DE102013108111A1

DE102013108111A1 - Additive Fertigung

Info

Publication number: DE102013108111A1
Application number: DE102013108111.8A
Authority: DE
Inventors: Trevor J Illston
Original assignee: Materials Solutions Ltd
Current assignee: Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Priority date: 2012-08-06
Filing date: 2013-07-30
Publication date: 2014-02-06
Also published as: GB2506494B; GB2543234A; GB201702170D0; GB201213940D0; GB2538652A; GB2538652B; GB2506494A; GB2543234B; GB201313492D0; US20140034626A1; US9352421B2

Abstract

Es werden Verfahren zur additiven Fertigung eines Superlegierungsbauteils offenbart. Bei einem Verfahren wird ein Pulverbett aus Superlegierungspulver gezielt zeilenweise mit einem gebündelten Laserstrahl abgetastet, und der Abstand zwischen benachbarten Abtastzeilen beträgt nicht mehr als das Zweifache der Schichtdicke, die gebildet wird. Bei einem anderen Verfahren wird auf die Oberfläche des endgültigen Bauteils eine Druckspannungsbehandlung angewendet, bevor das Bauteil vom Substrat getrennt wird. Bei einem weiteren Verfahren wird ein Superlegierungsbauteil auf einem Substrat gebildet und weist das Verfahren eine heißisostatische Bearbeitung des Bauteils auf, wobei die Masse des Substrats vor der heißisostatischen Bearbeitung verringert wird. Die Verfahren können in einem Mehrschrittprozess kombiniert werden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur additiven Fertigung eines Superlegierungsbauteils.
Bei der additiven Fertigung handelt es sich um eine Gruppe von Prozessen, die dadurch gekennzeichnet sind, dass dreidimensionale Bauteile hergestellt werden, indem schichtweise im Wesentlichen zweidimensionale Schichten (bzw. Slices) aufgebaut werden. Im Allgemeinen sind die Schichten jeweils sehr dünn (zum Beispiel zwischen 20 und 100 Mikrometer), und es werden viele Schichten der Reihe nach gebildet, wobei sich die zweidimensionale Form bei jeder Schicht ändert, damit sich das gewünschte endgültige, dreidimensionale Profil ergibt. Im Gegensatz zu herkömmlichen, „subtraktiven” Fertigungsprozessen, bei denen zur Bildung eines gewünschten Bauteilprofils Werkstoff abgetragen wird, wird bei additiven Fertigungsprozessen zur Bildung eines endkonturgetreuen oder endkonturnahen fertigen Bauteils fortschreitend Material hinzugefügt.
Es besteht der Wunsch, additive Fertigung zur Herstellung von Superlegierungsbauteilen einzusetzen, zum Beispiel zur Herstellung von Flugzeugmotorbauteilen. Bei Superlegierungen handelt es sich um Legierungen, die zur Hochleistung bei erhöhten Temperaturen ausgelegt sind. Insbesondere sind Superlegierungen allgemein als Legierung mit ausgezeichneter mechanischer Festigkeit und Kriechfestigkeit bei hohen Temperaturen definiert. Die Beschaffenheit von Superlegierungsmaterialien führt jedoch zu mehreren Schwierigkeiten für die additive Fertigung. Beispielsweise ist die Hochtemperaturleistung einer Superlegierung das Ergebnis eines Mikrogefüges, das sie spröde und somit rissanfällig macht. Eine Reihe von Superlegierungen gelten aufgrund ihrer Neigung zur Rissbildung allgemein als „schwer zu schweißen” (und daher in einem additiven Fertigungsprozess schwer auszubilden), insbesondere Nickel-Superlegierungen mit einem hohen Anteil an Gamma-Strich-bildenden Elementen, üblicherweise Aluminium und Titan, sind als problematisch bekannt. Der Grad der Schwierigkeiten beim Schweißen ist zwar subjektiv, er wird bei den Superlegierungen jedoch in erster Linie mit ihren Gamma-Strich-härtenden Elementen – Aluminium und Titan – in Verbindung gebracht. Wie in 1 gezeigt, können unterschiedliche Legierungen anhand ihrer Zusammensetzungen mit Aluminium und Titan graphisch aufgetragen werden. Eine ungefähre Grenze kann zwischen etwa Aluminium 3 Gew.-% + Titan 0 Gew.-% und etwa Aluminium 0 Gew.-% + Titan 6 Gew.-% definiert werden; rechts von dieser Grenze können Legierungen allgemein als „schwer zu schweißen” eingeordnet werden.
Eine Lösung zur Verringerung oder Vermeidung der Rissbildung während der additiven Fertigung besteht darin, den Hauptteil während der Bildung nahe an seiner Schmelztemperatur zu halten. Bei Hochtemperaturmaterialien wie etwa Superlegierungen ist die erforderliche Temperatur jedoch extrem hoch. Die Folge davon ist, dass die Geräte kostspielig und aufwändig sind, besonders für lasergestützte Systeme, und der Prozess verlangsamt wird, da Aufheiz- und Abkühlzeiten notwendig sind, die einen solchen Fertigungsprozess teuer und schwer ausführbar machen.
Eine alternative Lösung ist kürzlich in „Presentation of EC Project FANTASIA; Session 4C: Advanced Manufacturing Technics for Engine Components" Seite 31–35, vom 31. März 2011 vorgeschlagen und von Konrad Wissenbach, Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT, Aachen präsentiert worden (verfügbar unter: www.cdti.es/recursos/doc/eventosCDTI/Aerodays2011/4C2.pdf). Bei diesem Vorschlag wird ein Bauteil auf herkömmliche Weise in Mar-M-247 (eine sehr gebräuchliche Superlegierung) mittels Laser im Pulverbett additiv gefertigt, wobei Risse entstanden. Die sich während der additiven Fertigung des Mar-M-247-Bauteils bildenden Risse werden dann durch Vorwärmen des ganzen Bauteils auf eine Temperatur von 1150°C (über seiner Betriebstemperatur von 1040°C) behandelt, bevor ein Laserumschmelzen der gesamten Oberfläche des Bauteils erfolgt. Dies stellt ein Bauteil mit einer versiegelten Oberfläche bereit, das dann durch heißisostatisches Pressen (HIP) behandelt wird, von dem berichtet wird, dass es innere Risse beseitigt und ein im Wesentlichen rissfreies fertiges Bauteil ergibt. Der Oberflächenversiegelungsschritt ist bei diesem Vorschlag erforderlich, da HIP nur in der Lage ist, vollständig umschlossene Risse zusammenbrechen zu lassen.
Während der HIP-Bearbeitung muss Gas, das möglicherweise in Hohlräumen der Risse vorhanden ist, in der Legierung in Lösung gebracht werden, wenn sie sich schließen sollen. Die Anmelder haben zwei potentielle Nachteile dieses Prozesses festgestellt. Erstens hat sich experimentell herausgestellt, dass gewerblich verfügbare HIP-Prozesse nicht in der Lage sind, Hohlräume zum Zusammenfallen zu bringen, es sei denn, der Riss ist im Wesentlichen gasfrei. Jedoch findet lasergestützte additive Fertigung üblicherweise in einer Kammer statt, die eine streng gesteuerte Edelgasatmosphäre nahe bei Umgebungsdruck enthält, und deshalb ist in Rissen, die während der Schichtbildung entstehen, Spülgas vorhanden. Solche Risse lassen sich durch einen kommerziellen HIP-Prozess nicht schließen. Von daher ist bei dem vorgeschlagenen Verfahren, bei dem bereits zusätzliche und möglicherweise teure Bearbeitungsschritte nötig sind, eventuell ein Laserschmelzen in einer Vakuumkammer erforderlich – was für die Bearbeitung durch Laser besonders schwierig ist, da sie einen Dampf abgeben, der jedes Fenster in dem Gefäß bedeckt, durch das der Laser eintreten kann. Daher werden Laserschmelzprozesse im Allgemeinen in einer gespülten Umgebung mit Gasströmung ausgeführt, damit das Laserfenster klar bleibt.
Zweitens ist dies selbst dann, wenn ein HIP-Prozess ausgewählt wird, der in der Lage ist, in Rissen enthaltenes Gas in der Legierung in Lösung zu bringen, kein zuverlässiger Fertigungsprozess für eine Nickel-Superlegierung. Es ist zu vermuten, dass dieses Gas in der Folge wieder aus der Lösung austritt, wodurch während des Hochtemperaturbetriebs dieses Bauteils wieder Hohlräume gebildet werden.
Nur Risse, die nach der Erstarrung gebildet werden (z. B. durch einen Relaxationsvorgang), werden durch die HIP-Bearbeitung zuverlässig verschlossen.
Somit bleibt ein Bedarf an einem additiven Fertigungsprozess, der die Rissbildung in Superlegierungsmaterialien vermindert oder beseitigt.
Dementsprechend stellt ein erster Aspekt der Erfindung ein Verfahren zur additiven Fertigung eines Superlegierungsbauteils bereit, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:

i) ein Pulverbett aus Superlegierungspulver wird auf einem Substrat bereitgestellt,
ii) das Pulver wird mit einem Laser abgetastet, um eine Schmelze zu schaffen und dort das Pulver gezielt zu einer gewünschten Form zu verschmelzen, wodurch eine erste Schicht des Bauteils gebildet wird,
iii) das Pulverbett wird wieder aufgefüllt und das Pulver mit dem Laser so abgetastet, dass eine nachfolgende Schicht des Bauteils auf der ersten Schicht gebildet wird, und
iv) Schritt (iii) wird nach Bedarf wiederholt, bis das gewünschte dreidimensionale Bauteil gebildet ist, wobei das Abtasten des Pulvers mit einem Laser Folgendes umfasst: gezieltes zeilenweises Abtasten eines gebündelten Laserstrahls über die Oberfläche des Pulverbetts, und wobei der Abstand zwischen benachbarten Abtastzeilen nicht mehr als das Zweifache der Schichtdicke beträgt, die gebildet wird.

Der Laser kann zum Beispiel ein mit Ytterbium dotierter Faserlaser sein.
Das Verfahren kann nahe bei Atmosphärendruck durchgeführt werden.
Das Substrat kann von einem Schalttisch getragen werden. Der Schalttisch ist üblicherweise so angeordnet, dass er einen Bezugspunkt liefert, und kann außerdem längs einer vertikalen Achse so bewegbar sein, dass das Substrat nach unten bewegt werden kann, nachdem jede Schicht gebildet wird (insbesondere vor dem Wiederauffüllen des Pulverbetts).
Es sollte klar sein, dass „zeilenweises” Abtasten bedeutet, dass der Laser so angeordnet ist, dass er eine erste Zeile des Pulverbetts abtastet, die in einer ersten horizontalen Richtung verläuft (zum Beispiel die x-Achse), bevor er um eine inkrementelle Strecke in einer zweiten, dazu senkrechten, horizontalen Richtung bewegt wird (zum Beispiel die y-Achse), damit er eine zweite Zeile des Pulverbetts abtastet, die parallel zur ersten Zeile ist. Die zweite Abtastzeile grenzt in der Regel an die erste Zeile an und kann diese überlappen. Dieser Vorgang wird wiederholt, bis die gesamte Oberfläche des Pulverbetts abgetastet worden ist. Die Abtastzeilen können sich jeweils im Wesentlichen über die gesamte Breite des Pulverbetts erstrecken. Es sollte verständlich sein, dass der Laser während des Abtastens gezielt aktiviert wird, um nur gewünschte Bereiche jeder Zeile des Pulverbetts zu verschmelzen und dadurch die gewünschte zweidimensionale Form in der abgetasteten Schicht zu liefern.
Der Abtastabstand ist vorzugsweise so eingerichtet, dass sich eine wesentliche Überlappung benachbarter Abtastzeilen ergibt. Der Abtastabstand kann annähernd das 1,5-Fache der Dicke der Schicht, die gebildet wird, betragen. Die Schichtdicke beträgt nicht mehr als 0,05 mm (50 Mikrometer) und kann vorzugsweise nicht mehr als 0,04 mm (40 Mikrometer) betragen. Am bevorzugtesten beträgt die Schichtdicke zwischen 0,02 und 0,03 mm (20 bis 30 Mikrometer). Zum Beispiel kann die Schichtdicke 0,02 mm betragen, und der Abtastabstand beträgt 0,03 mm.
Die Anmelder haben festgestellt, dass ein überlappendes Abtasten es ermöglicht, dass von dem anschließenden, benachbarten Abtasten eine Belastungsverminderung geschaffen wird, und effektiv ein kontinuierlich wärmebehandeltes Material bereitstellen kann. Ohne an eine bestimmte Theorie gebunden zu sein, wird angenommen, dass diese Entspannung über die Erwärmung angrenzenden Materials durch die wärmebeeinflusste Zone angrenzend an die Schmelze des nachfolgenden Abtastens geschaffen werden kann. Dies steht im Widerspruch zu den Konventionen bei der additiven Fertigung metallischer Bauteile im Metallpulverbett, da es normalerweise ein wirtschaftliches Erfordernis ist, bei voller Leistung (nominell 195 W bei einem 200 W-Laser) so schnell wie möglich mit so wenig Überlappung abgetasteter Zeilen wie mit den Materialerfordernissen vereinbar ist abzutasten, da additive Fertigungsprozesse verglichen mit herkömmlichen Fertigungsprozessen wie etwa Gießen verhältnismäßig langsam und teuer sind. Beispielsweise würde ein herkömmlicher Abtastabstand bei einem bestehenden Prozess (unter Verwendung eines 200 W-Lasers mit einer Brennfleck-Nenngröße von 0,08 mm) annähernd 0.1 mm betragen.
Es ist festgestellt worden, dass das Verfahren besonders effektiv ist, wenn die Abtastgeschwindigkeit relativ hoch ist, zum Beispiel größer als 3 m/s oder 4 m/s, obwohl ungefähr 3 m/s besonders effektiv zu sein scheint (im Vergleich zu herkömmlichem Abtasten bei 1 m/s). Die Laserverweilzeit kann weniger als 40 μs betragen. Insbesondere hat sich herausgestellt, dass ein Abtasten bei hoher Geschwindigkeit und voller Leistung ein Bauteil erzeugt, das noch eher beinahe rissfrei ist als bei einem Abtasten mit geringerer Geschwindigkeit und niedrigerer Leistung. Es wird angenommen, dass eine hohe Abtastgeschwindigkeit eine beträchtlich verminderte vertikale Schmelze mit nur geringfügiger Verminderung der lateralen Ausdehnung erzeugt. Es ist nicht möglich, diese Schmelze mit hohem Aspektverhältnis durch Einstellen der Abtastleistung zu erzeugen.
Der Abtastabstand kann so eingerichtet sein, dass gezieltes Abtasten einer fokussierten Punktenergiequelle über die Oberfläche des Pulverbetts die Bereiche des Pulvers schmilzt, um eine Schicht zu bilden, gefolgt von wenigstens zwei Umschmelzungen dieser Schicht durch angrenzende Abtastungen des Laserstrahls.
Der Laserbrennfleck kann eine Nenngröße von höchstens 0,1 mm haben und kann zum Beispiel ungefähr 0,08 mm betragen.
Die Superlegierung kann so ausgewählt sein, dass sie einen relativ niedrigen Kohlenstoffgehalt aufweist. Bestimmte Superlegierungen sind beispielsweise in einer kohlenstoffarmen Variante im Handel erhältlich. Alternativ dazu oder zusätzlich kann die Superlegierungszusammensetzung so ausgewählt sein, dass sie einen Kohlenstoffgehalt aufweist, der eher im unteren Bereich der Legierungsspezifikation liegt.
Das Verfahren kann ferner den zusätzlichen Schritt umfassen, bei dem auf das endgültige Bauteil eine Druckspannungsbehandlung angewendet wird. Die Anmelder haben festgestellt, dass es besonders vorteilhaft ist, die Druckspannungsbehandlung vor der Entfernung des Bauteils von einem Substrat (Grundplatte), auf dem (bzw. der) das Bauteil gebildet worden ist, anzuwenden. (Es sollte klar sein, dass das Bauteil nach der schichtweisen additiven Fertigung tatsächlich mit dem Substrat verschweißt ist und während der Bearbeitung gebildete zusätzliche Tragestrukturen aufweisen kann.) Dadurch wird das Risiko verringert, dass das Bauteil vor der Druckspannungsbehandlung eine mechanische Entspannung erfährt.
Dies wird als eigenständig erfinderisch betrachtet und kann für bestimmte Legierungen ohne die Abtastmethode des ersten Aspekts vorteilhaft sein. Daher schafft die Erfindung gemäß einem zweiten Aspekt ein Verfahren zur additiven Fertigung eines Superlegierungsbauteils, wobei das Verfahren Folgendes umfasst:

i) ein Pulverbett aus Superlegierungspulver wird auf einem Substrat bereitgestellt,
ii) das Pulver wird mit einer fokussierten Punktenergiequelle abgetastet, um das Pulver in einer gewünschten Form gezielt zu verfestigen, wodurch eine erste Schicht des Bauteils gebildet wird,
iii) das Pulverbett wird wieder aufgefüllt und das Pulver mit der fokussierten Punktenergiequelle so abgetastet, dass eine nachfolgende Schicht des Bauteils auf der ersten Schicht gebildet wird, und
iv) Schritt (iii) wird nach Bedarf wiederholt, bis das gewünschte dreidimensionale Bauteil gebildet ist, wobei das Verfahren ferner Folgendes umfasst: auf die Oberfläche des endgültigen Bauteils wird eine Druckspannungsbehandlung angewendet, bevor das Bauteil vom Substrat getrennt wird.

Die Druckspannungsbehandlung kann durch mechanische Beaufschlagung erfolgen, zum Beispiel durch Kaltbearbeitung. Alternativ dazu kann es sich bei der Druckspannungsbehandlung um eine über Fluid übertragene Beaufschlagung oder Laser-Peening handeln. Vorzugsweise wird das Bauteil vor der Druckspannungsbehandlung so behandelt, dass loses Pulver entfernt wird.
Das Bauteil kann zusätzlich durch heißisostatische Bearbeitung behandelt werden, vorzugsweise nach der Druckspannungsbehandlung. Die heißisostatische Bearbeitung kann bei dem Bauteil vor der Trennung des Bauteils vom Substrat durchgeführt werden. Vorzugsweise wird die Masse des Substrats vor der heißisostatischen Bearbeitung verringert.
Das Verfahren kann den zusätzlichen Schritt des Lösungsglühens des Bauteils umfassen. Das Verfahren kann den Schritt der Ausscheidungshärtung des Bauteils umfassen.
Die Erfindung ist zwar oben beschrieben worden, sie erstreckt sich jedoch auf jede erfinderische Kombination von Merkmalen, die oben oder in der folgenden Beschreibung oder den Zeichnungen dargelegt sind. Ferner gelten oben in Bezug auf Ausführungsformen des ersten Aspekts der Erfindung beschriebene optionale Merkmale ausdrücklich als gleichermaßen auf den zweiten Aspekt der Erfindung anwendbar und umgekehrt.
Bestimmte Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden lediglich beispielhaft und unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen im Einzelnen beschrieben; darin zeigen:
1 eine graphische Darstellung der relativen Schweißbarkeit gammaverfestigter Superlegierungen mit unterschiedlichem Titan- und Aluminiumgehalt,
2 ein Verfahrensablauf gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, und
3 ein Schaubild der berechneten Temperaturänderung des Werkstücks in der wärmebeeinflussten Zone.
Der Vorgang gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist schematisch in 2 dargestellt. Bei der bevorzugten Ausführungsform wird ein selektiver Laserschmelzprozess im Pulverbett zum schichtweisen Aufbauen des Teils auf einer Grundplatte verwendet. Derartige selektive Laserschmelzprozesse können in im Handel erhältlichen Geräten ausgeführt werden, die unter mehreren Bezeichnungen erhältlich sind, zum Beispiel in 'DMLS'-Geräten M270 und M280 der EOS, ,Cusing'-Geräten M1, M2 und M3 der Concept Laser und den Geräten für selektives Laserschmelzen der SLM Solutions und Renishaw (MTT). Diese handelsüblichen Verfahren werden nahe bei Atmosphärendruck betrieben, da eine relativ hohe Gasströmung erforderlich ist, um während des Gebrauchs entstehenden Metalldampf zu entfernen (und es deshalb in der Regel nicht zweckmäßig ist, bei solchen Strömungsraten ein Vakuum bereitzustellen). Der Prozess – wie er gegenwärtig funktioniert – ist unter vielen Bezeichnungen bekannt, unterscheidet sich aber von ,Sintern' dadurch, dass eine hohe Strahlgüte verwendet wird, um das Pulver vollständig zu schmelzen, damit ein nominell vollständig dichtes Teil entsteht, wohingegen vorher ein Sintern von Metallpulver nur mit z. B. einem CO₂-Laser möglich war, wodurch ein Teil mit einer Dichte von weniger als 99% entstand. Jeder Schritt des Prozesses wird im Folgenden ausführlicher beschrieben.
Schritt 1: Auswahl des Kohlenstoffgehalts
Das Problem, das der auf Schichten beruhende Prozess darstellt, liegt darin, dass das abgeschiedene Material zu der endgültigen Legierung des Teils chemisch äquivalent sein kann, aber das mit der gegossenen Legierung einhergehende Korngefüge in der schichtweise abgeschiedenen Legierung nicht vorhanden ist. Wenn die Schichten abgeschieden werden, üblicherweise mit 10 bis 100 Mikrometern und vorzugsweise mit 20 bis 40 Mikrometern, werden längliche Körner vertikal durch mehrere Schichten hindurch gebildet, die, wie angenommen wird, ein Ergebnis des dem Prozess eigenen Wärmegradienten sind. Der Zweck des Kohlenstoffs in der Legierung besteht darin, an Korngrenzen diskrete Metallcarbide zu bilden, um das Gefüge zu „befestigen” und zur Bildung eines verschlungenen Pfades beizutragen, um den Energiebedarf für eine Rissausbreitung zu erhöhen. Bei dem Schichtprozess werden die Carbide mit hohen Konzentrationen in Linien entlang der Korngrenzen gebildet, die sich bei Verfestigung bilden, und bilden umgekehrt Ketten von Fehlerausbreitungsstellen. Es wurde somit festgestellt, dass die Kohlenstoffkonzentration des Materials wie aus Pulver verfestigt eine kritische Komponente der zu lösenden Aufgabe ist, und die Erfindung schließt eine Auswahl an unterdurchschnittlichem Kohlenstoffgehalt in dem für diese Legierung spezifizierten Bereich oder vorzugsweise die Auswahl einer kohlenstoffarmen Variante dieser Legierung ein.
Man sollte verstehen, dass ein hoher Handelswert darin liegt, anerkannte Legierungen innerhalb ihrer Spezifikation verarbeiten zu können. Bewegt man eine Elementarzusammensetzung außerhalb spezifizierter Bereiche, so kann dies zwar eine Legierung ergeben, die sich rissfrei aufbaut, kann aber auch zu einer nicht anerkannten und daher nicht annehmbaren Legierung führen.
Beispielsweise ist im Falle der Legierung MAR M 247, einer von der Martin-Marietta Corporation entwickelten Gusslegierung mit hoher Festigkeit bei erhöhter Temperatur, eine ,kohlenstoffarme' Variante von Cannon Muskegon (www.c-mgroup.com) im Handel erhältlich, die als CM247LC (LC – 'Low Carbon' (kohlenstoffarm)) bekannt ist. Dieses Material wird dem standardmäßigen MAR M 247 bei der Auswahl vorgezogen und ist als ,kohlenstoffarme' Variante von MAR M 247 weithin beschrieben und akzeptiert.
Die chemische Zusammensetzung von MAR M 247 beträgt nominell 10% Co, 10% W, 8,25% Cr, 5,5% Al, 3,0% Ta, 1,5% Hf, 1,0% Ti, 0,7% Mo, 0,15% C, 0,05% Zr, 0,015% B, und der Rest Ni. Bei der im Aerospace Structural Metals Handbook (Handbuch Strukturmetalle in der Luft- und Raumfahrt) veröffentlichten Spezifikation für MAR M-247 kann Kohlenstoff im Bereich von 0,13~0,17% liegen. Demgegenüber beträgt die chemische Zusammensetzung von CM247LC nominell 9,5% W, 9,2% Co, 8,1% Cr, 5,6% Al, 3,2% Ta, 1,4% Hf, 0,7% Ti, 0,5% Mo, 0,075% C, 0,015% Zr, 0,015% B, und der Rest Ni. Man beachte, dass der Kohlenstoffgehalt mit nominell 0,075% viel geringer ist und im Bereich von 0,070 bis 0,080% liegt.
Schritt 2: Laserabtasteinstellungen
Da die Prozesse der additiven Fertigung im Metallpulverbett verglichen mit Gießen schon relativ langsam und sehr kostspielig sind, ist es ein wirtschaftliches Erfordernis, bei voller Leistung (nominell 195 W bei einem 200 W-Laser) so schnell wie möglich mit so wenig Überlappung abgetasteter Zeilen wie mit den Materialerfordernissen vereinbar abzutasten. Sofern ein vollständiges Schmelzen (im Wesentlichen keine Hohlräume) erforderlich ist, so wird eine Abtastgeschwindigkeit von etwa 1 Meter pro Sekunde mit einem Abtastabstand von 0,1 mm (100 Mikrometer) bei einer EOS M270-Maschine für ihren 200 W-Laser mit einer Brennfleck-Nenngröße von 80 Mikrometern verwendet. (Es ist zu beachten, dass weder die Schmelze noch die wärmebeeinflusste Zone genau die gleiche Größe wie die Nennbreite des Laserbrennflecks haben.)
Dieser Prozess aus dem Stand der Technik ergibt ein in CM247LC gebautes Teil mit starken Mikrorissen und Makrorissen.
Verschiedene Versuche wurden durchgeführt, um zu versuchen, diese Rissbildung zu minimieren; dabei wurden verschiedene Leistungsstufen, Abtastgeschwindigkeiten und -abstände zum Schmelzen und Umschmelzen jeder Schicht ausprobiert. Es wurde überraschenderweise festgestellt, dass der Prozess, der die geringste Anzahl Risse ergab, von einem schnellen Abtasten mit erheblicher Überlappung zur Bildung einer Schicht herrührte, und ohne dass es erforderlich war, diese Schicht erneut abzutasten, weder schichtweise noch nach mehreren Schichten.
Diese Ursache dieses Ergebnisses ist nicht unmittelbar offensichtlich, und deshalb wurde zur Erzeugung von pseudo-dreidimensionalen Ergebnissen ein axialsymmetrisches, zweidimensionales Gittermodell gebaut, um zu versuchen, die Beobachtungen, die gemacht wurden, zu erklären. Da Laserscannen als Laserenergieimpuls an irgendeinem Punkt betrachtet werden kann, wurde dies in dem Modell als Näherung an einen abtastenden Laser über eine Oberfläche verwendet, wobei eine Verweilzeit von 80 μs = eine Abtastgeschwindigkeit von 1 Meter pro Sekunde ist.
Ohne an eine bestimmte Theorie gebunden zu sein, konnten die Anmelder aus diesen Ergebnissen einige Feststellungen vorlegen, warum ein schnelles Abtasten mit hoher Leistung zum Beispiel nicht das gleiche wie ein langsameres Abtasten bei geringerer Leistung ist und warum ein sich stark überlappendes Abtasten die beobachteten außergewöhnlichen Ergebnisse hervorruft.
Der Laserbrennfleck erzeugt eine Schmelze, die sich nicht in der erwarteten Weise verhält, und die Erwärmung festen Materials rührt hauptsächlich von der flüssigen Schmelze her. Der Radius der Schmelze erhöht sich mit der Verweilzeit, schrumpft aber wieder, sobald die Laserleistung weggenommen wird. Er wird stark von dem Laserbrennfleckradius beeinflusst und verändert sich zeitlich gesehen nach den ersten 20 μs weniger.
Im Gegensatz dazu erhöht sich die Tiefe der Schmelze über das Ende der Laserverweilzeit hinaus weiterhin. Die gespeicherte Energie in der Schmelze liefert weiterhin einen Wärmestrom nach unten, nachdem der Laserbrennfleck weggenommen wurde. Es gibt keine Gleichgewichtstiefe der Schmelze. Folglich besteht die einzige Möglichkeit zur Erzielung einer flachen Schmelze darin, schneller abzutasten – ein Abtasten bei der gleichen Geschwindigkeit mit einem niedrigeren Laserleistungspegel ergibt nicht das gleiche Ergebnis. Eine flache Schmelze kann auch das Ausmaß der Spannung in dem erstarrten Material verringern.
Der nächste Gesichtspunkt einer möglichen Erklärung für den Prozess setzt das Verständnis voraus, dass es sich bei einer Entspannungsbehandlung um eine Festphasenbehandlung handelt. Jedes Mal, wenn das Metall geschmolzen wird und erstarrt, benötigt es einen Entspannungsprozess in der Festphase. Deshalb wird immer dann, wenn der Laserbrennfleck über die Oberfläche abgetastet wird und eine Schmelze erzielt, dieses geschmolzene und erstarrte Material aufgrund der anschließenden Abkühlung und Erstarrung belastet.
Es gibt jedoch eine wärmebeeinflusste Zone um die Schmelze, wo festes Material erwärmt, aber nicht geschmolzen wird. Dies kann berechnet werden, und ein Schaubild ist als 3 gezeigt. Was uns dies zeigt, ist, dass eine Temperatur von ungefähr 1000°C etwa 7 Mikrometer von der Schmelze entfernt vermutet wird. Wenn die Schmelze von dem die Oberfläche abtastenden Laserbrennfleck bewegt wird, besteht ein Band aus festem Material daneben, das wärmebehandelt wird und nicht schmilzt. Und da diese Abtastvorgänge über die Oberfläche nach jedem Überqueren der Schmelze beabstandet sind, um einen Streifen festen Materials aus Pulver zu bilden, gibt es ein wärmebehandeltes Band aus festem Material daneben, das für diese Schicht nicht anschließend nochmals geschmolzen wird.
Die Anmelder sind überzeugt, dass enger beabstandete Abtastungen ein kontinuierlich wärmebehandeltes Material liefern können, wo in herkömmlicher Weise beabstandete Abtastungen, wie etwa 0,1 mm, immer ein Band an vorher geschmolzenem Material hinterlassen, das anschließend nicht ausreichend so erwärmt wird, dass eine brauchbare Entspannung bewirkt wird. In ähnlicher Weise gibt es in dem Maße, wie die Schichten unter Bildung des gewünschten Teils übereinander aufgebaut werden, ein Umschmelzen wenigstens eines Teils einer vorherigen Schicht, sowie eine wärmebeeinflusste Zone darüber hinaus, die Spannungen reduzieren kann.
Aus der obigen Erklärung ist ersichtlich, dass, sobald die vollständige Schicht hergestellt ist, diese nicht für eine Wärmebehandlung (nur dafür – aber ohne ein Schmelzen) bis zur vollen Tiefe der Schicht laserabgetastet werden kann und die Oberfläche nicht geschmolzen wird, wenn diese Schichtdicke größer als ungefähr 10 Mikrometer ist (bei einer Nickellegierung). Und bei Schichtdicken, die durch volles Schmelzen von 20 Mikrometern dort entstehen, wo auch eine darunterliegende Schicht wenigstens zum Teil geschmolzen werden muss, um eine zusammenhängende Schmelzung zu erzielen, sollte sich dann die Wärmebehandlungswirkung unterhalb der Schmelze bis zu einer ähnlichen Tiefe erstrecken wie die Tiefe der Schmelze. Dies kann nur mit einer flachen Schmelze erzielt werden.
Die obige Erklärung wird als mögliche Erklärung angeboten. Was noch nicht bekannt ist, ist das Ausmaß, in dem die experimentell abgeleiteten Prozessergebnisse bei einer abtastweisen Wärmebehandlung zur Entspannung von zuvor geschmolzenem Material eine beginnende Rissbildung vielleicht aufgrund dessen, dass dünnere Schichten geschmolzenen und umgeschmolzen werden, oder aufgrund dessen, dass Anrisse umgeschmolzen und verschlossen werden, oder einer Kombination aus diesen und eventuell anderen Prozessen verringerten.
Experimentell sind für die Legierung CM247LC gute Ergebnisse (relativ rissfrei) für einen Laser mit nominell 200 W mit einer Brennfleckgröße von annähernd 80 Mikrometer mit einer Abtastgeschwindigkeit von 3–4 Meter pro Sekunde und einem Abtastabstand von 0,02 bis 0,03 mm (20–30 Mikrometer) festgestellt worden, der Schichten mit einer Dicke von nominell 20 Mikrometer bildet. In Anbetracht der nominellen Laserbrennfleckgröße von 80 Mikrometer kann dies als ein abtastweises Schmelzen und wenigstens zwei weitere Umschmelzungen und eine Wärmebehandlungswirkung unterhalb der Schmelze betrachtet werden, die sich bis zu einem wesentlichen Anteil der Tiefe der vorherigen Schichtdicke erstreckt. Die Überlappung von Abtastungen bei Verwendung eines Brennflecks von 80 Mikrometern lag je nach Abtastabstand im Bereich von 60% bis knapp 90%, und mit einem Brennfleck von 100 Mikrometern kann die Überlappung bei einem Abtastabstand von 0,03 mm bis hinunter zu 0,01 mm von etwa 70% bis 90% reichen.
Experimentelle Versuche wurden bei langsameren Abtastgeschwindigkeiten unter Anwendung fortschreitend niedrigerer Laserleistungspegel gemacht. Es kann aufgezeigt werden, dass die Laserenergieaufnahme stark davon abhängt, dass eine Schmelze entsteht – sie steigt in dem Augenblick drastisch an, in dem eine Schmelze gebildet wird, von etwa 20% bei einem CO₂-Laser und etwa 40% bei einem YAG-Laser auf etwa 100%. Sobald eine Schmelze nicht aufrechterhalten wird, fällt die Laserenergieaufnahme drastisch ab. Deshalb ist es in der Praxis sehr schwierig, ausreichend Laserleistung nur für eine Wärmebehandlung (kein Schmelzen) bis zu einer Tiefe anzuwenden (da anders als z. B. Elektronenstrahlenergie, die bis zu einer Tiefe eindringt, Laserenergie nur an der Oberfläche aufgenommen wird).
Keine zusätzlichen Laser oder Abtastvorrichtungen sind erforderlich. Es wurde zwar experimentell ein Dauerstrichlaser verwendet, jedoch wird vermutet, dass die gleichen Prinzipien, die hier beschrieben sind, sich auch auf einen Impulslaser anwenden lassen.
Schritt 3: Schichtweises Aufbauen des Bauteils
Die ausgewählte Abtastgeschwindigkeit und der ausgewählte Abtastabstand werden dann zum schichtweisen Aufbauen eines Teils angewendet. Wie auf diesem Gebiet wohlbekannt ist, ist ein Substrat in Form einer soliden Grundplatte erforderlich, um einer mechanischen Entspannung der Teile während und nach dem Aufbauen entgegenzuwirken (was ansonsten eine mechanische Verwindung verursachen würde). Nur kleine Teile (z. B. Zahnstumpfkappen und -kronen) sowie bestimmte spannungsausgeglichene Geometrien (z. B. Zylinder, Kugeln etc.) können ohne beträchtliche mechanische Verwindung hergestellt werden, die durch diese Spannung eingeleitet wird, die unmittelbar auf die Wiederverfestigung von Pulver zum gebildeten Teil folgt.
Daher ist es in der Regel bei allen Teilen erforderlich, dass sie an einer mechanisch festen und abnehmbaren Struktur – der Grundplatte – gehaltert sind. Bei einer Standardaufbaugröße von 250 × 250 ist diese Grundplatte üblicherweise 36 mm dick und wiegt etwa 18 kg. Bei großen Teilen werden dickere Grundplatten verwendet, um eine unannehmbare mechanische Verwindung zu vermeiden.
Außerdem müssen Metallpulver, wenn sie geschmolzen werden, an einer festen Oberfläche benetzt werden, damit sie ein Teil bilden; ansonsten bilden sie unter Oberflächenspannung Perlen. Es ist deshalb nicht möglich, ein Teil zu bilden, indem Metallpulver in einem schichtbasierten Prozess in dem Pulverbett geschmolzen werden, ohne jeden Streifen jeder gebildeten Schicht an einer darunterliegenden Schicht zu benetzten – sei es die Grundplatte, eine darunterliegende Schicht des Teils, das gebildet wird, oder ein Träger, der anschließend entfernt wird.
Das Metall zieht sich thermisch zusammen, wenn es wieder zu einer Schicht des Teils erstarrt, und zieht sich eventuell auch zusammen, wenn es während des Abkühlens eine Phasenänderung durchläuft. Sofern keine Volumenerwärmung auf beinahe Schmelztemperatur angewendet wird, findet diese Abkühlung unmittelbar nach der Erstarrung statt und erzeugt schichtweise hohe Zugspannungsniveaus. Eine Rissbildung tritt dort auf, wo diese Spannung höher als die Zugfestigkeit des Werkstoffs bei dieser Temperatur ist. Duktile Werkstoffe neigen daher viel weniger zu Rissbildung, insgesamt jedoch steigt mit zunehmender Zugfestigkeit des Werkstoffs dessen Rissanfälligkeit.
Aus praktischen Gründen wird bei dem erfindungsgemäßen Prozess keine erhebliche Pulverbetterwärmung angewendet. Dadurch ist die Handhabung der Teile und des Pulverbetts unmittelbar nach Fertigstellung des Aufbaus möglich und sind die Aufbaumaschinen vereinfacht. Die Erwärmung des Pulverbetts erfolgt daher allgemein auf unter 100°C und in erster Linie zur Beschleunigung der Ausgasung des Pulvers und Stabilisierung der Prozesstemperatur. Vorzugsweise sollte die Temperatur niedrig genug sein, um beträchtliche Abkühlzeiten vor der Bewegung und Handhabung der aufgebauten Teile zu vermeiden.
Schritt 4: Druckspannungsbehandlung
Während die aufgebauten Teile aufgrund ihrer Befestigung an Grundplatte und Träger noch immer an einer mechanischen Entspannung – und dadurch physischen Verwindung – gehindert werden, wird durch andere Mittel als Volumenerwärmung ihre Zugspannung verringert und/oder eine Druckspannung beaufschlagt, z. B. mit einem Oberflächenstrahlen, das etwas Druckspannung in die Oberfläche einbringt. Experimentell ist aufgezeigt worden, dass ein Druckluftstrahlen der Oberfläche der Teile mit einer Glasperlensiebgröße 36 bei der Rissverminderung wirksam ist, obwohl auch andere Verfahren, Materialien und Größen wirksam sind, wie es z. B. Laser-Peening, Detonation und andere Verfahren sein können, die einen Aufprall auf die Oberfläche des Teils erzeugen, um Druckspannungen in die Oberfläche einzubringen und/oder die Zugspannung in dem Teil wie aufgebaut vor einer Wärmebearbeitung wenigstens teilweise zu beseitigen. Zur Erleichterung dieses Strahlen- bzw. Peening-Vorgangs wird zunächst lose anhaftendes Pulver unter Verwendung z. B. eines Aluminiumoxidstrahlsandes entfernt.
Schritt 5: Verringerung der Masse der Grundplatte
Bei Fertigstellung des Aufbauvorgangs sind die gebildeten Teile, die üblicherweise höchstens 2 kg wiegen, (buchstäblich) mit ihrer Grundplatte verschweißt, die üblicherweise aus Werkzeugstahl besteht und mehr als 20 kg wiegt. Aufgrund dessen kann eine schnelle Erwärmung und Abkühlung bei anschließenden Wärmebehandlungen nicht durchgeführt werden – doch bis Wärmebehandlungen ausgeführt werden, weist das Teil erhebliche Spannung auf und verzieht sich mechanisch. Bei diesem Schritt des erfindungsgemäßen Prozesses wird die Grundplattenmasse pro Teil in Übereinstimmung mit zulässigem mechanischen Verzug vor der Wärmebehandlung minimiert. Sofern mehrere Teile hergestellt worden sind, wird die Grundplatte um jedes Teil herum geschnitten und optional durch z. B. Fräsen dünner gemacht, oder gebohrt, um die Masse der Grundplatte so weit wie möglich zu verringern. Versuchsweise sind Grundplatten mit 17,8 kg auf 0,4 bis 1 kg verringert worden, d. h. um annähernd 95 bis 98%.
Schritt 6: Behandlung durch heißisostatisches Pressen
Dann wird ein Vorgang des heißisostatischen Pressens (HIP) durchgeführt. HIP-Geräte sind aufgrund der damit einhergehenden Temperaturen und Drücke hochspezialisiert, und kommerziell verfügbare Prozesse sind begrenzt. Deshalb sollten bei einem kommerziell brauchbaren Prozess vorzugsweise kommerziell verfügbare HIP-Prozesse verwendet werden. Der Erfinder ist zwar der Überzeugung, dass ein möglichst hoher Druck bei möglichst schneller Erwärmung und Abkühlung am besten ist, es sind jedoch gute Ergebnisse aus 4 Stunden bei 140 MPa und 1260°C für CM247LC mit Erwärmungs- und Abkühlungsraten von 8~15°C/Minute erhalten worden. Nach dem HIP wird vorzugsweise eine Kontrolle durchgeführt, um zu überprüfen, dass eine annehmbar geringe Mikrorissbildung vorhanden ist. Ein Beispiel für „annehmbar” ist, dass in einem Lichtmikroskop bei 100-facher Vergrößerung keine Mikrorisse sichtbar sind.
Schritt 7: Entfernung des Bauteils von der Grundplatte
Die Teile sind nun mechanisch stabil, wobei die gesamte oder zumindest der Großteil der messbaren Spannung beseitigt ist. Die Reste der Grundplatte können nun entfernt werden, ohne dass eine unannehmbare mechanische Verwindung der hergestellten Teile entsteht. Vorzugsweise wird in diesem Stadium im Wesentlichen das ganze überschüssige Material (Grundplatte und Tragestrukturen) von den Teilen vor abschließenden Wärmebehandlungsschritten entfernt, wie sie in herkömmlicher Weise erforderlich oder für die Legierung angegeben sind. Eine maschinelle Endbearbeitung auf hohe Toleranz erfolgt jedoch erst nach den abschließenden Wärmebehandlungen; es gibt immer etwas Verzug infolge von Wärmebehandlung.
Schritt 8: Lösungsglühen
Nickel-Superlegierungen, die rissanfällig sind und deshalb mit besonderer Wahrscheinlichkeit einen Nutzen aus dem Prozess erfindungsgemäßer Ausführungsformen ziehen, werden üblicherweise lösungsgeglüht und dann ausscheidungsgehärtet. Bei dem angewendeten Lösungsglühen handelt es sich um jede herkömmliche Wärmebehandlung, die für die Legierung spezifiziert ist. Zum Beispiel wurde bei CM 247LC ein Lösungsglühen von 2 Stunden bei 1260°C angewendet.
Schritt 9: Ausscheidungshärtung
Eine optionale Ausscheidungshärtung („Auslagern”) kann zur Bereitstellung verbesserter mechanischer Eigenschaften vorgesehen sein. Zum Beispiel wurde bei CM 247LC eine Behandlung 20 Stunden lang bei 871°C angewendet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

„Presentation of EC Project FANTASIA; Session 4C: Advanced Manufacturing Technics for Engine Components” Seite 31–35, vom 31. März 2011 vorgeschlagen und von Konrad Wissenbach, Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT [0005]
www.cdti.es/recursos/doc/eventosCDTI/Aerodays2011/4C2.pdf [0005]

Claims

Verfahren zur additiven Fertigung eines Superlegierungsbauteils, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: i. ein Pulverbett aus Superlegierungspulver wird auf einem Substrat bereitgestellt, ii. das Pulver wird mit einem Laser abgetastet, um eine Schmelze zu schaffen und dadurch das Pulver gezielt zu einer gewünschten Form zu verschmelzen, wodurch eine erste Schicht des Bauteils gebildet wird, iii. das Pulverbett wird wieder aufgefüllt und das Pulver mit dem Laser so abgetastet, dass eine nachfolgende Schicht des Bauteils auf der ersten Schicht gebildet wird, und iv. Schritt (iii) wird nach Bedarf wiederholt, bis das gewünschte dreidimensionale Bauteil gebildet ist, wobei das Abtasten des Pulvers mit einem Laser Folgendes umfasst: gezieltes zeilenweises Abtasten eines gebündelten Laserstrahls über die Oberfläche des Pulverbetts, und wobei der Abstand zwischen benachbarten Abtastzeilen nicht mehr als das Zweifache der Schichtdicke beträgt, die gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Laser zum Beispiel ein mit Ytterbium dotierter Faserlaser sein kann.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Abtastabstand annähernd das 1,5-Fache der Dicke der Schicht beträgt, die gebildet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Schichtdicke annähernd 0,02 mm und der Abtastabstand 0,03 mm beträgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem benachbarte Abtastzeilen einander überlappen.
Verfahren nach Anspruch 5, bei dem die Abtastzeilen sich um zwischen 60% und 90% überlappen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Laserabtastgeschwindigkeit größer als 3 m/s ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Laserverweilzeit weniger als 40 μs beträgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das zeilenweise Abtasten über die Oberfläche des Pulverbetts so eingerichtet ist, dass die ausgewählten Bereiche des Pulvers geschmolzen werden, um eine Schicht zu bilden, gefolgt von wenigstens zwei Umschmelzungen dieser Schicht durch angrenzende Abtastungen des Laserstrahls.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Laser eine Brennfleck-Nenngröße von höchstens 0,1 mm hat.
Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, bei dem das Verfahren den weiteren Schritt umfasst, bei dem auf das endgültige Bauteil eine Druckspannungsbehandlung angewendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Verfahren einen Abtastabstand umfasst, der nicht größer als ein wärmebeeinflusster Abstand von der Schmelze ist, wobei dieser wärmebeeinflusste Abstand die Rissbildung unterdrückt.
Verfahren zur additiven Fertigung eines Superlegierungsbauteils, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: i. ein Pulverbett aus Superlegierungspulver wird auf einem Substrat bereitgestellt, ii. das Pulver wird mit einem Laser abgetastet, um eine Schmelze zu bilden und dort das Pulver gezielt zu einer gewünschten Form zu verschmelzen, wodurch eine erste Schicht des Bauteils gebildet wird, iii. das Pulverbett wird wieder aufgefüllt und das Pulver mit dem Laser so abgetastet, dass eine nachfolgende Schicht des Bauteils auf der ersten Schicht gebildet wird, und iv. Schritt (iii) wird nach Bedarf wiederholt, bis das gewünschte dreidimensionale Bauteil gebildet ist, wobei das Verfahren ferner Folgendes umfasst: auf die Oberfläche des endgültigen Bauteils wird eine Druckspannungsbehandlung angewendet, bevor das Bauteil vom Substrat getrennt wird.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 13, bei dem die Druckspannungsbehandlung eine mechanische Beaufschlagung oder eine über flüssiges oder gasförmiges Fluid übertragene Beaufschlagung umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, bei dem das Verfahren den weiteren Schritt umfasst, bei dem das Bauteil vor der Druckspannungsbehandlung so behandelt wird, dass loses Pulver entfernt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Verfahren den weiteren Schritt der heißisostatischen Bearbeitung des Bauteils umfasst, bevor es von der Grundplatte abgetrennt wird.
Verfahren nach Anspruch 16, soweit auf einen der Ansprüche 11 bis 14 rückbezogen, wobei die Druckspannungsbehandlung der heißisostatischen Bearbeitung vorausgeht.
Verfahren nach Anspruch 16, bei dem die Masse des Substrats vor der heißisostatischen Bearbeitung verringert wird.
Verfahren nach Anspruch 18, bei dem die Masse der Grundplatte, die an einem einzelnen Bauteil befestigt ist, verringert wird, indem die Grundplatte um jedes Bauteil herum abgeschnitten wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Verfahren den weiteren Schritt des Lösungsglühens des Bauteils umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Verfahren den weiteren Schritt der Ausscheidungshärtung des Bauteils umfasst.
Verfahren zur schichtweisen additiven Fertigung eines Superlegierungsbauteils auf einem Substrat mit einer heißisostatischen Bearbeitung, wobei die Masse des Substrats vor der heißisostatischen Bearbeitung verringert wird.
Verfahren nach Anspruch 16 oder 22, bei dem die Masse des Substrats um wenigstens 50% verringert wird.
Verfahren nach Anspruch 16 oder 22, bei dem die Masse des Substrats um wenigstens 95% verringert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 24, bei dem die Masse des Substrats durch Fräsen oder Bohren verringert wird.