DE102018212019A1 - Process for applying a material - Google Patents
Process for applying a material Download PDFInfo
- Publication number
- DE102018212019A1 DE102018212019A1 DE102018212019.6A DE102018212019A DE102018212019A1 DE 102018212019 A1 DE102018212019 A1 DE 102018212019A1 DE 102018212019 A DE102018212019 A DE 102018212019A DE 102018212019 A1 DE102018212019 A1 DE 102018212019A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- carrier
- layer
- axis
- rotation
- component
- 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.)
- Withdrawn
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 54
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 30
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 11
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 8
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 8
- 238000007711 solidification Methods 0.000 claims description 5
- 230000008023 solidification Effects 0.000 claims description 5
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 abstract description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 32
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 4
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 3
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 3
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 2
- 238000007596 consolidation process Methods 0.000 description 2
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000003350 kerosene Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 239000011236 particulate material Substances 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 1
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
- 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
-
- 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
- B22F10/28—Powder bed fusion, e.g. selective laser melting [SLM] or electron beam melting [EBM]
-
- 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
- B22F12/30—Platforms or substrates
- B22F12/37—Rotatable
-
- 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
-
- 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
- B22F5/009—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product of turbine components other than turbine blades
-
- 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
- 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
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M1/00—Testing static or dynamic balance of machines or structures
- G01M1/30—Compensating imbalance
- G01M1/32—Compensating imbalance by adding material to the body to be tested, e.g. by correcting-weights
-
- 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)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Auftragen eines Werkstoffs (2), wobei der Werkstoff (2) formlos oder formneutral vorgehalten und in Form einer Schicht (5) an eine Trägerfläche (4.1) eines Trägers (4) gebracht wird, und wobei der Werkstoff (2) dann durch bereichsweises Bestrahlen der Schicht (5) bereichsweise verfestigt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (4) um eine Rotationsachse (10) rotiert wird und die Trägerfläche (4.1) dieser Rotationsachse (10) zugewandt ist, sodass auf den Werkstoff (2) in der Schicht (5) infolge der Rotation eine Zentrifugalkraft (9) in Richtung der Trägerfläche (4.1) wirkt.The invention relates to a method for applying a material (2), the material (2) being held in a formless or neutral shape and brought in the form of a layer (5) to a support surface (4.1) of a support (4), and the material (2) then solidified in regions by irradiation of the layer (5), characterized in that the carrier (4) is rotated about an axis of rotation (10) and the carrier surface (4.1) faces this axis of rotation (10), so that the Material (2) in the layer (5) due to the rotation a centrifugal force (9) acts in the direction of the support surface (4.1).
Description
Technisches GebietTechnical field
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Auftragen eines Werkstoffs, insbesondere zum generativen Aufbauen eines Bauteils.The present invention relates to a method for applying a material, in particular for the generative construction of a component.
Stand der TechnikState of the art
Generative Fertigungsverfahren erlauben nicht nur einen schnellen Aufbau von Prototypen, sondern es können bspw. auch aufgrund ihrer Geometrie anderweitig schwer herzustellende Bauteile bzw. Bauteile mit bestimmten Materialeigenschaften hergestellt werden. Der Aufbau erfolgt bspw. schichtweise, und es lassen sich auch Geometrien erzeugen, die z. B. mit einem gießtechnischen Verfahren nicht zugänglich wären. Bei dem schichtweisen Aufbau wird bspw. sequenziell Schicht für Schicht eines pulverförmigen Bauteilwerkstoffs aufgetragen. Nach dem Aufbringen einer Schicht wird diese selektiv bestrahlt, z. B. mit einem Laser, und so in einem gewünschten Bereich verfestigt (z. B. durch Aufschmelzen oder Sintern). Anschließend wird die nächste Pulverschicht aufgetragen und der herzustellenden Bauteilgeometrie entsprechend bereichsweise verfestigt.Generative manufacturing processes not only allow prototypes to be set up quickly, they can also be used to manufacture components or components with certain material properties that are otherwise difficult to manufacture due to their geometry. The structure takes place, for example, in layers, and it is also possible to generate geometries which, for. B. would not be accessible with a casting process. In the layered structure, layer by layer of a powdery component material is applied sequentially, for example. After applying a layer, it is selectively irradiated, e.g. B. with a laser, and so solidified in a desired area (z. B. by melting or sintering). The next powder layer is then applied and solidified in some areas according to the component geometry to be produced.
Darstellung der ErfindungPresentation of the invention
Der vorliegenden Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, ein besonders vorteilhaftes Verfahren zum Auftragen eines Werkstoffs anzugeben.The present invention is based on the technical problem of specifying a particularly advantageous method for applying a material.
Dies wird erfindungsgemäß mit dem Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Der formlos oder formneutral vorgehaltene Werkstoff wird wie im Stand der Technik in Form einer Schicht an eine Trägerfläche eines Trägers gebracht. Eine Besonderheit liegt jedoch darin, dass der Träger dabei um eine Rotationsachse rotiert wird. Die Trägerfläche ist dieser Rotationsachse zugewandt, sodass der Werkstoff auch bereits vor dem Verfestigen an dem Träger gehalten ist, nämlich infolge der Rotation durch die Fliehkraft. Die Schicht des Werkstoffs bildet sich also mithilfe der Flieh- bzw. Zentrifugalkraft an der Trägerfläche aus bzw. ist daran gehalten, durch selektives Bestrahlen kann dann ein gewünschter Bereich der Schicht verfestigt werden.This is achieved according to the invention with the method according to claim 1. The formless or shape-neutral material is applied to a carrier surface of a carrier as in the prior art in the form of a layer. A special feature, however, is that the carrier is rotated about an axis of rotation. The support surface faces this axis of rotation, so that the material is already held on the support before solidification, namely as a result of the rotation by centrifugal force. The layer of the material therefore forms or is held on the carrier surface with the aid of centrifugal or centrifugal force, and a desired region of the layer can then be solidified by selective irradiation.
Die erfindungsgemäße Vorgehensweise, also das Ausnutzen der Fliehkraft durch einen rotierenden Träger, kann besonders vorteilhaft die Herstellung bzw. Bearbeitung dreh- oder rotationssymmetrischer Bauteile ermöglichen. Wie nachstehend im Einzelnen deutlich wird, kann dies speziell bei Bauteilen bzw. Komponenten einer axialen Strömungsmaschine, etwa einer Gasturbine bzw. eines Flugtriebwerks, interessante Anwendungen eröffnen, weil viele Bestandteile davon einer solchen Symmetrie unterliegen. Zur Illustration: wollte man bspw. einen Kreisring in einem konventionellen Pulverbettverfahren aufbauen, also mit Pulver, das auf einer planen, horizontalen Trägerfläche aufliegt, so wäre dies aufgrund der Überhänge schon an sich nur begrenzt bzw. segmentweise möglich. Zudem hätten die Schichtgrenzen zwischen den einzelnen Schichten auf unterschiedlichen Umlaufpositionen des Rings auch eine unterschiedliche Orientierung. Mit der erfindungsgemäßen Vorgehensweise lässt sich ein solcher Ring hingegen bei Bedarf auch integral, also zusammenhängend aufbauen, wobei auch die Grenzschichten rotationssymmetrisch im Bauteil liegen.The procedure according to the invention, that is to say the use of centrifugal force by a rotating carrier, can particularly advantageously enable the production or processing of rotationally or rotationally symmetrical components. As will become clear in detail below, this can open up interesting applications, particularly in the case of parts or components of an axial turbomachine, such as a gas turbine or an aircraft engine, because many components thereof are subject to such symmetry. For illustration: if you wanted to build a circular ring in a conventional powder bed process, i.e. with powder that lies on a flat, horizontal support surface, this would only be possible in a limited way or in segments due to the overhangs. In addition, the layer boundaries between the individual layers would have a different orientation at different circular positions of the ring. With the procedure according to the invention, however, such a ring can, if required, also be constructed integrally, that is to say coherently, the boundary layers also being rotationally symmetrical in the component.
Das Applizieren und Verfestigen des Werkstoffs auf einem rotierenden Träger kann jedoch auch außerhalb der schichtweisen generativen Herstellung Anwendung finden. Der Werkstoffauftrag ist besonders vorteilhaft auf dreh- bzw. rotationssymmetrische Geometrien möglich und kann deshalb auch beim Wuchten eines Bauteils Anwendung finden. Dieses Bauteil, das zuvor anderweitig hergestellt sein kann (z. B. durch Guss und/oder Fräsen etc.), bildet dann den Träger. Der Werkstoff wird auf die Bauteiloberfläche als Trägerfläche aufgebracht, und durch das bereichsweise selektive Verfestigen lässt sich eine Unwucht entfernen (durch Materialauf- statt -abtrag).However, the application and solidification of the material on a rotating carrier can also be used outside of additive manufacturing in layers. The application of material is particularly advantageous on rotationally or rotationally symmetrical geometries and can therefore also be used when balancing a component. This component, which can previously be produced in another way (e.g. by casting and / or milling etc.), then forms the carrier. The material is applied to the surface of the component as a support surface, and the selective consolidation in certain areas enables an imbalance to be removed (by material application instead of removal).
Weitere bevorzugte Ausführungsformen finden sich in den abhängigen Ansprüchen und der gesamten Offenbarung, wobei bei der Darstellung der Merkmale nicht immer im Einzelnen zwischen dem Arbeits- und einem entsprechenden Herstellungsverfahren bzw. einer Vorrichtung zur Durchführung dieser Verfahren unterschieden wird; jedenfalls implizit ist die Offenbarung hinsichtlich sämtlicher Anspruchskategorien zu lesen. Werden bspw. bestimmte Verfahrensschritte beschrieben, ist dies immer auch als Offenbarung einer zu deren Durchführung eingerichteten Vorrichtung zu lesen.Further preferred embodiments can be found in the dependent claims and the entire disclosure, wherein the representation of the features does not always differentiate in detail between the working method and a corresponding manufacturing method or a device for carrying out these methods; in any case, the disclosure is to be read implicitly with regard to all claim categories. If, for example, certain method steps are described, this should always be read as a disclosure of a device set up to carry it out.
Angaben wie „axial“, „radial“ bzw. „umlaufend“ /„rotierend“, sowie die zugehörigen Richtungen (Axialrichtung etc.), beziehen sich im Rahmen dieser Offenbarung auf die Rotationsachse, um welche der Träger und die Trägerfläche bei der Beschichtung rotieren. Diese Rotationsachse fällt bevorzugt mit einer Symmetrieachse des hergestellten bzw. bearbeiteten Bauteils zusammen. Der Träger rotiert in einem ortsfesten Koordinatensystem, in dem die Rotationsachse selbst bevorzugt ruht. Bei der bevorzugten Herstellung von Strömungsmaschinen- bzw. Triebwerksteilen kann die Rotationsachse mit einer Längsachse der Strömungsmaschine zusammenfallen (um welche bspw. im Betrieb der Strömungsmaschine deren Laufschaufelkränze rotieren).Information such as "axial", "radial" or "circumferential" / "rotating", as well as the associated directions (axial direction etc.) relate in the context of this disclosure to the axis of rotation about which the carrier and rotate the support surface during coating. This axis of rotation preferably coincides with an axis of symmetry of the manufactured or machined component. The carrier rotates in a fixed coordinate system in which the axis of rotation itself preferably rests. In the preferred production of turbomachine or engine parts, the axis of rotation can coincide with a longitudinal axis of the turbomachine (about which the rotor blade rings rotate during operation of the turbomachine, for example).
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Trägerfläche, auf welche die Schicht aufgebracht wird, rotationssymmetrisch. Im Allgemeinen ist zwar auch eine gewisse Exzentrizität denkbar, bevorzugt fällt jedoch die Rotationsachse, um welche der Träger rotiert, mit der Symmetrieachse zusammen. Die Trägerfläche ist also in anderen Worten eine Rotations- bzw. Mantelfläche (eine Innenmantelfläche des Trägers).In a preferred embodiment, the carrier surface on which the layer is applied is rotationally symmetrical. In general, a certain eccentricity is also conceivable, but the axis of rotation about which the carrier rotates preferably coincides with the axis of symmetry. In other words, the carrier surface is a rotation or jacket surface (an inner jacket surface of the carrier).
Im Allgemeinen ist bspw. auch eine konische oder anderweitig geneigte/gekrümmte Trägerfläche denkbar (in einem Axialschnitt betrachtet), in bevorzugter Ausgestaltung ist jedoch eine Zylindermantelfläche vorgesehen. Der Träger insgesamt kann bspw. eine hohlzylindrische Form haben, zumindest von Aufhängung- und Lagerelementen etc. abgesehen. Die Innenwandfläche des Hohlzylinders bildet die Trägerfläche.In general, for example, a conical or otherwise inclined / curved support surface is also conceivable (viewed in an axial section), but in a preferred embodiment a cylindrical surface is provided. The carrier as a whole can have, for example, a hollow cylindrical shape, at least apart from suspension and bearing elements etc. The inner wall surface of the hollow cylinder forms the support surface.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird die Dicke der auf den Träger aufgebrachten Schicht eingestellt, indem der formlose bzw. -neutrale Werkstoff zunächst überschüssig appliziert und dann anteilig wieder abgenommen wird. Der überschüssige Teil wird mit einer Abstreifeinheit abgesteift, deren Abstreifkante definiert die Schicht. Bevorzugt kann als Abstreifeinheit eine Klinge vorgesehen sein, bspw. eine Rakelklinge.In a preferred embodiment, the thickness of the layer applied to the carrier is adjusted by first applying the shapeless or neutral material in excess and then partially removing it again. The excess part is braced with a stripping unit, the stripping edge of which defines the layer. A blade, for example a doctor blade, can preferably be provided as the stripping unit.
In bevorzugter Ausgestaltung ist die Abstreifeinheit radial verstellbar, kann also die Abstreifkante auf unterschiedlichen Radialpositionen angeordnet werden. Dies kann selbst dann von Interesse sein, wenn nur eine einzige Schicht aufgetragen wird, bspw. beim Wuchten, um bedarfsweise deren Dicke einstellen zu können. Im Falle des schichtweisen Aufbaus, wenn also das Bauteil sukzessive nach radial innen „wächst“, kann die Abstreifkante in Anpassung an die Aufbauhöhe von Schicht zu Schicht nach radial innen versetzt werden.In a preferred embodiment, the scraper unit is radially adjustable, that is to say the scraper edge can be arranged in different radial positions. This can be of interest even if only a single layer is applied, for example during balancing, in order to be able to adjust its thickness if necessary. In the case of layer-by-layer construction, ie if the component successively "grows" radially inwards, the scraper edge can be shifted radially inwards from layer to layer in accordance with the construction height.
Wie bereits erwähnt, wird der Werkstoff bevorzugt in Pulverform aufgebracht. Ganz allgemein ist ein metallischer Werkstoff bevorzugt, bilden also Metallpartikel die Schicht. In den bestrahlten Bereichen wird das Metall bereichsweise aufgeschmolzen und somit verfestigt. Im Allgemeinen ließe sich ein partikelförmiger Werkstoff bspw. auch in Form einer Suspension applizieren (die Flüssigkomponente kann bspw. beim Bestrahlen verdampfen).As already mentioned, the material is preferably applied in powder form. In general, a metallic material is preferred, ie metal particles form the layer. In the irradiated areas, the metal is melted in some areas and thus solidified. In general, a particulate material could also be applied, for example, in the form of a suspension (the liquid component can evaporate, for example, when irradiated).
Ganz allgemein ist eine Appliziereinheit, mit welcher der Werkstoff auf die Trägerfläche aufgebracht wird, radial innerhalb der Trägerfläche angeordnet. In bevorzugter Ausgestaltung ist die Appliziereinheit derart ausgerichtet, dass der Werkstoff die Appliziereinheit mit einer Richtungskomponente verlässt, die mit der Lotrichtung zusammenfällt. Die Lotrichtung ist die Richtung der Schwerebeschleunigung, sie zeigt nach unten auf die Erdoberfläche (und steht dabei senkrecht auf die Niveauflächen des Erdschwerefeldes). Der Werkstoff wird also so appliziert, dass er durch die Schwerkraft unterstützt an die Trägerfläche gelangt. Bildlich gesprochen kann also ein Pulver herabrieseln bzw. eine Suspension herunterlaufen bzw. -tropfen. Die Rotationsachse ist hierbei bevorzugt horizontal ausgerichtet.In general, an application unit with which the material is applied to the carrier surface is arranged radially within the carrier surface. In a preferred embodiment, the application unit is oriented such that the material leaves the application unit with a directional component that coincides with the direction of the solder. The plumb direction is the direction of the acceleration of gravity, it points down to the earth's surface (and is perpendicular to the level surfaces of the earth's gravity field). The material is thus applied in such a way that it reaches the support surface, supported by gravity. Metaphorically speaking, a powder can drizzle down or a suspension can run down or drip down. The axis of rotation is preferably oriented horizontally.
In bevorzugter Ausgestaltung ist die Appliziereinheit radial verstellbar. Es kann also die Applizieröffnung, an welcher der Werkstoff, bspw. das Pulver, ausgegeben wird, auf unterschiedlichen Radialpositionen angeordnet werden. Beim schichtweisen Aufbauen kann die Appliziereinheit dann sukzessive nach radial innen versetzt werden.In a preferred embodiment, the application unit is radially adjustable. The application opening at which the material, for example the powder, is dispensed can thus be arranged in different radial positions. When building up in layers, the application unit can then be successively displaced radially inwards.
Zur Verfestigung wird der Werkstoff bevorzugt mit einem Laserstrahl bestrahlt, ist also als Strahlungsquelle ein Laser vorgesehen. Dieser kann aus einem einzigen oder auch mehreren Einzelemittern aufgebaut sein, bspw. als Laserdioden-Array. Im Allgemeinen kann hingegen alternativ zu einem Laser auch mit einer Elektronenstrahlquelle, also einen Elektronenstrahl bestrahlt werden.For solidification, the material is preferably irradiated with a laser beam, ie a laser is provided as the radiation source. This can be made up of a single or even a plurality of individual emitters, for example as a laser diode array. In general, however, as an alternative to a laser, an electron beam source, ie an electron beam, can also be irradiated.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird der Strahl, vorzugsweise der Laserstrahl, axial ausgelenkt. Es kann bspw. die Strahlquelle selbst verkippt werden und/oder der Strahl über ein Auslenkmittel geführt werden, bspw. einen verkippbaren/schwingenden Spiegel. Mit der axialen Auslenkung des Strahls können auch Bauteile mit entsprechend große axialer Erstreckung bearbeitet bzw. hergestellt werden.In a preferred embodiment, the beam, preferably the laser beam, is deflected axially. For example, the beam source itself can be tilted and / or the beam can be guided over a deflection means, for example a tiltable / oscillating mirror. With the axial deflection of the beam, components with a correspondingly large axial extension can also be processed or manufactured.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist die Strahlungsquelle mehrere Einzelemitter auf, bspw. Laserdioden, die axial versetzt angeordnet sind. Alternativ oder auch in Kombination mit der Auslenkung des Strahls bzw. der Strahlen kann somit auch auf unterschiedlichen Axialpositionen bestrahlt und damit verfestigt werden. Dies kann die zugängliche axiale Bautiefe vergrößern.In a preferred embodiment, the radiation source has a plurality of individual emitters, for example laser diodes, which are arranged axially offset. Alternatively or in combination with the deflection of the The beam or beams can thus also be irradiated at different axial positions and thus solidified. This can increase the accessible axial depth.
Wie bereits eingangs erwähnt, wird bei einer bevorzugten Ausführungsform das Bauteil generativ aus einer Vielzahl Schichten aufgebaut. Der Träger kann hierbei, wenn mehrere Bauteile nacheinander auf derselben Maschine hergestellt werden, als Teil der Vorrichtung verbleiben; es werden also nacheinander mehrere Bauteile auf demselben Träger aufgebaut.As already mentioned at the beginning, in a preferred embodiment the component is built up generatively from a multiplicity of layers. The carrier can remain as part of the device if several components are successively produced on the same machine; several components are thus built up in succession on the same carrier.
Bei dem alternativ bevorzugten Wuchten wird hingegen das Bauteil als Träger in die Maschine gesetzt. Es wird dann eine oder werden bedarfsweise auch mehrere Schichten zum Ausgleichen der Unwucht aufgebracht, danach wird das Bauteil wieder entnommen (und wird ein anderes das Bauteil eingesetzt). Generell meint „Wuchten“ das Beseitigen einer Unwucht, das vorliegend durch Materialauftrag erfolgt. Im Unterschied zum Wuchten durch Materialabtrag kann hierbei das Bauteil vorteilhafterweise originär auf nominelles Maß gefertigt werden, die Wuchtmasse wird aufgetragen. In der originären Bauteilform muss also nicht Masse durch Übermaß vorgehalten bzw. berücksichtigt werden, was insgesamt das Gewicht optimieren helfen kann. Die Bemessung des zu verfestigenden Bereichs kann bspw. anhand von Berechnungen nach einer Vermessung des Bauteils erfolgen. Zum Wuchten lässt sich Material aufbringen, dass dieselben oder sogar bessere Eigenschaften als das Grundmaterial hat.In the alternative preferred balancing, however, the component is placed in the machine as a carrier. One or more layers, if necessary, are then applied to compensate for the imbalance, after which the component is removed again (and another component is used). Generally, "balancing" means eliminating an imbalance, which in the present case takes place by applying material. In contrast to balancing through material removal, the component can advantageously be originally manufactured to a nominal size, and the balancing mass is applied. In the original component shape, there is no need to maintain or take into account mass due to oversize, which can help to optimize the overall weight. The area to be consolidated can be dimensioned, for example, using calculations after a measurement of the component. For balancing, material can be applied that has the same or even better properties than the base material.
Unabhängig davon, ob das Bauteil generativ hergestellt oder gewuchtet wird, handelt es sich bei einer bevorzugten Ausführungsform um einen Bestandteil einer Strömungsmaschine. Das Bauteil ist bevorzugt um die Rotationsachse zumindest drehsymmetrisch, mitunter auch rotationssymmetrisch. In Dreh- bzw. Umlaufrichtung ist das Bauteil bevorzugt integral, also zusammenhängend (nicht segmentiert).Regardless of whether the component is manufactured or balanced generatively, a preferred embodiment is part of a turbomachine. The component is preferably at least rotationally symmetrical about the axis of rotation, sometimes also rotationally symmetrical. In the direction of rotation or rotation, the component is preferably integral, that is, coherent (not segmented).
Das Bauteil kann bspw. ein Schaufelkranz sein, es lässt sich auch ein gesamter Schaufelkranz integral herstellen, bspw. ein Laufschaufelkranz (BLISK). Selbstverständlich lassen sich auch Segmente davon erfindungsgemäß herstellen und kommen hierbei die Vorteile zu tragen. Vorteilhaft kann auch die Herstellung eines Gehäuseteils sein. Es lassen sich auch Dichtungen aufbauen, bspw. Wabengeometrien. Die Dichtungen können auch integral mit Gehäuseteilen vorgesehen sein. Von besonderem Interesse kann die Herstellung von Turbinengehäusen bzw. -gehäuseteilen sein.The component can be, for example, a blade ring, an entire blade ring can also be produced integrally, for example a moving blade ring (BLISK). Of course, segments of it can also be produced according to the invention and here the advantages come to bear. The production of a housing part can also be advantageous. Seals can also be constructed, for example honeycomb geometries. The seals can also be provided integrally with housing parts. The manufacture of turbine housings or housing parts can be of particular interest.
Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zum Auftragen eines formlosen bzw. formneutralen Werkstoff durch Applizieren und bereichsweises Verfestigen einer Schicht. Diese Vorrichtung weist eine Appliziereinheit, eine Strahlungsquelle und eine Dreheinheit auf, mit welcher der Träger und damit die Trägerfläche um eine Rotationsachse gedreht werden kann. Bezüglich weiterer möglicher Ausgestaltungen wird ausdrücklich auf die vorstehende Offenbarung verwiesen.The invention also relates to a device for applying a shapeless or shape-neutral material by applying and solidifying a layer in some areas. This device has an application unit, a radiation source and a rotating unit with which the carrier and thus the carrier surface can be rotated about an axis of rotation. With regard to further possible configurations, reference is expressly made to the above disclosure.
Figurenlistelist of figures
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, wobei die einzelnen Merkmale im Rahmen der nebengeordneten Ansprüche auch in andere Kombination erfindungswesentlich sein können und auch weiterhin nicht im Einzelnen zwischen den unterschiedlichen Anspruchskategorien unterschieden wird. The invention is explained in more detail below on the basis of an exemplary embodiment, the individual features within the framework of the subordinate claims also being essential to the invention in other combinations and furthermore not being distinguished in detail between the different claim categories.
Im Einzelnen zeigt
-
1 in schematischer Darstellung eine Vorrichtung zur Illustration des erfindungsgemäßen Verfahrens; -
2 in schematischer Darstellung ein erfindungsgemäß hergestelltes Bauteil, nämlich einen Laufschaufelkranz eines Triebwerks; -
3 ein Triebwerk in einem Axialschnitt zur Illustration möglicher Anwendungen.
-
1 in a schematic representation an apparatus for illustrating the method according to the invention; -
2 a schematic representation of a component manufactured according to the invention, namely a rotor blade ring of an engine; -
3 an engine in an axial section to illustrate possible applications.
Bevorzugte Ausführung der ErfindungPreferred embodiment of the invention
Eine Besonderheit liegt vorliegend darin, dass der Träger
Die Appliziereinheit
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
Claims (15)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102018212019.6A DE102018212019A1 (en) | 2018-07-19 | 2018-07-19 | Process for applying a material |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102018212019.6A DE102018212019A1 (en) | 2018-07-19 | 2018-07-19 | Process for applying a material |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102018212019A1 true DE102018212019A1 (en) | 2020-01-23 |
Family
ID=69148310
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102018212019.6A Withdrawn DE102018212019A1 (en) | 2018-07-19 | 2018-07-19 | Process for applying a material |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102018212019A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11820047B2 (en) | 2020-06-26 | 2023-11-21 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Additive manufacturing method and device |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004106041A2 (en) * | 2003-05-23 | 2004-12-09 | Z Corporation | Apparatus and methods for 3d printing |
EP2829386A1 (en) * | 2013-07-12 | 2015-01-28 | Xerox Corporation | Digital manufacturing system for printing three-dimensional objects on a rotating surface |
EP3300819A1 (en) * | 2016-09-29 | 2018-04-04 | Safran Aircraft Engines | Device for manufacturing annular parts by selectively melting powder comprising a powder scraper |
US20180169970A1 (en) * | 2016-12-15 | 2018-06-21 | General Electric Company | Additive manufacturing systems and methods |
DE102018109737A1 (en) * | 2017-04-26 | 2018-10-31 | Gm Global Technology Operations, Llc | High throughput additive manufacturing system |
-
2018
- 2018-07-19 DE DE102018212019.6A patent/DE102018212019A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004106041A2 (en) * | 2003-05-23 | 2004-12-09 | Z Corporation | Apparatus and methods for 3d printing |
EP2829386A1 (en) * | 2013-07-12 | 2015-01-28 | Xerox Corporation | Digital manufacturing system for printing three-dimensional objects on a rotating surface |
EP3300819A1 (en) * | 2016-09-29 | 2018-04-04 | Safran Aircraft Engines | Device for manufacturing annular parts by selectively melting powder comprising a powder scraper |
US20180169970A1 (en) * | 2016-12-15 | 2018-06-21 | General Electric Company | Additive manufacturing systems and methods |
DE102018109737A1 (en) * | 2017-04-26 | 2018-10-31 | Gm Global Technology Operations, Llc | High throughput additive manufacturing system |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11820047B2 (en) | 2020-06-26 | 2023-11-21 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Additive manufacturing method and device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102008012064B4 (en) | Method and device for producing a hybrid molding produced by a hybrid process and hybrid molding produced by the process | |
EP2712692B1 (en) | A process and apparatus for the manufacture of a component | |
EP2737178B1 (en) | Method for producing, repairing and/or exchanging an engine housing, and a corresponding housing | |
CH712245A2 (en) | Additive manufacturing system and process for additive manufacturing of components. | |
DE112017001928T5 (en) | Additive machine using a rotary surface | |
WO2008046388A1 (en) | High-pressure turbine rotor, and method for the production thereof | |
EP2514558B1 (en) | Method and device for fixing and/or smoothing the surface of an integrally bladed rotor area of a jet engine | |
WO2007085230A1 (en) | Guide blade segment of a gas turbine and method for its production | |
DE102014012425A1 (en) | Method for producing a three-dimensional object | |
EP3731985B1 (en) | Method for additive manufacturing a component with oxide dispersion strengthening and corresponding component | |
DE102016201838A1 (en) | Method for producing a component and device | |
DE102016210955B4 (en) | Labyrinth seal and method of making a labyrinth seal | |
DE102018212019A1 (en) | Process for applying a material | |
DE102010034337A1 (en) | Method for connecting a turbine blade with a turbine disk or a turbine ring | |
WO2013029584A1 (en) | Method for manufacturing, repairing and/or exchanging a rotor/stator combination system, and a rotor/stator combination system manufactured in accordance wih the method | |
EP3281728A1 (en) | Method for producing a component of a rotary machine and component produced according to such a method | |
DE102021115229A1 (en) | BEARING CHAMBER HOUSING FOR A FLUID MACHINE | |
DE102013107497A1 (en) | Device for non-abrasive surface treatment of a component in a container | |
DE102018202494A1 (en) | STORAGE CHAMBER HOUSING FOR A FLOW MACHINE | |
DE102014222526A1 (en) | Method and device for the generative production of at least one component region of a component | |
WO2012019584A1 (en) | Method for generating a design of a component, and method for producing said component | |
DE102018201295A1 (en) | MODULE FOR A FLOW MACHINE | |
DE102021105610A1 (en) | Manufacture of an impeller in a hybrid process | |
DE102016207898A1 (en) | Pretreatment, process for the additive production of a component and device | |
EP3168327A1 (en) | Holding device for a substrate and method for coating a top surface of a substrate |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R163 | Identified publications notified | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |