auf das Substrat 12 auf. Das System 10 umfasst ferner eine Partikelsprüheinrichtung 18 zum Leiten eines oder mehrerer Partikelströme 20 auf das Substrat 12, z. B. an die und in der Nähe der Auftreffstelle 22 des Energiestrahls 16 auf das Substrat 12. In einer Ausgestaltung bestehen die Partikel 20 aus einem anderen Material als das Substrat 12. In anderen Ausführungsformen können einige oder alle Partikel 20 aus dem gleichen Material bestehen wie das Substrat 12. Gemäß einer Ausgestaltung sind die Einrichtung 14 und die Einrichtung 18 in Gestalt einer kombinierten Ausgabedüse 24, die sowohl den Energiestrahl 16 als auch einen Partikelstrom 20 abgibt, in einer einzelnen Einheit aufgenommen. In anderen Ausführungsformen können die Einrichtung 14 und die Einrichtung 18 andere Konfigurationen annehmen, einschließlich separater Ausgabevorrichtungen, und können auch mehrere Ausgabevorrichtungen zum Ausgeben eines Energiestrahls 16 und/oder eines Partikelstroms 20 umfassen.
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In einer Ausgestaltung ist die Einrichtung 14 dafür konfiguriert und betriebsfähig, den Energiestrahl 16 in Gestalt eines Laserstrahls zu erzeugen und auszurichten. In anderen Ausführungsformen kann die Einrichtung 14 dazu konfiguriert sein, andersartige Energiestrahlen zu erzeugen, einschließlich eines oder mehrerer Elektronenstrahlen und/oder eines oder mehrerer Lichtbögen. Die Einrichtung 14 ist dazu konfiguriert und positioniert, den Energiestrahl 16 von unterhalb eines Abschnitts des Substrats 12 nach oben zu dem Abschnitt des Substrats 12 hin zu leiten. Der Energiestrahl 16 ist dafür konfiguriert, in diesem Abschnitt des Substrats 12 an der Unterseite des Substrats 12 eine Schmelzlache 26 zu erzeugen. Der Energiestrahl 16 erzeugt die Schmelzlache 26 durch lokales Aufschmelzen des Substrats 12, so dass die Schmelzlache 26 vertikal nach unten gerichtet ist, d. h. kopfstehend ausgerichtet ist.
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Die Einrichtung 18 ist dafür konfiguriert und betreibbar, den Partikelstrom 20 von unterhalb des Abschnitts des Substrats 12 nach oben zum Abschnitt hin zu richten, so dass mindestens einige der Partikel 20 auf die Schmelzlache 26 auftreffen und in sie eindringen. In einer Ausgestaltung haben einige Partikel 20 eine andere Eigenschaft als die anderen Partikel. Beispielsweise sind die Partikel 20 gemäß einer Ausgestaltung eine Aggregation verschiedenartiger Partikel, wobei einige der Partikel eine geringere Dichte als andere haben können und/oder einige Partikel bezüglich anderer Partikel einen größeren Auftrieb in der Schmelzlache 26 haben können. Die Partikel mit der anderen Eigenschaft sind dafür konfiguriert, in der Schmelzlache 26 zum Substrat 12 (zu ungeschmolzenen Abschnitten des Substrats 12) hin aufzusteigen. Die Partikel 20 können abhängig von den Anforderungen der spezifischen Ausführungsform aus dem gleichen Material oder aus unterschiedlichem Material bestehen und können die gleiche oder unterschiedliche Größe und Form haben. Gemäß einer Ausgestaltung sind die Partikel Kompositpartikel, z. B. aus einem Keramikverbundmaterial. In anderen Ausführungsformen können die Partikel zusätzlich zu oder anstelle nichtmetallischer Partikel aus Metallpartikeln bestehen, Abhängig von der speziellen Ausführungsform können einige Partikel hohl sein, z. B. hohle Metall- und/oder Nichtmetallkugeln oder andere Formen, während andere Partikel aus Vollmaterial bestehen können. In noch anderen Ausführungsformen können die Partikel 20 zusätzlich zu oder anstelle andersartiger Partikel reaktionsfähige Porenbildner aufweisen. In noch weiteren Ausführungsformen können alte Partikel 20 gleich oder im Wesentlichen gleich sein, z. B. hinsichtlich Zusammensetzung, Große und Form, und können alle dafür konfiguriert sein, in der Schmelzlache 26 zum Substrat 12 (zu ungeschmolzenen Abschnitten des Substrats 12) hin aufzusteigen.
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Das System 10 ist dafür konfiguriert, den Partikeln mit der gewünschten Eigenschaft zu ermöglichen, in der Schmelzlache 26 nach oben in die Nähe ungeschmolzener Abschnitte des Substrats 12 aufzusteigen. Beispielsweise führt das System 10 gemäß einer Ausgestaltung ausreichend Energie zu, um die Schmelzlache 26 mit den darin eingebrachten Partikeln 20 für eine Zeitdauer aufrechtzuerhalten, die ausreichend ist, damit die Partikel mit der anderen Eigenschaft in der Schmelzlache 26 aufsteigen können. Indem die Schmelzlache 26 nach unten gerichtet ausgebildet wird, können die Partikel mit der anderen Eigenschaft zum Substrat 12 hin aufsteigen, um beispielsweise einen gewünschten Porositätsgrad im Substrat 12 in der Nähe der ungeschmolzenen Abschnitte des Substrats 12 auszubilden. Dies steht im Gegensatz zu anderen Systemen, die eine Schmelzlache auf einer Oberseite oder einer Seitenfläche des Substrats ausbilden, wobei die gewünschten Partikel nicht zu ungeschmolzenen Abschnitten der Substrate hin wandern können.
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Das System 10 weist außerdem ein Positionierungssystem 28 und ein Positionierungssystem 30 auf. Gemäß einer Ausgestaltung weist das System 10 ferner ein Gehäuse 32 auf, das dazu konfiguriert ist, das Substrat 12, die Einrichtung 14, die Einrichtung 18, das Positionierungssystem 28 und das Positionierungssystems 30 zu umschließen. Das Positionierungssystem 28 ist mit der kombinierten Ausgabedüse 24 verbunden und dafür betreibbar, die kombinierte Ausgabedüse 24 zu verschieben und/oder zu drehen, um die Schmelzlache 26 unter Verwendung des Energiestrahls 16 auszubilden. Gemäß einer Ausgestaltung ist das Positionierungssystem 28 auch dafür konfiguriert, die Schmelzlache 26 fortschreitend oder intermittierend zu anderen Abschnitten des Substrats 12 zu verlagern, z. B. zu Abschnitten in der Nähe der anfänglichen oder nachfolgender Stellen der Schmelzlache 26, die ebenfalls vertikal nach unten gerichtet sind. In Ausführungsformen, in denen die Energieemissionseinrichtung 14 und die Partikelsprüheinrichtung 18 nicht zu einem einzigen Kopf kombiniert sind, oder in denen mehrere Einrichtungen 14 und Einrichtungen 18 verwendet werden, können weitere Positionierungssysteme mit jeder der Einrichtungen 14 und der Einrichtungen 18 verbunden sein. Gemäß einer Ausgestaltung ist das Positionierungssystem 28 ein Mehrachsen-Positionierungssystem. In anderen Ausführungsformen kann das Positionierungssystem 28 ein Einachsen-Positionierungssystem sein.
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Das Positionierungssystem 30 ist mit dem Substrat 12 verbunden und hält es und ist dafür betreibbar, das Substrat 12 zu verschieben und/oder zu drehen, um die Schmelzlache 26 unter Verwendung des Energiestrahls 16 an gewünschten Stellen des Substrats 12 auszubilden. Gemäß einer Ausgestaltung ist das Positionierungssystem 30 auch dafür konfiguriert, einen zweiten und nachfolgende Abschnitte des Substrats 12 fortschreitend oder intermittierend dem Energiestrahl 16 und dem Partikelstrom 20 auszusetzen, z. B. Abschnitte in der Nähe der anfänglichen oder nachfolgender Positionen der Schmelzlache 26, die ebenfalls vertikal nach unten gerichtet sind. Gemäß einer Ausgestaltung ist das Positionierungssystem 30 dafür konfiguriert, das Substrat 12 so zu drehen, dass die gewünschte Schmelzlache 26 nach unten gerichtet ist. Gemäß einer Ausgestaltung ist das Positionierungssystem 30 ein Mehrachsen-Positionierungssystem. In anderen Ausführungsformen kann das Positionierungssystem 30 ein Einachsen-Positionierungssystem sein.
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In verschiedenen Ausführungsformen kann das Positionierungssystem 28 und/oder das Positionierungssystem 30 dazu verwendet werden, das Substrat 12 an der gewünschten Steile anzuordnen, um die Schmelzlache 26 nach unten gerichtet auszubilden. In anderen Ausführungsformen wird abhängig von der Geometrie des Substrats 12 gegebenenfalls kein Positionierungssystem zum Positionieren des Substrats 12 verwendet. Wenn das Substrat 12 beispielsweise eine relativ flache Oberfläche aufweist, die ortsfest gehalten werden kann, kann das Positionierungssystem 30 durch ein einfaches Haltesystem zum Halten des Substrats 12 in der gewünschten Ausrichtung ersetzt werden. Noch andere Ausführungsformen verwenden gegebenenfalls kein Positionierungssystem bzw. keine Positionierungssysteme zum Positionieren der Einrichtung 14 und/oder der Einrichtung 18, sondern können stattdessen ein einfaches Haltesystem zum Halten der Einrichtung 14 und/oder der Einrichtung 18 verwenden und sich zum Ausrichten des Substrats 12 in der gewünschten Position auf das Positionierungssystems 30 stützen.
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Das Gehäuse 32 ist dafür konfiguriert, während der Ausbildung der Schmelzlache 26 und des Sprühens der Partikel 20 die Atmosphäre im Inneren des Systems 10 steuern zu können. Gemäß einer Ausgestaltung wird im Inneren des Gehäuses 32 eine Umgebungsluftatmosphäre aufrechterhalten. In anderen Ausführungsformen kann im Inneren des Gehäuses 32 ein Inertgas oder ein Unterdruck enthalten sein.
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Im Betrieb des Systems 10 wird ein gewünschter Abschnitt des Substrats 12 z. B. durch ein Positionierungssystem 30 vertikal nach unten gerichtet angeordnet. Der Energiestrahl 16 wird von unterhalb des Abschnitts des Substrats 12, wo die Schmelzlache 26 ausgebildet werden soll, nach oben zum Abschnitt hin gerichtet. In einer Ausgestaltung wird der Energiestrahl 16 unter einem Winkel ϕ von weniger als 45 Grad bezüglich einer vertikalen Linie 34 auf den Abschnitt des Substrats 12 gerichtet. In einer besonderen Ausführungsform wird der Energiestrahl 16 unter einem Winkel ϕ von weniger als etwa 15 Grad bezüglich der vertikalen Linie 34 auf den Abschnitt des Substrats 12 gerichtet. In anderen Ausführungsformen können größere oder kleinere Winkel verwendet werden. Dann wird die Schmelzlache 26 durch den Energiestrahl 16 ausgebildet, wobei die Schmelzlache von dem Abschnitt des Substrats 12 vertikal nach unten gewandt ist. Sobald die Schmelzlache 26 ausgebildet ist, wird ein Partikelstrom 20 von unterhalb des Abschnitts des Substrats 12 nach oben zu dem Abschnitt hin gerichtet, in dem die Schmelzlache 26 ausgebildet ist. Mindestens einige der Partikel sind dafür konfiguriert, innerhalb der Schmelzlache 26 zum Substrat 12 hin aufzusteigen. Die Schmelzlache 26 wird z. B. durch den Energiestrahl 16 in einem flüssigen Zustand gehalten, während die Partikel in der Schmelzlache zum Substrat hin aufsteigen.
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Gemäß 2 sind bei Ausführungsformen, in denen die Partikel nicht homogen sind, die Partikel 20A mit der Eigenschaft eines größeren Auftriebs in der Schmelzlache und/oder einer geringeren Dichte bezüglich den anderen Partikeln 20B diejenigen Partikel, die in der Schmelzlache 26 zum Substrat 12 hin aufsteigen. In Ausführungsformen, bei denen die Partikel homogen sind, z. B. eine Dichte und/oder einen Auftrieb mit einem gewünschten Wert haben, durch den ein Aufschwimmen zur Oberseite der kopfstehend ausgerichteten Schmelzlache unterstützt wird, würden in der Nähe des Substrats 12 an der Oberseite der kopfstehend ausgerichteten Schmelzlache ähnliche Ergebnisse erzielt werden. Bei verschiedenen Ausführungsformen kann eine Verschiebung und/oder Drehung des Substrats 12 vorgesehen sein, um einen anderen Abschnitt des Substrats 12 vertikal nach unten gewandt anzuordnen, um eine neue Schmelzlache 26 auszubilden oder die Schmelzlache 26 zu einer neuen Position auf dem Substrat 12 zu verlagern. Dies kann ausgeführt werden, während die Schmelzlache 26 vertikal nach unten gerichtet gehalten wird, wobei die Schmelzlache 26 fortschreitend zum nächsten oder zu einem anderen Abschnitt des Substrats verlagert wird. Ähnlich können die Einrichtung 14 und die Einrichtung 18 kontinuierlich oder intermittierend neu positioniert werden, um die Schmelzlache 26 von einem Abschnitt des Substrats 12 zu einem anderen Abschnitt des Substrats 12 zu verlagern.
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Nachdem die gewünschte Menge von Partikeln 20 in der Schmelzlache 26 dispergiert worden ist und die gewünschten Partikel in der Schmelzlache 26 zum Substrat 12 hin aufgestiegen sind, wird die Schmelzlache 26 verfestigt und bildet z. B. eine Beschichtung auf dem Substrat 12 aus. Eine derartige Beschichtung kann beispielsweise eine Metallmatrix-Verbundbeschichtung mit einem gewünschten Porositätsgrad in der Nähe der ungeschmolzenen Abschnitte des Substrats 12 sein. Der Porositätsgrad basiert auf der Auswahl der Partikel 20. In einer Ausgestaltung ist der Porositätsgrad für eine Abschleiffähigkeit des Substrats 12, z. B. in einer Mantelringkomponente eines Gasturbinenmotors, konfiguriert. In anderen Ausführungsformen ist der Porositätsgrad zum Aufrechterhalten einer Schmierung, z. B. zum Ausbilden eines selbstschmierenden Materials auf dem Substrat 12, konfiguriert. In noch anderen Ausführungsformen ist der Porositätsgrad dafür konfiguriert, eine gewünschte Wärmeleitfähigkeit, z. B. in einer Turbinenabschnittkomponente eines Gasturbinenmotors, zu erzielen. In noch anderen Ausführungsformen kann der Porositätsgrad dazu konfiguriert sein, andere gewünschte Eigenschaften zu erzielen.
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beinhalten ein Verfahren zum Abscheiden von Materialien in einem Substrat, mit den Schritten: Anordnen eines ersten Abschnitts eines Substrats in einer vertikal nach unten gewandten Richtung, Ausrichten eines Energiestrahls von unterhalb des ersten Abschnitts nach oben zum ersten Abschnitt hin, Ausbilden einer Schmelzlache im Substrat unter Verwendung des ausgerichteten Energiestrahls, wobei die Schmelzlache im ersten Abschnitt vertikal nach unten gewandt ausgebildet wird, und Richten eines Partikelstroms von unterhalb des ersten Abschnitts nach oben auf den ersten Abschnitt, wobei mindestens einige der Partikel dafür konfiguriert sind, in der Schmelzlache zum Substrat hin aufzusteigen.
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Gemäß einer Weiterbildung haben zumindest einige der Partikel eine andere Eigenschaft als die anderen Partikel, und die Partikel mit der anderen Eigenschaft sind die zumindest einigen Partikel, die in der Schmelzlache zum Substrat hin aufsteigen.
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Gemäß einer anderen Weiterbildung ist die Eigenschaft eine geringere Dichte als diejenige der anderen Partikel.
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Gemäß einer noch anderen Weiterbildung ist die Eigenschaft ein größerer Auftrieb in der Schmelzlache als derjenige der anderen Partikel.
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Gemäß einer noch anderen Weiterbildung ist das Substrat metallisch und die Partikel in der Schmelzlache bilden in Verbindung mit dem geschmolzenen Substrat ein Metallmatrix-Verbundmaterial.
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Gemäß einer noch anderen Weiterbildung weisen die Partikel nichtmetallische Partikel auf.
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Gemäß einer weiteren Weiterbildung sind alle Partikel nichtmetallische Partikel.
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Gemäß einer weiteren Weiterbildung weisen die Partikel Hohlpartikel auf.
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Gemäß einer weiteren Weiterbildung weisen die Partikel reaktionsfähige Porenbildner auf.
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Gemäß einer noch anderen Weiterbildung weist das Verfahren ferner ein Verschieben und/oder Drehen des Substrats zum Anordnen eines zweiten Abschnitts des Substrats in einer vertikal nach unten gewandten Richtung auf, während die Schmelzlache in der vertikal nach unten gewandten Richtung gehalten wird, wobei die Schmelzlache fortschreitend in den zweiten Abschnitt des Substrats verlagert wird.
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Gemäß einer weiteren Weiterbildung ist der Energiestrahl ein Laserstrahl.
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Gemäß einer noch anderen Weiterbildung weist das Verfahren ferner das Verfestigen der Schmelzlache zum Ausbilden einer Beschichtung auf dem Substrat auf.
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Gemäß einer noch anderen Weiterbildung wird der Energiestrahl unter einem Winkel von weniger als etwa 15 Grad bezüglich der Vertikalen auf den ersten Abschnitt gerichtet.
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Gemäß einer noch anderen Weiterbildung besteht das Substrat aus einem Material und die Schmelzlache wird aus dem Substratmaterial gebildet.
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfassen ein System, mit: einer Energiestrahlemissionseinrichtung, die dazu positioniert ist, einen Energiestrahl von unterhalb eines ersten Abschnitts eines Substrats nach oben zum ersten Abschnitt hin zu richten, wobei der Energiestrahl dafür konfiguriert ist, eine vertikal nach unten gewandte Schmelzlache im ersten Abschnitt auszubilden, und einer Partikelsprüheinrichtung, die dafür betreibbar ist, einen Partikelstrom von unterhalb der Schmelzlache nach oben zur Schmelzlache hin zu richten, wobei das System dafür konfiguriert ist, es zumindest einigen der Partikel zu ermöglichen, in der Schmelzlache zum Substrat hin nach oben aufzusteigen.
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Gemäß einer Weiterbildung weist das System ferner ein Positionierungssystem auf, das mit dem Substrat verbunden und dazu betreibbar ist, das Substrat zu verschieben und/oder zu drehen, um einen zweiten Abschnitt des Substrats vertikal nach unten gewandt anzuordnen, während die Schmelzlache vertikal nach unten gewandt aufrechterhalten wird.
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Gemäß einer anderen Weiterbildung ist das Positionierungssystem dafür konfiguriert, die Schmelzlache fortschreitend vom ersten Abschnitt zum zweiten Abschnitt des Substrats zu bewegen.
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Gemäß einer noch anderen Weiterbildung weist das System ferner ein Positionierungssystem auf, das mit der Energiestrahlemissionseinrichtung verbunden und dazu betreibbar ist, die Energiestrahlemissionseinrichtung zu verschieben und/oder zu drehen, um die Schmelzlache an einem zweiten Abschnitt des Substrats in einer vertikal nach unten gewandten Richtung auszubilden.
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Gemäß einem noch anderen Aspekt ist die Energiestrahlemissionseinrichtung dafür konfiguriert, die Schmelzlache von dem ersten Abschnitt fortschreitend in den zweiten Abschnitt des Substrats zu bewegen.
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfassen ein System, mit: einer Einrichtung zum Anordnen eines Abschnitts eines Substrats in einer vertikal nach unten gewandten Richtung, einer Einrichtung zum Ausbilden einer Schmelzlache in dem Abschnitt des Substrats unter Verwendung eines gerichteten Energiestrahls, wobei die Schmelzlache derart ausgebildet wird, dass sie in dem Abschnitt des Substrats vertikal nach unten gerichtet ist, und einer Einrichtung zum Richten eines Partikelstroms nach oben zur Schmelzlache hin und in die Schmelzlache hinein, wobei zumindest einige der Partikel eine andere Eigenschaft haben als die anderen Partikel, und wobei die Partikel und die Schmelzlache, nachdem sie sich verfestigt hat, ein Matrixmaterial bilden.
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Gemäß einer Weiterbildung ist die Einrichtung zum Ausbilden der Schmelzlache dafür konfiguriert, den Energiestrahl zu dem Abschnitt des Substrats nach oben unter einem Winkel von weniger als etwa 15 Grad bezüglich der Vertikalen auszurichten.
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Obwohl die Erfindung in Verbindung mit einer Ausführungsform beschrieben worden ist, die gegenwärtig als am praktischsten und bevorzugtesten betrachtet wird, ist klar, dass die Erfindung nicht auf die dargestellte(n) Ausführungsform(en) beschränkt ist, sondern dass im Gegenteil innerhalb des durch die beigefügten Ansprüche definierten Schutzumfangs der Eifindung verschledenartige Modifikationen und äquivalente Anordnungen geschützt sein sollen, und dass dem Schutzumfang die breiteste Interpretation gegeben werden soll, so dass alle Modifikationen und äquivalenten Strukturen eingeschlossen sind, insoweit dies gesetzlich zulässig ist. Außerdem versteht es sich, dass, obwohl die Verwendung des Wortes ”bevorzugt” in der vorstehenden Beschreibung anzeigt, dass ein derart bezeichnetes Merkmal wünschenswerter sein kann, dieses Merkmal möglicherweise nicht unbedingt notwendig ist, so dass auch jede Ausführungsform, die dieses Merkmal nicht aufweist, als innerhalb des durch die folgenden Ansprüche definierten Umfangs der Erfindung eingeschlossen betrachtet werden kann. Beim Lesen der Ansprüche ist, wenn Wörter wie ”ein”, ”eine”, ”mindestens ein” und ”mindestens ein Abschnitt” verwendet werden, nicht beabsichtigt, den Anspruch auf nur ein Element zu begrenzen, insofern dies im Anspruch nicht ausdrücklich anders angegeben ist. Außerdem kann, wenn der Ausdruck ”mindestens ein Abschnitt” und/oder ”ein Abschnitt” verwendet wird, ein Abschnitt eines Elements und/oder das gesamte Element gemeint sein, insofern dies im Anspruch nicht ausdrücklich anders angegeben ist.
