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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum selektiven Bestrahlen einer Pulverschicht in der additiven Herstellung eines Bauteils bzw. ein entsprechendes Herstellungsverfahren, wobei ein besonderes, zweiteiliges Bestrahlungsmuster festgelegt wird. Weiterhin wird ein entsprechendes Computerprogrammprodukt, eine Vorrichtung mit einer Bestrahlungseinrichtung und eine Steuerung zum Ansteuern der Bestrahlungseinrichtung angegeben.
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Das Bauteil ist vorzugsweise für den Einsatz in einer Strömungsmaschine, vorzugsweise im Heißgaspfad einer Gasturbine vorgesehen. Das Bauteil besteht daher vorzugsweise aus einer Superlegierung, insbesondere einer nickel- oder kobaltbasierten Superlegierung. Die Legierung kann ausscheidungsgehärtet oder ausscheidungshärtbar sein.
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Alternativ kann es sich bei dem Bauteil um irgendein anderes, vorzugsweise thermisch und/oder mechanisch hochbelastbares Bauteil handeln, beispielsweise ein Bauteil, welches im Automobil- oder Luftfahrtbereich eingesetzt wird.
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Solche Komponenten und insbesondere Gasturbinen sind Gegenstand stetiger Entwicklung, um ihre Effizienz zu steigern. Dies führt allerdings zu immer höheren Temperaturen, welchen entsprechende Bauteile im Heißgaspfad ausgesetzt sind und standhalten müssen. Die metallischen Materialien für Laufschaufeln, insbesondere in den ersten Stufen, werden unter anderem ständig hinsichtlich ihrer Festigkeit bei hohen Temperaturen, Kriechbelastbarkeit und Resistenz gegenüber thermomechanischer Ermüdung verbessert.
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Die generative oder additive Fertigung wird aufgrund ihres für die Industrie disruptiven Potenzials zunehmend interessant auch für die Serienherstellung der oben genannten Turbinenkomponenten, wie beispielsweise Turbinenschaufeln oder Brennerkomponenten.
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Additive Herstellungsverfahren (englisch: AM „additive manufacturing“) umfassen beispielsweise als Pulverbettverfahren das selektive Laserschmelzen (SLM) oder Lasersintern (SLS), oder das Elektronenstrahlschmelzen (EBM). Weitere additive Verfahren sind beispielsweise „Directed Energy Deposition (DED)“-Verfahren, insbesondere Laserauftragschweißen, Elektronenstrahl-, oder Plasma-Pulverschweißen, Drahtschweißen, metallischer Pulverspritzguss, sogenannte „sheet lamination“-Verfahren, oder thermische Spritzverfahren (VPS LPPS, GDCS). AM-Verfahren haben sich weiterhin als besonders vorteilhaft für komplexe oder filigran gestaltete Bauteile, beispielsweise labyrinthartige Strukturen, Kühlstrukturen und/oder Leichtbau-Strukturen erwiesen. Insbesondere ist die additive Fertigung durch eine besonders kurze Kette von Prozessschritten vorteilhaft, da ein Herstellungs- oder Fertigungsschritt eines Bauteils weitgehend auf Basis einer entsprechenden CAD-Datei und der Wahl entsprechender Fertigungsparameter erfolgen kann.
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Ein Verfahren zum selektiven Laserschmelzen ist beispielsweise bekannt aus
EP 2 601 006 B1 .
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Weiterhin werden Studien zu Bestrahlungsparametern, wie einem Schraffurabstand und deren Auswirkung auf Schmelzbad und Strukturqualität des hergestellten Bauteils beim selektiven Laserschmelzen beschrieben in „Effect of Hatch Spacing on Melt Pool and As-built Quality During Selective Laser Melting of Stainless Steel: Modeling and Experimental Approaches Zhichao Dong, Yabo Liu, Weibin Wen, Jingran Ge and Jun Liang“.
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Ein Problem, welches oft mit der additiven Herstellung der oben genannten Komponenten einhergeht ist, dass die komplizierten Schmelz- und Erstarrungsbedingungen der lokal eingebrachten Energie eines Laser- oder Elektronenstrahls in ein Pulverbett und die damit verbundenen Reaktionskinetik eine starke Eigenspannung oder Rissanfälligkeit der unmittelbar gewonnenen Struktur zur Folge haben. Diese Probleme und Aspekte hängen zudem stark von der Bauteilgeometrie und den gewählten Bestrahlungsparametern ab, was sogar eine Reproduzierbarkeit des Herstellungsprozesses insgesamt, insbesondere angesichts einer Vielzahl von zu bestrahlenden Schichten (oft mehrere zehntausend) und entsprechend noch mehr Bestrahlungsvektoren, schwierig macht.
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Insbesondere besonders harte und/oder feste Materialien sind weiterhin besonders anfällig für Heiß- oder Erstarrungsrisse. Gleichzeitig sind solche Bauteile häufig komplex geformt, und auch auf konventionellem Wege nur sehr kompliziert und teuer herstellbar, sodass sie sich dennoch prädestinieren für die additive Fertigung.
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Die Optimierung von Spannungszuständen von additiv aus dem Pulverbett hergestellten Bauteilen ist Gegenstand extensiver Forschung und Entwicklung. Dazu werden insbesondere die Bestrahlungsbedingungen bzw. Prozessparameter wie eine Bestrahlungsgeschwindigkeit, eine Laserleistung oder -leistungsdichte oder die Verarbeitung der Materialien bei hohen Temperaturen für eine verbesserte Schweißbarkeit und Verformbarkeit und in-situ-Spannungsminderung untersucht. Auch über eine Optimierung der Bestrahlungsstrategie oder Bestrahlungsmuster kann eine Reduktion der Eigenspannung des additiven Aufbaus erreicht werden.
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Mittel anzugeben, mit welchen die genannten Probleme gelöst oder gemindert bzw. die entsprechenden Nachteile überwunden werden können. Insbesondere wird durch die vorliegende Erfindung eine verbesserte Bestrahlungsstrategie beziehungsweise ein verbessertes zweiteiliges Bestrahlungsmuster, umfassend ein erstes Teilmuster und ein zweites Teilmuster, angegeben.
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Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
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Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zum selektiven Bestrahlen einer Pulverschicht in der, insbesondere pulverbett-basierten, additiven Herstellung eines Bauteils bzw. ein entsprechendes Verfahren zur selektiven Herstellung desselben. Die additive Herstellung des Bauteils ist insbesondere durch Strahlschmelzverfahren, wie SLS, SLM oder EBM, der eingangs genannten Art vorgesehen.
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Das Verfahren umfasst das Festlegen eines Bestrahlungsmusters der Schicht bzw. einer Scanstrategie für die entsprechenden zu bestrahlenden Bereiche der Schicht, für die additive Herstellung, wobei ein erstes Teilmuster des oder für das Bestrahlungsmuster festgelegt wird. Das erste Teilmuster ist für eine kontinuierliche Bestrahlung, insbesondere mit einem Laser oder Elektronenstrahl, vorgesehen und umfasst eine Mehrzahl von Bestrahlungsvektoren. Weiterhin wird ein zweites, von dem ersten Teilmuster verschiedenen, Teilmuster des oder für das Bestrahlungsmuster festgelegt, welches für eine gepulste Bestrahlung, insbesondere mit einem Laser- oder Elektronenstrahl, vorgesehen ist.
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Das erste Teilmuster und das zweite Teilmuster werden derart gewählt, dass das zweite Teilmuster Bestrahlungsvektoren, vorzugsweise alle oder weitgehend alle Bestrahlungsvektoren, bzw. dementsprechende Strahlschmelzspuren, des ersten Teilmusters verbindet.
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Das Verfahren umfasst weiterhin das Bestrahlen der Schicht gemäß dem festgelegten Bestrahlungsmuster, umfassend das erste und das zweite Teilmuster.
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Dadurch, dass die Bestrahlungsvektoren beziehungsweise die entsprechenden Strahlschmelzspuren, des ersten Teilmusters durch das zweite, gepulst zu bestrahlende Teilmuster verbunden werden, kann der Eigenspannungszustand der additiv erzielten Struktur auch aufgrund des im Pulsbetrieb erniedrigten Energieeintrages, maßgeblich reduziert, und so gegebenenfalls die Schweißbarkeit von bisher nicht oder kaum schweißbaren Materialien erreicht werden.
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In einer Ausgestaltung führt das Bestrahlen der Schicht dazu, dass Bereiche der Schicht, welche kontinuierlich bestrahlt werden oder wurden durch Bereiche der Schicht, welche gepulst bestrahlt werden oder wurden, strukturell, formstabil und/oder stoffschlüssig verbunden werden.
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In einer Ausgestaltung sind die Bestrahlungsvektoren weitgehend parallel zueinander.
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In einer Ausgestaltung überlappen die Bestrahlungsvektoren sich untereinander nicht oder nur minimal.
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In einer Ausgestaltung überlappen Strahlschmelzspuren von, insbesondere unmittelbar, benachbarten Bereichen der Schicht, welche kontinuierlich bestrahlt werden, in Aufsicht auf die Schicht nicht. Durch diese Ausgestaltung wird insbesondere erreicht, dass der Spannungszustand derjenigen verfestigten Bereiche, welche im kontinuierlichen Modus bestrahlt werden - über die ganze Schicht hinweg - besonders gering gehalten und demnach auch eine Rissanfälligkeit stark reduziert wird.
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In einer Ausgestaltung überlappen Strahlschmelzspuren von, insbesondere unmittelbar, benachbarten Bereichen der Schicht, welche kontinuierlich bestrahlt werden, in Aufsicht auf die Schicht um weniger als 60 µm.
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In einer Ausgestaltung überlappen Strahlschmelzspuren von, insbesondere unmittelbar, benachbarten Bereichen der Schicht, welche kontinuierlich bestrahlt werden, in Aufsicht auf die Schicht um weniger als 40 µm.
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In einer Ausgestaltung überlappt eine Strahlschmelzspur von Bereichen oder eines Bereichs der Schicht, welche gepulst bestrahlt werden/wird in Aufsicht auf die Schicht jeweils mit Strahlschmelzspuren von benachbarten Bereichen der Schicht, welche kontinuierlich bestrahlt werden.
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In einer Ausgestaltung werden zuerst zwei benachbarte Bestrahlungsvektoren des ersten Teilmusters kontinuierlich - und vorzugsweise ohne oder nur mit minimalem Überlapp - bestrahlt und anschließend wird ein weiterer benachbarter Bestrahlungsvektor des ersten Teilmusters gleichzeitig mit einem Bereich des zweiten Teilmusters bestrahlt, welcher die Bereiche der Bestrahlungsvektoren des ersten Teilmusters verbindet. Durch diese Ausgestaltung kann insbesondere die Prozesseffizienz verbessert werden.
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In einer Ausgestaltung wird ein noch weiterer benachbarter Bestrahlungsvektor des ersten Teilmusters gleichzeitig mit einem weiteren Bereich des zweiten Teilmusters bestrahlt, welcher einen Bereich eines Bestrahlungsvektors des ersten Teilmusters und einen Bereich des weiteren benachbarten Bestrahlungsvektors des ersten Teilmusters verbindet. Durch diese Ausgestaltung kann die Prozesseffizienz ebenfalls verbessert werden.
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Computerprogramm beziehungsweise Computerprogrammprodukt, umfassend Befehle, die bei der Ausführung eines entsprechenden Programms durch einen Computer oder eine Datenverarbeitungseinrichtung, diese veranlassen, das Bestrahlungsmuster, umfassend das erste und das zweite Teilmuster festzulegen. Eine Geometrie des additiv herzustellenden Bauteils kann demgemäß vorzugsweise durch eine CAD-Datei vorgegeben sein.
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Das Computerprogrammprodukt kann weiterhin ein sogenanntes CAM - (Computer-aided-Manufacturing) Verfahren oder Teile davon ausführen.
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Ein Computerprogrammprodukt, wie z.B. ein Computerprogramm-Mittel, kann beispielsweise als (flüchtiges oder nichtflüchtiges) Speichermedium, wie z.B. eine Speicherkarte, ein USB-Stick, eine CD-ROM oder DVD, oder auch in Form einer herunterladbaren Datei von einem Server und/oder in einem Netzwerk bereitgestellt oder umfasst werden. Die Bereitstellung kann weiterhin zum Beispiel in einem drahtlosen Kommunikationsnetzwerk durch die Übertragung einer entsprechenden Datei mit dem Computerprogrammprodukt oder dem Computerprogramm-Mittel erfolgen. Ein Computerprogrammprodukt kann Programmcode, Maschinencode, G-code und/oder ausführbare Programmanweisungen im Allgemeinen beinhalten.
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Vorrichtung, umfassend mindestens eine Bestrahlungseinrichtung, beispielsweise als Teil einer Herstellungsanlage für pulverbettbasierte additive Herstellungsverfahren, welche eingerichtet ist, die Schicht gemäß dem festgelegten Bestrahlungsmuster zu Bestrahlen. Zweckmäßigerweise ist die Bestrahlungseinrichtung demgemäß für einen kontinuierlichen als auch für einen gepulsten Bestrahlungsbetrieb, beispielsweise mittels eines Lasers oder Elektronenstrahls, ausgebildet.
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Steuerung, welche eingerichtet ist, eine Bestrahlungseinrichtung zum selektiven Bestrahlen einer Pulverschicht - wie beschrieben - anzusteuern.
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Ausgestaltungen, Merkmale und/oder Vorteile, die sich vorliegend auf das Verfahren oder das Computerprogrammprodukt beziehen, können ferner die Vorrichtung oder die Steuerung betreffen, und umgekehrt.
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Weitere Merkmale, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher erläutert. Alle bisher und im Folgenden beschriebenen Merkmale sind dabei sowohl einzeln als auch in Kombination miteinander vorteilhaft. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Die folgende Beschreibung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen.
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Der hier verwendete Ausdruck „und/oder“, wenn er in einer Reihe von zwei oder mehreren Elementen benutzt wird, bedeutet, dass jedes der aufgeführten Elemente alleine verwendet werden kann, oder es kann jede Kombination von zwei oder mehr der aufgeführten Elemente verwendet werden.
- 1 deutet anhand einer schematischen Schnittansicht ein pulverbett-basiertes additives Herstellungsverfahren eines Bauteils an.
- 2 deutet anhand einer schematischen Aufsicht auf eine Schicht ein Bestrahlungsmuster, welches für einen kontinuierlichen Bestrahlungsbetrieb vorgesehen ist, an.
- 3 deutet anhand einer schematischen Aufsicht auf die Schicht ein erfindungsgemäßes Bestrahlungsmuster, umfassend ein erstes Teilmuster und ein zweites Teilmuster, an.
- 4 deutet anhand eines schematischen Flussdiagramms erfindungsgemäße Verfahrensschritte an.
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In den Ausführungsbeispielen und Figuren können gleiche oder gleich wirkende Elemente jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen sein. Die dargestellten Elemente und deren Größenverhältnisse untereinander sind grundsätzlich nicht als maßstabsgerecht anzusehen, vielmehr können einzelne Elemente, zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben dick oder groß dimensioniert dargestellt sein.
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1 zeigt eine schematische Schnittansicht einer additiven Herstellungsanlage 100, bzw. einen Teil davon. Die Anlage ist vorzugsweise zum additiven Aufbau eines Bauteils 10 durch selektives Lasersintern, selektives Laserschmelzen oder Elektronenstrahlschmelzen eingerichtet.
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Dementsprechend weist die Anlage eine absenkbare Bauplattform 1 auf. Auf der Bauplattform wird ein, vorzugsweise pulverförmiges, Ausgangsmaterial P angeordnet, vorzugsweise mittels einer Beschichtungseinrichtung 3. Dies geschieht schichtweise, nachdem jeweils eine jede Schicht L selektiv entsprechend der gewünschten Bauteilgeometrie durch einen Energiestrahl, beispielsweise einen Laser oder Elektronenstrahl, exponiert wurde. Dazu ist eine Bestrahlungseinrichtung 2 vorgesehen, welche entsprechend zweckmäßigerweise zur Bestrahlung der Schicht L durch einen kontinuierlichen Bestrahlungsbetrieb B1 und durch einen gepulsten Bestrahlungsbetrieb B2 (gestrichelt angedeutet), eingerichtet ist.
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Die Bestrahlungseinrichtung 2 weist weiterhin vorzugsweise eine Steuerung zum Ansteuern der Bestrahlungseinrichtung 2 auf, welche erfindungsgemäß entsprechend zum Bestrahlen einer Schicht gemäß dem weiter unten gezeigten Bestrahlungsmuster eingerichtet ist. Alternativ kann die Bestrahlungseinrichtung 2 mit der Steuerung verschaltet und/oder an diese gekoppelt sein.
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2 zeigt in einer schematischen, vereinfachten Aufsicht, ein erstes Bestrahlungsmuster oder Teilmuster TM1 einer oder für eine Schicht, insbesondere einer Pulverschicht, wie sie für die Herstellung des Bauteils 10 (vergleiche 1) sukzessive bereitgestellt wird. Das erste Teilmuster TM1 ist für eine kontinuierliche Bestrahlung der Schicht, beispielsweise mittels eines Lasers im Dauerstrichbetrieb oder Quasi-Dauerstrichbetrieb oder eines vergleichbaren Elektronenstrahls, vorgesehen. Weiterhin umfasst das erste Teilmuster TM1 eine Mehrzahl von länglichen Bereichen bzw. Bestrahlungsvektoren V.
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Bei der nachträglichen Bestrahlung eines durch die Bestrahlungsvektoren V gekennzeichneten Bereiches werden durch den (selektiven) Wärmeeintrag in diesem Bereich Strahlschmelzspuren T1 (oder Strahlschweißnähte) hinterlassen, in denen das Pulver P lokal aufgeschmolzen und anschließend verfestigt wird. Im vorliegenden Fall sind - der Einfachheit halber - eine Mehrzahl paralleler Bestrahlungsvektoren zu sehen. Die Bestrahlungsvektoren V überlappen in der gezeigten Aufsicht einander weiterhin nicht. Durch den gekennzeichneten Abstand d ist erkennbar, dass hier kein Überlapp der entsprechenden Bereiche besteht.
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Parallel zu einer Strahlschmelzspur T1 ist in 2 (rechts daneben) eine zweite Strahlschmelzspur T1' eines zweiten (nicht explizit gekennzeichneten) Bestrahlungsvektors V gezeigt.
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In einer alternativen erfindungsgemäßen Ausgestaltung überlappen die beschriebenen Bestrahlungsvektoren V des ersten Teilmusters TM1 in Aufsicht auf die Schicht nur sehr schwach oder minimal, beispielsweise um weniger als 75 µm, vorzugsweise weniger als 60 µm, weniger als 50 µm, oder noch weniger, wie unter 40 µm oder unter 30 µm. Auch durch diese Ausgestaltung wird der Verspannungszustand der frisch verfestigten Bereiche bzw. der Struktur der Strahlschmelzspuren vorteilhafterweise geringgehalten.
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Im Gegensatz dazu werden bei konventionellen Bestrahlungsstrategien in der pulverbett-basierten additiven Herstellung entsprechende Bestrahlungsvektoren, wie Schraffurvektoren, welche für die flächige Bestrahlung einer Pulverschicht gewählt werden, mit einem Überlapp versehen, um eine dichte und solide Struktur zu generieren, die allerdings durch die hohen beteiligten Temperaturgradienten und den großen räumlichen Überlapp der erhaltenen Schweißspuren stark verspannt und/oder rissanfällig ist.
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Für eine hinreichende strukturelle, formstabile und/oder stoffschlüssige Verbindung von zu bestrahlendem Bauteilmaterial einer jeden Schicht L, wird erfindungsgemäß vorzugsweise ein zweites Bestrahlungsmuster oder Teilmuster TM2 der Schicht L gewählt bzw. festgelegt (vergleiche auch 4 weiter unten).
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Dieses genannte zweite Teilmuster TM2 ist zusätzlich zu dem ersten Teilmuster TM1 in der 3 schematisch angedeutet. Insgesamt ist ein Gesamtbestrahlungsmuster mit dem Bezugszeichen M gekennzeichnett.
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Im Unterschied zu dem ersten Teilmuster TM1, ist das zweite Teilmuster TM2 weiterhin für einen gepulsten Bestrahlungsbetrieb, beispielsweise mittels eines gütegeschalteten oder modengekoppelten Lasers, vorgesehen.
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Das zweite Teilmuster TM2 wird erfindungsgemäß derart gewählt, konfiguriert oder angeordnet, dass das zweite Teilmuster Bestrahlungsvektoren V oder entsprechende Strahlschmelzspuren des ersten Teilmusters TM1 verbindet. Dies ist in 3 damit dargestellt, dass einzelne, rund angedeutete Bereiche für die gepulste Bestrahlung jeweils mit zwei oder mehr benachbarten Bereichen des ersten Teilmusters überlappen, um einen ausreichenden strukturellen Zusammenhalt der entsprechenden Schicht zu ermöglichen. Insgesamt ergibt sich so für eine jede (selektiv) zu bestrahlende Schicht des Bauteils - insgesamt kann es sich um tausende oder sogar zehntausende Schichten handeln - eine feste und dichte Materialstruktur.
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Der gepulste Betrieb eines Lasers zeichnet sich, beispielsweise im Gegensatz zu einem kontinuierlichen, konventionellen Bestrahlungsmodus, durch einen geringeren zeitlichen oder räumlichen Energieeintrag und damit entsprechend durch eine verringerte thermische Belastung aus. Diese wiederum vermindert vorteilhafterweise automatisch die Spannungen, welche während des Aufbaus als auch während nachgelagerter Bearbeitungsschritte und im Betrieb des Bauteils entstehen, und damit dessen Rissanfälligkeit deutlich. Zwar ist ein gepulster Bestrahlungsbetrieb deutlich zeitaufwendiger oder prozedural ineffizienter als eine kontinuierliche Bestrahlung. Die Kombination der genannten festgelegten oder gewählten Bestrahlungsmuster TM1 und TM2 ermöglicht es aber, den geringen Eigenspannungszustand der erzielten Struktur bereits durch eine zeiteffiziente Herstellung zu gewinnen.
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Insbesondere wird gemäß dem anhand von 4 weiter unten beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren zur additiven Herstellung, zunächst eine erste und eine zweite Schmelzspur des ersten Teilmusters TM 1 (nebeneinander) bestrahlt. Diese parallelen Bereiche sind in 3 im unteren Bereich mit den Zahlen 1 und 2 gekennzeichnet. In einem nächsten Schritt wird vorzugsweise ein weiterer benachbarter Bestrahlungsvektor T1' des ersten Teilmusters TM1 gleichzeitig mit einem Bereich T2 des zweiten Teilmusters TM2 bestrahlt, wobei der Bereich T2 die bestrahlten Bereiche T1 der Bestrahlungsvektoren des ersten Teilmusters verbindet. Dies entspricht der gleichzeitigen Bestrahlung des „gepulsten“ Bereichs a und des „kontinuierlichen“ Bereichs 3 in 3.
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Weiterhin wird vorzugsweise in einem nächsten Schritt ein noch weiterer benachbarter Bestrahlungsvektor T1'' des ersten Teilmusters gleichzeitig mit einem weiteren Bereich T2' des zweiten Teilmusters TM2 bestrahlt, welcher einen Bereich T1 des Bestrahlungsvektors des ersten Teilmusters und einen Bereich T1' des weiteren benachbarten Bestrahlungsvektors des ersten Teilmusters TM1 verbindet. Dies entspricht der gleichzeitigen Bestrahlung der gepulsten Bereiche b und des kontinuierlichen Bereichs 4 in 3.
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Dementsprechend kann die Bestrahlung einer gesamten, vorgegebenen Schicht L für das Bauteil 10 - und weiterhin jeder weiteren Schicht für das Bauteil erfolgen. Insbesondere wird dann erfindungsgemäß, wie anhand der 3 illustriert, der gepulste Bereich c gleichzeitig mit dem kontinuierlich zu bestrahlenden Bereich 5 und unter anderem der gepulste Bereich d gleichzeitig mit dem kontinuierlich zu bestrahlenden Bereich 6 bestrahlt.
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4 deutet anhand des gezeigten schematischen Flussdiagramms erfindungsgemäße Verfahrensschritte des vorgeschlagenen Verfahrens zum selektiven Bestrahlen einer Pulverschicht für die additive Herstellung des Bauteils 10 an.
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Mit dem Verfahrensschritt (i) wird das Festlegen des gesamten Bestrahlungsmusters M der Schicht L für die additive Herstellung gekennzeichnet. Das Bestrahlungsmuster M umfasst das oben beschriebene erste Teilmuster TM1 und das oben beschriebene zweite Teilmuster TM2. Wie oben beschrieben werden vorzugsweise auch die Teilmuster TM1 und TM2 erfindungsgemäß, beispielsweise im Rahmen eines CAM-Verfahrens, festgelegt und/oder vorgegeben.
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Das Bezugszeichen CPP soll andeuten, dass das Festlegen des Bestrahlungsmusters M erfindungsgemäß auch computerimplementiert und/oder durch ein Computerprogramm oder Computerprogrammprodukt ausgeführt werden kann. Das Computerprogramm bzw. Computerprogrammprodukt kann dementsprechende Befehle oder Daten umfassen, welche bei der Ausführung des Programms eine Datenverarbeitungseinrichtung oder einen Computer veranlassen, das Bestrahlungsmuster entsprechend erfindungsgemäß festzulegen. Informationen oder Daten, welche es erlauben, das Bestrahlungsmuster, wie erfindungsgemäß vorgeschlagen, auszuführen, können dementsprechend auch als gespeicherte Daten handelbar vorliegen.
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Der Verfahrensschritt (ii) deutet schließlich das Bestrahlen der Schicht L gemäß dem festgelegten Bestrahlungsmuster an, wodurch das Bauteil tatsächlich schichtweise aufgebaut werden kann.
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Der optionale Verfahrensschritt (iii) soll andeuten, dass für die finale Herstellung des Bauteils 10 eine Vielzahl von weiteren Schichten selektiv bestrahlt und verfestigt werden muss und gegebenenfalls optionale Nachbearbeitungsschritte, mechanischer oder thermischer Art, erforderlich oder hilfreich sein können.
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Bei dem Bauteil 10, welches mithilfe des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Bestrahlungsmusters M, umfassend das erste Teilmuster TM1 und das zweite Teilmuster TM2, mit deutlich verbesserten strukturellen Eigenschaften, d.h. insbesondere einem geringeren Verspannungszustand, bereitgestellt werden kann, ist vorzugsweise ein Bauteil, welches im Heißgaspfad einer Strömungsmaschine, beispielsweise einer Gasturbine, eingesetzt wird. Insbesondere kann das Bauteil eine Lauf- oder Leitschaufel, ein Ringsegment, ein Brennerteil oder eine Brennerspitze, eine Zarge, eine Schirmung, ein Hitzeschild, eine Düse, eine Dichtung, einen Filter, eine Mündung oder Lanze, einen Resonator, einen Stempel oder einen Wirbler bezeichnen, oder einen entsprechenden Übergang, Einsatz, oder ein entsprechendes Nachrüstteil.
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Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt, sondern umfasst jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen. Dies beinhaltet insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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