DE102018123916A1 - Additives Herstellungsverfahren für ein Bauteil - Google Patents

Additives Herstellungsverfahren für ein Bauteil Download PDF

Info

Publication number
DE102018123916A1
DE102018123916A1 DE102018123916.5A DE102018123916A DE102018123916A1 DE 102018123916 A1 DE102018123916 A1 DE 102018123916A1 DE 102018123916 A DE102018123916 A DE 102018123916A DE 102018123916 A1 DE102018123916 A1 DE 102018123916A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
basic structure
support element
additive manufacturing
covering layer
recess
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.)
Pending
Application number
DE102018123916.5A
Other languages
English (en)
Inventor
Carsten Merklein
Claus Schäperkötter
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.)
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG and Co KG
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 Schaeffler Technologies AG and Co KG filed Critical Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority to DE102018123916.5A priority Critical patent/DE102018123916A1/de
Publication of DE102018123916A1 publication Critical patent/DE102018123916A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • 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
    • B22F10/40—Structures for supporting workpieces or articles during manufacture and removed afterwards
    • B22F10/47—Structures for supporting workpieces or articles during manufacture and removed afterwards characterised by structural features
    • 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
    • B33Y80/00—Products made by 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
    • 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
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/40—Structures for supporting workpieces or articles during manufacture and removed afterwards
    • B22F10/43—Structures for supporting workpieces or articles during manufacture and removed afterwards characterised by 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
    • B22F5/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product
    • B22F5/10—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product of articles with cavities or holes, not otherwise provided for in the preceding subgroups
    • 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
    • B22F7/062—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 involving the connection or repairing of preformed parts
    • 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
    • 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
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/60—Treatment of workpieces or articles after build-up
    • B22F10/66—Treatment of workpieces or articles after build-up by mechanical means
    • 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
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/24—After-treatment of workpieces or articles
    • B22F2003/247—Removing material: carving, cleaning, grinding, hobbing, honing, lapping, polishing, milling, shaving, skiving, turning the surface
    • 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
    • B22F5/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product
    • B22F5/10—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product of articles with cavities or holes, not otherwise provided for in the preceding subgroups
    • B22F2005/103—Cavity made by removal of insert
    • 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
    • B22F2999/00—Aspects linked to processes or compositions used in powder metallurgy
    • 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
    • B22F5/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product
    • B22F5/10—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product of articles with cavities or holes, not otherwise provided for in the preceding subgroups
    • B22F5/106—Tube or ring forms
    • 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

Das additive Herstellungsverfahren für ein Bauteil umfasst die Schritte Bereitstellen einer Grundstruktur mit einer Aussparung, Einlegen eines Stützelements in die Aussparung, zumindest teilweises Aufbringen einer Bedeckungsschicht auf die Grundstruktur und auf das Stützelement, sodass sich die Bedeckungsschicht zumindest teilweise über die Grundstruktur und die Aussparung erstreckt, und Entfernen des Stützelements, sodass die Bedeckungsschicht einen sich zumindest teilweise über die Aussparung in der Grundstruktur erstreckenden Überhang bildet. Das Aufbringen der Bedeckungsschicht auf die Grundstruktur und auf das Stützelement geschieht durch Laserauftragsschweißen und eine Schweißverbindung wird nur zwischen der Grundstruktur und der Bedeckungsschicht hergestellt.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein additives Herstellungsverfahren für ein Bauteil und eine Verwendung des additiven Herstellungsverfahrens zur Herstellung eines Sensorlagers.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Die Bauteilkonstruktion unterliegt bei additiven Fertigungsverfahren, z.B. beim Laserauftragsschweißen, gewissen Gestaltungsrestriktionen, weshalb bauteilspezifisch eine ganzheitliche Fertigungsstrategie entwickelt werden muss, um ein Produkt mit gewinnbringendem Mehrwert zu erzeugen.
  • Beim Auftragsschweißen neigen gewisse Geometrieelemente, z.B. dünne Bauteilwände, aufgrund von Schwerkraft und Wärmestau zum Fließen bevor eine Erstarrung einsetzt. Durch dieses Fließen kann eine Soll-Geometrie der jeweiligen Schicht nicht gewährleistet werden. Des Weiteren können sich durch den schichtweisen Aufbau des Bauteils selbst minimale Abweichungen pro Schicht aufsummieren, sodass das Produkt Ausschuss wird.
  • Dieses Phänomen kann nur zu einem gewissen Teil kompensiert werden, indem z.B. die zu generierende Bauteilschicht durch Schwenken des gesamten Bauteils möglichst immer senkrecht zu Schwerkraft ausgerichtet ist.
  • Die additiven Herstellungsverfahren können daher noch weiter verbessert werden.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein additives Herstellungsverfahren bereitzustellen, mit welchem auch dünnwandige Bauteilelemente oder Überhänge hergestellt werden können.
  • Diese Aufgabe wird durch ein additives Herstellungsverfahren für ein Bauteil und eine Verwendung des Herstellungsverfahrens nach den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen.
  • Das additive Herstellungsverfahren für ein Bauteil umfasst die Schritte Bereitstellen einer Grundstruktur mit einer Aussparung, Einlegen eines Stützelements in die Aussparung, zumindest teilweises Aufbringen einer Bedeckungsschicht auf die Grundstruktur und auf das Stützelement, sodass sich die Bedeckungsschicht zumindest teilweise über die Grundstruktur und die Aussparung erstreckt, und Entfernen des Stützelements, sodass die Bedeckungsschicht einen sich zumindest teilweise über die Aussparung in der Grundstruktur erstreckenden Überhang bildet. Das Aufbringen der Bedeckungsschicht auf die Grundstruktur und auf das Stützelement geschieht durch Laserauftragsschweißen und eine Schweißverbindung wird nur zwischen der Grundstruktur und der Bedeckungsschicht hergestellt.
  • Die additive Herstellung, z. B. Laserauftragsschweißen, kann so verstanden werden, dass beispielsweise ein Metallpulvermaterial durch einen Laserstrahl geschmolzen oder gehärtet wird. Der Laserstrahl kann ein Schmelzen und Verschweißen der Metallpulverpartikel zu einem quasi-festen Metall bewirken. Dieser Prozess kann Schicht für Schicht wiederholt werden, bis das Produkt fertig gestellt ist.
  • Das Bauteil kann eine beliebige Komponente eines technischen Komplexes sein. Das Bauteil kann beispielsweise im Maschinenbau eine Nut, ein Bolzen, eine Welle, eine Hülse oder ähnliches sein. Bauteile können konventionell durch Auftragsschweißen hergestellt werden, bei welchem ein Grundwerkstoff mit einem Auftragswerkstoff schweißtechnisch verarbeitet wird. Mit Standardbearbeitungsköpfen des Auftragsschweißens gibt es jedoch immer wieder Schwierigkeiten bei einer Bearbeitung von Bauteilen mit im Innenraum eines Bauteils geformten Strukturen wie z.B. innenliegenden Bauteilüberhängen oder kleinen Innendurchmessern wie z. B. Getriebebestandteile oder Motorinnenräume, da die Standardbearbeitungsköpfe nicht in eine entsprechende Tiefe des Bauteils eindringen können.
  • Der Vorteil des erfindungsgemäßen additiven Herstellungsverfahrens liegt darin, dass ein Bauteil mit einer definierten Innenstruktur und/oder einem kleinen Innendurchmesser überhaupt oder zumindest einfacher hergestellt werden kann. Selbst eine dünne Bauteilwand oder ein Bauteilüberhang bzw. Hinterschnitt können entsprechend einer Soll-Geometrie ohne eine Verformung hergestellt werden, die bei konventionellen Verfahren vor einer Erstarrung der Bauteilwand aufgrund eines Wärmestaus entstehen kann.
  • Das additive Herstellungsverfahren umfasst einen Schritt des Bereitstellens einer Grundstruktur mit einer Aussparung. Die Grundstruktur bzw. das Grundelement kann als ein Ausgangsbauteil verstanden werden, auf das eine vom Grundelement abweichende Struktur aufgebracht werden kann. Die Grundstruktur kann beispielsweise mittels eines additiven Laserauftragsschweißens schichtweise auf eine Bauplattform aufgebaut werden. Die Grundstruktur kann dabei ringförmig gestaltet sein. D.h. eine Oberseite der Grundstruktur kann in einer Draufsicht rund ausgebildet sein und eine in vertikaler Richtung durchgehende Aussparung bzw. Öffnung aufweisen. Die Aussparung kann sich in der Mitte der Grundstruktur oder relativ zur Mitte versetzt befinden.
  • Das additive Herstellungsverfahren umfasst ferner einen Schritt des Einlegens eines Stützelements, in anderen Worten eines Inserts, in die Aussparung. Ein Außendurchmesser einer Oberfläche des Stützelements kann einen kleineren Durchmesser als der Durchmesser der Aussparung der Grundstruktur aufweisen, sodass das Stützelement in einem bestimmten Abstand zur inneren Oberfläche der Grundstruktur in die Aussparung eingelegt werden kann. Das Stützelement kann beispielsweise aus einem hitzebeständigen Material hergestellt werden.
  • Das additive Herstellungsverfahren umfasst ferner einen Schritt des Aufbringens einer Bedeckungsschicht zumindest teilweise auf die Grundstruktur und das Stützelement. Eine auf die Grundstruktur frisch aufgebrachte Metallschicht bzw. Bedeckungsschicht kann sich in Richtung der Mitte der Grundstruktur bzw. Aussparung erstrecken. In anderen Worten kann die Bedeckungsschicht mittels des additiven Metalllaserauftragsschweißens auf das Stützelement aufgetragen werden und zumindest teilweise das Stützelement überdecken. In anderen Worten kann die Oberfläche des Stützelements eine erste Metallschicht stützen, ohne mit der ersten Metallschicht zu verschmelzen. Ein besonderer Vorteil des Stützelements liegt darin, dass es keine Schweißverbindung mit der nachfolgend aufgebrachten Metallschicht herstellt, welche die Struktur oder die Materialeigenschaften der nachfolgend aufgebrachten Metallschichten beeinflussen kann. In anderen Worten kann sich die Schweißverbindung nur zwischen der Grundstruktur und der Bedeckungsschicht befinden.
  • Das additive Herstellungsverfahren umfasst ferner einen Schritt des Entfernens des Stützelements. Wenn die Bedeckungsschicht auf dem Stützelement eine vordefinierte Höhe erreicht hat, kann das Stützelement aus der Aussparung der Grundstruktur herausgenommen werden. Die auf der Grundstruktur verbleibende Metallschicht bzw. Bedeckungsschicht kann einen sich zumindest teilweise über die Aussparung in der Grundstruktur erstreckenden Überhang bilden. In anderen Worten kann der Überhang bzw. Hinterschnitt so gestaltet sein, dass ein Konstruktionselement frei an der Grundstruktur hervorsteht. Somit kann eine Grundstruktur mit einem Überhang durch ein additives Metalllaserauftragsschweißen überhaupt oder zumindest vereinfacht hergestellt werden.
  • In einer Ausführungsform ist die Grundstruktur ein Halbzeug oder eine durch Laserauftragsschweißen erzeugte Ausgangsschicht. Das Halbzeug kann ein vorgefertigte Rohmaterialform bzw. ein vorgefertigtes Werkstück sein, welches zu einem fertigen Werkstück verarbeitet werden kann. Das Halbzeug kann aus einem einzelnen Rohmaterial bestehen und ein einfaches Profil, ein Rohr, eine Stange oder eine Platte aus z.B. Metall sein. Das Halbzeug kann so ausgelegt sein, dass es in Form und Abmessungen einem herzustellenden Produkt entspricht.
  • In einer Ausführungsform umfasst das additive Herstellungsverfahren weiterhin ein Entfernen des Bauteils von Dir Bauplattform vor dem Entfernen des Stützelements. In anderen Worten, kann das fertige Bauteil zusammen mit dem Stützelement von der Bauplattform getrennt werden und anschließend kann das Stützelement aus dem fertigen Bauteil entnommen werden.
  • In einer Ausführungsform umfasst das additive Herstellungsverfahren weiterhin eine spanende Bearbeitung einer der Aussparung zugewandten Oberfläche der Grundstruktur vor dem Einlegen des Stützelements. Bei der spanenden Bearbeitung kann ein Werkstück zu einer bestimmten geometrischen Form verarbeitet werden, indem von einem Rohteil überschüssiges Material auf mechanischem Weg z.B. in Form von Spänen abgetrennt wird. D.h. eine innere Oberfläche einer konturnah generierten Grundstruktur, an der die Aussparung ausgebildet ist, kann vor dem Einsetzen des Stützelements zum Beispiel begradigt werden. Auf diese Weise kann eine Nacharbeit des fast fertigen Bauteils, insbesondere an seiner inneren Oberfläche, die aufgrund eines kleinen Durchmessers nicht mit einem konventionellen Werkzeug erreicht werden kann, vermieden werden.
  • In einer Ausführungsform umfasst das additive Herstellungsverfahren weiterhin eine spanende Bearbeitung einer der Bedeckungsschicht zugewandten Oberfläche der Grundstruktur. Da die Bedeckungsschicht additiv Schicht für Schicht erzeugt werden kann, kann zumindest eine der äußeren oder inneren Kanten der Bedeckungsschicht uneben sein. Die unebene Kante der Bedeckungsschicht kann vor dem Abtrennen der Grundstruktur von der Bauplattform begradigt werden, sodass ein Überschuss an der Bedeckungsschicht entfernt werden kann.
  • In einer Ausführungsform kann ein Funktionselement zumindest teilweise in die Bedeckungsschicht integriert sein. In anderen Worten, kann ein Funktionselement während des Beschichtens der Bedeckungsschicht auf die bereits generierten Schichten aufgebracht werden. Anschließend werden weitere Schichten auf die bestehende Bedeckungsschicht bzw. auf das Funktionselement aufgetragen. Auf diese Weise kann eine sogenannte Hybridbauweise realisiert werden. Das Funktionselement kann beispielsweise eine Sensorträgergeometrie sein.
  • In einer Ausführungsform umfasst das Stützelement mindestens ein Temperierelement zur Steuerung eines Wärmehaushalts des Bauteils. Das Stützelement kann beispielsweise zumindest einen Temperierkanal oder ein Temperierelement aufweisen, welches eine effiziente Wärmeabfuhr von der Grundstruktur in Richtung des Stützelements ermöglicht. Das Metalllaserauftragsschweißen verwendet eine höhere Temperatur bis zu mehreren hundert Grad Celsius, wodurch sich auch eine bereits generierte Schicht erneut verflüssigen kann. Aus diesem Grund ist eine effiziente Regulierung des Wärmehaushalts des Bauteils wichtig, welche durch das Temperierelement realisiert werden kann.
  • In einer Ausführungsform umfasst das Stützelement ein keramisches Material. Keramische Material weist üblicherweise eine hohe Wärmebeständigkeit, eine hohe Formstabilität bzw. mechanische Festigkeit auf. Des Weiteren hat das Metalllaserauftragsschweißen keinen Einfluss auf keramisches Material, sodass keine Schweißverbindung zwischen dem Keramikstützelement und der Bedeckungsschicht entstehen kann.
  • In einer Ausführungsform ist das Stützelement in einer Draufsicht ringförmig oder zylinderförmig. Alternativ kann die Oberseite des Stützelements dreieckig, rechteckig oder polygonal sein, solang äußere Kanten des Stützelements die der Aussparung zugewandten Oberfläche der Grundstruktur nicht beschädigen.
  • Die vorliegende Erfindung umfasst weiterhin eine Verwendung des additiven Herstellungsverfahrens zur Herstellung eines Sensorlagers. Das Sensorlager kann z.B. ein in Hybridbauweise hergestellter Wälzlagerring mit einem Sensorträgerelement sein. Das additive Herstellungsverfahren kann außerdem zur Herstellung von Planetenträgern oder weiteren, insbesondere komplexen Maschinenelementen verwendet werden.
  • Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, den Ausführungsbeispielen und den Figuren. Alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale können unabhängig von ihrer Darstellung in einzelnen Ansprüchen, Figuren, Sätzen oder Absätzen miteinander kombiniert werden. In den Figuren stehen gleiche Bezugszeichen für gleiche oder ähnliche Objekte.
  • Figurenliste
    • 1 zeigt ein additives Herstellungsverfahren für ein Bauteil gemäß einer Ausführungsform.
    • 2 zeigt ein Ablaufdiagramm für ein additives Herstellungsverfahren für ein Bauteil gemäß einer Ausführungsform.
  • Detaillierte Beschreibung von Ausführungsbeispielen
  • 1 und 2 zeigen ein additives Herstellungsverfahren für ein Bauteil 10. Um ein Bauteil 10 mit einer komplexen Innenstruktur und/oder einem kleinen Innendurchmesser einfacher herzustellen, wird eine Grundstruktur 2 mit einer Aussparung 5 auf einer Bauplattform 3 bereitgestellt (S1). Die Grundstruktur 2 kann ein Halbzeug oder eine durch Laserauftragsschweißen erzeugte Ausgangsschicht sein. Die definierte Innenstruktur des Bauteils 10 kann beispielsweise einen Überhang 9 bzw. Hinterschnitt umfassen. Die Grundstruktur 2 wird mittels einer Vorrichtung 1 zum additiven Laserauftragsschweißen schichtweise und beispielsweise in einer Aufsicht ringförmig generiert. Die Grundstruktur 2 weist eine Höhe x und eine Wandstärke b auf. Eine Oberseite 21 der Grundstruktur 2 und eine innere Oberfläche 22 der Grundstruktur 2 können spanend bearbeitet werden (S11), sodass überschüssiges Material auf mechanischem Weg in Form von Spänen von Rohteilen abgetrennt wird.
  • In die Aussparung 5 der gespanten Grundstruktur 2 wird ein Stützelement 8 eingelegt (S2). Das Stützelement 8 ist in einer Aufsicht ringförmig oder zylindrisch ausgebildet und aus Keramik hergestellt. Das Stützelement 8 kann aber auch aus einem anderen hitzebeständigen Material hergestellt werden. Das Stützelement 8 weist eine Höhe x2 und einen Abstand y zu der der Aussparung 5 zugewandten Oberfläche 22 der Grundstruktur 2 auf. Die Höhe x2 des Stützelements 8 kann gleich groß wie die Höhe x der Grundstruktur 2 sein, aber sie kann auch je nach definierter Form des Überhangs 9 kleiner oder größer als die Höhe x der Grundstruktur 2 sein. Der Abstand y kann beispielsweise als ein Temperierkanal dienen, wodurch der Wärmehaushalt des Bauteils 10 gesteuert wird.
  • Auf die Grundstruktur 2 und auf das Keramikstützelement 8 wird zumindest teilweise eine Bedeckungsschicht 4 aufgebracht (S3), sodass sich die Bedeckungsschicht 4 zumindest teilweise über die Grundstruktur 2 und die Aussparung 5 erstreckt b2 . Die Bedeckungsschicht 4 wird ebenfalls mittels einer Vorrichtung 1 zum additiven Laserauftragsschweißen schichtweise generiert. Dabei ist keine Schweißverbindung zwischen der Grundstruktur 2 und dem Keramikstützelement 8 vorgesehen. Optional kann ein Funktionselement 7 während des Aufbringens der Bedeckungsschicht 4 zumindest teilweise auf die bereits gebildete Bedeckungsschicht 4 aufgelegt werden (S31), sodass die Bedeckungsschicht 4 ein Funktionselement 7 zwischen den einzelnen Bedeckungsschichten 4 enthält. Das Funktionselement 7 kann beispielsweise eine Sensorträgergeometrie sein. Wenn die Bedeckungsschicht 4 eine vordefinierte Höhe erreicht hat, kann eine der fertigen Bedeckungsschicht 4 zugewandte Oberfläche 91 spanend bearbeitet werden (S32).
  • Wenn die Bedeckungsschicht 4 fertig generiert ist, wird das fertige Bauteil 10 von der Bauplattform 3 entfernt (S5). Im Anschluss wird das Stützelement 8 entfernt (S4), sodass die Bedeckungsschicht 4 einen sich zumindest teilweise über die Aussparung 5 in der Grundstruktur 2 erstreckenden Überhang 9 bildet.
  • Ergänzend sei darauf hingewiesen, dass „umfassend“ und „aufweisend“ keine anderen
    Elemente oder Schritte ausschließt und „eine“ oder „ein“ keine Vielzahl ausschließt. Ferner
    sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen
    Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen
    oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können.
    Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkungen anzusehen.

Claims (10)

  1. Ein additives Herstellungsverfahren für ein Bauteil (10), umfassend die folgenden Schritte: - Bereitstellen (S1) einer Grundstruktur (2) mit einer Aussparung (5), - Einlegen (S2) eines Stützelements (8) in die Aussparung (5), - zumindest teilweises Aufbringen (S3) einer Bedeckungsschicht (4) auf die Grundstruktur (2) und auf das Stützelement (8), sodass sich die Bedeckungsschicht (4) zumindest teilweise über die Grundstruktur (2) und die Aussparung (5) erstreckt, und - Entfernen (S4) des Stützelements (8), sodass die Bedeckungsschicht (4) einen sich zumindest teilweise über die Aussparung (5) in der Grundstruktur (2) erstreckenden Überhang (9) bildet, wobei das Aufbringen (S3) der Bedeckungsschicht (4) auf die Grundstruktur (2) und auf das Stützelement (8) durch Laserauftragsschweißen geschieht und eine Schweißverbindung nur zwischen der Grundstruktur (2) und der Bedeckungsschicht (4) hergestellt wird.
  2. Additives Herstellungsverfahren nach Anspruch 1, wobei die Grundstruktur (2) ein Halbzeug ist.
  3. Additives Herstellungsverfahren nach Anspruch 1, wobei die Grundstruktur (2) eine durch Laserauftragsschweißen erzeugte Ausgangsschicht ist.
  4. Additives Herstellungsverfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, weiterhin umfassend ein Entfernen (S5) des Bauteils (10) von einer Bauplattform (3) vor dem Entfernen (S4) des Stützelements (8).
  5. Additives Herstellungsverfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, weiterhin umfassend eine spanende Bearbeitung (S11) einer der Aussparung (5) zugewandten Oberfläche (22) der Grundstruktur (2) vor dem Einlegen (S2) des Stützelements (8).
  6. Additives Herstellungsverfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, weiterhin umfassend eine spanende Bearbeitung (S32) einer der Bedeckungsschicht (4) zugewandten Oberfläche (91) der Grundstruktur (2).
  7. Additives Herstellungsverfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Stützelement (8) mindestens ein Temperierelement zur Steuerung des Wärmehaushalts des Bauteils (10) umfasst.
  8. Additives Herstellungsverfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Stützelement (8) ein keramisches Material umfasst.
  9. Additives Herstellungsverfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Stützelement (8) ringförmig oder zylinderförmig ist.
  10. Verwendung des additiven Herstellungsverfahrens nach einem der vorherigen Ansprüche zur Herstellung eines Sensorlagers.
DE102018123916.5A 2018-09-27 2018-09-27 Additives Herstellungsverfahren für ein Bauteil Pending DE102018123916A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018123916.5A DE102018123916A1 (de) 2018-09-27 2018-09-27 Additives Herstellungsverfahren für ein Bauteil

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018123916.5A DE102018123916A1 (de) 2018-09-27 2018-09-27 Additives Herstellungsverfahren für ein Bauteil

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102018123916A1 true DE102018123916A1 (de) 2020-04-02

Family

ID=69780923

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102018123916.5A Pending DE102018123916A1 (de) 2018-09-27 2018-09-27 Additives Herstellungsverfahren für ein Bauteil

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102018123916A1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4360779A1 (de) * 2022-10-25 2024-05-01 RTX Corporation Geschmiedeter flansch für hybridlager
WO2024091552A1 (en) * 2022-10-25 2024-05-02 Rtx Corporation Hybrid bearing forged flange

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4360779A1 (de) * 2022-10-25 2024-05-01 RTX Corporation Geschmiedeter flansch für hybridlager
WO2024091552A1 (en) * 2022-10-25 2024-05-02 Rtx Corporation Hybrid bearing forged flange

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102005047035B3 (de) Verfahren zur Herstellung eines Kolbens für einen Verbrennungsmotor sowie danach hergestellter Kolben
DE102015206892A1 (de) Verfahren zum Herstellen eines Bauteils durch thermisches Spritzen und Anlage zum Herstellen eines Bauteils mit einer Vorrichtung zum thermischen Spritzen
EP3349928B1 (de) Verfahren und einrichtung zur additiven herstellung
DE102009034566A1 (de) Verfahren zum Herstellen eines Tanks für Treibstoff
EP3338918A1 (de) Schichtbauvorrichtung und schichtbauverfahren zum additiven herstellen zumindest eines bauteilbereichs eines bauteils
DE102016209618A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum additiven Herstellen zumindest eines Bauteilbereichs eines Bauteils
EP2424709A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines kolbens für einen verbrennungsmotor sowie kolben für einen verbrennungsmotor
WO2017194274A1 (de) Vorrichtung mit schleuse für die additive herstellung
DE102018123916A1 (de) Additives Herstellungsverfahren für ein Bauteil
DE1525046A1 (de) Verbundflanschlager und Verfahren zur Herstellung des Lagers
DE102017201084A1 (de) Verfahren zur additiven Herstellung und Beschichtungsvorrichtung
DE102017103442A1 (de) Extrudierte Zylinderbuchse
DE102016211068A1 (de) Verfahren zum Herstellen mindestens eines Bauteils
DE102018003185A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines Bauteils
EP3389920A1 (de) Verfahren und werkzeug zum aufrauen einer zu beschichtenden zylinderbohrungswandung sowie bauteil zum führen eines zylinderkolbens
EP4151339A1 (de) Additiv hergestelltes bauteil mit einsatzgewinde, herstellungsverfahren dafür sowie bauteil mit drahtgewindeeinsatz installiert im einsatzgewinde
EP3697598A2 (de) Verfahren zur additiven fertigung eines bauteils sowie vorrichtung zur durchführung des verfahrens
DE102019111276B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines Körpers
DE102013002242A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines von einem Medium durch- oder umströmbaren Bauteils
WO2020048774A1 (de) VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINES MODELLFORMKERNROHLINGS, EINES MODELLFORMKERNS UND EINER FEINGUSSFORM SOWIE EIN GIEßVERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINES GUSSTEILS MIT EINER HOHLRAUMSTRUKTUR
DE102018204191A1 (de) Vorrichtung zum additiven Herstellen zumindest eines Bauteilbereichs eines Bauteils und Schichtbauverfahren
DE102012025140A1 (de) Reibrührwerkzeug, Herstellverfahren hierfür und Reibrührverfahren
DE102017208862A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Werkstückes mittels selektiven Laserschmelzens
DE102021122727A1 (de) Vorrichtung zum additiven Fertigen eines Kraftfahrzeugbauteils
DE102021123264A1 (de) Additives Fertigungsverfahren zum Herstellen eines Werkstücks und 3D-Drucker

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R079 Amendment of ipc main class

Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: B22F0003105000

Ipc: B22F0010400000