DE102014015039A1 - Process for the layered production of a metallic workpiece by laser-assisted additive manufacturing - Google Patents

Process for the layered production of a metallic workpiece by laser-assisted additive manufacturing Download PDF

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Abstract

Es wird ein Verfahren zum schichtweisen Herstellen eines metallischen Werkstücks durch additive Fertigung vorgeschlagen, bei dem metallurgische Schichten des Werkstücks erzeugt werden, indem in einer Fertigungskammer für jede metallurgische Schicht jeweils ein metallischer Werkstoff bereitgestellt und mit einem Laserstrahl beaufschlagt wird und bei der Beaufschlagung der Schichten des metallischen Werkstoffs in der Fertigungskammer eine Gasatmosphäre bereitgestellt wird. Es ist vorgesehen, dass die Gasatmosphäre für unterschiedliche metallurgische Schichten des Werkstücks mit unterschiedlicher Gaszusammensetzung bereitgestellt wird und dass für jeweils benachbarte metallurgische Schichten, für die das Zusatzgas mit unterschiedlicher Gaszusammensetzung bereitgestellt wird, die Gaszusammensetzung jeweils derart gewählt wird, dass durch die Gaszusammensetzung beeinflusste metallurgische Eigenschaften der jeweils benachbarten metallurgischen Schichten vorgegebene Unterschiede aufweisen und eine Änderung der metallurgischen Eigenschaften der metallurgischen Schichten entlang einer Erstreckungsrichtung des Werkstücks senkrecht zu einer Erstreckungsrichtung der metallurgischen Schichten einem vorgegebenem Gradienten, einem vorgegebenem Profil und/oder einer vorgegebenen Verteilung folgt.A method for producing a metallic workpiece in layers by additive fabrication in which metallurgical layers of the workpiece are produced by providing a metallic material and applying a laser beam to each metallurgical layer in a production chamber, and applying the laser to the layers of the metallurgical layer metallic material in the production chamber, a gas atmosphere is provided. It is envisaged that the gas atmosphere for different metallurgical layers of the workpiece is provided with different gas composition and that for each adjacent metallurgical layers, for which the additional gas is provided with different gas composition, the gas composition is selected such that influenced by the gas composition metallurgical properties the respective adjacent metallurgical layers have predetermined differences and a change in the metallurgical properties of the metallurgical layers along an extension direction of the workpiece perpendicular to an extension direction of the metallurgical layers follows a predetermined gradient, a predetermined profile and / or a predetermined distribution.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum schichtweisen Herstellen eines metallischen Werkstücks durch laserunterstützte additive Fertigung, insbesondere durch Laserschmelzen in einer Fertigungskammer, und ein hierzu verwendbares Gasgemisch.The invention relates to a method for the layered production of a metallic workpiece by laser-assisted additive manufacturing, in particular by laser melting in a production chamber, and a usable gas mixture for this purpose.

Stand der TechnikState of the art

Im Zuge generativer bzw. additiver Fertigungsverfahren kann ein dreidimensionaler Gegenstand bzw. ein Werkstück schichtweise aus einem metallischen Werkstoff hergestellt werden. Das hergestellte Werkstück setzt sich aus unterschiedlichen metallurgischen Schichten zusammen, die im Zuge des additiven Fertigungsverfahrens einzeln nacheinander erzeugt werden. Für jede dieser metallurgischen Schichten des Werkstücks kann der metallische Werkstoff beispielsweise in Pulverform aufgebracht und verfestigt werden. Zu diesem Zweck kann der aufgebrachte Werkstoff beispielsweise mit einem Laser- und/oder Elektronenstrahl beaufschlagt werden. Der Werkstoff kann auf diese Weise beispielsweise einem Sinter- oder Schmelzprozess unterzogen werden, wodurch der Werkstoff verfestigt wird. Nach Erzeugen einer metallurgischen Schicht kann die nächste Schicht auf analoge Weise erzeugt werden.In the course of generative or additive manufacturing processes, a three-dimensional object or a workpiece can be produced in layers from a metallic material. The produced workpiece is composed of different metallurgical layers, which are produced one after the other in the course of the additive manufacturing process. For each of these metallurgical layers of the workpiece, the metallic material may for example be applied in powder form and solidified. For this purpose, the applied material can be acted upon, for example, with a laser and / or electron beam. The material can be subjected in this way, for example, a sintering or melting process, whereby the material is solidified. After producing a metallurgical layer, the next layer can be produced in an analogous manner.

Je nach Anwendungsgebiet werden additive Fertigungsverfahren auch als Rapid Prototyping bezeichnet. Im Zuge eines Rapid Prototypings können beispielsweise Werkzeuge, Werkstücke oder Bauelemente für unterschiedliche Zwecke hergestellt werden. Additive Fertigungsverfahren können in unterschiedlichen Gebieten Anwendung finden, beispielsweise in der Architektur, im Maschinenbau, in der Luft- und Raumfahrt, in der Medizintechnik oder in der Automobilindustrie.Depending on the field of application, additive manufacturing processes are also referred to as rapid prototyping. In the course of a rapid prototyping, for example, tools, workpieces or components can be produced for different purposes. Additive manufacturing processes can be used in various fields, for example in architecture, mechanical engineering, aerospace, medical technology or in the automotive industry.

Ein bekanntes additives Fertigungsverfahren ist das sogenannte Laserschmelzen (engl. Laser Melting oder Laser Sintering, LS). Eine Trägerplatte, auf der ein herzustellendes Werkstück Schicht für Schicht ausgebildet wird, ist hierbei zumeist in einer Fertigungskammer angeordnet. Der gesamte Fertigungsprozess findet in dieser Fertigungskammer statt. Das Laserschmelzen wird daher auch als Kammertechnik bezeichnet.A well-known additive manufacturing process is the so-called laser melting (laser melting or laser sintering, LS). A carrier plate on which a workpiece to be produced is formed layer by layer is in this case usually arranged in a production chamber. The entire manufacturing process takes place in this production chamber. Laser melting is therefore also referred to as chamber technology.

Die Fertigungskammer ist zumeist in sich geschlossen. In die Fertigungskammer kann eine Gasatmosphäre mit einer bestimmten Zusammensetzung eingebracht werden. Je nach gewählter Zusammensetzung der Gasatmosphäre in der Fertigungskammer kann der metallische Werkstoff beeinflusst werden.The production chamber is usually closed in itself. In the production chamber, a gas atmosphere can be introduced with a specific composition. Depending on the selected composition of the gas atmosphere in the production chamber, the metallic material can be influenced.

Wenn für die Gasatmosphäre Inertgase (Argon, Helium) gewählt werden, findet keine Reaktion mit dem metallischen Werkstoff statt. Für die Gasatmosphäre können jedoch auch Reaktivgase verwendet werden, welche mit dem metallischen Werkstoff reagieren können. Durch die Wahl der Gasatmosphäre können somit metallurgische Eigenschaften des Werkstücks verändert werden.If inert gases (argon, helium) are chosen for the gas atmosphere, no reaction takes place with the metallic material. However, reactive gases which can react with the metallic material can also be used for the gas atmosphere. By choosing the gas atmosphere thus metallurgical properties of the workpiece can be changed.

Derartige Verfahren sind beispielsweise aus der WO 2012/055398 A1 und der WO 2009/156316 A1 bekannt. Die WO 2012/055398 A1 beschreibt Laserschmelzen von Werkstoffen mit Refraktärmetallen, also mit hochschmelzenden Metallen. Die Gasatmosphäre in der Fertigungskammer wird dabei verändert, um beispielsweise eine Kriechfestigkeit des Werkstücks zu verändern oder um Hartphasen in dem Werkstück zu erzeugen.Such methods are for example from WO 2012/055398 A1 and the WO 2009/156316 A1 known. The WO 2012/055398 A1 describes laser melting of materials with refractory metals, ie with refractory metals. The gas atmosphere in the production chamber is thereby changed, for example, to change a creep resistance of the workpiece or to produce hard phases in the workpiece.

Gemäß der WO 2009/156316 A1 kann beim Laserschmelzen gezielt ein Inertgas oder zeitweilig ein Aktivgas bestimmten Stellen des aufschmelzenden Werkstoffs zugeführt werden, um lokal Zusammensetzungen in dem Werkstück zu verändern.According to the WO 2009/156316 A1 For example, during laser melting, an inert gas or, temporarily, an active gas can be supplied to specific locations of the melting material in order to locally change compositions in the workpiece.

Bei additiven Fertigungsverfahren der erläuterten Art besteht oftmals die Gefahr, dass in dem Werkstück sogenannte metallurgische Kerben entstehen. Als metallurgische Kerbe wird ein schlagartiger, harter Übergang zwischen Bereichen bzw. Schichten mit unterschiedlichen metallurgischen Eigenschaften bezeichnet. Die metallurgischen Eigenschaften des Werkstücks ändern sich bei derartigen metallurgischen Kerben demgemäß schlagartig. Diese Bereiche des Werkstücks können sich bei Belastung gegebenenfalls sehr unterschiedlich verhalten, was zu hohen mechanischen Spannungen bzw. Ungleichmäßigkeiten in dem Werkstück führen kann. An derartigen metallurgischen Kerben können daher sehr schnell Bruchstellen bzw. Defekte des Werkstücks entstehen.In additive manufacturing processes of the type explained, there is often the risk that so-called metallurgical notches will be created in the workpiece. A metallurgical notch is a sudden, hard transition between regions or layers with different metallurgical properties. The metallurgical properties of the workpiece change abruptly in such metallurgical notches accordingly. If necessary, these regions of the workpiece may behave very differently under load, which may lead to high mechanical stresses or irregularities in the workpiece. At such metallurgical notches can therefore very quickly fractures or defects of the workpiece arise.

Es ist daher wünschenswert, ein entsprechendes Verfahren dahingehend zu verbessern, dass ein Werkstück ohne metallurgische Kerben hergestellt werden kann.It is therefore desirable to improve a corresponding method in that a workpiece can be produced without metallurgical notches.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum schichtweisen Herstellen eines Werkstücks durch laserunterstützte additive Fertigung, insbesondere Laserschmelzen, mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Die Erfindung betrifft ferner ein Gasgemisch mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.This object is achieved by a method for producing a workpiece in layers by laser-assisted additive manufacturing, in particular laser melting, with the features of patent claim 1. The invention further relates to a gas mixture with the features of claim 10. Advantageous embodiments are the subject of the respective subclaims and the following description.

Das Laserschmelzen wird in einer Fertigungskammer durchgeführt. Das hergestellte Werkstück setzt sich aus unterschiedlichen metallurgischen Schichten zusammen, die einzeln nacheinander erzeugt werden. Die einzelnen metallurgischen Schichten des Werkstücks werden jeweils erzeugt, indem für jede metallurgische Schicht jeweils ein metallischer Werkstoff bereitgestellt und mit einem Laserstrahl beaufschlagt wird. Dies erfolgt unter einer Gasatmosphäre in der Fertigungskammer. The laser melting is carried out in a production chamber. The manufactured workpiece is composed of different metallurgical layers, which are produced one after the other. The individual metallurgical layers of the workpiece are each produced by providing a metallic material for each metallurgical layer and applying a laser beam to it. This is done under a gas atmosphere in the production chamber.

Das erfindungsgemäße Verfahren geht also von einem bekannten Verfahren aus, bei dem metallurgische Schichten eines Werkstücks erzeugt werden, indem in einer Fertigungskammer für jede metallurgische Schicht jeweils ein metallischer Werkstoff bereitgestellt und mit einem Laserstrahl beaufschlagt wird und bei der Beaufschlagung der Schichten des metallischen Werkstoffs in der Fertigungskammer eine Gasatmosphäre bereitgestellt wird.The inventive method is thus based on a known method in which metallurgical layers of a workpiece are produced by each provided in a production chamber for each metallurgical layer, a metallic material and is acted upon by a laser beam and in the loading of the layers of the metallic material in the Production chamber is provided a gas atmosphere.

Die einzelnen metallurgischen Schichten haben insbesondere eine Dicke im Bereich von 20 μm bis 100 μm. Der metallische Werkstoff kann beispielsweise in Pulverform oder in Form einer Stange oder eines Bandes aufgebracht werden. Das herzustellende Werkstück ist insbesondere auf einer Trägerplatte angeordnet. Nach Erzeugen einer metallurgischen Schicht wird die Trägerplatte insbesondere um die Dicke dieser erzeugten Schicht abgesenkt und die nächste Schicht wird auf analoge Weise erzeugt. Die Trägerplatte ist insbesondere in der Fertigungskammer angeordnet.The individual metallurgical layers have in particular a thickness in the range of 20 μm to 100 μm. The metallic material can be applied, for example, in powder form or in the form of a rod or a belt. The workpiece to be produced is arranged in particular on a carrier plate. After producing a metallurgical layer, the support plate is lowered, in particular, by the thickness of this generated layer, and the next layer is produced in an analogous manner. The support plate is arranged in particular in the production chamber.

Der Laserstrahl kann beispielsweise von außen in die Fertigungskammer eingestrahlt werden oder ein entsprechender Laserkopf kann in der Fertigungskammer angeordnet sein. Der Laserstrahl kann insbesondere von einer Steuereinheit gesteuert werden. In dieser Steuereinheit können Daten wie beispielsweise CAD-Daten hinterlegt sein, welche das herzustellende Werkstück charakterisieren. Die Steuereinheit kann den Laserstrahl basierend auf diesen Daten ansteuern und über die Trägerplatte verfahren.The laser beam can for example be radiated from the outside into the production chamber or a corresponding laser head can be arranged in the production chamber. The laser beam can be controlled in particular by a control unit. In this control unit data such as CAD data can be stored, which characterize the workpiece to be produced. The control unit can control the laser beam based on these data and move over the carrier plate.

Die Erfindung sieht vor, dass die Gasatmosphäre für unterschiedliche metallurgische Schichten des Werkstücks mit unterschiedlicher Gaszusammensetzung bereitgestellt wird, und dass für jeweils benachbarte metallurgische Schichten, für die das Zusatzgas mit unterschiedlicher Gaszusammensetzung bereitgestellt wird, die Gaszusammensetzung jeweils derart gewählt wird, dass durch die Gaszusammensetzung beeinflusste metallurgische Eigenschaften der jeweils benachbarten metallurgischen Schichten vorgegebene Unterschiede aufweisen und eine Änderung der metallurgischen Eigenschaften der metallurgischen Schichten entlang einer Erstreckungsrichtung des Werkstücks senkrecht zu einer Erstreckungsrichtung der metallurgischen Schichten einem vorgegebenem Gradienten, einem vorgegebenem Profil und/oder einer vorgegebenen Verteilung folgt.The invention provides that the gas atmosphere for different metallurgical layers of the workpiece is provided with different gas composition, and that for each adjacent metallurgical layers, for which the additional gas is provided with different gas composition, the gas composition is selected in each case such that influenced by the gas composition Metallurgical properties of the respective adjacent metallurgical layers have predetermined differences and a change in the metallurgical properties of the metallurgical layers along a direction of extension of the workpiece perpendicular to a direction of extension of the metallurgical layers a predetermined gradient, a predetermined profile and / or a predetermined distribution follows.

Für eine oder mehrere der metallurgischen Schichten des Werkstücks kann jeweils eine Gaszusammensetzung einer Gasatmosphäre in der Fertigungskammer verwendet werden, die Gaszusammensetzung wird jedoch nach der Herstellung einer oder mehrerer metallurgischer Schichten verändert. Durch die jeweilige Gaszusammensetzung der Gasatmosphäre in der Fertigungskammer werden auch metallurgische Eigenschaften der jeweiligen metallurgischen Schichten des Werkstücks verändert. Die Gaszusammensetzung für die metallurgischen Schichten wird jeweils derart gewählt, dass sich metallurgische Eigenschaften jeweils benachbarter metallurgischer Schichten des Werkstücks jeweils nach vorgegebenen Kriterien verändern.One or more of the metallurgical layers of the workpiece may each use a gas composition of a gas atmosphere in the production chamber, but the gas composition is changed after the production of one or more metallurgical layers. The respective gas composition of the gas atmosphere in the production chamber also alters metallurgical properties of the respective metallurgical layers of the workpiece. The gas composition for the metallurgical layers is in each case selected such that metallurgical properties of respectively adjacent metallurgical layers of the workpiece change in each case according to predetermined criteria.

Die Gaszusammensetzung wird jeweils insbesondere derart gewählt, dass sich metallurgische Eigenschaften jeweils benachbarter metallurgischer Schichten des Werkstücks insbesondere nicht schlagartig verändern, weiter insbesondere kontinuierlich bzw. graduell verändern und dass weiter insbesondere keine ”Sprünge” bzw. keine sprunghaften Änderungen in den metallurgischen Eigenschaften jeweils benachbarter metallurgischer Schichten auftreten.The gas composition is chosen in each case in particular such that metallurgical properties of respectively adjacent metallurgical layers of the workpiece in particular do not abruptly change, in particular continuously or gradually change and that in particular no "jumps" or any sudden changes in the metallurgical properties of each adjacent metallurgical Layers occur.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Ohne Beschränkung der Allgemeinheit wird nachfolgend zu Zwecken der Erläuterung die Erstreckungsrichtung entsprechender (flacher) Schichten als ”Querausdehnung” des Werkstücks und die Richtung senkrecht dazu, also die Richtung, in der Schicht für Schicht aufgetragen wird, als ”Längsausdehnung” des Werkstücks bezeichnet.Without limiting the generality, the direction of extension of corresponding (flat) layers as "transverse dimension" of the workpiece and the direction perpendicular thereto, ie the direction in which layer by layer is applied, will be referred to below as "longitudinal extent" of the workpiece.

Durch die Erfindung wird es ermöglicht, dass in dem Werkstück keine metallurgischen Kerben entstehen. Entlang der gesamten Längsausdehnung des Werkstücks ändern sich die metallurgischen Eigenschaften nach den vorgegebenen Kriterien. Somit wird insbesondere ein sanfter, fließender Übergang zwischen den metallurgischen Eigenschaften jeweils benachbarter metallurgischer Schichten gewährleistet. Die metallurgischen Eigenschaften jeweils benachbarter metallurgischer Schichten sind somit aufeinander abgestimmt bzw. aneinander angepasst, insbesondere über die komplette Längsausdehnung des Werkstücks.The invention enables no metallurgical notches to be created in the workpiece. Along the entire longitudinal extent of the workpiece, the metallurgical properties change according to the predetermined criteria. Thus, a smooth, smooth transition between the metallurgical properties of respectively adjacent metallurgical layers is ensured in particular. The metallurgical properties of respectively adjacent metallurgical layers are thus matched to one another or adapted to one another, in particular over the complete longitudinal extent of the workpiece.

Das gefertigte Werkstück weist somit eine anisotrope Verteilung von metallurgischen Eigenschaften auf. Jede metallurgische Schicht an sich weist zwar jeweils konstante, isotrope metallurgische Eigenschaften auf, so dass das gefertigte Werkstück auch entlang seiner Querausdehnung jeweils konstante, d. h. isotrope metallurgische Eigenschaften aufweist. Entlang seiner Längsausdehnung ändern sich die metallurgischen Eigenschaften jedoch und weisen eine anisotrope Verteilung auf.The finished workpiece thus has an anisotropic distribution of metallurgical properties. Although each metallurgical layer per se has constant, isotropic metallurgical properties, so that the finished workpiece also has constant, ie isotropic metallurgical properties along its transverse extent. However, along its longitudinal extent, the metallurgical properties change and have an anisotropic distribution.

Dennoch wird durch die Erfindung gewährleistet, dass die metallurgischen Eigenschaften entlang der Längsausdehnung des Werkstücks vorgegebenen Gesetzmäßigkeiten folgen und nicht willkürlich verteilt sind. Insbesondere wird durch die Erfindung gewährleistet, dass keine Sprünge bzw. sprunghaften Änderungen der metallurgischen Eigenschaften entlang der Längsausdehnung auftreten.Nevertheless, it is ensured by the invention that the metallurgical properties along the longitudinal extent of the workpiece follow predetermined regularities and are not distributed arbitrarily. In particular, it is ensured by the invention that no cracks or abrupt changes in the metallurgical properties occur along the longitudinal extent.

Im Zuge der Erzeugung jeder metallurgischen Schicht herrscht insbesondere in der kompletten Fertigungskammer jeweils eine isotrope homogene Gasatmosphäre mit der jeweiligen Gaszusammensetzung. Durch diese jeweils isotrope Gasatmosphäre können auf einfache, aufwandsarme und kostengünstige Weise die metallurgischen Eigenschaften der jeweiligen kompletten metallurgischen Schicht entsprechend verändert werden. Somit ist es nicht notwendig, bestimmte Gase gezielt zu bestimmten Bereichen des aufschmelzenden Werkstoffs zuzuführen.In the course of the production of each metallurgical layer, an isotropic homogeneous gas atmosphere with the respective gas composition prevails, in particular in the entire production chamber. By means of this respectively isotropic gas atmosphere, the metallurgical properties of the respective complete metallurgical layer can be changed accordingly in a simple, low-cost and cost-effective manner. Thus, it is not necessary to selectively supply certain gases to certain areas of the reflowing material.

Vorzugsweise wird die Gaszusammensetzung für jede oder mehrere der metallurgischen Schichten jeweils derart gewählt, dass die metallurgischen Eigenschaften der jeweiligen metallurgischen Schicht(en) jeweils auf vorgegebene Werte eingestellt werden. Durch die Wahl der Gaszusammensetzung werden somit die metallurgischen Eigenschaften jeder metallurgischen Schicht gezielt beeinflusst. Somit können die metallurgischen Eigenschaften benachbarter metallurgischer Schichten besonders einfach aneinander angepasst bzw. aufeinander abgestimmt werden. Insbesondere hängt der eingestellte Wert einer metallurgischen Eigenschaft einer speziellen metallurgischen Schicht jeweils von dem eingestellten Wert dieser metallurgischen Eigenschaft der jeweils benachbarten metallurgischen Schicht ab.Preferably, the gas composition for each or more of the metallurgical layers is selected in each case such that the metallurgical properties of the respective metallurgical layer (s) are each set to predetermined values. By choosing the gas composition, the metallurgical properties of each metallurgical layer are thus selectively influenced. Thus, the metallurgical properties of adjacent metallurgical layers can be particularly easily matched or matched. In particular, the set value of a metallurgical property of a specific metallurgical layer depends on the set value of this metallurgical property of the respectively adjacent metallurgical layer.

Bevorzugt wird die Gaszusammensetzung für jede oder mehrere der metallurgischen Schicht(en) jeweils derart gewählt, dass die Werte der metallurgischen Eigenschaften jeweils benachbarter metallurgischer Schichten jeweils maximal um einen vorgegebenen Schwellwert voneinander abweichen. Dieser Schwellwert wird insbesondere derart gewählt, dass zwischen den jeweils benachbarten metallurgischen Schichten keine metallurgische Kerbe entsteht. Vorzugsweise beträgt dieser Schwellwert 5%, weiter insbesondere 2,5%, weiter insbesondere 1% einer oder mehrerer metallurgischer Eigenschaften (siehe unten zu hierbei verwendbaren metallurgischen Eigenschaften).The gas composition is preferably selected in each case for each or several of the metallurgical layer (s) in such a way that the values of the metallurgical properties of respectively adjacent metallurgical layers in each case deviate from one another by a predetermined threshold value in each case. This threshold value is chosen in particular such that no metallurgical notch is formed between the respectively adjacent metallurgical layers. This threshold value is preferably 5%, more particularly 2.5%, more particularly 1% of one or more metallurgical properties (see below for metallurgical properties which can be used here).

Durch zweckmäßige Wahl des Schwellwerts kann insbesondere ein sanfter, fließender Übergang zwischen den metallurgischen Eigenschaften jeweils benachbarter metallurgischer Schichten gewährleistet werden. Weiterhin wird durch zweckmäßige Wahl des Schwellwerts gewährleistet, dass die Änderung der metallurgischen Eigenschaften entlang der Ausbreitungsrichtung bzw. Längsausdehnung des Werkstücks dem entsprechenden Gradienten, Profil bzw. der entsprechenden Verteilung folgt.By suitably selecting the threshold value, in particular a smooth, flowing transition between the metallurgical properties of respectively adjacent metallurgical layers can be ensured. Furthermore, it is ensured by suitably selecting the threshold value that the change in the metallurgical properties along the propagation direction or longitudinal extent of the workpiece follows the corresponding gradient, profile or the corresponding distribution.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung wird die Gasatmosphäre dadurch mit unterschiedlicher Gaszusammensetzung in der Fertigungskammer bereitgestellt, dass sie vollständig erneuert wird. Bevor eine neue metallurgische Schicht mit geänderter Gaszusammensetzung der Gasatmosphäre erzeugt wird, wird insbesondere die aktuell in der Fertigungskammer vorhandene Gasatmosphäre aus der Fertigungskammer entfernt. Die Gasatmosphäre kann beispielsweise abgepumpt werden, die Fertigungskammer kann insbesondere evakuiert werden. Anschließend wird eine neue Gasatmosphäre mit der jeweiligen Zusammensetzung für die jeweilige metallurgische Schicht in die Fertigungskammer eingebracht. Somit kann sichergestellt werden, dass in der Fertigungskammer auch tatsächlich die Gasatmosphäre mit der gewünschten Gaszusammensetzung vorhanden ist und dass die metallurgische Eigenschaft der jeweiligen metallurgischen Schicht wie gewünscht verändert bzw. eingestellt werden kann.According to an advantageous embodiment of the invention, the gas atmosphere is provided with different gas composition in the production chamber, that it is completely renewed. In particular, before a new metallurgical layer having a modified gas composition of the gas atmosphere is produced, the gas atmosphere currently present in the production chamber is removed from the production chamber. The gas atmosphere can be pumped off, for example, and the production chamber can in particular be evacuated. Subsequently, a new gas atmosphere with the respective composition for the respective metallurgical layer is introduced into the production chamber. Thus, it can be ensured that the gas atmosphere with the desired gas composition is actually present in the production chamber and that the metallurgical property of the respective metallurgical layer can be changed or adjusted as desired.

Alternativ oder zusätzlich, d. h. bei bestimmten, insbesondere geringfügigen, Veränderungen der Gasatmosphäre, kann die Gasatmosphäre auch dadurch mit unterschiedlicher Gaszusammensetzung in der Fertigungskammer bereitgestellt werden, dass eine vorgegebene Menge der Gasatmosphäre aus der Fertigungskammer entnommen und/oder ein oder mehrere Gase in die Fertigungskammer eingespeist werden. In diesem Fall ist es insbesondere nicht notwendig, die aktuell in der Fertigungskammer vorhandene Gasatmosphäre vor dem Erzeugen einer neuen metallurgischen Schicht komplett aus der Fertigungskammer zu entfernen. Durch Abfuhr der zweckmäßigen Menge von Gas und durch die Zufuhr einer zweckmäßigen Menge einzelner Gase wird die Gaszusammensetzung der Gasatmosphäre insbesondere auf den für die jeweilige metallurgische Schicht gewünschten Wert eingestellt. Hierdurch lässt sich Gas einsparen.Alternatively or additionally, d. H. in certain, in particular minor, changes in the gas atmosphere, the gas atmosphere can also be provided by different gas composition in the production chamber, that a predetermined amount of the gas atmosphere removed from the production chamber and / or one or more gases are fed into the production chamber. In this case, in particular, it is not necessary to completely remove the gas atmosphere currently present in the production chamber from the production chamber before producing a new metallurgical layer. By removing the appropriate amount of gas and by supplying a convenient amount of individual gases, the gas composition of the gas atmosphere is adjusted in particular to the desired value for each metallurgical layer. This can save gas.

Diese beiden Möglichkeiten, um die Gaszusammensetzung einzustellen, können zweckmäßig kombiniert werden. Beispielsweise kann für einige metallurgische Schichten die Gasatmosphäre komplett erneuert werden, für andere metallurgische Schichten können bestimmten Mengen an Gas zu- bzw. abgeführt werden.These two ways of adjusting the gas composition can be conveniently combined. For example, for some metallurgical layers, the gas atmosphere can be completely renewed, for certain metallurgical layers certain amounts of gas can be added or removed.

Bevorzugt werden durch die jeweilige Gaszusammensetzung der Gasatmosphäre in der Fertigungskammer eine Kriechfestigkeit, eine Härte, eine Steifigkeit, eine thermische Leitfähigkeit, eine elektrische Leitfähigkeit, ein Schmelzpunkt, eine Korrosionsbeständigkeit, eine Abnutzungs- bzw. Verschleißbeständigkeit, eine Duktilität, elektromagnetische Eigenschaften und/oder eine Porosität als metallurgische Eigenschaften der jeweiligen metallurgischen Schichten des Werkstücks verändert. Creep resistance, hardness, stiffness, thermal conductivity, electrical conductivity, melting point, corrosion resistance, wear resistance, ductility, electromagnetic properties, and / or the like are preferred by the respective gas composition of the gas atmosphere in the production chamber Porosity changed as metallurgical properties of the respective metallurgical layers of the workpiece.

Bevorzugt wird das Werkstück aus einem niedrig schmelzenden Metall hergestellt. Zu diesem Zweck wird für jede metallurgische Schicht jeweils das niedrig schmelzende Metall als metallischer Werkstoff bereitgestellt. Als niedrig schmelzende Metalle werden hierbei Metalle angesehen, die einen Schmelzpunkt von maximal 1500°C aufweisen, bevorzugt von maximal 1200°C, weiter bevorzugt von maximal 1000°C und mindestens 500°C. Beispielsweise werden Aluminium, Zinn, Blei, Zink und/oder Silber bzw. entsprechende Mischungen bzw. Legierungen als niedrig schmelzende Metalle verwendet. Entsprechende Legierungen können auch aus unterschiedlichen metallischen Werkstoffen erzeugt werden, indem unterschiedliche Komponentengemische eingebracht werden.Preferably, the workpiece is made of a low-melting metal. For this purpose, the low-melting metal is provided as a metallic material for each metallurgical layer. As low-melting metals here metals are considered, which have a melting point of at most 1500 ° C, preferably of at most 1200 ° C, more preferably of at most 1000 ° C and at least 500 ° C. For example, aluminum, tin, lead, zinc and / or silver or corresponding mixtures or alloys are used as low-melting metals. Corresponding alloys can also be produced from different metallic materials by introducing different component mixtures.

Weiter bevorzugt wird das Werkstück nicht aus einem Refraktärmetall bzw. einem hoch schmelzenden Metall hergestellt. Demgemäß wird bevorzugt kein Refraktärmetall bzw. kein hoch schmelzendes Metall als metallischer Werkstoff aufgeschmolzen. Refraktärmetalle bzw. hoch schmelzende Metalle weisen insbesondere einen Schmelzpunkt von mindestens 1500°C auf. Bei derartig hohen Temperaturen verhalten sich Gase anders, als bei vergleichsweise niedrigen Temperaturen von insbesondere maximal 1500°C. Eigenschaften von Gasen sowie ablaufende Reaktionen sind bei derartig hohen und derartig niedrigen Temperaturen deutlich unterschiedlich. Insbesondere gelten bei den hohen Temperaturen andere Gesetze der Thermodynamik als bei derartig niedrigen Temperaturen. Bei hohen Temperaturen ist es insbesondere sehr viel aufwendiger, spezielle metallurgische Eigenschaften der metallurgischen Schichten zu erzeugen, als bei niedrigen Temperaturen. Es ist jedoch möglich, Refraktärmetalle oder andere Komponenten, beispielsweise zur Herstellung von besonders abriebfesten Werkstücken, in eine Matrix aus niedrig schmelzenden Metallen einzubetten, beispielsweise um Verbundmaterialien zu schaffen.More preferably, the workpiece is not made of a refractory metal or a refractory metal. Accordingly, preferably no refractory metal or high-melting metal is melted as a metallic material. Refractory metals or high-melting metals in particular have a melting point of at least 1500 ° C. At such high temperatures, gases behave differently than at comparatively low temperatures, in particular at most 1500 ° C. Properties of gases and ongoing reactions are significantly different at such high and such low temperatures. In particular, other laws of thermodynamics apply at high temperatures than at such low temperatures. In particular, at high temperatures it is much more expensive to produce special metallurgical properties of the metallurgical layers than at low temperatures. However, it is possible to embed refractory metals or other components, for example for the production of particularly abrasion-resistant workpieces, in a matrix of low-melting metals, for example in order to create composite materials.

Insgesamt umfasst das Werkstück damit jedoch bevorzugt ein niedrig schmelzendes Metall und das Laserschmelzen wird bevorzugt bei niedrigen Temperaturen von maximal 1500°C, weiter bevorzugt von maximal 1200°C, weiter bevorzugt von maximal 1000°C, durchgeführt. Bei derartig niedrigen Temperaturen kann das Werkstück einfach, aufwandsarm und kostengünstig hergestellt werden.Overall, however, the workpiece preferably comprises a low-melting metal and the laser melting is preferably carried out at low temperatures of not more than 1500 ° C., more preferably of not more than 1200 ° C., more preferably of not more than 1000 ° C. At such low temperatures, the workpiece can be easily, inexpensively and inexpensively.

Vorzugsweise wird für die metallurgischen Schichten eine Gaszusammensetzung als Gasatmosphäre jeweils aus einem reinen Reaktivgas oder aus einem Gasgemisch mit wenigstens einem Reaktivgas als Gaskomponente verwendet. Insbesondere wird ein Gasgemisch verwendet, das ausschließlich unterschiedliche Reaktivgase als Gaskomponenten aufweist. Durch die Konzentration der einzelnen Reaktivgase der Gasatmosphäre werden insbesondere die gewünschten metallurgischen Eigenschaften der jeweiligen metallurgischen Schicht erzeugt. Vorzugsweise wird der Gasatmosphäre eine Gaszusammensetzung aus Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid und/oder Kohlenwasserstoffen als Reaktivgas(e) zugeführt.Preferably, for the metallurgical layers, a gas composition is used as the gas atmosphere in each case from a pure reactive gas or from a gas mixture with at least one reactive gas as the gas component. In particular, a gas mixture is used which has only different reactive gases as gas components. Due to the concentration of the individual reactive gases of the gas atmosphere, in particular the desired metallurgical properties of the respective metallurgical layer are produced. Preferably, the gas atmosphere is supplied with a gas composition of hydrogen, oxygen, nitrogen, carbon monoxide, carbon dioxide and / or hydrocarbons as the reactive gas (e).

Beispielsweise kann durch die Verwendung von Stickstoff in der Gaszusammensetzung die Kriechfestigkeit, Härte und/oder Steifigkeit als metallurgische Eigenschaften der jeweiligen metallurgischen Schichten des Werkstücks verändert werden. Insbesondere werden durch den Stickstoff in den jeweiligen metallurgischen Schichten Nitride erzeugt, welche zu erhöhter Kriechfestigkeit, Härte und/oder Steifigkeit führen.For example, by using nitrogen in the gas composition, creep resistance, hardness and / or rigidity may be changed as metallurgical properties of the respective metallurgical layers of the workpiece. In particular, nitrides are produced by the nitrogen in the respective metallurgical layers, which leads to increased creep strength, hardness and / or rigidity.

Durch die Verwendung von Kohlendioxid in der Gaszusammensetzung für die Gasatmosphäre können in den jeweiligen metallurgischen Schichten beispielsweise Karbide erzeugt werden. Durch Kohlendioxid in der Gaszusammensetzung können Härte und/oder Abnutzungs- bzw. Verschleißbeständigkeit als metallurgische Eigenschaften der metallurgischen Schichten des Werkstücks verändert werden.By using carbon dioxide in the gas composition for the gas atmosphere, for example, carbides can be produced in the respective metallurgical layers. Carbon dioxide in the gas composition can alter hardness and / or wear resistance as metallurgical properties of the metallurgical layers of the workpiece.

Durch die Verwendung von Sauerstoff in der Gaszusammensetzung können in den jeweiligen metallurgischen Schichten Oxide, insbesondere Metalloxide erzeugt werden. Auf diese Weise kann insbesondere die Duktilität bzw. Dehnbarkeit und Verformbarkeit als metallurgische Eigenschaften der jeweiligen metallurgischen Schichten des Werkstücks verändert werden.By using oxygen in the gas composition, oxides, in particular metal oxides, can be produced in the respective metallurgical layers. In this way, in particular the ductility or ductility and deformability can be changed as metallurgical properties of the respective metallurgical layers of the workpiece.

Beispielsweise können durch Verwendung von Wasserstoff in der Gaszusammensetzung spröde, brüchige Schichten des Werkstücks erzeugt werden. Auf diese Weise können Sollbruchstellen in dem Werkstück erzeugt werden.For example, by using hydrogen in the gas composition, brittle, brittle layers of the workpiece can be produced. In this way, predetermined breaking points can be generated in the workpiece.

Vorteilhafterweise wird eine Gaszusammensetzung für die Gasatmosphäre verwendet, die weniger Sauerstoff als Luft unter Normalbedingungen enthält. Bevorzugt beträgt der Anteil an Sauerstoff der Gaszusammensetzung zwischen 0,01% und 21%. Durch eine derartige Gaszusammensetzung wird es ermöglicht, dass unterschiedliche Komponenten der Fertigungskammer (z. B. Ventile, Dichtungen, Schläuche, usw.) verwendet werden können, die aus preisgünstigen Materialien gefertigt sind, welche für Druckluft geeignet sind. Somit ist es nicht notwendig, dass teure Materialien verwendet werden müssen, die explizit für den Gebrauch in sauerstoffreichen Atmosphären zertifiziert sind. Gaszusammensetzungen mit derartigem Sauerstoffanteil eignen sich besonders, um in der Fertigungskammer eine kontrollierte Oxidation bzw. kontrollierte Reaktionen zu ermöglichen. Somit können gewünschte metallurgische Eigenschaften der jeweiligen metallurgischen Schichten eingestellt werden.Advantageously, a gas composition is used for the gas atmosphere containing less oxygen than air under normal conditions. Preferably, the proportion of oxygen in the gas composition is between 0.01% and 21%. Such a gas composition enables different components the manufacturing chamber (eg valves, seals, hoses, etc.) can be used, which are made of low-cost materials that are suitable for compressed air. Thus, it is not necessary to use expensive materials that are explicitly certified for use in oxygen-rich atmospheres. Gas compositions with such an oxygen content are particularly suitable for allowing controlled oxidation or controlled reactions in the production chamber. Thus, desired metallurgical properties of the respective metallurgical layers can be adjusted.

Bevorzugt wird eine Gaszusammensetzung für die Gasatmosphäre verwendet, wobei ein Anteil an brennbaren oder explosiven Gasen geringer ist, als die untere Zündgrenze des jeweiligen Gases in der Gaszusammensetzung, weiter bevorzugt geringer als die untere Zündgrenze des jeweiligen Gases in Luft. Als brennbare oder explosive Gase werden insbesondere Wasserstoff und/oder Kohlenwasserstoffe verwendet.Preferably, a gas composition is used for the gas atmosphere, wherein a proportion of combustible or explosive gases is less than the lower ignition limit of the respective gas in the gas composition, more preferably less than the lower ignition limit of the respective gas in air. In particular, hydrogen and / or hydrocarbons are used as combustible or explosive gases.

Wenn für die Gaszusammensetzung ein vergleichsweise geringer Sauerstoffanteil gewählt wird oder wenn die Gaszusammensetzung keinen Sauerstoff enthält, ist die Zündgrenze von brennbaren oder explosiven Gasen in der Gaszusammensetzung zumeist größer als in Luft. In derartigen sauerstoffarmen Gaszusammensetzungen kann insbesondere ein vergleichsweise hoher Anteil an brennbaren oder explosiven Gasen gewählt werden. Während des Fertigungsprozesses besteht in einer derartigen sauerstoffarmen Gasatmosphäre trotz erhöhtem Anteil an brennbaren oder explosiven Gasen keine oder zumindest kaum Explosions- bzw. Brandgefahr. Insbesondere wird eine derartige Gasatmosphäre vor Öffnen der Fertigungskammer komplett aus selbiger entfernt, um eine erhöhte Explosions- bzw. Brandgefahr beim Öffnen der Fertigungskammer durch Eindringen von Sauerstoff zu verhindern.If a comparatively low oxygen content is chosen for the gas composition or if the gas composition contains no oxygen, the ignition limit of combustible or explosive gases in the gas composition is usually greater than in air. In such low-oxygen gas compositions, in particular a comparatively high proportion of combustible or explosive gases can be selected. During the manufacturing process exists in such an oxygen-poor gas atmosphere despite increased proportion of combustible or explosive gases no or at least hardly explosion or fire hazard. In particular, such a gas atmosphere is completely removed from the same before opening the production chamber to prevent an increased risk of explosion or fire when opening the production chamber by the ingress of oxygen.

Weiter bevorzugt ist der maximale Anteil an brennbaren oder explosiven Gasen in der Gaszusammensetzung 10% geringer als die Zündgrenze des jeweiligen Gases in der Gaszusammensetzung oder in Luft. Dadurch wird gewährleistet, dass der Anteil der Gase zu keiner Zeit die jeweilige Zündgrenze überschreitet, auch wenn sich der Anteil des jeweiligen Gases beispielsweise aufgrund von Reaktionen der Gasatmosphäre mit dem Werkstück ändert.More preferably, the maximum proportion of combustible or explosive gases in the gas composition is 10% less than the ignition limit of the respective gas in the gas composition or in air. This ensures that the proportion of gases at no time exceeds the respective ignition limit, even if the proportion of the respective gas changes, for example due to reactions of the gas atmosphere with the workpiece.

Vorzugsweise wird eine Gaszusammensetzung mit einem maximalen Anteil an Kohlenmonoxid von 30 ppm und/oder mit einem maximalen Anteil an Kohlendioxid von 5000 ppm für die Gasatmosphäre verwendet. Eine derartige Gaszusammensetzung bietet sich insbesondere an, wenn keine Sicherheitsvorkehrung vorhanden ist, durch welche verhindert wird, dass die Fertigungskammer geöffnet werden kann, bevor die Gasatmosphäre komplett entfernt wurde. Durch diese Gaszusammensetzung kann in einem derartigen Fall verhindert werden, dass ein Benutzer oder Mitarbeiter gesundheitliche Schäden erleidet. Wenn eine derartige Sicherheitsvorkehrung vorhanden ist, kann der Anteil an Kohlenmonoxid und/oder Kohlendioxid bevorzugt höher als 30 ppm bzw. 5000 ppm gewählt werden.Preferably, a gas composition having a maximum carbon monoxide content of 30 ppm and / or a maximum carbon dioxide content of 5000 ppm is used for the gas atmosphere. Such a gas composition is particularly useful if there is no safety precaution which prevents the production chamber from being opened before the gas atmosphere has been completely removed. This gas composition can be prevented in such a case that a user or employee suffers health damage. If such a safety precaution is present, the proportion of carbon monoxide and / or carbon dioxide may be selected to be preferably higher than 30 ppm or 5000 ppm.

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Claims (15)

Verfahren zum schichtweisen Herstellen eines metallischen Werkstücks durch additive Fertigung, bei dem metallurgische Schichten des Werkstücks erzeugt werden, indem in einer Fertigungskammer für jede metallurgische Schicht jeweils ein metallischer Werkstoff bereitgestellt und mit einem Laserstrahl beaufschlagt wird, und bei dem bei der Beaufschlagung der Schichten des metallischen Werkstoffs in der Fertigungskammer eine Gasatmosphäre bereitgestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasatmosphäre für unterschiedliche metallurgische Schichten des Werkstücks mit unterschiedlicher Gaszusammensetzung bereitgestellt wird und dass für jeweils benachbarte metallurgische Schichten, für die die Gasatmosphäre mit unterschiedlicher Gaszusammensetzung bereitgestellt wird, die Gaszusammensetzung jeweils derart gewählt wird, dass durch die Gaszusammensetzung beeinflusste metallurgische Eigenschaften der jeweils benachbarten metallurgischen Schichten vorgegebene Unterschiede aufweisen und eine Änderung der metallurgischen Eigenschaften der metallurgischen Schichten entlang einer Erstreckungsrichtung des Werkstücks senkrecht zu einer Erstreckungsrichtung der metallurgischen Schichten einem vorgegebenem Gradienten, einem vorgegebenem Profil und/oder einer vorgegebenen Verteilung folgt.Process for the layer-wise production of a metallic workpiece by additive manufacturing, in which metallurgical layers of the workpiece are produced by providing a metallic material and a laser beam for each metallurgical layer in a production chamber, and applying it to the layers of the metal Material in the production chamber is provided a gas atmosphere, characterized in that the gas atmosphere is provided for different metallurgical layers of the workpiece with different gas composition and that for each adjacent metallurgical layers, for which the gas atmosphere is provided with different gas composition, the gas composition is selected in each case in that metallurgical properties of the respectively adjacent metallurgical layers influenced by the gas composition have predetermined differences and a change in the metallurgical properties of the metallurgical layers along an extension direction of the workpiece perpendicular to an extension direction of the metallurgical layers follows a predetermined gradient, a predetermined profile and / or a predetermined distribution. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Gaszusammensetzung der Gasatmosphäre jeweils derart gewählt wird, dass die Werte der metallurgischen Eigenschaften der benachbarten metallurgische Schichten, für die die Gasatmosphäre mit unterschiedlicher Gaszusammensetzung bereitgestellt wird, jeweils maximal um einen vorgegebenen Schwellwert voneinander abweichen.The method of claim 1, wherein the gas composition of the gas atmosphere is selected in each case such that the values of the metallurgical properties of the adjacent metallurgical layers, for which the gas atmosphere is provided with different gas composition, each differ by a maximum by a predetermined threshold value. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Gasatmosphäre dadurch mit unterschiedlicher Gaszusammensetzung in der Fertigungskammer bereitgestellt wird, dass sie vollständig erneuert wird.Method according to one of the preceding claims, wherein the gas atmosphere is provided with different gas composition in the production chamber, that it is completely renewed. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Gasatmosphäre dadurch mit unterschiedlicher Gaszusammensetzung in der Fertigungskammer bereitgestellt wird, dass eine vorgegebene Menge der Gasatmosphäre aus der Fertigungskammer entnommen und/oder ein oder mehrere Gase in die Fertigungskammer eingespeist werden.Method according to one of the preceding claims, wherein the gas atmosphere is provided with different gas composition in the production chamber, that a predetermined amount of the gas atmosphere removed from the production chamber and / or one or more gases are fed into the production chamber. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei durch die jeweilige Gaszusammensetzung der Gasatmosphäre in der Fertigungskammer eine Kriechfestigkeit, eine Härte, eine Steifigkeit, eine thermische Leitfähigkeit, eine elektrische Leitfähigkeit, ein Schmelzpunkt, eine Korrosionsbeständigkeit, eine Abnutzungsbeständigkeit, eine Verschleißbeständigkeit, eine Duktilität, elektromagnetische Eigenschaften und/oder eine Porosität als metallurgische Eigenschaften der jeweiligen metallurgischen Schichten des Werkstücks verändert werden.Method according to one of the preceding claims, wherein by the respective gas composition of the gas atmosphere in the production chamber creep resistance, hardness, rigidity, thermal conductivity, electrical conductivity, melting point, corrosion resistance, wear resistance, wear resistance, ductility, electromagnetic Properties and / or a porosity are changed as metallurgical properties of the respective metallurgical layers of the workpiece. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei für die Gasatmosphäre für die metallurgischen Schichten jeweils ein reines Reaktivgas verwendet wird oder ein Gasgemisch mit wenigstens einem Reaktivgas als Gaskomponente.Method according to one of the preceding claims, wherein in each case a pure reactive gas is used for the gas atmosphere for the metallurgical layers or a gas mixture with at least one reactive gas as the gas component. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Gasatmosphäre Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid und/oder Kohlenwasserstoffe als Reaktivgas aufweist.A method according to claim 6, wherein the gas atmosphere comprises hydrogen, oxygen, nitrogen, carbon monoxide, carbon dioxide and / or hydrocarbons as reactive gas. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei jeweils niedrig schmelzendes Metall als metallischer Werkstoff bereitgestellt wird.Method according to one of the preceding claims, wherein each low-melting metal is provided as a metallic material. Verfahren nach Anspruch 8, wobei das niedrig schmelzende Metall einen Schmelzpunkt von maximal 1500°C, insbesondere von maximal 1200°C, weiter insbesondere von maximal 1000°C aufweist.The method of claim 8, wherein the low-melting metal has a melting point of at most 1500 ° C, in particular of at most 1200 ° C, more particularly of at most 1000 ° C. Gaszusammensetzung zur Verwendung in einem Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Gaszusammensetzung ein reines Reaktivgas oder ein Gasgemisch mit wenigstens einem Reaktivgas als Gaskomponente enthält.A gas composition for use in a method according to any one of the preceding claims, wherein the gas composition contains a pure reactive gas or a gas mixture with at least one reactive gas as the gas component. Gaszusammensetzung nach Anspruch 10, mit Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff, Kohlendioxid und/oder Kohlenwasserstoffe als Reaktivgas.A gas composition according to claim 10, comprising hydrogen, oxygen, nitrogen, carbon dioxide and / or hydrocarbons as the reactive gas. Gaszusammensetzung nach Anspruch 10 oder 11, mit einem Anteil an Sauerstoff zwischen 0,01% und 21%.A gas composition according to claim 10 or 11, wherein the amount of oxygen is between 0.01% and 21%. Gaszusammensetzung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei ein Anteil an brennbaren oder explosiven Gasen, insbesondere an Wasserstoff und/oder Kohlenwasserstoffen, geringer ist, als die untere Zündgrenze des jeweiligen Gases in der Gaszusammensetzung oder geringer, als die untere Zündgrenze des jeweiligen Gases in Luft.A gas composition according to any one of claims 10 to 12, wherein a proportion of combustible or explosive gases, in particular of hydrogen and / or hydrocarbons, is less than the lower ignition limit of the respective gas in the gas composition or lower than the lower ignition limit of the respective gas in Air. Gaszusammensetzung nach Anspruch 13, wobei ein maximaler Anteil an brennbaren oder explosiven Gasen, insbesondere an Wasserstoff und/oder Kohlenwasserstoffen, um 10% geringer ist, als die untere Zündgrenze des jeweiligen Gases in der Gaszusammensetzung oder um 10% geringer, als die untere Zündgrenze des jeweiligen Gases in Luft.A gas composition according to claim 13, wherein a maximum proportion of combustible or explosive gases, in particular of hydrogen and / or hydrocarbons, is 10% lower than the lower ignition limit of the respective gas in the gas composition or 10% lower than the lower ignition limit of the gas respective gas in air. Gaszusammensetzung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, mit einem maximalen Anteil an Kohlenmonoxid von 30 ppm und/oder mit einem maximalen Anteil an Kohlendioxid von 5000 ppm.A gas composition according to any one of claims 10 to 14, having a maximum level of Carbon monoxide of 30 ppm and / or with a maximum content of carbon dioxide of 5000 ppm.
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