DE102016117458A1

DE102016117458A1 - Verfahren zum bilden einer wärmedämmbeschichtung mit einer porositätsarchitektur unter verwendung von 3d-druck

Info

Publication number: DE102016117458A1
Application number: DE102016117458.0A
Authority: DE
Inventors: Ahmed Kamel; Anand A. Kulkarni
Original assignee: Siemens Energy Inc
Current assignee: Siemens Energy Inc
Priority date: 2015-09-17
Filing date: 2016-09-16
Publication date: 2017-03-23
Also published as: CN106967974A; KR20170035802A; US20170081250A1

Abstract

Verfahren umfassend: Erhitzen eines Wärmequellenmaterials (18), das in einem Keramikmaterial (16) angeordnet ist, mit Laser; und Sintern des Keramikmaterials unter Verwendung von Wärmeenergie, die in dem Wärmequellenmaterial durch das Erhitzen mit Laser erzeugt worden ist, um eine Sinterkeramik (32) zu bilden, die durch das Wärmequellenmaterial verursachte Unregelmäßigkeiten (40) umfasst.

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft das Bilden einer Wärmedämmbeschichtung mit einer Porositätsarchitektur. Insbesondere betrifft die Erfindung einen 3D-Druckprozess, in dem ein flüchtiges Material, das in einem Keramikmaterial angeordnet ist, durch einen Laser erhitzt wird, um eine Wärmedämmbeschichtung mit der porösen Architektur aufzubauen.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
3D-Druckprozesse sind zum Produzieren dreidimensionaler Teile aus Metallpulvern, Polymerpulvern und Keramikpulvern durch Aufschmelzen des Pulvers zum Bilden einer Schicht und durch Wiederholen des Prozesses, um zusätzliche Schichten zu bilden, bis das Teil fertiggestellt ist, weit verbreitet. Zum Halten des Bauteils während der Bearbeitung und zum Zuführen von Pulver für die zusätzlichen Schichten wird ein Pulverbett verwendet. Während dieser Ansatz einen schichtweisen Aufbau der Teile ermöglicht, ist der Prozess sehr langsam, und Materialeigenschaften können nicht auf die Art und Weise maßgeschneidert werden, wie dies bei anderen Prozessen wie etwa bei der Verwendung eines Schmelzbads möglich ist. Dies trifft insbesondere auf Keramiken zu, wie sie in Wärmedämmschichten (TBC – Thermal Barrier Coatings) verwendet werden.
Wärmedämmschichten sind auf Turbinenschaufeln und Leitschaufeln der ersten und zweiten Reihe sowie auf Brennkammerbauteilen, die dem Heißgaslaufweg von Industriegasturbinen ausgesetzt sind, eingesetzt worden. In dieser Umgebung werden Wärmedämmschichten großflächig auf die heißen Abschnitte aufgebracht, wobei letzteren ein Schutz u. a. gegenüber einem thermomechanischen Schock, einem Oxidieren bei hohen Temperaturen, und einer Schwächung durch Heißkorrosion bereitgestellt wird.
Beim thermischen Spritzen (beispielsweise Plasmaspritzen) handelt es sich um ein von vielen Verfahren, die zum Produzieren einer aufgebrachten Beschichtung (beispielsweise einer Wärmedämmschicht) zum Schutz von Materialien gegenüber einer großen Auswahl von widrigen Bedingungen der Umwelt, Mechanik und Thermik sowie zum Kreieren von Funktionsflächen verwendet werden. Bei diesem Prozess wird die Ablagerung durch sukzessives Aufbringen und gegenseitiges Abbinden zwischen geschmolzenen Partikeln eines Einsatzmaterials, die auf eine Oberfläche gerichtet werden, entwickelt. Die Partikel dieser Beschichtungen sind durch die Eigenschaften der Einsatzmaterialien und der Prozessparameter bestimmt. Dies ermöglicht die Bildung von Beschichtungen mit ausgeprägten Mikrostrukturen einer großen Auswahl an, was wiederum die Funktionalität und die Leistungsfähigkeit der jeweiligen aufgebrachten Beschichtung verändert. Bei der schnellen Verfestigung, die mit diesem Prozess verknüpft ist, ist die Kontrolle über die Porosität der Beschichtung von einer Vielzahl von Parametern wie u. a. dem Umgebungsfeld des Spritzens, den Plasmaspritzparametern (z. B. Leistungspegel, Gasströmungsmerkmale, Spritzabstand usw.) und Einsatzmaterialeigenschaften (z. B. Morphologie und Größenverteilung) abhängig.
Erhöhte Brenntemperaturen und abnehmende Leckagepfadtoleranzen, wobei beides im Falle von Wärmedämmschichten ermöglicht wird, bewirken eine erhöhte Abhängigkeit von Wärmedämmschichten und somit eine Nachfrage nach verbesserter Leistungsfähigkeit. Als Folge davon ist der Stand der Technik verbesserungswürdig.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Erfindung wird in der folgenden Beschreibung mit Bezug auf die Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Prozesses zum Bilden einer Schicht aus Sinterkeramik, die eine Unregelmäßigkeit aufweist;
2 eine schematische Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels einer Sinterkeramik, die durch den Prozess aus 1 gebildet worden ist;
3 eine schematische Darstellung eines alternativen Ausführungsbeispiels eines Prozesses zum Bilden einer Schicht aus Sinterkeramik, die eine Unregelmäßigkeit aufweist;
4 eine schematische Seitenansicht eines alternativen Ausführungsbeispiels einer Sinterkeramik, die durch den Prozess aus 3 gebildet worden ist;
5–8 schematische Seitenansichten verschiedener Ausführungsbeispiele von Wärmedämmschichten mit mehreren Schichten aus Sinterkeramik und jeweiligen Porositätsarchitekturen.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegenden Erfinder haben eine einzigartige und erfindungsreiche Art und Weise entwickelt, um verbesserte Wärmedämmschichten (TBC) mit verbesserter Funktionalität und Leistungsfähigkeit zu kreieren. Viele der in Wärmedämmschichten verwendeten Keramikmaterialien sind gegenüber herkömmlichen Lasern, die in Erhitzungsprozessen mit Laser verwendet werden, durchlässig oder lichtdurchlässig. Diese vorgegebene Eigenschaft hat die Wärmedämmschichtbildung unter Verwendung von herkömmlichen Prozessen mit selektivem Laserschmelzen (SLM) und selektivem Lasersintern (SLS) verhindert, weil der Laserstrahl einfach durch das Keramikmaterial hindurchgehen würde. Das vorliegend offenbarte Verfahren macht sich die durchlässige und lichtdurchlässige Natur von Keramik zunutze, indem ein Wärmequellenmaterial in das Keramikmaterial platziert wird. Ein Energiestrahl (z. B. Laserstrahl) wird zum Bestrahlen des Wärmequellenmaterials und zum Erzeugen von Wärme in diesem benutzt. Das Wärmequellenmaterial nimmt die Laserenergie auf und wird beheizt, bis eine ausreichende Wärme zum Sintern von benachbartem Keramikmaterial erzeugt wird. Das Wärmequellenmaterial ist in ausreichender Menge und Verteilung zerstreut, so dass die im Wärmequellenmaterial erzeugte Wärme zum Sintern des gesamten Volumens ausreicht, in dem das Wärmequellenmaterial angeordnet ist.
Bei einer Schicht eines Keramikmaterials handelt es sich um ein beispielhaftes Volumen von Keramikmaterial. In einem solchen Ausführungsbeispiel kann eine Schicht aus Keramikmaterial mit darin angeordnetem Wärmequellenmaterial zum Bilden einer Sinterschicht bearbeitet werden. Um eine Wärmedämmschicht mit darin angeordneten Unregelmäßigkeiten, die durch das Wärmequellenmaterial verursacht werden, zu bilden, können in einem 3D-Druckprozess weitere Schichten darauf iterativ gebildet werden. In einem Ausführungsbeispiel handelt es sich beim Wärmequellenmaterial um ein flüchtiges Material, das während der Laserbearbeitung der Schicht teilweise oder vollständig verflüchtigt werden kann. In diesem Fall können die Unregelmäßigkeiten zufällige oder gemusterte Leerstellen aufweisen, wo sich das flüchtige Material verflüchtigt. Alternativ dazu kann einiges oder alles flüchtige Material während der Laserbearbeitung der Schicht nicht verflüchtigt werden, in welchem Fall das verbleibende flüchtige Material zwischenzeitlich einem anderen Zweck oder vor dessen Verflüchtigung als Teil eines Bauteils in einem in Betrieb stehenden Gasturbinenmotor dienen kann.
In 1 richtet ein Laser 10 einen Laserstrahl 12 auf eine Schicht 14, die Keramikmaterial 16 aufweist. Das Keramikmaterial 16 kann beispielsweise Yttrium, Ytterbium, Gadolinium, Lanthan, Aluminium, Silizium und Zirkonium aufweisen und kann beispielsweise in Pulverform vorliegen. Eine herkömmliche Maschine für selektives Lasersintern (SLS) oder selektives Laserschmelzen (SLM), die zur Verarbeitung von Legierungspulver angepasst ist, kann einen Laserstrahl erzeugen, der Betriebsparameter zum Steuern von Schmelzbadeigenschaften aufweist. Bei den Betriebsparametern handelt es sich u. a. um die Betriebsfrequenz (z. B. 1024 bis 1064 Nanometer) und um die Punktgröße usw. Die Keramikmaterialien 16 sind jedoch zumindest lichtdurchlässig und können gegenüber den herkömmlichen SLS/SLM-Laserstrahlen vollständig durchlässig sein. Die Eigenschaft verhindert im herkömmlichen Prozess das Lasersintern und das Laserschmelzen der Keramik.
Im vorliegend offenbarten Verfahren wird in erfindungsreicher Art und Weise auf diese Eigenschaft abgestellt, um es dem Laserstrahl 12 zu erlauben, durch das Keramikmaterial 16 hindurchzugehen, so dass der Laserstrahl 12 ein Wärmequellenmaterial 18 erreichen kann. Das Wärmequellenmaterial 18 ist zumindest teilweise in das Keramikmaterial 16 eingeschwemmt. Wie gezeigt ist das Wärmequellenmaterial 18 vollständig eingeschwemmt. In der Schicht 14 ist das eine oder andere, oder beides akzeptabel. Falls das Wärmequellenmaterial 18 vollständig eingeschwemmt ist, wird eine Oberfläche 20 der Schicht 14 nach der Endbearbeitung vergleichsweise glatt. Falls das Wärmequellenmaterial 18 teilweise eingeschwemmt ist, dann kann die Oberfläche 20 der Schicht 14 nach der Endbearbeitung vergleichsweise weniger glatt sein.
Der Laserstrahl 12 wird auf das Wärmequellenmaterial 18 gerichtet und erhitzt das Wärmequellenmaterial 18. Das Wärmequellenmaterial 18 ist so ausgewählt, dass dieses durch den Laserstrahl 12 so lange auf eine Temperatur erhitzt werden kann, die zum Sintern von benachbartem Keramikmaterial 30 zu einer Sinterkeramik 32 ausreicht. Das Wärmequellenmaterial 18 ist in der ganzen Schicht 14 in einer Dichte und einem Volumen zerstreut, die bzw. das zum Sintern der gesamten Schicht 14 aus Keramikmaterial 16 ausreicht. Wie vorliegend ersichtlich, hat der Laserstrahl 12 zuvor Wärmequellenmaterial 18 erhitzt, um die Sinterkeramik 32 in der Nähe des bearbeiteten Wärmequellenmaterials 18 zu kreieren, während Keramikmaterial 16 in der Nähe von nicht bearbeitetem Wärmequellenmaterial 18 (oder von Wärmequellenmaterial 18, das sich in Anfangsstufen der Bearbeitung befindet) ungesintert bleibt.
Sobald das gesamte Wärmequellenmaterial 18 durch den Laserstrahl 12 bearbeitet worden ist, ist dementsprechend das gesamte Keramikmaterial 16 gesintert, wobei eine Sinterkeramikschicht gebildet wird. Im Falle des durchlässigen Keramikmaterials 16 nimmt das Keramikmaterial 16 eine vernachlässigbare Menge von Energie aus dem Laserstrahl 12 auf, wobei es sich beim Wärmequellenmaterial 18 im Wesentlichen um die einzige Wärmequelle des Keramikmaterials 16 handelt. Im Falle eines durchlässigen Materials kann einige Energie aus dem Laserstrahl 12 auch direkt vom Keramikmaterial 16 aufgenommen werden.
Das Vorliegen von Wärmequellenmaterial 18 bildet in der Morphologie der Schicht 14 im Vergleich zu einer Morphologie einer Schicht aus Keramik, die ohne darin angeordnetes Wärmequellenmaterial 18 gesintert worden ist, eine Unregelmäßigkeit 40. Beim Wärmequellenmaterial 18 kann es sich um ein flüchtiges Material 34 handeln, das während der Laserbearbeitung zumindest teilweise verflüchtigt wird. Beim flüchtigen Material kann es sich insbesondere um ein beliebiges Material handeln, das leicht verbrennt und eine Wärmeübertragung auf dieses umgebende Keramikpartikel ermöglicht. Beispielhafte Materialien sind u. a. Polyester, Graphit oder Polymethylmethacrylat. In diesem Ausführungsbeispiel verflüchtigt sich das flüchtige Material 34 vollständig, wobei in der Sinterkeramik 32 eine Leerstelle 42 zurückbleibt. Die Leerstelle 42 nimmt eine Gestalt an, die allgemein mit einer Gestalt des flüchtigen Materials 34 übereinstimmt. Wenn es sich beim flüchtigen Material 34 im Vergleich zum Keramikpulver um einen vergleichsweise großen und eigenständigen Körper handelt, ist die Leerstelle 42 in der Schicht 14 dementsprechend groß und eigenständig.
2 zeigt eine schematische Seitenansicht der durch den Prozess aus 1 gebildeten Schicht 14, wobei die Schicht 14 aus Sinterkeramik 32 mit darin angeordneten Leerstellen 42 besteht. Die Leerstellen 42 vermindern eine Dichte der Sinterkeramik 32 und erhöhen somit eine Porosität der Sinterkeramik 32. Auf diese Art und Weise kann eine Menge und eine Verteilung der Porosität der Sinterkeramik 32 gesteuert und somit maßgeschneidert werden. Bei der in 2 gezeigten Schicht 14 kann es sich um eine Schicht handeln, die in einem 3D-Druckprozess produziert worden ist, wobei (nicht gezeigte) zusätzliche Schichten darauf iterativ bearbeitet werden, bis die gewünschte Zahl von Schichten erreicht und eine (nicht gezeigte) Wärmedämmschicht gebildet worden ist.
Alternativ dazu, kann das Wärmequellenmaterial 18 gar nicht verflüchtigt werden, so dass wie angedeutet zurückbleibendes Material 36 für eine der Unregelmäßigkeiten 40 verbleibt. In einem weiteren alternativen Ausführungsbeispiel kann das flüchtige Material 34 nur teilweise verflüchtigt werden, wobei zurückbleibendes Material mit einem im Vergleich zum Volumen vor der Bearbeitung verminderten Volumen verbleibt. In einem noch weiteren Ausführungsbeispiel kann einiges Wärmequellenmaterial 18 flüchtig und einiges nicht flüchtig sein, und es kann ein Wärmequellenverbundmaterial 18 vorhanden sein, das sowohl flüchtiges Material 34 als auch nicht flüchtiges Material aufweist. Es ist zu erwarten, dass das zurückbleibende Material 36 während des Betriebs in einem Gasturbinenmotor verflüchtigt wird, oder es kann erwartet werden, dass dieses überlebt. Auf jegliches zurückbleibende Material 36 kann abgestellt werden, um während der Handhabung und/oder während dem Betrieb im Gasturbinenmotor eine zusätzliche Funktion auszuüben. Beispielsweise kann es sich beim zurückbleibenden Material 36 um ein Markierungsmaterial handeln und kann so in der Sinterkeramik angeordnet sein, dass es in der Wärmedämmschicht dichter und tiefer verpackt ist. Auspuffgase aus dem Gasturbinenmotor können hinsichtlich dieses Markierungsmaterials überwacht und ein Verschleißgrad der Wärmedämmschicht kann bewertet werden.
3 stellt schematisch ein alternatives Ausführungsbeispiel des Prozesses zum Bilden einer Schicht 14 aus Sinterkeramik 32 mit Unregelmäßigkeiten 40 dar. Hierbei liegt sowohl das Wärmequellenmaterial 18 als auch das Keramikmaterial 16 in Pulverform vor. Beim Bearbeiten der Schicht 14 bildet der Laserstrahl 12 die Sinterkeramik 32 mit feineren Unregelmäßigkeiten 40. Wie in 4 ersichtlich besteht die Schicht 14 nach der kompletten Bearbeitung durch den Laserstrahl 12 aus Sinterkeramik 32 mit einer im Vergleich zu der Morphologie der in 2 gezeigten Porosität relativ gleichmäßigen Porosität. Somit weisen die Schichten 14 in 2 und 4 den gleichen Porositätswert auf, aber die Morphologie kann völlig unterschiedlich sein. Alternativ dazu kann der Porositätswert auch verändert werden.
Die Porosität beeinflusst u. a. die Wärmeleitfähigkeit, die Belastungstoleranz, die Dämpfung/interne Reibung und Abriebfestigkeit, so dass die Fähigkeit zum Steuern der Porosität innerhalb einer Schicht 14 verbunden mit der Fähigkeit zum schichtweisen Bilden einer Wärmedämmschicht durch einen wie vorliegend offenbarten 3D-Druckprozess das Bilden von Wärmedämmschichten mit örtlichen Abweichungen hinsichtlich Funktionalität ermöglicht. 5 offenbart ein Ausführungsbeispiel einer Wärmedämmbeschichtung 50 mit mehreren Schichten 14, die durch den 3D-Druckprozess gebildet worden sind. Ein oberer Bereich 52 weist eine erste, vergleichsweise porösere Morphologie auf, und ein unterer Bereich 54 weist eine zweite, vergleichsweise weniger poröse Morphologie auf. Die erste, vergleichsweise porösere Morphologie kann beispielweise eine Porosität von 8 bis 12% aufweisen, was hinsichtlich Abriebfestigkeit und niedrigerer Wärmeleitfähigkeit günstiger ist. Die zweite, vergleichsweise weniger poröse Morphologie ist hinsichtlich Adhäsion und Belastungstoleranz günstiger. Es ist auch ersichtlich, dass eine Dicke 56 der Schichten nach Wunsch innerhalb der Prozessgrenzen verändert werden kann, um an eine gewünschte Prozessgeschwindigkeit hinsichtlich der Porosität der gerade bearbeiteten Schicht angepasst zu werden usw. Insgesamt definieren die verschiedenen Porositätsmorphologien eine Porositätsarchitektur 58, die zum Anhaften einer Wärmedämmschicht an einem Substrat im unteren Bereich 54 und zur Verwendung des oberen Bereichs 52 beispielsweise als Teil einer Spielsteuerungsanordnung an den Schaufelspitzen in einem Gasturbinenmotor gut geeignet ist.
6 offenbart ein alternatives Ausführungsbeispiel der Wärmedämmbeschichtung 50 mit mehreren Schichten 14, die durch den 3D-Druckprozess gebildet worden sind. Der obere Bereich 52 weist wiederum eine erste, vergleichsweise porösere Morphologie auf, und der untere Bereich 54 weist eine zweite, vergleichsweise weniger poröse Morphologie auf. Der obere Bereich 52 kann wiederum die gleiche Porosität von 8 bis 12% aufweisen, jedoch mit einer unterschiedlichen Morphologie. Der untere Bereich 54 kann ebenfalls wiederum die gleiche Porosität wie in 5 aufweisen, jedoch mit einer unterschiedlichen Morphologie, die vertikale Mikrorisse 60 aufweist. Die Mikrorisse bzw. Makrorisse können beispielsweise durch Zirkonium gebildet werden, das während dem Bildungsprozess Spannungen auslöst. Dies würde, in ähnlicher Art und Weise wie beim etablierten Prozess für einen Plasmaspritzprozess für eine dichte Struktur mit vertikalen Rissen, eine ausreichende Kontrolle über die thermische Wärme, die in die Keramik fließt, bedingen.
7 offenbart ein alternatives Ausführungsbeispiel der Wärmedämmbeschichtung 50 mit mehreren Schichten 14, die durch den 3D-Druckprozess gebildet worden sind. In diesem Ausführungsbeispiel handelt es sich beim Wärmequellenmaterial um einen Pressling 62 der geschnitten werden kann, wobei sich jeder Abschnitt 64 in einer jeweiligen Schicht 14 verwenden lässt. Ein Pressling 62 wird zum besseren Verständnis als zurückbleibendes Material 36 gezeigt. Beim Aufbau der Schichten 14 nimmt die Unregelmäßigkeit 40 in der zusammengestellten Form die Gestalt des Presslings 62 an. Dementsprechend kann die kreierte Unregelmäßigkeit als eine durchgehende Unregelmäßigkeit mehrere Schichten 14 übergreifen. Wird das Wärmequellenmaterial 18 entfernt, übergreift die sich ergebende Porositätsarchitektur 58 ebenfalls mehrere Schichten 14. Dieser hohe Grad an Kontrolle ermöglicht ein örtliches Maßschneidern innerhalb einer Schicht 14 und von Schicht zu Schicht, um eine große Vielfalt komplexer Porositätsarchitekturen 58 zu erzielen. Dies ermöglicht wiederum einen hohen Grad der Kontrolle über die örtliche Funktionalität der Wärmedämmbeschichtung 50.
8 offenbart ein alternatives Ausführungsbeispiel der Wärmedämmbeschichtung 50 mit mehreren Schichten 14, die durch den 3D-Druckprozess gebildet worden sind. In diesem Ausführungsbeispiel handelt es sich beim Wärmequellenmaterial um einen Pressling 62, der geschnitten werden kann, wobei sich jeder Abschnitt 64 in einer jeweiligen Schicht 14 verwenden lässt. Ein Abschnitt 64 wird zum besseren Verständnis als zurückbleibendes Material 36 gezeigt. In diesem Ausführungsbeispiel ist ersichtlich, dass es sich bei keinem, einem oder mehr als einem der Abschnitte 64 um zurückbleibendes Material 36 handeln kann. Dementsprechend lässt sich das zurückbleibende Material 36 seitlich und vertikal nach Wunsch bemustern. In diesem Ausführungsbeispiel ist ersichtlich, dass die sich ergebende Unregelmäßigkeit 40 einen komplexeren Pfad durch die Wärmedämmbeschichtung 50 nimmt, wobei nur eine einer Anzahl möglicher Geometrien dargestellt ist. Wenn das Wärmequellenmaterial 18 als flüchtiges Material 34 verwendet wird, kann die sich ergebende Porositätsarchitektur 58 dementsprechend komplex sein. Sichtbar ist auch eine Breite 66, die zu einer Oberfläche 68 der Wärmedämmbeschichtung 50 hin größer ist als anderswo, was auf eine zusätzliche Gestaltungsfreiheit hinweist.
Aus dem oben Erwähnten ist ersichtlich, dass die Erfinder ein erfindungsreiches und einzigartiges Verfahren zum Kreieren einer Wärmedämmschicht in einem schichtweisen 3D-Druckprozess entwickelt haben. Die Wärmedämmschicht kann innerhalb jeder Schicht als auch von Schicht zu Schicht örtlich maßgeschneidert werden, um eine gewünschte Porositätsarchitektur zu erzielen, die für eine gewünschte örtliche Funktionalität maßgeschneidert ist. Das offenbarte Verfahren ermöglicht diesem Prozess unter Verwendung herkömmlicher Ausrüstungen auf eine unkonventionelle Art und Weise und ist somit in dessen Verwirklichung kostengünstig. Folglich stellt dies eine Verbesserung gegenüber dem Stand der Technik dar.
Obschon verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung vorliegend gezeigt und beschrieben worden sind, werden solche Ausführungsformen offensichtlich nur als Beispiele bereitgestellt. Es lassen sich zahlreiche Abwandlungen, Veränderungen und Substituierungen vornehmen, ohne den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Dementsprechend soll die Erfindung nur durch den Grundgedanken und den Schutzumfang der beigefügten Ansprüche eingeschränkt sein.

Claims

Verfahren umfassend: Erhitzen eines Wärmequellenmaterials (18), das in einem Keramikmaterial (16) angeordnet ist, mit Laser; und Sintern des Keramikmaterials unter Verwendung von Wärmeenergie, die in dem Wärmequellenmaterial durch das Erhitzen mit Laser erzeugt worden ist, um eine Sinterkeramik (32) zu bilden, die durch das Wärmequellenmaterial verursachte Unregelmäßigkeiten (40) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verfahren weiterhin das Verwenden eines Keramikmaterials umfasst, das für einen Laserstrahl (12), der zum Erhitzen des Wärmequellenmaterials mit Laser verwendet wird, durchlässig oder lichtdurchlässig ist.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Verfahren weiterhin das Durchleiten des Laserstrahls durch das Keramikmaterial umfasst, wenn das Wärmequellenmaterial mit Laser erhitzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Sinterkeramik eine Schicht einer Keramikbeschichtung (50) die mehrere Schichten (14) umfasst, definiert, wobei das Verfahren bei jeder Schicht als Teil eines 3D-Druckprozesses weiterhin das Bilden mehrerer Schichten durch Wiederholen der Schritte des Erhitzens mit Laser und des Sinterns umfasst.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Wärmequellenmaterial ein flüchtiges Material (34) umfasst, wobei das Verfahren weiterhin das zumindest teilweise Verflüchtigen des flüchtigen Materials während der Schritte des Erhitzens mit Laser und des Sinterns umfasst.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Unregelmäßigkeiten in einem oberen Abschnitt (52) der Keramikbeschichtung eine vergleichsweise größere Porosität und in einem unteren Abschnitt (54) der Keramikbeschichtung eine vergleichsweise geringere Porosität bilden.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Unregelmäßigkeiten eine Porositätsarchitektur (58) bilden, die die mehreren Schichten übergreift.
Verfahren umfassend: Verwenden eines Erhitzungsprozesses mit Laser, um Wärmeenergie in einem flüchtigen Material zu erzeugen; und Verwenden der Wärmeenergie, um Keramikmaterial, das das flüchtige Material umgibt, zu sintern und das flüchtige Material zu verflüchtigen, wobei in der Sinterkeramik eine Leerstelle (42) gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Verfahren weiterhin das vollständige Einschwemmen des flüchtigen Materials im Keramikmaterial und das Richten eines Laserstrahls, der im Erhitzungsprozess mit Laser verwendet wird, durch durchlässiges oder lichtdurchlässiges Keramikmaterial hindurch umfasst.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Sinterkeramik als eine von mehreren Iterationen eines 3D-Druckprozesses gebildet wird, wobei das Verfahren weiterhin das Bilden einer Keramikbeschichtung, die mehrere durch den 3D-Druckprozess erhaltene Sinterkeramiken umfasst, und das Bilden einer Beschichtung, die eine Porositätsarchitektur, die in einem oberen Bereich Leerstellen und in einem unteren Bereich unterschiedliche Leerstellen sowie Mikrorisse (60) und/oder Makrorisse umfasst, umfasst, umfasst.