DE102016219088B4 - Method and device for the additive production of components or the formation of coatings on surfaces of components - Google Patents

Method and device for the additive production of components or the formation of coatings on surfaces of components Download PDF

Info

Publication number
DE102016219088B4
DE102016219088B4 DE102016219088.1A DE102016219088A DE102016219088B4 DE 102016219088 B4 DE102016219088 B4 DE 102016219088B4 DE 102016219088 A DE102016219088 A DE 102016219088A DE 102016219088 B4 DE102016219088 B4 DE 102016219088B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
suspension
nozzle
shaped opening
component
directed
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE102016219088.1A
Other languages
German (de)
Other versions
DE102016219088A1 (en
Inventor
Moritz Greifzu
Lukas Stepien
Aljoscha Roch
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Technische Universitaet Dresden
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Technische Universitaet Dresden
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV, Technische Universitaet Dresden filed Critical Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority to DE102016219088.1A priority Critical patent/DE102016219088B4/en
Publication of DE102016219088A1 publication Critical patent/DE102016219088A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102016219088B4 publication Critical patent/DE102016219088B4/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/10—Metallic powder containing lubricating or binding agents; Metallic powder containing organic material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/20—Direct sintering or melting
    • B22F10/25—Direct deposition of metal particles, e.g. direct metal deposition [DMD] or laser engineered net shaping [LENS]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F12/00—Apparatus or devices specially adapted for additive manufacturing; Auxiliary means for additive manufacturing; Combinations of additive manufacturing apparatus or devices with other processing apparatus or devices
    • B22F12/50—Means for feeding of material, e.g. heads
    • B22F12/58—Means for feeding of material, e.g. heads for changing the material composition, e.g. by mixing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F7/00—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression
    • B22F7/06—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of composite workpieces or articles from parts, e.g. to form tipped tools
    • B22F7/08—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of composite workpieces or articles from parts, e.g. to form tipped tools with one or more parts not made from powder
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y30/00—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/63—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B using additives specially adapted for forming the products, e.g.. binder binders
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/30—Process control
    • B22F10/36—Process control of energy beam parameters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F12/00—Apparatus or devices specially adapted for additive manufacturing; Auxiliary means for additive manufacturing; Combinations of additive manufacturing apparatus or devices with other processing apparatus or devices
    • B22F12/50—Means for feeding of material, e.g. heads
    • B22F12/53—Nozzles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/54—Particle size related information
    • C04B2235/5418—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof
    • C04B2235/5436—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof micrometer sized, i.e. from 1 to 100 micron
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/54—Particle size related information
    • C04B2235/5418—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof
    • C04B2235/5445—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof submicron sized, i.e. from 0,1 to 1 micron
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/60—Aspects relating to the preparation, properties or mechanical treatment of green bodies or pre-forms
    • C04B2235/602—Making the green bodies or pre-forms by moulding
    • C04B2235/6026—Computer aided shaping, e.g. rapid prototyping
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Abstract

Verfahren zur generativen Herstellung von Bauteilen oder die Ausbildung von Beschichtungen auf Oberflächen von Bauteilen, bei dem aus mindestens einer düsenförmigen Öffnung eine Suspension,die mit pulverförmigem anorganischen Werkstoff sowie einer Flüssigkeit und/oder einem Binder gebildet ist und eine pastöse Konsistenz aufweist,auf die Oberfläche einer Bauplattform auf der mindestens ein Bauteil hergestellt werden soll, eine Oberfläche eines Bauteils oder eine Oberfläche einer auf einer Bauplattform oder eines Bauteils bereits ausgebildeten Schicht gerichtet wird;wobei die mindestens eine düsenförmige Öffnung und die jeweilige Oberfläche der Plattform, des Bauteils oder der Schicht dreidimensional relativ zueinander bewegt werden undmindestens ein Energiestrahl, in den Bereich zwischen der düsenförmigen Öffnung und der jeweiligen Oberfläche auf die die Suspension gerichtet wird, so gerichtet wird, dass in der Suspension enthaltene Flüssigkeit und/oder ein darin enthaltener Binder vor dem Auftreffen auf die jeweilige Oberfläche aus der Suspension entfernt wird,dadurch gekennzeichnet, dassder mindestens eine Energiestrahl so ausgelenkt wird, dass sein Brennfleck dem Weg der aus der düsenförmigen Öffnung austretenden Suspension folgt und dabei seine Fokussierung so verändert wird, dass die Temperatur der in der Suspension enthaltenen Partikel ansteigt.A method for the generative production of components or the formation of coatings on surfaces of components, wherein from at least one nozzle-shaped opening, a suspension, which is formed with powdered inorganic material and a liquid and / or a binder and has a pasty consistency, on the surface a construction platform on which at least one component is to be produced, a surface of a component or a surface of a layer already formed on a construction platform or a component is directed, wherein the at least one nozzle-shaped opening and the respective surface of the platform, the component or the layer are three-dimensional are moved relative to each other and at least one energy beam, in the area between the nozzle-shaped opening and the respective surface is directed to the suspension, directed so that contained in the suspension liquid and / or ent in is removed from the suspension before striking the respective surface, characterized in that the at least one energy beam is deflected so that its focal spot follows the path of the suspension emerging from the nozzle-shaped opening suspension and its focus is changed so that the temperature the particle contained in the suspension increases.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur generativen Herstellung von Bauteilen oder die Ausbildung von Beschichtungen auf Oberflächen von Bauteilen.The invention relates to a method and a device for the additive production of components or the formation of coatings on surfaces of components.

Üblicherweise werden bisher dafür technische Lösungen mit dem Einsatz eines pulverförmigen Werkstoffs eingesetzt. So wird bei einem generativen bzw. additiven Herstellungsverfahren ein mehrschichtiges Pulverbett auf einer absenkbaren Bauplattform ausgebildet und das Pulver wird selektiv mit einem Energiestrahl lokal definiert in der jeweils obersten Schicht verschmolzen oder versintert. Hierbei ist es nachteilig, dass ein großes Pulvervolumen erforderlich ist, das nur teilweise für die eigentliche Herstellung eines Bauteils genutzt werden kann. Ein großer Teil des ungenutzten Pulvers muss vor einer erneuten Nutzung aufwändig recycelt werden.Usually, technical solutions with the use of a pulverulent material have hitherto been used for this purpose. Thus, in a generative or additive manufacturing process, a multilayer powder bed is formed on a lowerable building platform and the powder is selectively fused or sintered with an energy beam locally defined in the respective uppermost layer. Here, it is disadvantageous that a large volume of powder is required, which can only be partially used for the actual production of a component. A large part of the unused powder must be recycled before being used again.

Beim so genannten Auftragsschweißen werden Pulver einer Oberfläche zugeführt und dort mit einem Energiestrahl aufgeschmolzen. Auch hierbei kann ein großer Teil des eingesetzten Ausgangspulvers nicht genutzt werden.During so-called build-up welding, powders are fed to a surface and melted there with an energy beam. Again, a large part of the starting powder used can not be used.

In jedem Fall werden an die dabei genutzten pulverförmigen Werkstoffe kostentreibende hohe Ansprüche gestellt, was insbesondere deren rheologische Eigenschaften betrifft, die bei der schichtweisen Ausbildung des Pulverbetts oder die Zuführung von pulverförmigem Werkstoff beim Auftragsschweißen wesentliche Anforderungen betreffen.In any case, costly high demands are placed on the powdery materials used, which in particular relates to their rheological properties, which relate to the layered formation of the powder bed or the supply of powdery material during build-up welding essential requirements.

Aus DE 697 00 945 T2 ist ein Verfahren zur Herstellung einer gesinterten Oberflächenstruktur auf einem Substrat bekannt. Dabei wird eine Partikel enthaltende Flüssigkeit in Form eines Sol-Gels oder eines kolloidalen Sols mit einem Tintenstrahldrucker tröpfchenweise auf eine Oberfläche beschleunigt und verteilt sich dort. Unmittelbar nach dem Auftreffen eines Tropfens auf die Oberfläche erfolgt eine Verdampfung der Flüssigkeit an die sich ein Sintervorgang anschließt.Out DE 697 00 945 T2 For example, a method for producing a sintered surface structure on a substrate is known. In this case, a particle-containing liquid in the form of a sol gel or a colloidal sol is accelerated dropwise onto a surface with an inkjet printer and is distributed there. Immediately after the impact of a drop on the surface, an evaporation of the liquid is followed by a sintering process followed.

Die Trocknung und Sinterung kann mit einem Laserstrahl durchgeführt werden, der jeweils entsprechend gesteuert wird.The drying and sintering can be carried out with a laser beam, which is respectively controlled accordingly.

Bei diesem Verfahren kann zwar zumindest der größte Teil der eingesetzten Partikel zur Sinterung genutzt werden. Wegen der sukzessiven Verfahrensführung mit dem getrennten Trocknen und Sintern verlängert sich die jeweilige Taktzeit und die Produktivität ist gering. Die jeweils für die Herstellung erforderliche Zeit vergrößert sich außerdem wegen der geringen erreichbaren Schichtdicken, die mit den einzelnen Tropfen erreicht werden können. Außerdem können nur Oberflächen ausgebildet oder hergestellt werden, die im Wesentlichen horizontal ausgerichtet sind, da ansonsten die Flüssigkeit der Tropfen unkontrolliert verlaufen würde.Although at least the majority of the particles used can be used for sintering in this process. Because of the successive process with separate drying and sintering, the respective cycle time is extended and the productivity is low. The time required in each case for the production also increases because of the low achievable layer thicknesses that can be achieved with the individual drops. In addition, only surfaces can be formed or manufactured, which are aligned substantially horizontally, otherwise the liquid of the drops would run uncontrolled.

So sind in US 2016/0271696 A1 eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung dreidimensionaler Gebilde aus einer Suspension in Verbindung mit dem Einsatz von Laserstrahlen beschrieben.So are in US 2016/0271696 A1 a device and a method for producing three-dimensional structures from a suspension described in connection with the use of laser beams.

US 3 531 191 B1 betrifft eine Verfahren zur Herstellung gesinterter Strukturen auf einem Substrat. US Pat. No. 3,531,191 B1 relates to a method for producing sintered structures on a substrate.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, Möglichkeiten für die Herstellung dreidimensionaler Bauteile oder die Ausbildung von Beschichtungen von Oberflächen anzugeben, mit denen ein hoher Ausnutzungsgrad des eingesetzten pulverförmigen Werkstoffs bei gleichzeitig reduzierter erforderlicher Zeit für die Herstellung eines Bauteils bzw. die Ausbildung einer Beschichtung erreichbar sind und außerdem die Anforderungen an die Qualität des eingesetzten pulverförmigen Werkstoffs reduziert sind, so dass die Kosten gegenüber anderen Verfahren reduziert werden können.It is therefore an object of the invention to provide options for the production of three-dimensional components or the formation of coatings of surfaces with which a high degree of utilization of the powdered material used can be achieved while reducing the time required for the production of a component or the formation of a coating, and Moreover, the quality requirements of the powdered material used are reduced, so that the costs compared to other methods can be reduced.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Verfahren, das die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist, gelöst. Anspruch betrifft eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung können mit in untergeordneten Ansprüchen bezeichneten Merkmalen realisiert werden.According to the invention, this object is achieved by a method having the features of claim 1. Claim relates to a device suitable for carrying out the method. Advantageous embodiments and further developments of the invention can be realized with features described in the subordinate claims.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur generativen Herstellung von Bauteilen oder die Ausbildung von Beschichtungen auf Oberflächen von Bauteilen wird aus mindestens einer düsenförmigen Öffnung eine Suspension, die mit pulverförmigem anorganischen Werkstoff sowie einer Flüssigkeit und/oder einem Binder gebildet ist und eine bevorzugt pastöse Konsistenz aufweist, auf die Oberfläche einer Bauplattform auf der mindestens ein Bauteil hergestellt werden soll, eine Oberfläche eines Bauteils oder eine Oberfläche einer auf einer Bauplattform oder eines Bauteils bereits ausgebildeten Schicht gerichtet.In the method according to the invention for the generative production of components or the formation of coatings on surfaces of components, a suspension which is formed with powdery inorganic material and a liquid and / or a binder and has a preferably pasty consistency is formed from at least one nozzle-shaped opening the surface of a construction platform is to be produced on the at least one component, a surface of a component or a surface of a layer already formed on a construction platform or a component.

Die mindestens eine düsenförmige Öffnung und die jeweilige Oberfläche der Plattform, des Bauteils oder der Schicht werden dreidimensional relativ zueinander bewegt, was z.B. mittels eines in z-Achsrichtung bewegbaren x-y-Stellantriebs, einer in z-Achsrichtung bewegbaren Plattform in Verbindung mit einer zweidimensional bewegbaren düsenförmigen Öffnung oder einer entsprechenden dreidimensionalen Bewegung der düsenförmigen Öffnung, die insbesondere mit einem Industrieroboter realisiert werden kann, erreichbar ist. So kann die Suspension beispielsweise über eine flexibel verformbare Leitung zur düsenförmigen Öffnung gefördert werden, so dass diese Öffnung entsprechend geeignet positioniert und ausgerichtet werden kann.The at least one nozzle-shaped opening and the respective surface of the platform, the component or the layer are moved three-dimensionally relative to each other, for example by means of a movable in the z-axis xy actuator, a movable in the z-axis platform in conjunction with a two-dimensionally movable nozzle-shaped Opening or a corresponding three-dimensional movement of the nozzle-shaped opening, which can be realized in particular with an industrial robot can be reached. Thus, the suspension, for example, a flexible deformable Line are promoted to the nozzle-shaped opening, so that this opening can be suitably positioned and aligned appropriately.

Mindestens ein Energiestrahl wird in den Bereich zwischen der düsenförmigen Öffnung und der jeweiligen Oberfläche auf die Suspension so gerichtet, dass in der Suspension enthaltene Flüssigkeit und/oder ein darin enthaltener Binder vor dem Auftreffen auf die jeweilige Oberfläche aus der Suspension entfernt wird.At least one energy beam is directed onto the suspension in the area between the nozzle-shaped opening and the respective surface in such a way that liquid contained in the suspension and / or a binder contained therein are removed from the suspension before impacting on the respective surface.

Vorteilhaft kann die Suspension in Form einzelner Tropfen sukzessive lokal definiert auf die jeweilige Oberfläche gerichtet werden. Dies kann mittels einer dazu ausgebildeten Fördereinrichtung für die Suspension zur düsenförmigen Öffnung und/oder einem dazu geeigneten Ventil, das in der Zuführung zur düsenförmigen Öffnung oder direkt an der düsenförmigen Öffnung angeordnet ist, erreicht werden.Advantageously, the suspension can be directed in the form of individual drops successively locally defined on the respective surface. This can be achieved by means of a conveying device designed for this purpose for the suspension to the nozzle-shaped opening and / or a valve suitable for this purpose, which is arranged in the feed to the nozzle-shaped opening or directly to the nozzle-shaped opening.

Die in der Suspension enthaltenen Partikel werden mit dem einen oder mindestens einen weiteren Energiestrahl vor dem Auftreffen auf die jeweilige Oberfläche zumindest bis zum Erreichen der Übergangstemperatur (TG-Temperatur), bevorzugt bis oberhalb der Schmelztemperatur erwärmt. Sie können dann direkt mit der jeweiligen Oberfläche stoffschlüssig verbunden werden.The particles contained in the suspension are heated with the one or at least one further energy beam before impinging on the respective surface at least until reaching the transition temperature (TG temperature), preferably up to above the melting temperature. They can then be bonded directly to the respective surface.

Der mindestens eine Energiestrahl wird dabei so ausgelenkt, dass sein Brennfleck dem Weg der aus der düsenförmigen Öffnung austretenden Suspension folgt und dabei seine Fokussierung so verändert wird, dass die Temperatur der in der Suspension enthaltenen Partikel ansteigt. Die Auslenkung wird dazu mit mindestens einem um eine Achse verschwenkbaren den Energiestrahl auslenkbaren, insbesondere einem reflektierenden Element, bevorzugt mit einem zweidimensional nutzbaren Scannerspiegel bei einem Laserstrahl als Energiestrahl erreicht.The at least one energy beam is thereby deflected so that its focal spot follows the path of the suspension emerging from the nozzle-shaped opening and its focus is thereby changed so that the temperature of the particles contained in the suspension increases. The deflection is achieved with at least one pivotable about an axis of the energy beam deflectable, in particular a reflective element, preferably with a two-dimensional usable scanner mirror in a laser beam as an energy beam.

Die Brennweite und damit die Fokussierung eines Laserstrahls kann mit einer den Laserstrahl formenden Optik oder einer Zoomoptik verändert und an den jeweiligen Bedarf angepasst werden.The focal length and thus the focusing of a laser beam can be changed with a laser beam shaping optics or a zoom optics and adapted to the respective needs.

Vorteilhaft sollte eine Suspension eingesetzt werden, bei der ein Anteil an Partikeln von mindestens 60 Masse-%, bevorzugt von mindestens 70 Masse-% und besonders bevorzugt von mindestens 80 Masse-% eingehalten worden ist. Mit diesem hohen Feststoffanteil kann die Produktivität erhöht werden, da zum Einen mehr Werkstoff für die Herstellung bzw. Ausbildung zur Verfügung steht und zum anderen weniger Flüssigkeit und/oder Binder entfernt werden müssen, was die dafür erforderliche Energie und Zeit reduziert.Advantageously, a suspension should be used in which a proportion of particles of at least 60% by mass, preferably of at least 70% by mass and more preferably of at least 80% by mass has been maintained. With this high solids content, the productivity can be increased because, on the one hand, more material is available for production or training and, on the other, less liquid and / or binder must be removed, which reduces the energy and time required for this.

Die Suspension kann mit den verschiedenen anorganischen pulverförmigen Werkstoffen, wie Metallen, Keramiken oder auch Mischungen davon mit beispielsweise einem organischen Binder sowie mit einem für diesen geeigneten Lösungsmittel gebildet werden. Als Flüssigkeit kann aber auch eine Flüssigkeit mit einem Emulgator oder einem Tensid eingesetzt werden. Dabei kann sogar Wasser als Flüssigkeit genutzt werden.The suspension can be formed with the various inorganic powdery materials, such as metals, ceramics or else mixtures thereof with, for example, an organic binder and with a solvent suitable for this purpose. As a liquid but also a liquid with an emulsifier or a surfactant can be used. Even water can be used as a liquid.

Die Zusammensetzung der Suspension, insbesondere der/die Werkstoff(e) der in der Suspension enthaltenen Partikel kann während der Herstellung eines Bauteils oder der Ausbildung einer Beschichtung auf einem Bauteil lokal definiert verändert werden. Damit lassen sich gradierte Bauteilwerkstoffe oder Kompositwerkstoffe realisieren. Es können Bauteile und Beschichtungen ausgebildet werden, bei denen bestimmte Bereiche aus unterschiedlichen Werkstoffen mit scharfen Grenzflächen oder gradierten Übergängen vorhanden sind, indem die Zusammensetzung unterschiedlicher pulverförmiger Werkstoffe in der Suspension entsprechend unterschiedlich gewählt wird. So kann in einem Bereich eines Bauteils oder einer Beschichtung eine Suspension genutzt werden, in der ein einziger erster pulverförmiger Werkstoff enthalten ist, nachfolgend angrenzende Schichten können mit einer Suspension ausgebildet werden, die ein anderer zweiter pulverförmigen Werkstoff allein oder in einem Gemisch mit dem ersten pulverförmigen Werkstoff enthält. Während der Ausbildung weiterer Schichten können sich die jeweiligen Anteile an erstem und zweitem pulverförmigem Werkstoff kontinuierlich ändern, so dass sich auch die Zusammensetzung des Bauteil- oder Beschichtungswerkstoffes in einem so bearbeiteten Bereich kontinuierlich oder sukzessive verändern lässt.The composition of the suspension, in particular the material (s) of the particles contained in the suspension, can be changed locally during the production of a component or the formation of a coating on a component. This makes it possible to realize graded component materials or composite materials. It can be formed components and coatings in which certain areas of different materials with sharp interfaces or graded transitions are present by the composition of different powdered materials in the suspension is chosen accordingly different. Thus, in a region of a component or a coating, a suspension can be used in which a single first powdery material is contained, subsequently adjacent layers can be formed with a suspension containing another second powdered material alone or in a mixture with the first powdered Contains material. During the formation of further layers, the respective proportions of the first and second pulverulent material may change continuously so that the composition of the component or coating material can also be continuously or successively changed in a region processed in this way.

Es können auch mehr als zwei unterschiedliche anorganische pulverförmige Werkstoffe in einer Suspension enthalten sein. Die Suspensionen können auch mit einem jeweils gleichen pulverförmigen Werkstoff gebildet werden und dabei lediglich die Partikelgrößen oder Partikelgrößenverteilung verändert werden, was für die Ausbildung von Bereichen mit unterschiedlicher Porosität und/oder Dichte genutzt werden kann.Also, more than two different inorganic powdery materials may be contained in a suspension. The suspensions can also be formed with the same powdery material in each case and only the particle sizes or particle size distribution can be changed, which can be used for the formation of regions with different porosity and / or density.

So können beispielsweise Bauteile oder Beschichtungen erhalten werden, die mit Bereichen unterschiedlicher Werkstoffe gebildet sind. So können Bereiche aus Metall und Bereiche aus keramischem Werkstoff oder auch Bereiche in denen keramische Partikel in eine metallische Matrix eingebettet sind mit definierter Werkstoffzusammensetzung hergestellt werden. Bei der Herstellung von Bauteilen aus zwei sehr unterschiedlichen Werkstoffen, wie dies insbesondere Werkstoffe mit sehr unterschiedlichen Schmelztemperaturen oder thermischen Ausdehnungskoeffizienten sind, kann zusätzlich eine formschlüssige Verbindung vorteilhaft sein.For example, components or coatings can be obtained which are formed with regions of different materials. Thus, areas of metal and areas of ceramic material or areas in which ceramic particles are embedded in a metallic matrix can be produced with a defined material composition. In the manufacture of components from two very different materials, such as in particular materials with very different melting temperatures or are thermal expansion coefficients, in addition, a positive connection may be advantageous.

Ein Bauteil kann entsprechend konstruiert sein und beispielsweise mindestens eine Hinterschneidung für eine formschlüssige Verbindung genutzt werden.A component can be designed accordingly and, for example, at least one undercut can be used for a positive connection.

Unterschiedliche pulverförmige Werkstoffe können aus jeweils einem Pulverreservoir in eine Mischkammer in dosierter Form jeweils einzeln oder als ein Gemisch, bestehend aus mindestens zwei unterschiedlichen pulverförmigen Werkstoffen, zugeführt werden und in der Mischkammer mit einer Flüssigkeit und/oder einem Binder die Suspension homogenisiert hergestellt und dann die Suspension der düsenförmigen Öffnung mittels einer Fördereinrichtung zugeführt werden. Für die Dosierung können dafür geeignete Fördermittel oder steuerbare Ventile zwischen den Reservoiren und der Mischkammer eingesetzt werden. Analog dazu kann/können die Menge an Flüssigkeit und/oder Binder in gesteuerter Form der Mischkammer zugeführt werden. Auch hier kann die jeweilige Menge an die Erfordernisse des jeweils auszubildenden Bereichs eines Bauteils oder einer Beschichtung angepasst werden. Dadurch kann die Konsistenz der Suspension und insbesondere deren Viskosität gezielt beeinflusst werden. Höher viskose Suspensionen führen dabei zu dichteren und nicht so porösen Bereichen.Different powdered materials can be supplied from a respective powder reservoir into a mixing chamber in metered form individually or as a mixture consisting of at least two different powdery materials and homogenized homogenized in the mixing chamber with a liquid and / or a binder and then the suspension Suspension of the nozzle-shaped opening can be supplied by means of a conveyor. For the dosage suitable funding or controllable valves between the reservoirs and the mixing chamber can be used. Analogously, the amount of liquid and / or binder can be supplied to the mixing chamber in a controlled manner. Here, too, the respective amount can be adapted to the requirements of the particular area of a component or a coating to be formed. As a result, the consistency of the suspension and in particular its viscosity can be influenced in a targeted manner. Higher viscous suspensions lead to denser and less porous areas.

Vorteilhaft sollte eine Suspension mit einer Viskosität im Bereich 50.Pa s bis 500000 Pa s eingesetzt werden.Advantageously, a suspension with a viscosity in the range 50.Pa s to 500000 Pa s should be used.

In der Suspension können Partikel mit einer mittleren Partikelgröße d50 kleiner 2 µm, bevorzugt kleiner 1 µm eingesetzt werden. Mit solchen Nanopartikeln, also sehr kleinen Partikelgrößen ändern sich die Schmelztemperatur und die Sintertemperatur. Damit entsteht die Möglichkeit Werkstoffe mit sehr unterschiedlichen Sintertemperaturen gemeinsam zu verarbeiten.In the suspension, particles having an average particle size d 50 smaller than 2 microns, preferably less than 1 micron can be used. With such nanoparticles, ie very small particle sizes, the melting temperature and the sintering temperature change. This creates the opportunity to process materials with very different sintering temperatures together.

Die jeweilige Oberfläche des Bauteils oder der obersten Schicht eines Bauteils kann bis zum Erreichen der Übergangstemperatur (TG-Temperatur), bevorzugt zumindest bis zum Erreichen der Schmelztemperatur des Bauteilwerkstoffs oder des Werkstoffs mit dem die Beschichtung gebildet worden ist, erwärmt werden. Dadurch kann die stoffschlüssige Verbindung nachfolgend aufgebrachter Bereiche verbessert und die für die Erwärmung der Partikel erforderliche Energie, die mittels dem jeweiligen Energiestrahl in die Partikel eingetragen werden muss, reduziert werden.The respective surface of the component or the uppermost layer of a component can be heated until reaching the transition temperature (TG temperature), preferably at least until reaching the melting temperature of the component material or the material with which the coating has been formed. As a result, the cohesive connection of subsequently applied areas can be improved and the energy required for heating the particles, which must be introduced into the particles by means of the respective energy beam, reduced.

Die Erwärmung der entsprechenden Oberfläche kann induktiv bei einem dafür geeigneten metallischen Werkstoff, durch Bestrahlung mit elektromagnetischer Strahlung die von einer Strahlungsquelle, beispielsweise einem Infrarotstrahler oder einer Laserstrahlquelle aber auch mit dem mindestens einen für die Entfernung von Flüssigkeit und/oder Binder und die Erwärmung der Partikel des/der pulverförmigen Werkstoffe(s) genutzten Energiestrahls erreicht werden, wenn dieser entsprechend mit seinem Brennfleck ausgelenkt wird.The heating of the corresponding surface can be carried out inductively with a suitable metallic material, by irradiation with electromagnetic radiation from a radiation source, for example an infrared radiator or a laser beam source but also with the at least one for the removal of liquid and / or binder and the heating of the particles of the powdered material (s) used energy beam can be achieved if it is deflected accordingly with its focal spot.

Vorteilhaft können mindestens zwei Laserstrahlen oder Teilstrahlen eines Laserstrahls als Energiestrahlen, in den Bereich zwischen der düsenförmigen Öffnung und der jeweiligen Oberfläche auf die Suspension gerichtet werden. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Laserstrahlen oder Teilstrahlen jeweils eine unterschiedliche Leistung, eine unterschiedliche Leistungsdichte in ihrem jeweiligen Brennfleck, der auf die Oberfläche der aus der düsenförmigen Öffnung austretenden Suspension auftreffenden Laserstrahlung, mindestens zwei Laserstrahlen unterschiedliche Wellenlängen, mindestens zwei Laserstrahlen oder Teilstrahlen unterschiedliche Auftreffpunkte ihrer Brennflecken, mindestens zwei Laserstrahlen oder Teilstrahlen unterschiedliche Einfallswinkel und/oder mindestens zwei Laserstrahlen oder Teilstrahlen unterschiedliche Einfallsrichtungen aufweisen.Advantageously, at least two laser beams or partial beams of a laser beam as energy beams can be directed into the area between the nozzle-shaped opening and the respective surface on the suspension. It is particularly advantageous if the laser beams or partial beams each have a different power, a different power density in their respective focal spot, the laser radiation striking the surface of the nozzle-shaped opening impinging laser radiation, at least two laser beams different wavelengths, at least two laser beams or partial beams different Impact points of their focal spots, at least two laser beams or partial beams different angles of incidence and / or at least two laser beams or partial beams have different directions of incidence.

Die Leistung von Laserstrahlen oder Teilstrahlen kann gezielt gesteuert werden, so dass die jeweilige Strahlung entsprechend absorbiert werden kann, um einmal Flüssigkeit und/oder Binder zu entfernen und zum Anderen die dann frei gelegten Partikel vor dem Erreichen der jeweiligen Oberfläche ausreichend zu erwärmen. Analog kann dies auch durch eine Beeinflussung der Brennfleckgröße und/oder der Leistungsdichte im Brennfleck realisiert werden.The power of laser beams or partial beams can be selectively controlled, so that the respective radiation can be absorbed accordingly, once to remove liquid and / or binder and on the other hand to heat the then exposed particles sufficiently before reaching the respective surface. Analogously, this can also be realized by influencing the focal spot size and / or the power density in the focal spot.

Zwei oder mehr Laserstrahlen oder Teilstrahlen eines Laserstrahls nach seiner Strahlteilung können aus verschiedenen Richtungen in den Bereich zwischen der düsenförmigen Öffnung der jeweiligen Oberfläche gerichtet werden. Durch die Strahlteilung können Teilstrahlen mit unterschiedlicher Leistung erhalten werden.Two or more laser beams or partial beams of a laser beam after its beam splitting can be directed from different directions into the area between the nozzle-shaped opening of the respective surface. Due to the beam splitting partial beams with different power can be obtained.

Beispielsweise kann ein Laserstrahl oder ein Teilstrahl mit kleinerer Leistung in einen Bereich, der zwischen der düsenförmigen Öffnung und der jeweiligen Oberfläche näher an der düsenförmigen Öffnung angeordnet ist, und ein Teilstrahl oder Laserstrahl in einen Bereich, der näher an der jeweiligen Oberfläche angeordnet ist, gerichtet werden.For example, a laser beam or a smaller power partial beam may be directed to an area located closer to the nozzle-shaped opening between the nozzle-shaped opening and the respective surface, and a sub-beam or laser beam directed to a region located closer to the respective surface become.

Die Suspension kann mittels eines Extruders, einer Pumpe oder einer zum Drucken ausgebildeten Einrichtung als Fördereinrichtung der düsenförmigen Öffnung zugeführt und auf die jeweilige Oberfläche gerichtet werden.The suspension can be fed by means of an extruder, a pump or a device designed for printing as a conveyor of the nozzle-shaped opening and directed to the respective surface.

Die Suspension kann in der Mischkammer, einer Zuführung zur düsenförmigen Öffnung und/oder in der Fördereinrichtung bevorzugt mit mindestens einem Piezoaktuator homogenisiert werden.The suspension can preferably be homogenized in the mixing chamber, a feed to the nozzle-shaped opening and / or in the conveying device with at least one piezoactuator.

Bei einer bei der Erfindung einsetzbaren Vorrichtung wird mit mindestens einer düsenförmigen Öffnung eine Suspension, die mit pulverförmigem anorganischen Werkstoff sowie einer Flüssigkeit und/oder einem Binder gebildet ist und eine pastöse Konsistenz aufweist, auf die Oberfläche einer Bauplattform auf der mindestens ein Bauteil hergestellt werden soll, eine Oberfläche eines Bauteils oder eine Oberfläche einer auf einer Bauplattform oder eines Bauteils bereits ausgebildeten Schicht gerichtet. Die mindestens eine düsenförmige Öffnung und die jeweilige Oberfläche der Plattform, des Bauteils oder der Schicht sind dreidimensional relativ zueinander bewegbar. Mindestens ein Energiestrahl, wird dabei in den Bereich zwischen der düsenförmigen Öffnung und der jeweiligen Oberfläche auf die die Suspension so gerichtet, dass in der Suspension enthaltene Flüssigkeit und/oder ein darin enthaltener Binder vor dem Auftreffen auf die jeweilige Oberfläche entfernt wird.In a device which can be used in the invention, a suspension, which is formed with powdery inorganic material and a liquid and / or a binder and has a pasty consistency, is to be produced on the surface of a construction platform on the at least one component with at least one nozzle-shaped opening , a surface of a component or a surface of a layer already formed on a building platform or a component. The at least one nozzle-shaped opening and the respective surface of the platform, the component or the layer are three-dimensionally movable relative to each other. At least one energy beam is thereby directed into the region between the nozzle-shaped opening and the respective surface on which the suspension is so that liquid contained in the suspension and / or a binder contained therein is removed before striking the respective surface.

Eine dreidimensionale Bewegbarkeit kann beispielsweise mit einem Roboter erreicht werden.A three-dimensional mobility can be achieved for example with a robot.

Die Suspension kann dabei mittels einer Fördereinrichtung, bevorzugt in Form einzelner Tropfen sukzessive lokal definiert auf die jeweilige Oberfläche gerichtet werden und so aus der düsenförmigen Öffnung austreten und sich in Richtung der jeweiligen Oberfläche bewegen.The suspension can be successively locally defined by means of a conveyor, preferably in the form of individual drops directed to the respective surface and thus emerge from the nozzle-shaped opening and move in the direction of the respective surface.

Bevorzugt sollte der mindestens eine Energiestrahl ein Laserstrahl sein.Preferably, the at least one energy beam should be a laser beam.

Mit der Erfindung können nahezu beliebig konfigurierte pulverförmige Werkstoffe verarbeitet werden, da für die Herstellung und Förderung der Suspension nur sehr geringe Anforderungen an die Pulverqualität gestellt werden.With the invention, almost any configured powdered materials can be processed, since only very low demands are placed on the powder quality for the production and promotion of the suspension.

Die Suspension kann aus verschiedenen Richtungen auf eine Oberfläche appliziert werden, was die Flexibilität des Verfahrens verbessert. Es kann eine zumindest nahezu 100 %-ige Pulverausnutzung erreicht werden.The suspension can be applied to a surface from different directions, which improves the flexibility of the process. It can be achieved at least almost 100% powder utilization.

Der Aufbau einer geeigneten Vorrichtung ist einfach und daher auch kostengünstig. Insbesondere die Anforderungen an die Förderung und Zuführung der Suspension sind im Vergleich zu reinen pulverförmigen Werkstoffen erheblich geringer.The construction of a suitable device is simple and therefore cost-effective. In particular, the requirements for the promotion and feeding of the suspension are considerably lower compared to pure powdery materials.

Claims (18)

Verfahren zur generativen Herstellung von Bauteilen oder die Ausbildung von Beschichtungen auf Oberflächen von Bauteilen, bei dem aus mindestens einer düsenförmigen Öffnung eine Suspension, die mit pulverförmigem anorganischen Werkstoff sowie einer Flüssigkeit und/oder einem Binder gebildet ist und eine pastöse Konsistenz aufweist, auf die Oberfläche einer Bauplattform auf der mindestens ein Bauteil hergestellt werden soll, eine Oberfläche eines Bauteils oder eine Oberfläche einer auf einer Bauplattform oder eines Bauteils bereits ausgebildeten Schicht gerichtet wird; wobei die mindestens eine düsenförmige Öffnung und die jeweilige Oberfläche der Plattform, des Bauteils oder der Schicht dreidimensional relativ zueinander bewegt werden und mindestens ein Energiestrahl, in den Bereich zwischen der düsenförmigen Öffnung und der jeweiligen Oberfläche auf die die Suspension gerichtet wird, so gerichtet wird, dass in der Suspension enthaltene Flüssigkeit und/oder ein darin enthaltener Binder vor dem Auftreffen auf die jeweilige Oberfläche aus der Suspension entfernt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Energiestrahl so ausgelenkt wird, dass sein Brennfleck dem Weg der aus der düsenförmigen Öffnung austretenden Suspension folgt und dabei seine Fokussierung so verändert wird, dass die Temperatur der in der Suspension enthaltenen Partikel ansteigt. A method for the generative production of components or the formation of coatings on surfaces of components, wherein from at least one nozzle-shaped opening, a suspension, which is formed with powdered inorganic material and a liquid and / or a binder and has a pasty consistency, on the surface a construction platform on which at least one component is to be produced, a surface of a component or a surface of a layer already formed on a construction platform or a component is directed; wherein the at least one nozzle-shaped opening and the respective surface of the platform, component or layer are moved three-dimensionally relative to one another and at least one energy beam is directed into the region between the nozzle-shaped opening and the respective surface on which the suspension is directed, in that the liquid contained in the suspension and / or a binder contained therein is removed from the suspension before impacting on the respective surface, characterized in that the at least one energy beam is deflected such that its focal spot follows the path of the suspension emerging from the nozzle-shaped opening follows while his focus is changed so that the temperature of the particles contained in the suspension increases. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Suspension in Form einzelner Tropfen sukzessive lokal definiert auf die jeweilige Oberfläche gerichtet wird.Method according to Claim 1 , characterized in that the suspension in the form of individual drops successively locally defined is directed to the respective surface. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Suspension enthaltenen Partikel mit dem einen oder mindestens einem weiteren Energiestrahl vor dem Auftreffen auf die jeweilige Oberfläche zumindest bis zum Erreichen der Übergangstemperatur (TG-Temperatur), bevorzugt bis oberhalb der Schmelztemperatur erwärmt werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the particles contained in the suspension with the one or at least one further energy beam before impinging on the respective surface at least until reaching the transition temperature (TG temperature), preferably heated to above the melting temperature become. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Suspension eingesetzt wird, bei der ein Anteil an Partikeln von mindestens 60 Masse-% eingehalten worden ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a suspension is used in which a proportion of particles of at least 60% by mass has been maintained. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung der Suspension, insbesondere der/die Werkstoff(e) der in der Suspension enthaltenen Partikel während der Herstellung eines Bauteils oder der Ausbildung einer Beschichtung auf einem Bauteil lokal definiert verändert wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the composition of the suspension, in particular the / the material (s) of the particles contained in the suspension is changed locally defined during the manufacture of a component or the formation of a coating on a component. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung einer Legierung und/oder eines Kompositwerkstoffs mit der/dem ein Bauteil hergestellt oder eine Oberfläche eines Bauteils beschichtet wird, lokal definiert verändert wird.Method according to the preceding claim, characterized in that the composition of an alloy and / or a Composite material with the / made a component or a surface of a component is coated, is changed locally defined. Verfahren nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass unterschiedliche pulverförmige Werkstoffe aus jeweils einem Pulverreservoir in eine Mischkammer in dosierter Form jeweils einzeln oder als ein Gemisch, bestehend aus mindestens zwei unterschiedlichen pulverförmigen Werkstoffen, zugeführt werden und in der Mischkammer mit einer Flüssigkeit und/oder einem Binder die Suspension homogenisiert hergestellt und die Suspension der düsenförmigen Öffnung mittels einer Fördereinrichtung zugeführt wird.Method according to one of the two preceding claims, characterized in that different powdered materials from a respective powder reservoir in a mixing chamber in metered form each individually or as a mixture consisting of at least two different powdery materials, are supplied and in the mixing chamber with a liquid and / or a binder, the suspension prepared homogenized and the suspension of the nozzle-shaped opening is fed by means of a conveyor. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Oberfläche des Bauteils oder der obersten Schicht eines Bauteils bis zum Erreichen der Übergangstemperatur (TG-Temperatur), bevorzug bis zumindest dem Erreichen der Schmelztemperatur des Bauteilwerkstoffs oder des Werkstoffs mit dem die Beschichtung gebildet worden ist, erwärmt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the respective surface of the component or the uppermost layer of a component until reaching the transition temperature (TG temperature), Favor to at least reaching the melting temperature of the component material or the material with which the coating formed has been heated. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Suspension mit einer Viskosität im Bereich 50 mPa s bis 500000.mPa s eingesetzt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a suspension having a viscosity in the range 50 mPa s to 500000.mPa s is used. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Laserstrahlen oder Teilstrahlen eines Laserstrahls als Energiestrahlen, in den Bereich zwischen der düsenförmigen Öffnung und der jeweiligen Oberfläche auf die Suspension gerichtet werden, wobei die Laserstrahlen oder Teilstrahlen jeweils eine unterschiedliche Leistung, eine unterschiedliche Leistungsdichte in ihrem jeweiligen Brennfleck, der auf die Oberfläche der aus der düsenförmigen Öffnung austretenden Suspension auftreffenden Laserstrahlung, mindestens zwei Laserstrahlen unterschiedliche Wellenlängen, mindestens zwei Laserstrahlen oder Teilstrahlen unterschiedliche Auftreffpunkte ihrer Brennflecken, mindestens zwei Laserstrahlen oder Teilstrahlen unterschiedliche Einfallswinkel und/oder mindestens zwei Laserstrahlen oder Teilstrahlen unterschiedliche Einfallsrichtungen aufweisen.Method according to one of the preceding claims, characterized in that at least two laser beams or partial beams of a laser beam are directed as energy beams in the area between the nozzle-shaped opening and the respective surface on the suspension, wherein the laser beams or partial beams each have a different power, a different Power density in their respective focal spot, the laser radiation incident on the surface of the suspension emerging from the nozzle-shaped opening, at least two laser beams of different wavelengths, at least two laser beams or partial beams, different incident points of their focal spots, at least two laser beams or partial beams different angles of incidence and / or at least two laser beams or Partial rays have different directions of incidence. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Suspension mittels eines Extruders, einer Pumpe oder einer zum Drucken ausgebildeten Einrichtung als Fördereinrichtung der düsenförmigen Öffnung zugeführt und auf die jeweilige Oberfläche gerichtet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the suspension is fed by means of an extruder, a pump or a device designed for printing as a conveying device of the nozzle-shaped opening and directed to the respective surface. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Suspension in der Mischkammer, einer Zuführung zur düsenförmigen Öffnung und/oder in der Fördereinrichtung bevorzugt mit mindestens einem Piezoaktuator homogenisiert wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the suspension in the mixing chamber, a supply to the nozzle-shaped opening and / or in the conveying device is preferably homogenized with at least one piezoelectric actuator. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Suspension Partikel mit einer mittleren Partikelgröße d50 kleiner 2 µm, bevorzugt kleiner 1 um eingesetzt werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that particles having an average particle size d 50 of less than 2 μm, preferably less than 1 μm, are used in the suspension. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit mindestens einer düsenförmigen Öffnung eine Suspension, die mit pulverförmigem anorganischen Werkstoff sowie einer Flüssigkeit und/oder einem Binder gebildet ist und eine pastöse Konsistenz aufweist, auf die Oberfläche einer Bauplattform auf der mindestens ein Bauteil hergestellt werden soll, eine Oberfläche eines Bauteils oder eine Oberfläche einer auf einer Bauplattform oder eines Bauteils bereits ausgebildeten Schicht gerichtet ist; wobei die mindestens eine düsenförmige Öffnung und die jeweilige Oberfläche der Plattform, des Bauteils oder der Schicht dreidimensional relativ zueinander bewegbar sind und mindestens ein Energiestrahl, in den Bereich zwischen der düsenförmigen Öffnung und der jeweiligen Oberfläche auf die Suspension gerichtet wird, so gerichtet wird, dass in der Suspension enthaltene Flüssigkeit und/oder ein darin enthaltener Binder vor dem Auftreffen auf die jeweilige Oberfläche entfernt wird und mit einem um mindestens eine Achse verschwenkbaren Element, der Energiestrahl so auslenkbar ist, dass sein Brennfleck dem Weg der aus der düsenförmigen Öffnung austretenden Suspension folgt und dabei seine Fokussierung so verändert wird, dass die Temperatur der in der Suspension enthaltenen Partikel ansteigt.Device for carrying out the method according to one of the preceding claims, characterized in that with at least one nozzle-shaped opening, a suspension, which is formed with powdered inorganic material and a liquid and / or a binder and has a pasty consistency, on the surface of a building platform the at least one component is to be produced, a surface of a component or a surface of a layer already formed on a construction platform or a component is directed; wherein the at least one nozzle-shaped opening and the respective surface of the platform, the component or the layer are three-dimensionally movable relative to each other and at least one energy beam is directed into the area between the nozzle-shaped opening and the respective surface on the suspension is directed so that liquid contained in the suspension and / or a binder contained therein is removed before impinging on the respective surface and with a pivotable about at least one axis element, the energy beam is deflected so that its focal spot follows the path of the emerging from the nozzle-shaped opening suspension and thereby its focus is changed so that the temperature of the particles contained in the suspension increases. Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Suspension mittels einer Fördereinrichtung, bevorzugt in Form einzelner Tropfen sukzessive lokal definiert auf die jeweilige Oberfläche gerichtet ist und so aus der düsenförmigen Öffnung austritt und sich in Richtung der jeweiligen Oberfläche bewegt.Device according to the preceding claim, characterized in that the suspension is directed by means of a conveyor, preferably in the form of individual drops successively defined locally on the respective surface and thus emerges from the nozzle-shaped opening and moves in the direction of the respective surface. Vorrichtung nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein pulverförmiger Werkstoff sowie eine Flüssigkeit und/oder ein Binder einer Mischkammer in dosierter Form zuführbar sind, und in der Mischkammer die Herstellung und eine Homogenisierung der Suspension erreichbar ist.Device according to one of the two preceding claims, characterized in that at least one powdery material and a liquid and / or a binder of a mixing chamber can be supplied in metered form, and in the mixing chamber, the preparation and a homogenization of the suspension can be achieved. Vorrichtung nach einem der drei vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Energiestrahl ein Laserstrahl ist. Device according to one of the three preceding claims, characterized in that the at least one energy beam is a laser beam. Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Laserstrahlen oder mindestens zwei Teilstrahlen eines Laserstrahls unabhängig voneinander in den Bereich zwischen der düsenförmigen Öffnung und der jeweiligen Oberfläche auf die die Suspension gerichtet sind, bei denen bevorzugt die die Laserstrahlen oder Teilstrahlen jeweils eine unterschiedliche Leistung, eine unterschiedliche Leistungsdichte in ihrem jeweiligen Brennfleck, der auf die Oberfläche der aus der düsenförmigen Öffnung austretenden Suspension auftreffenden Laserstrahlung, mindestens zwei Laserstrahlen unterschiedliche Wellenlängen, mindestens zwei Laserstrahlen oder Teilstrahlen unterschiedliche Auftreffpunkte ihrer Brennflecken, mindestens zwei Laserstrahlen oder Teilstrahlen unterschiedliche Einfallswinkel und/oder mindestens zwei Laserstrahlen oder Teilstrahlen unterschiedliche Einfallsrichtungen aufweisen.Device according to the preceding claim, characterized in that at least two laser beams or at least two partial beams of a laser beam are directed independently of each other in the region between the nozzle-shaped opening and the respective surface to which the suspension, in which preferably the laser beams or partial beams each have a different Power, a different power density in their respective focal spot, the laser radiation incident on the surface of the suspension emerging from the nozzle-shaped opening, at least two laser beams of different wavelengths, at least two laser beams or partial beams different points of incidence of their focal spots, at least two laser beams or partial beams different angles of incidence and / or at least two laser beams or partial beams have different directions of incidence.
DE102016219088.1A 2016-09-30 2016-09-30 Method and device for the additive production of components or the formation of coatings on surfaces of components Active DE102016219088B4 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016219088.1A DE102016219088B4 (en) 2016-09-30 2016-09-30 Method and device for the additive production of components or the formation of coatings on surfaces of components

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016219088.1A DE102016219088B4 (en) 2016-09-30 2016-09-30 Method and device for the additive production of components or the formation of coatings on surfaces of components

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102016219088A1 DE102016219088A1 (en) 2018-04-05
DE102016219088B4 true DE102016219088B4 (en) 2019-10-24

Family

ID=61623425

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102016219088.1A Active DE102016219088B4 (en) 2016-09-30 2016-09-30 Method and device for the additive production of components or the formation of coatings on surfaces of components

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102016219088B4 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3531191A (en) 1966-10-21 1970-09-29 Tru D Co Three dimensional cinematography
DE69700945T2 (en) 1996-04-17 2000-07-20 Koninkl Philips Electronics Nv METHOD FOR PRODUCING A SINTERED STRUCTURE ON A SUBSTRATE
US20160271696A1 (en) 2015-03-17 2016-09-22 Seiko Epson Corporation Three-dimensional forming apparatus and three-dimensional forming method

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3531191A (en) 1966-10-21 1970-09-29 Tru D Co Three dimensional cinematography
DE69700945T2 (en) 1996-04-17 2000-07-20 Koninkl Philips Electronics Nv METHOD FOR PRODUCING A SINTERED STRUCTURE ON A SUBSTRATE
US6531191B1 (en) * 1996-04-17 2003-03-11 Koninklijke Philips Electronics N.V. Method of manufacturing a sintered structure on a substrate
US20160271696A1 (en) 2015-03-17 2016-09-22 Seiko Epson Corporation Three-dimensional forming apparatus and three-dimensional forming method

Also Published As

Publication number Publication date
DE102016219088A1 (en) 2018-04-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2794152B1 (en) Method for manufacturing a compact component, and component that can be produced by means of the method
DE102007006478B4 (en) Apparatus and method for supplying sinterable powder to an application site of a laser sintering device
DE102006003152A1 (en) Method and device for producing three-dimensional objects
WO2003106146A1 (en) Laser sintering method with increased process precision, and particles used for the same
DE102014208565A1 (en) Rapid Prototyping Model, Powder Rapid Prototyping Device and Powder Rapid Prototyping Process
DE102016208196B4 (en) Method for the generative production of three-dimensional composite components
DE10306887A1 (en) Adhesive coating of metal, plastic and/or ceramic powders for use in rapid prototyping processes comprises fluidizing powder in gas during coating and ionizing
WO2005070654A1 (en) Layer-structuring method for the production of a three-dimensional object, and material systems suitable therefor
DE102012107297A1 (en) Working method for producing three-dimensional workpiece under e.g. normal atmosphere, involves fully hardening applied layers of powdered materials at laser beam incidence on workpiece surface after introducing liquid or binding agent
DE102010029078A1 (en) Producing an article by layer-wise structures made of powdered metallic or ceramic material, comprises individually preparing material powder layers subsequent to each other on a support, and location-selectively solidifying each layer
DE102020204989B3 (en) Process for the additive manufacturing of a circuit carrier and circuit carrier
DE102016223987A1 (en) Method for producing a component with cavities and / or undercuts
WO2009132782A1 (en) Process for producing ceramic objects by means of selective laser melting
WO2016012002A1 (en) Method for producing multi-component workpieces by way of 3d printing
DE102017103650A1 (en) METHOD FOR SELECTIVE LASER RADIANT ROLLING
DE102018109131A1 (en) Additive manufacturing process and apparatus for producing transparent three-dimensional bodies of inorganic materials
DE102016219088B4 (en) Method and device for the additive production of components or the formation of coatings on surfaces of components
WO2017009093A1 (en) Vacuum sls method for the additive manufacture of metallic components
DE102018125853A1 (en) Device for additive manufacturing
WO2019076910A2 (en) Method for additive manufacturing of a component and machine for carrying out the method
EP3578364A1 (en) Method and device for producing a three dimensional structure
EP3278955A1 (en) Layer-based assembly of moulds with generative manufacturing method
WO2020254284A1 (en) Method and device for producing a multi-material workpiece
DE10257173B4 (en) Method for applying solder material, use of a system for laser-assisted direct metal deposition therefor and contact surfaces with solder deposits
DE3541999A1 (en) Process and apparatus for coating surfaces

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R082 Change of representative

Representative=s name: PFENNING, MEINIG & PARTNER MBB PATENTANWAELTE, DE

R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final