DE102013222865A1 - Device for generating layers in layers and a method - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum schichtweisen Generieren von Bauteilen (3) durch aufeinanderfolgenden Verfestigen einzelner Pulverschichten (7) durch Bestrahlung mit Laserstrahlung mit Hilfe eines Lasers, umfassend eine Bauteilplattform (1) für das zu generierende Bauteil (3), eine verfestigbare Pulverschicht (7) welche oberhalb der Bauteilplattform (1) auftragbar ist, und zumindest teilweise zu einer Bauteilschicht verfestigbar ist, eine Pulverauftragsvorrichtung zum Auftragen der Pulverschicht (7) sowie einen Laser zum Verfestigen wenigstens eines Teil der aufgetragenen Pulverschicht (7), wobei die Pulverauftragsvorrichtung zumindest eine erste Pulverfördereinheit (11) mit einem ersten verfestigbaren Pulver (11a) und eine zweite Pulverfördereinheit (12) mit einem zweiten verfestigbaren Pulver (12a) umfasst, sowie eine an die zumindest erste Pulverfördereinheit (11) und zumindest zweite Pulverfördereinheit (12) angeschlossene Pulverdüse (13) zum Mischen des zumindest ersten Pulvers (11a) und des zumindest zweiten Pulvers (12a) zu einem Pulvergemisch und zum anschließenden Auftragen als zu verfestigenden Pulverschicht (7), und wobei die zumindest zwei Pulverförderer (11, 12) separat ansteuerbar sind, so dass die zumindest beiden verfestigbaren Pulver (11a, 12a) in einem beliebigen Verhältnis zueinander zu dem Pulvergemisch mischbar sind, und wobei nach dem Auftragen der Pulverschicht (7) ein Nivellierer vorgesehen ist, welcher die aufgetragene Pulverschicht (7) nivelliert. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren.The invention relates to a device for generating layers of components (3) by sequential solidification of individual powder layers (7) by irradiation with laser radiation by means of a laser, comprising a component platform (1) for the component to be generated (3), a solidifiable powder layer (7 ) which can be applied above the component platform (1) and at least partially solidified to form a component layer, a powder application device for applying the powder layer (7) and a laser for solidifying at least a part of the applied powder layer (7), wherein the powder application device at least a first Powder conveying unit (11) with a first solidifiable powder (11a) and a second powder conveying unit (12) with a second solidifiable powder (12a), and a powder nozzle (13) connected to the at least first powder conveying unit (11) and at least second powder conveying unit (12) ) for mixing the at least first powder (11a) and the at least second powder (12a) into a powder mixture and for subsequent application as a powder layer to be solidified (7), and wherein the at least two powder conveyors (11, 12) are separately controllable, so that the at least two solidifiable powder (11a, 12a) are miscible in any ratio to each other to the powder mixture, and wherein after the application of the powder layer (7), a leveler is provided, which levels the applied powder layer (7). Furthermore, the invention relates to a method.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum schichtweisen Generieren von Bauteilen durch aufeinanderfolgendes Verfestigen einzelner Pulverschichten durch Bestrahlung mit Laserstrahlung mit Hilfe eines Lasers, umfassend eine Bauteilplattform für das zu generierende Bauteil, eine verfestigbare Pulverschicht, welche oberhalb der Bauteilplattform auftragbar ist, und zumindest teilweise zu einer Bauteilschicht verfestigbar ist, eine Pulverauftragsvorrichtung zum Auftragen der Pulverschicht sowie einen Laser zum Verfestigen wenigstens eines Teils der aufgetragenen Pulverschicht. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum schichtweisen Generieren von Bauteilen. The invention relates to a device for generating layers by successive solidification of individual powder layers by irradiation with laser radiation by means of a laser, comprising a component platform for the component to be generated, a solidifiable powder layer, which can be applied above the component platform, and at least partially to a component layer solidified, a powder applicator for applying the powder layer and a laser for solidifying at least a portion of the applied powder layer. Furthermore, the invention relates to a method for the layered generation of components.

Ein Rotor einer Strömungsmaschine, so zum Beispiel ein Rotor einer Gasturbine oder Dampfturbine, verfügt über einen Rotorgrundkörper sowie mehrere am Rotorgrundkörper montierte Schaufeln. Jede Schaufel verfügt über einen Schaufelfuß sowie ein Schaufelblatt und eine Spitze und ist mit dem Schaufelfuß in einer entsprechenden Ausnehmung des Rotorgrundkörpers montiert. Aufgrund der hohen Temperaturen in einer Gasturbine ist die Kühlung jedoch oftmals gerade an der Schaufelspitze nicht ausreichend. Besonders an der Schaufelspitze ist ein Temperaturunterschied in etwa von 100° Celsius vorhanden. Daher tritt im Bereich der Schaufelspitze durch die thermische sowie mechanische Beanspruchung, hier insbesondere durch ein Einlaufen in sogenannte Gegendichtflächen, häufig ein Verschleiß auf. Rissbildung an der Schaufelspitze ist die Folge. Bisher wurde die verschlissene und/oder mit Rissen behaftete Region im Bereich der Schaufelspitze mechanisch lokal abgetragen und durch ein Auftragsschweißen mit einem Zusatzwerkstoff wieder hergestellt. Dies ist jedoch sehr kosten- und zeitintensiv. Eine längere Lebensdauer einer Schaufel bzw. Schaufelspitze ist daher wünschenswert. Auch andere Heißbauteile sind gerade an ihren Rändern durch die hohen Temperaturen extremen Belastungen ausgesetzt. A rotor of a turbomachine, for example a rotor of a gas turbine or steam turbine, has a rotor main body and a plurality of blades mounted on the rotor main body. Each blade has a blade root and an airfoil and a tip and is mounted with the blade root in a corresponding recess of the rotor body. However, due to the high temperatures in a gas turbine, cooling is often insufficient, especially at the blade tip. Especially at the blade tip a temperature difference of about 100 ° Celsius is present. Therefore occurs in the blade tip by the thermal and mechanical stress, in particular by shrinkage in so-called counter-sealing surfaces, often wear on. Cracking on the blade tip is the result. So far, the worn and / or torn region in the region of the blade tip was mechanically removed locally and restored by build-up welding with a filler material. However, this is very costly and time consuming. A longer life of a blade or blade tip is therefore desirable. Other hot components are also exposed at their edges by the high temperatures extreme loads.

Eine erste Aufgabe der Erfindung ist daher, die Angabe einer Vorrichtung zur Herstellung eines Bauteils, mit welchem das oben genannte Problem vermindert oder gar vermieden werden kann. Eine zweite Aufgabe die Angabe eines Verfahrens zur Herstellung eines solchen Bauteils. A first object of the invention is therefore to provide a device for producing a component, with which the above-mentioned problem can be reduced or even avoided. A second object is the disclosure of a method for producing such a component.

Die erste Aufgabe wird gelöst mit der Angabe einer Vorrichtung zum schichtweisen Generieren von Bauteilen durch aufeinanderfolgendes Verfestigen einzelner Pulverschichten durch Bestrahlung mit Laserstrahlung mit Hilfe eines Lasers, umfassend eine Bauteilplattform für das zu generierende Bauteil, eine verfestigbare Pulverschicht, welche oberhalb der Bauteilplattform auftragbar ist, und zumindest teilweise zu einer Bauteilschicht verfestigbar ist, eine Pulverauftragsvorrichtung zum Auftragen der Pulverschicht sowie einen Laser zum Verfestigen wenigstens eines Teil der aufgetragenen Pulverschicht,
wobei die Pulverauftragsvorrichtung zumindest eine erste Pulverfördereinheit mit einem ersten verfestigbaren Pulver und eine zweite Pulverfördereinheit mit einem zweiten verfestigbaren Pulver umfasst, sowie eine an die zumindest erste Pulverfördereinheit und zumindest zweite Pulverfördereinheit angeschlossene Pulverdüse zum Mischen des zumindest ersten Pulvers und des zumindest zweiten Pulvers zu einem Pulvergemisch und zum anschließenden Auftragen als zu verfestigende Pulverschicht,
wobei die zumindest zwei Pulverförderer separat ansteuerbar sind, so dass die zumindest beiden verfestigbaren Pulver in einem beliebigen Verhältnis zueinander zu dem Pulvergemisch mischbar sind, und wobei nach dem Auftragen der Pulverschicht ein Nivellierer vorgesehen ist, welcher die aufgetragene Pulverschicht nivelliert. The first object is achieved by specifying a device for generating layers in layers by successive solidification of individual powder layers by irradiation with laser radiation using a laser, comprising a component platform for the component to be generated, a solidifiable powder layer, which can be applied above the component platform, and at least partially solidifiable to a component layer, a powder applicator for applying the powder layer and a laser for solidifying at least a portion of the applied powder layer,
wherein the powder applicator comprises at least a first powder conveying unit with a first solidifiable powder and a second powder conveying unit with a second hardenable powder, and a powder nozzle connected to the at least first powder conveying unit and at least second powder conveying unit for mixing the at least first powder and the at least second powder into a powder mixture and for subsequent application as a powder layer to be consolidated,
wherein the at least two powder conveyors are separately controllable, so that the at least two solidifiable powders are miscible in any ratio to each other to the powder mixture, and wherein after the application of the powder layer, a leveler is provided, which levels the applied powder layer.

Durch die Erfindung wird schichtweise die chemische Zusammensetzung des aufzutragenden und zu verfestigenden Pulvergemisches mit zunehmender Anzahl an Schichten verändert, insbesondere kontinuierlich verändert, um unterschiedliche Werkstoffeigenschaften in unterschiedlichen Höhen zu erzielen. Auch kann das Pulvergemisch vertikal verändert werden, so dass z.B. an den Rändern die Pulverschicht eine oxidationsbeständige Zusammensetzung aufweist. Erfindungsgemäß wird daher für ein generatives Fertigungsverfahren mittels Laser z.B. das selektive Laserstrahlschmelzen oder das Lasersintern die so graduierte Pulverschicht in einer Ebene mittels einer Düsenzuführung vorplaziert. Durch einen Nivellierer, z.B. eine Rolle, wird vor der Laseranwendung die aufgetragene Pulverschicht geglättet, so dass eine einheitliche Schichtdicke erzielt wird. Durch die Erfindung ist es nun möglich, in den äußeren Randbereichen des Bauteils eine hohe Oxidationsbeständigkeit, z.B. durch hohen Gehalt an Chrom und im inneren Kernbereich eine große Hochtemperaturfestigkeit z.B. durch hohen Gehalt an intermetallischer Phase zu erzielen. Dies wird auch dadurch ermöglicht, dass das erste und das zweite Pulver eine abweichende Korngröße, voneinander aufweisen können, da eine Schichtglättung durch den Nivellierer stattfindet. Dabei ist die Abweichung vorteilhafterweise kleiner oder gleich 20 μm. By the invention, the chemical composition of the powder mixture to be applied and solidified layer by layer is changed with increasing number of layers, in particular continuously changed to achieve different material properties at different heights. Also, the powder mixture can be changed vertically so that e.g. at the edges the powder layer has an oxidation resistant composition. According to the invention, therefore, for a generative manufacturing process by means of laser, e.g. the selective laser beam melting or laser sintering preplaces the so-graded powder layer in a plane by means of a nozzle feed. By a leveler, e.g. a role, the applied powder layer is smoothed before the laser application, so that a uniform layer thickness is achieved. By means of the invention it is now possible to have a high resistance to oxidation in the outer edge regions of the component, e.g. high chromium content and inner core region provide high high temperature strength e.g. to achieve high content of intermetallic phase. This is also made possible by the fact that the first and the second powder may have a different grain size from each other, since a smoothing of the layer takes place by the leveler. The deviation is advantageously less than or equal to 20 microns.

Bevorzugt ist der Nivellierer eine Rolle. Dadurch kann eine gute Glättung der aufgetragenen Pulverschicht erzielt werden. Preferably, the leveler is a roll. As a result, a good smoothing of the applied powder layer can be achieved.

Bevorzugt weist das erste Pulver eine erste Korngröße und das zweite Pulver eine zweite Korngröße auf, und wobei die erste Korngröße die der zweiten Korngröße entspricht. Bevorzugt weist das erste Pulver eine erste Korngröße und das zweite Pulver eine zweite Korngröße auf, wobei die zweite Korngröße maximal 10–20% von der ersten Korngröße abweicht. Dabei können die erste Korngröße und die zweite Korngröße z.B. zwischen 20–40 µm liegen. Dadurch ergibt sich ein gleichmäßiges Aufschmelzen. Auch lässt sich die Oberfläche der aufgetragenen Pulverschicht mit dem Nivellierer sehr gut glätten. The first powder preferably has a first particle size and the second powder has a second particle size, and wherein the first particle size corresponds to the second particle size. Preferably, the first powder has a first grain size and the second Powder on a second grain size, wherein the second grain size deviates a maximum of 10-20% of the first grain size. The first particle size and the second particle size may be between 20-40 μm, for example. This results in a uniform melting. Also, the surface of the applied powder layer can be smoothed very well with the leveler.

Auch ist eine bessere Mischung der zumindest beiden Pulver möglich. Also, a better mixture of at least two powders is possible.

In besonderer Ausgestaltung ist die Pulverdüse horizontal verfahrbar. Dadurch lässt sich das Pulvergemisch besonders gut auftragen. Auch kann die Düse selbstverständlich vertikal verfahrbar sein. In a particular embodiment, the powder nozzle is horizontally movable. As a result, the powder mixture can be applied very well. The nozzle can of course also be moved vertically.

Bevorzugt eignet sich die Vorrichtung zur Durchführung eines wie unten beschriebenen Verfahrens. The device is preferably suitable for carrying out a method as described below.

Erfindungsgemäß wird die zweite Aufgabe gelöst durch die Angabe eines Verfahrens zum schichtweisen Generieren von Bauteilen durch aufeinanderfolgendes Verfestigen einzelner Pulverschichten durch Bestrahlung mit Laserstrahlung mit Hilfe eines Lasers, bei dem eine Bauteilplattform für das zu generierende Bauteil bereitgestellt wird sowie eine Pulverschicht, welche oberhalb der Bauteilplattform durch eine Pulverauftragsvorrichtung zum Generieren einer Bauteilschicht aufgetragen wird, und zumindest teilweise zu einer Bauteilschicht verfestigt wird, und wobei die Pulverauftragsvorrichtung zumindest eine erste Pulverfördereinheit mit einem ersten verfestigbaren Pulver und eine zweite Pulverfördereinheit mit einem zweiten verfestigbaren Pulver sowie eine an die zumindest erste Pulverfördereinheit und zumindest zweite Pulverfördereinheit angeschlossene Pulverdüse umfasst, mit den Schritte:

  • – separates Ansteuern der zumindest zwei Pulverförderer, so dass sich die zumindest beiden verfestigbaren Pulver in einem beliebigen Verhältnis zueinander zu dem Pulvergemisch mischen lassen,
  • – Mischung des zumindest ersten Pulvers und des zumindest zweiten Pulvers zu einem Pulvergemisch in der an die zumindest erste Pulverfördereinheit und zweite Pulverfördereinheit angeschlossenen Pulverdüse und anschließendes Auftragen des Pulvergemisches als zu verfestigbare Pulverschicht,
  • – Nivellierung der aufgetragenen Pulverschicht durch einen Nivellierer nach dem Auftragen der Pulverschicht.
According to the invention, the second object is achieved by specifying a method for generating components in layers by successively solidifying individual powder layers by irradiation with laser radiation by means of a laser, in which a component platform for the component to be generated is provided and a powder layer which passes above the component platform a powder application device for generating a component layer is applied, and at least partially solidified into a component layer, and wherein the powder application device at least a first powder delivery unit with a first solidifiable powder and a second powder delivery unit with a second solidifiable powder and one of the at least first powder delivery unit and at least second Powder feed unit connected powder nozzle, comprising the steps:
  • Separate activation of the at least two powder conveyors, so that the at least two solidifiable powders can be mixed in any ratio to one another to the powder mixture,
  • Mixing the at least first powder and the at least second powder into a powder mixture in the powder nozzle connected to the at least first powder conveying unit and second powder conveying unit and then applying the powder mixture as a powder layer to be solidified,
  • - leveling of the applied powder layer by a leveler after application of the powder layer.

Bevorzugt wird mit zunehmender Höhe des zu generierenden Bauteils das Verhältnis der Mischung der zumindest beiden Pulver verändert. In bevorzugter Ausgestaltung weist das Bauteil einen Innenbereich und einen Randbereich auf. Mit Annäherung an den Innenbereich wird das Verhältnis der Mischung der zumindest beiden Pulver verändert. Dadurch kann in den Rand- oder Innenbereichen des Bauteils beispielsweise die Oxidations- und/oder Temperaturbeständigkeit des Bauteils erhöht (oder erniedrigt) werden. Auch andere Werkstoffeigenschaften können so gezielt erniedrigt oder erhöht werden. Preferably, the ratio of the mixture of the at least two powders is changed with increasing height of the component to be generated. In a preferred embodiment, the component has an inner region and an edge region. As the interior is approached, the ratio of the mixture of at least two powders is changed. As a result, for example, the oxidation and / or temperature resistance of the component can be increased (or decreased) in the edge or inner regions of the component. Other material properties can be lowered or increased in a targeted manner.

Bevorzugt wird das Verhältnis der Mischung kontinuierlich verändert. Dadurch treten bei extremen Belastungen (Temperatur) z.B. keine großen Sprünge in der Dehnung des Bauteils auf. Preferably, the ratio of the mixture is changed continuously. As a result, under extreme conditions (temperature) e.g. no large jumps in the elongation of the component.

Bevorzugt wird als generatives Verfahren das selektive Laserstrahlschmelzen angewandt. Selbstverständlich können auch andere Verfahren z.B. das Lasersintern angewandt werden. Preferably, the selective laser beam melting is used as a generative method. Of course, other methods, e.g. the laser sintering be applied.

Weitere Merkmale, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren. Darin zeigen schematisch: Further features, properties and advantages of the present invention will become apparent from the following description with reference to the accompanying figures. In it show schematically:

1: die erfindungsgemäße Vorrichtung, 1 the device according to the invention,

2: das erfindungsgemäße Verfahren, 2 the method according to the invention,

3: ein Bauteil. 3 : a component.

1 zeigt schematisch die erfindungsgemäße Vorrichtung zum schichtweisen Generieren von Bauteilen 3. Dabei weist die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Bauteilplattform 1 auf. Diese kann in einer Prozesskammer 2 angeordnet sein. Die Bauteilplattform 1 kann verschiebbar bzw. absenkbar sein. Durch eine Pulverauftragsvorrichtung wird nun eine Pulverschicht 7 auf die Bauteilplattform 1 aufgetragen. Dabei kann auf der Bauteilplattform 1 auch das halbfertige zu generierende Bauteil 3 angeordnet sein. In diesem Fall wird die Pulverschicht 7 zumindest auf das halbfertige Bauteil 3, welches auf der abgesenkten Bauteilplattform 1 angeordnet ist, aufgetragen. Zudem weist die Vorrichtung eine Pulverauftragsvorrichtung zum Auftragen der Pulverschicht sowie einen Laser zum Verfestigen wenigstens eines Teil der aufgetragenen Pulverschicht auf. Der Laser (nicht gezeigt), kann auch außerhalb der Prozesskammer 2 angeordnet sein. Der Laser schmilzt nun lokal das Pulver auf, welches sich anschließend verfestigt und sich mit der darunter liegenden Schicht verbindet. Jede Schicht weist einen Innenbereich mit einer Innenbereichsoberfläche und einen Randbereich auf. Die Pulverauftragsvorrichtung weist zumindest erfindungsgemäß eine erste Pulverfördereinheit 11 mit einem ersten verfestigbaren Pulver 11a und eine zweite Pulverfördereinheit 12 mit einem zweiten verfestigbaren Pulver 12a auf. Erfindungsgemäß umfasst die Pulverauftragsvorrichtung eine an die zumindest erste Pulverfördereinheit 11 und zweite Pulverfördereinheit 12 angeschlossene Pulverdüse 13 zum Mischen des zumindest erstens Pulvers 11a und des zweiten Pulvers 12a zu einem Pulvergemisch und zum anschließenden Auftragen als zu verfestigende Pulverschicht 7, wobei die zumindest zwei Pulverförderer 11, 12 separat ansteuerbar sind, so dass die zumindest beiden verfestigbaren Pulver 11a, 12a in einem beliebigen Verhältnis zu dem Pulvergemisch mischbar sind. Selbstverständlich können auch mehrere Pulverförderer vorgesehen sein. Nachdem die Pulverschicht aufgetragen ist, ist ein Nivellierer vorgesehen, welcher die aufgetragene Pulverschicht 7 nivelliert, d.h. auf gleiche Höhe bringt. Dabei kann der Nivellierer als Rolle 8 ausgebildet sein. Durch die Rolle 8 wird vor dem Laserstrahl-Umschmelzprozess die aufgetragene Pulverschicht 7 geglättet, so dass eine einheitliche Schichtdicke erzielt wird. Anschließend wird die Pulverschicht 7 zumindest teilweise bestrahlt, d.h. mit der darunter liegenden Bauteilschicht verfestigt oder lediglich verfestigt falls es die erste Bauteilschicht ist. 1 schematically shows the device according to the invention for the stratified generation of components 3 , In this case, the device according to the invention has a component platform 1 on. This can be done in a process chamber 2 be arranged. The component platform 1 can be displaced or lowered. By a powder application device is now a powder layer 7 on the component platform 1 applied. It can be on the component platform 1 also the semi-finished component to be generated 3 be arranged. In this case, the powder layer becomes 7 at least on the half-finished component 3 , which is on the lowered component platform 1 is arranged, applied. In addition, the device has a powder application device for applying the powder layer and a laser for solidifying at least part of the applied powder layer. The laser (not shown) can also be outside the process chamber 2 be arranged. The laser now locally melts the powder, which then solidifies and bonds to the underlying layer. Each layer has an interior region with an interior surface and a peripheral region. The powder application device has at least according to the invention a first powder delivery unit 11 with a first solidifiable powder 11a and a second powder conveying unit 12 with a second solidifiable powder 12a on. According to the invention, the powder application device comprises an at least first powder delivery unit 11 and second powder delivery unit 12 connected powder nozzle 13 for mixing the at least first powder 11a and the second powder 12a to a powder mixture and for subsequent application as a powder layer to be consolidated 7 , wherein the at least two powder conveyors 11 . 12 are separately controllable, so that the at least two solidifiable powder 11a . 12a are miscible in any ratio to the powder mixture. Of course, several powder conveyors can be provided. After the powder layer has been applied, a leveler is provided which covers the applied powder layer 7 leveled, that brings to the same height. Here, the leveler as a role 8th be educated. By the role 8th before the laser beam remelting process, the applied powder layer 7 smoothed so that a uniform layer thickness is achieved. Subsequently, the powder layer 7 at least partially irradiated, ie solidified with the underlying device layer or merely solidified if it is the first device layer.

Das erste Pulver 11a weist eine erste Korngröße und das zweite Pulver 12 a eine zweite Korngröße auf. Bevorzugt entspricht die erste Korngröße die der zweiten Korngröße, d.h. die Kornfraktion der beiden Pulverwerkstoffe ist dabei ähnlich (z.B. 20 µm–40 µm). Aber auch sehr unterschiedliche Korngrößen sind aufgrund des eingesetzten Nivellierers möglich. The first powder 11a has a first grain size and the second powder 12 a has a second grain size. The first particle size preferably corresponds to that of the second particle size, ie the particle fraction of the two powder materials is similar (eg 20 μm-40 μm). But also very different grain sizes are possible due to the level used.

Die Pulverdüse 13 ist horizontal verfahrbar angeordnet, so dass ein einfaches Auftragen des Pulvergemisches möglich ist. Zudem wird dann die aus dem Pulvergemisch entstehende aufgetragene Pulverschicht 7 ebener aufgetragen. The powder nozzle 13 is arranged horizontally movable, so that a simple application of the powder mixture is possible. In addition, the applied powder layer resulting from the powder mixture then becomes 7 applied evenly.

Es wird nun durch die Erfindung schichtweise die chemische Zusammensetzung des Pulverwerkstoffes mit zunehmender Anzahl an Schichten kontinuierlich verändert, um unterschiedliche Werkstoffeigenschaften in unterschiedlichen Höhen zu erzielen. D.h. wird mit zunehmender Höhe des zu generierenden Bauteils 3 wird das Verhältnis der Mischung der zumindest beiden Pulver 11a, 12a verändert. It is now by the invention layer by layer, the chemical composition of the powder material with increasing number of layers continuously changed to achieve different material properties at different heights. That is, with increasing height of the component to be generated 3 is the ratio of the mixture of at least two powders 11a . 12a changed.

Das Bauteil 3 weist nun einen Innenbereich und einen Randbereich auf. Mit Annäherung an den Innenbereich wird das Verhältnis der Mischung der zumindest beiden Pulver 12a, 11a verändert. Dadurch kann in den Randbereichen oder Innenbereichen des Bauteils 3 beispielsweise die Oxidation- und/oder Temperaturbeständigkeit des Bauteils 3 erhöht (oder erniedrigt) werden. Auch andere Werkstoffeigenschaften können so gezielt erniedrigt oder erhöht werden. 3 zeigt ein solches Bauteil 3 schemenhaft. The component 3 now has an interior and a border area. Approaching the interior, the ratio of the mixture of at least two powders 12a . 11a changed. As a result, in the edge areas or inner areas of the component 3 For example, the oxidation and / or temperature resistance of the component 3 increased (or decreased). Other material properties can be lowered or increased in a targeted manner. 3 shows such a component 3 dimly.

Die Erfindung kann beispielsweise für den Aufbau einer Spitze einer Turbinenschaufel angewendet werden, so dass in den Randbereichen (außen) eine Oxidationsbeständigkeit, z.B. durch hohen Gehalt an Chrom, angestrebt wird und im Kern (innen) eine große Hochtemperaturfestigkeit z.B. durch hohen Gehalt an intermetallischer Phase, erzielt wird. The invention can be applied, for example, to the construction of a tip of a turbine blade, so that in the edge regions (outside) an oxidation resistance, e.g. due to high content of chromium, and in the core (inside) a high high-temperature strength, e.g. by high content of intermetallic phase, is achieved.

Anhand 2 soll nun kurz und schematisch das Verfahren beschrieben werden. Im Schritt 20 werden die zumindest zwei Pulverförderer 11, 12 (1) separat angesteuert, d.h. es kann nun jedes beliebige Mischverhältnis, sowohl vertikal als auch horizontal, eingestellt werden. In der, an die zumindest erste Pulverfördereinheit 11 (1) und zweite Pulverfördereinheit 12 (1) angeschlossene Pulverdüse 13 (1), werden nun die zumindest zwei Pulver 11, 12 (1) gemischt. Dabei kann man unter Mischen auch lediglich das kontinuierliche Zuführen in das gemeinsame Behältnis „Pulverdüse 13“ verstehen. Anschließend wird das so gemischte Pulvergemisch als zu verfestigbare Pulverschicht aufgetragen, 30. Danach wird mit der Rolle 8 (1) das so aufgetragene Pulvergemisch nivelliert, d.h. geglättet, 40. Danach wird die so geglättete Pulverschicht verfestigt, d.h. bestrahlt, 50 (1). Ist das zu generierende Bauteil 3 (3) fertiggestellt, wird das Verfahren beendet 60, andernfalls startet es erneut 100 (1). Based 2 Let's briefly and schematically describe the procedure. In step 20 become the at least two powder conveyors 11 . 12 ( 1 ) are controlled separately, ie it can now any mixing ratio, both vertically and horizontally, can be adjusted. In the, at least the first powder delivery unit 11 ( 1 ) and second powder delivery unit 12 ( 1 ) connected powder nozzle 13 ( 1 ), now become the at least two powders 11 . 12 ( 1 ) mixed. In this case, with mixing, only the continuous feeding into the common container "powder nozzle 13 " understand. Subsequently, the thus mixed powder mixture is applied as a solidifiable powder layer, 30 , After that, with the role 8th ( 1 ) leveled the thus applied powder mixture, ie smoothed, 40 , Thereafter, the thus smoothed powder layer is solidified, ie irradiated, 50 ( 1 ). Is the component to be generated 3 ( 3 ) completed, the process is terminated 60 otherwise it will restart 100 ( 1 ).

Claims (12)

Vorrichtung zum schichtweisen Generieren von Bauteilen (3) durch aufeinanderfolgendes Verfestigen einzelner Pulverschichten (7) durch Bestrahlung mit Laserstrahlung mit Hilfe eines Lasers, umfassend eine Bauteilplattform (1) für das zu generierende Bauteil (3), eine verfestigbare Pulverschicht (7), welche oberhalb der Bauteilplattform (1) auftragbar ist, und zumindest teilweise zu einer Bauteilschicht verfestigbar ist, eine Pulverauftragsvorrichtung zum Auftragen der Pulverschicht (7) sowie einen Laser zum Verfestigen wenigstens eines Teil der aufgetragenen Pulverschicht (7), dadurch gekennzeichnet, dass die Pulverauftragsvorrichtung zumindest eine erste Pulverfördereinheit (11) mit einem ersten verfestigbaren Pulver (11a) und eine zweite Pulverfördereinheit (12) mit einem zweiten verfestigbaren Pulver (12a) umfasst, sowie eine an die zumindest erste Pulverfördereinheit (11) und zumindest zweite Pulverfördereinheit (12) angeschlossene Pulverdüse (13) zum Mischen des zumindest ersten Pulvers (11a) und des zumindest zweiten Pulvers (12a) zu einem Pulvergemisch und zum anschließenden Auftragen als zu verfestigenden Pulverschicht (7), wobei die zumindest zwei Pulverförderer (11, 12) separat ansteuerbar sind, so dass die zumindest beiden verfestigbaren Pulver (11a, 12a) in einem beliebigen Verhältnis zueinander zu dem Pulvergemisch mischbar sind, und wobei nach dem Auftragen der Pulverschicht (7) ein Nivellierer vorgesehen ist, welcher die aufgetragene Pulverschicht (7) nivelliert. Device for the layer-by-layer generation of components ( 3 ) by successively solidifying individual powder layers ( 7 by irradiation with laser radiation by means of a laser, comprising a component platform ( 1 ) for the component to be generated ( 3 ), a solidifiable powder layer ( 7 ), which above the component platform ( 1 ) is applicable, and at least partially solidifiable to a component layer, a powder application device for applying the powder layer ( 7 ) and a laser for solidifying at least a part of the applied powder layer ( 7 ), characterized in that the powder application device at least one first powder delivery unit ( 11 ) with a first solidifiable powder ( 11a ) and a second powder delivery unit ( 12 ) with a second solidifiable powder ( 12a ) and to the at least first powder delivery unit ( 11 ) and at least second powder delivery unit ( 12 ) connected powder nozzle ( 13 ) for mixing the at least first powder ( 11a ) and the at least second powder ( 12a ) to a powder mixture and for subsequent application as a powder layer to be solidified ( 7 ), wherein the at least two powder conveyors ( 11 . 12 ) are separately controllable, so that the at least two solidifiable powder ( 11a . 12a ) are miscible in any ratio to each other to the powder mixture, and wherein after the application of the powder layer ( 7 ) a leveler is provided, which the applied powder layer ( 7 ) leveled. Vorrichtung zum schichtweisen Generieren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Nivellierer eine Rolle (8) ist. A stratified generating device according to claim 1, characterized in that the leveler is a roller ( 8th ). Vorrichtung zum schichtweisen Generieren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Pulver (11a) eine erste Korngröße und das zweite Pulver (12a) eine zweite Korngröße aufweist, und wobei die erste Korngröße der zweiten Korngröße entspricht. Layer-by-layer generating device according to one of the preceding claims, characterized in that the first powder ( 11a ) a first grain size and the second powder ( 12a ) has a second grain size, and wherein the first grain size of the second grain size corresponds. Vorrichtung zum schichtweisen Generieren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1–2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Pulver (11a) eine erste Korngröße und das zweite Pulver (12a) eine zweite Korngröße aufweist, und wobei die zweite Korngröße maximal 10–20% von der ersten Korngröße abweicht. A stratified generating device according to any one of the preceding claims 1-2, characterized in that the first powder ( 11a ) a first grain size and the second powder ( 12a ) has a second grain size, and wherein the second grain size is at most 10-20% different from the first grain size. Vorrichtung zum schichtweisen Generieren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulverdüse (13) horizontal verfahrbar ist. Generating device according to one of the preceding claims, characterized in that the powder nozzle ( 13 ) is horizontally movable. Verfahren zum schichtweisen Generieren von Bauteilen (3) durch aufeinanderfolgendes Verfestigen einzelner Pulverschichten (7) durch Bestrahlung mit Laserstrahlung mit Hilfe eines Lasers bei dem eine Bauteilplattform (1) für das zu generierende Bauteil (3) bereitgestellt wird, sowie eine Pulverschicht (7), welche oberhalb der Bauteilplattform (1) durch eine Pulverauftragsvorrichtung zum Generieren einer Bauteilschicht aufgetragen wird und zumindest teilweise zu einer Bauteilschicht verfestigt wird, und wobei die Pulverauftragsvorrichtung zumindest eine erste Pulverfördereinheit (11) mit einem ersten verfestigbaren Pulver (11a) und eine zweite Pulverfördereinheit (12) mit einem zweiten verfestigbaren Pulver (12a) sowie eine an die zumindest erste Pulverfördereinheit (11) und zumindest zweite Pulverfördereinheit (12) angeschlossene Pulverdüse (13) umfasst, geke nnzeichnet durch die Schritte: – separates Ansteuern der zumindest zwei Pulverförderer (11, 12), so dass sich die zumindest beiden verfestigbaren Pulver (11a, 12a) in einem beliebigen Verhältnis zueinander zu dem Pulvergemisch mischen lassen, – Mischung des zumindest ersten Pulvers (11a) und des zumindest zweiten Pulvers (12a) zu einem Pulvergemisch in der an die zumindest erste Pulverfördereinheit (11) und zweite Pulverfördereinheit (12) angeschlossene Pulverdüse (13) und anschließendes Auftragen des Pulvergemisches als zu verfestigbare Pulverschicht (7), – Nivellierung der aufgetragenen Pulverschicht (7) durch einen Nivellierer nach dem Auftragen der Pulverschicht (7). Method for generating components in layers ( 3 ) by successively solidifying individual powder layers ( 7 ) by irradiation with laser radiation by means of a laser in which a component platform ( 1 ) for the component to be generated ( 3 ), and a powder layer ( 7 ), which above the component platform ( 1 ) is applied by a powder application device for generating a component layer and is at least partially solidified into a component layer, and wherein the powder application device at least one first powder delivery unit ( 11 ) with a first solidifiable powder ( 11a ) and a second powder delivery unit ( 12 ) with a second solidifiable powder ( 12a ) as well as one to the at least first powder delivery unit ( 11 ) and at least second powder delivery unit ( 12 ) connected powder nozzle ( 13 ), characterized by the steps: - separate activation of the at least two powder conveyors ( 11 . 12 ), so that the at least two solidifiable powders ( 11a . 12a ) in any ratio to the powder mixture, - mixture of at least the first powder ( 11a ) and the at least second powder ( 12a ) to a powder mixture in the at least the first powder delivery unit ( 11 ) and second powder delivery unit ( 12 ) connected powder nozzle ( 13 ) and subsequent application of the powder mixture as a solidifiable powder layer ( 7 ), - leveling of the applied powder layer ( 7 ) by a leveler after application of the powder layer ( 7 ). Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass mit zunehmender Höhe des zu generierenden Bauteils (3) das Verhältnis der Mischung der zumindest beiden Pulver (11a, 12a) verändert wird. A method according to claim 6, characterized in that with increasing height of the component to be generated ( 3 ) the ratio of the mixture of the at least two powders ( 11a . 12a ) is changed. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (3) einen Innenbereich und einen Randbereich aufweist und mit Annäherung an den Innenbereich das Verhältnis der Mischung der zumindest beiden Pulver (11a, 12a) verändert wird. Method according to claim 6 or 7, characterized in that the component ( 3 ) has an inner region and an edge region and, as it approaches the inner region, the ratio of the mixture of the at least two powders ( 11a . 12a ) is changed. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6–8, ddadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (3) einen Innenbereich und einen Randbereich aufweist und mit Annäherung an den Randbereich das Verhältnis der Mischung der zumindest beiden Pulver (11a, 12a) verändert wird. Method according to one of the preceding claims 6-8, characterized in that the component ( 3 ) has an inner region and an edge region and, as it approaches the edge region, the ratio of the mixture of the at least two powders ( 11a . 12a ) is changed. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7–9, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Mischung kontinuierlich verändert wird. Method according to one of the preceding claims 7-9, characterized in that the ratio of the mixture is changed continuously. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6–10, dadurch gekennzeichnet, dass als generatives Verfahren das selektive Laserstrahlschmelzen angewandt wird. Method according to one of the preceding claims 6-10, characterized in that as a generative method, the selective laser beam melting is applied. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6–11, welches an einer wie oben beschriebenen Vorrichtung nach den Ansprüchen 1–5 durchgeführt wird. Method according to one of the preceding claims 6-11, which is carried out on a device as described above according to claims 1-5.
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