DE102020004084A1 - Process for post-treating a component that is at least partially additively manufactured and component - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Nachbehandeln eines zumindest bereichsweise additiv gefertigten Bauteils (1), bei welchem das Bauteil (1) in einem ersten Wärmebehandlungsschritt erwärmt und danach in einem Abkühlschritt abgekühlt wird, und bei welchem das Bauteil (1) in einem zweiten Wärmebehandlungsschritt erwärmt wird, wobei wenigstens ein erster additiv gefertigter Bereich (2) des Bauteils (1) in dem ersten Wärmebehandlungsschritt für höchstens 7 Minuten, insbesondere höchstens 3 Minuten, insbesondere höchstens 2 Minuten auf eine Temperatur von wenigstens 280 °C, insbesondere wenigstens 350 °C, insbesondere wenigstens 450 °C erwärmt und warmgehalten wird.The invention relates to a method for post-treating a component (1) that is additively manufactured at least in some areas, in which the component (1) is heated in a first heat treatment step and then cooled in a cooling step, and in which the component (1) is heated in a second heat treatment step at least a first additively manufactured region (2) of the component (1) in the first heat treatment step for a maximum of 7 minutes, in particular a maximum of 3 minutes, in particular a maximum of 2 minutes, to a temperature of at least 280 °C, in particular at least 350 °C, in particular at least 450 ° C is heated and kept warm.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Nachbehandeln eines zumindest bereichsweise additiv gefertigten Bauteils gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 sowie ein Bauteil, welches zumindest bereichsweise additiv gefertigt ist und anschließend nachbehandelt worden ist.The invention relates to a method for post-treating a component which is at least partially additively manufactured according to the preamble of patent claim 1 and a component which is at least partially additively manufactured and has subsequently been post-treated.

Aus der US 2017/314109 A1 ist bereits ein Verfahren zur Herstellung eines hochfesten Aluminiums bekannt, bei welchem zerstäubtes Aluminiumpulver empfangen und gesintert wird. Das Sintern des Aluminiumpulvers erfolgt in einem dreidimensionalen Druckschritt. Nach dem Sintern wird das Aluminium nachbehandelt. Die Nachbehandlung umfasst ein Durchführen von einem oder mehreren Wärmebehandlungsschritten. In einem ersten Schritt wird das Aluminiumbauteil einem Lösungswärmeverfahren unterzogen und anschließend abgeschreckt. Die Nachbehandlung des Aluminiumbauteils kann ein Alterungserwärmverfahren umfassen. Das additiv gefertigte Aluminiumbauteil kann erst in dem Lösungswärmeverfahren erwärmt, anschließend abgeschreckt und im Anschluss dran im Alterungserwärmverfahren erwärmt werden.From the U.S. 2017/314109 A1 a method for producing a high-strength aluminum is already known, in which atomized aluminum powder is received and sintered. The aluminum powder is sintered in a three-dimensional printing step. After sintering, the aluminum is post-treated. Post-treatment includes performing one or more heat treatment steps. In a first step, the aluminum component is subjected to a solution heat treatment and then quenched. Post-treatment of the aluminum component may include an aging heating process. The additively manufactured aluminum component can first be heated in the solution heating process, then quenched and then heated in the aging heating process.

Darüber hinaus ist aus der DE 10 2019 106 979 A1 ein Verfahren zur Herstellung eines dreidimensionalen Aluminiumlegierungsteils im Rahmen einer additiven Fertigung bekannt. Das additiv gefertigte Bauteil kann einer Lösungswärmebehandlungsphase und/oder einer alternden Wärmebehandlungsphase unterzogen werden.In addition, from the DE 10 2019 106 979 A1 discloses a method for producing a three-dimensional aluminum alloy part using additive manufacturing. The additively manufactured part may undergo a solution heat treatment phase and/or an aging heat treatment phase.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Nachbehandeln eines zumindest bereichsweise additiv gefertigten Bauteils sowie ein Bauteil zu schaffen, welche ein besonders energieeffizientes, gezieltes Anpassen einer Struktur des zumindest bereichsweise additiv gefertigten Bauteils ermöglichen.The object of the present invention is to create a method for post-treating a component that is at least partially additively manufactured and a component that enables a particularly energy-efficient, targeted adaptation of a structure of the at least partially additively manufactured component.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Nachbehandeln eines zumindest bereichsweise additiv gefertigten Bauteils mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 sowie durch ein Bauteil mit den Merkmalen von Patentanspruch 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweils abhängigen Ansprüchen sowie in der folgenden Beschreibung angegeben.According to the invention, this object is achieved by a method for post-treating a component that is additively manufactured at least in some areas, having the features of patent claim 1 and by a component having the features of patent claim 9 . Advantageous configurations with expedient developments of the invention are specified in the respective dependent claims and in the following description.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Nachbehandeln eines zumindest bereichsweise additiv gefertigten Bauteils, bei welchem das Bauteil in einem ersten Wärmebehandlungsschritt zumindest abschnittsweise erwärmt und über einen gewissen Zeitraum warmgehalten und danach in einem Abkühlschritt abgekühlt beziehungsweise optional aktiv abgeschreckt wird. Bei dem Verfahren ist es des Weiteren vorgesehen, dass das Bauteil zumindest abschnittsweise in einem zweiten Wärmebehandlungsschritt erwärmt und über einen gewissen Zeitraum warmgehalten wird. Somit wird das Bauteil zumindest abschnittsweise sowohl dem ersten Wärmebehandlungsschritt als auch dem zweiten Wärmebehandlungsschritt unterzogen. Bei dem ersten Wärmebehandlungsschritt handelt es sich beispielsweise um ein sogenanntes Lösungsglühen. Bei dem zweiten Wärmebehandlungsschritt handelt es sich insbesondere um eine sogenannte Warmauslagerung. Das Wärmebehandeln des Bauteils ermöglicht ein Anpassen einer Gefügestruktur des Bauteils, wodurch insbesondere eine Festigkeit des Bauteils eingestellt werden kann.The invention relates to a method for post-treating a component that is at least partially additively manufactured, in which the component is heated at least in sections in a first heat treatment step and kept warm for a certain period of time and then cooled in a cooling step or optionally actively quenched. The method also provides for the component to be heated at least in sections in a second heat treatment step and kept warm for a certain period of time. The component is thus subjected, at least in sections, to both the first heat treatment step and the second heat treatment step. The first heat treatment step is, for example, so-called solution annealing. The second heat treatment step is, in particular, a so-called artificial aging. The heat treatment of the component makes it possible to adjust a microstructure of the component, as a result of which the strength of the component can be adjusted in particular.

In dem zweiten Wärmebehandlungsschritt wird das Bauteil bereichsweise oder abschnittsweise erwärmt und warmgehalten. Insbesondere ist vorgesehen, zumindest den bereits im ersten Wärmebehandlungsschritt erwärmten und warmgehaltenen Bereich mit dem zweiten Wärmebehandlungsschritt zu versehen. Mit anderen Worten gibt es Bauteilbereiche, die eine zweifache Wärmebehandlung, getrennt von einer zwischenzeitlichen Abkühlung, erfahren haben. In besonders bevorzugter Weise wird also ein Bereich des Bauteils in einem ersten Wärmebehandlungsschritt zunächst örtlich kurzzeitlösungsgeglüht und in einem zweiten Wärmebehandlungsschritt gealtert beziehungsweise warmausgelagert. Bauteilbereiche, die eine solche doppelte Wärmebehandlung erfahren haben, weisen bevorzugter Weise eine höhere statische Festigkeit auf als Bereiche nach der ersten Wärmebehandlung.In the second heat treatment step, the component is heated in areas or sections and kept warm. In particular, it is provided that at least the area that was already heated and kept warm in the first heat treatment step is provided with the second heat treatment step. In other words, there are component areas that have undergone a double heat treatment, separated by an intermediate cooling. In a particularly preferred manner, a region of the component is first locally short-term solution annealed in a first heat treatment step and aged or artificially aged in a second heat treatment step. Component areas that have undergone such a double heat treatment preferably have a higher static strength than areas after the first heat treatment.

Unter dem additiven Fertigen des zumindest einen Bereichs des Bauteils ist zu verstehen, dass das Bauteil oder wenigstens ein Teil des Bauteils in einem Fertigungsverfahren hergestellt wird, welches wenigstens einen Prozess aus den Folgenden umfasst: 3D-Druck, selektives Laserschmelzen, selektives Lasersintern, selektives Elektronenstrahlschmelzen, selektives Elekronenstrahlsintern, Pulverauftragsschweißen und Drahtauftragsschweißen.Additive manufacturing of the at least one area of the component means that the component or at least part of the component is manufactured in a manufacturing process that includes at least one process from the following: 3D printing, selective laser melting, selective laser sintering, selective electron beam melting , selective electron beam sintering, powder deposition welding and wire deposition welding.

Um das Bauteil zum einen besonders energieeffizient und zum anderen besonders gezielt nachbehandeln zu können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass wenigstens ein erster additiv gefertigter Bereich des Bauteils in dem ersten Wärmebehandlungsschritt für höchstens 7 Minuten, insbesondere höchstens 3 Minuten, insbesondere höchstens 2 Minuten auf eine Temperatur von wenigstens 280 °C, insbesondere wenigstens 350 °C, insbesondere wenigstens 450 °C erwärmt und warmgehalten wird. Obwohl es sich bei diesem ersten Wärmebehandlungsschritt um eine Kurzzeitwärmebehandlung handelt, ist für den Fachmann nachvollziehbar, dass im Falle einer nur örtlichen Energieeinbringung in dem ersten Bereich des Bauteils auf Grund der Wärmeleitung im Bauteil auch zum ersten Bereich benachbarte beziehungsweise beabstandete Volumenelemente beziehungsweise sogar das ganze Bauteil eine Erwärmung im Vergleich zum Ausgangszustand erfahren kann beziehungsweise erfährt. Mittels des Kurzzeitlösungsglühens soll erreicht werden, dass zu Silizium unterschiedliche Legierungselemente in einer Matrix der Aluminiumlegierung verteilt werden. Im Vergleich zu einer konventionellen Lösungsglühbehandlung, die typischerweise bis zu mehreren Stunden dauert, wird durch die Kurzzeitwärmebehandlung gleichzeitig erreicht, dass sich die Siliziumstrukturen im Vergleich deutlich weniger stark vergröbern. Beispielsweise ist eine vorteilhafte Ausprägung die, dass nach der Kurzzeitwärmebehandlung die Siliziumkristalle verrundete Strukturen aufweisen und/oder feinverteilt in der Aluminiummatrix vorliegen.In order to be able to post-treat the component in a particularly energy-efficient manner and in a particularly targeted manner, the invention provides that at least a first additively manufactured region of the component be treated in the first heat treatment step for a maximum of 7 minutes, in particular a maximum of 3 minutes, in particular a maximum of 2 minutes at a time Temperature of at least 280 ° C, in particular at least 350 ° C, in particular at least 450 ° C is heated and kept warm. Although this first heat treatment step is a short-term heat treatment, it is understandable for the person skilled in the art that in the case of only local energy Introduction in the first area of the component due to thermal conduction in the component can also experience volume elements adjacent to or at a distance from the first area, or even the entire component, compared to the initial state or is experiencing. By means of short-term solution annealing, alloying elements that differ from silicon are to be distributed in a matrix of the aluminum alloy. Compared to a conventional solution annealing treatment, which typically lasts up to several hours, the short-time heat treatment also achieves that the silicon structures coarsen to a much lesser extent. For example, an advantageous characteristic is that after the short-term heat treatment, the silicon crystals have rounded structures and/or are present in the aluminum matrix in a finely divided form.

Das Erwärmen und Warmhalten des ersten Bereichs in dem ersten Wärmebehandlungsschritt auf wenigstens 280 Grad Celsius, insbesondere wenigstens 350 Grad Celsius, insbesondere wenigstens 450 Grad Celsius ermöglicht ein zumindest örtliches und/oder teilweises Lösungsglühen des ersten Bereichs des Bauteils. Das lediglich lokale Einstellen der Gefügestruktur des ersten Bereichs des additiv gefertigten Bauteils in dem ersten Wärmebehandlungsschritt ermöglicht ein besonders energieeffizientes Modifizieren des zumindest bereichsweise additiv gefertigten Bauteils, da es sich um eine Kurzzeitwärmebehandlung handelt und nicht zwingend das gesamte Bauteil einem ersten Wärmebehandlungsprozess unterworfen werden muss. Somit kann eine Wärmebehandlung des gesamten additiv gefertigten Bereichs des Bauteils in dem ersten Wärmebehandlungsschritt unterbleiben.The heating and keeping warm of the first area in the first heat treatment step to at least 280 degrees Celsius, in particular at least 350 degrees Celsius, in particular at least 450 degrees Celsius enables at least local and/or partial solution annealing of the first area of the component. The only local adjustment of the microstructure of the first area of the additively manufactured component in the first heat treatment step enables a particularly energy-efficient modification of the at least partially additively manufactured component, since it is a short-term heat treatment and the entire component does not necessarily have to be subjected to a first heat treatment process. A heat treatment of the entire additively manufactured area of the component in the first heat treatment step can thus be omitted.

In einer Weiterbildung der Erfindung hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn mittels einer Erwärmeinrichtung eine die Erwärmung und das Warmhalten bewirkende Energie auf den ersten additiv gefertigten Bereich begrenzt unmittelbar in das Bauteil eingebracht wird. Das bedeutet, dass in dem ersten Wärmebehandlungsschritt lediglich eine örtliche unmittelbare Energieeinbringung am Bauteil in dem wenigstens einen ersten additiv gefertigten Bereich des Bauteils erfolgt. Über die örtliche erste Wärmebehandlung des ersten Bereichs des additiv gefertigten Bereichs des Bauteils kann gezielt dieser erste Bereich in seiner Gefügestruktur und/oder bezüglich der Verteilung der Legierungselemente eingestellt werden. Durch das nachfolgende Abkühlen beziehungsweise dem aktiven Abschrecken zumindest des ersten Bereichs nach dieser ersten Wärmebehandlung wird eine sehr gute Ausgangsbasis geschaffen, um mit einem nachfolgenden Warmauslagerungsprozess des Bauteils eine zumindest örtliche Festigkeitssteigerung im Vergleich zum Zustand nach der ersten Wärmebehandlung zu erzielen.In a further development of the invention, it has been shown to be advantageous if, by means of a heating device, energy causing the heating and the keeping warm is introduced directly into the component, limited to the first additively manufactured area. This means that in the first heat treatment step there is only a local, direct introduction of energy to the component in the at least one first additively manufactured region of the component. The local first heat treatment of the first area of the additively manufactured area of the component can be used to specifically set this first area in terms of its microstructure and/or with regard to the distribution of the alloying elements. The subsequent cooling or active quenching of at least the first area after this first heat treatment creates a very good basis for achieving at least a local increase in strength with a subsequent artificial aging process of the component compared to the state after the first heat treatment.

In einer Weiterbildung der Erfindung hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn das Bauteil zumindest bereichsweise aus einer Leichtmetalllegierung, insbesondere einer Aluminiumlegierung additiv gefertigt wird. Unter einem Leichtmetall ist hierbei zu verstehen: Aluminium (AI), Magnesium (Mg) oder Titan (Ti). Dies bedeutet beispielsweise im Falle einer Aluminiumlegierung, dass eine solche Legierung zu mindestens 50 Gewichtsprozent aus Aluminium besteht und neben Aluminium auch weitere Legierungselemente wie beispielsweise Silizium (Si), Magnesium (Mg), Kupfer (Cu), Zirkonium (Zr) enthalten kann. Eine solche Aluminiumlegierung kann auch als Aluminiumbasiswerkstoff oder als Aluminiumbasismaterial bezeichnet werden. In analoger Weise ist unter einer Magnesiumlegierung eine Legierung zu verstehen, welche zu mindestens 50 Gewichtsprozent aus Magnesium besteht. Gleichermaßen handelt es sich bei einer Titanlegierung um eine Legierung, die zu mindestens 50 Gewichtsprozent aus Titan besteht. Mittels des Verfahrens ist die Leichtmetalllegierung besonders einfach und präzise in ihrer Gefügestruktur einstellbar.In a further development of the invention, it has proven to be advantageous if the component is additively manufactured at least in regions from a light metal alloy, in particular an aluminum alloy. A light metal is to be understood here as meaning: aluminum (Al), magnesium (Mg) or titanium (Ti). In the case of an aluminum alloy, for example, this means that such an alloy consists of at least 50 percent by weight aluminum and, in addition to aluminum, can also contain other alloying elements such as silicon (Si), magnesium (Mg), copper (Cu), zirconium (Zr). Such an aluminum alloy can also be referred to as an aluminum base material or as an aluminum base material. Analogously, a magnesium alloy is to be understood as an alloy which consists of at least 50 percent by weight magnesium. Likewise, a titanium alloy is an alloy that is at least 50 percent by weight titanium. The microstructure of the light metal alloy can be adjusted particularly easily and precisely by means of the method.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Bauteil zumindest bereichsweise aus einer siliziumhaltigen Aluminiumlegierung additiv gefertigt wird. Hierbei ist es vorgesehen, dass die siliziumhaltige Aluminiumlegierung wenigstens 0,3 Gewichtsprozent Silizium (Si), insbesondere wenigstens 3 Gewichtsprozent Silizium, insbesondere wenigstens 7 Gewichtsprozent Silizium umfasst. Ein überwiegender Bestandteil dieser Aluminiumlegierung ist - ausgedrückt in Gewichtsprozent - Aluminium (AI). Typischerweise beinhaltet eine Aluminiumlegierung weitere Legierungselemente wie beispielsweise Silizium und/oder Magnesium (Mg) und/oder Kupfer (Cu) und/oder Zirkonium (Zr) und/oder Strontium (Sr). In der Regel finden sich in solchen Aluminiumlegierungen noch weitere Begleitelemente, welche gezielt oder als Verunreinigungen unabsichtlich im Zuge eines Herstellungswegs mit eingebracht werden können. Das additive Fertigen des Bauteils aus der siliziumhaltigen Aluminiumlegierung ermöglicht eine besonders feine Verteilung des Siliziums. Das Wärmebehandeln der Aluminiumlegierung ermöglicht eine Veränderung der Anordnung von Legierungsbestandteilen. Hierdurch kann eine besonders vorteilhafte Struktur der Aluminiumlegierung erzielt werden.In an advantageous embodiment of the invention, it is provided that the component is produced additively, at least in regions, from a silicon-containing aluminum alloy. It is provided here that the silicon-containing aluminum alloy comprises at least 0.3 percent by weight silicon (Si), in particular at least 3 percent by weight silicon, in particular at least 7 percent by weight silicon. A predominant component of this aluminum alloy is - expressed in percent by weight - aluminum (Al). An aluminum alloy typically contains other alloying elements such as silicon and/or magnesium (Mg) and/or copper (Cu) and/or zirconium (Zr) and/or strontium (Sr). As a rule, such aluminum alloys also contain other accompanying elements, which can be introduced intentionally or unintentionally as impurities in the course of a production process. The additive manufacturing of the component from the silicon-containing aluminum alloy enables a particularly fine distribution of the silicon. Heat treating the aluminum alloy allows for a change in the arrangement of alloy components. As a result, a particularly advantageous structure of the aluminum alloy can be achieved.

Bei dem Verfahren wird somit das vollständig oder teilweise additiv gefertigte Bauteil bereitgestellt, welches vollständig oder abschnittsweise aus der Aluminiumlegierung besteht. Der erste Wärmebehandlungsschritt wird an dem ersten Bereich oder an mehreren ersten Bereichen des Bauteils, welche additiv gefertigt sind, durchgeführt. In dem ersten Wärmebehandlungsschritt erfolgt somit in besonders vorteilhafter Weise eine lokale Wärmebehandlung des Bauteils. Wenigstens eine Bauteilregion des Bauteils wird in dem Abkühlschritt abgekühlt, wobei das Bauteil insbesondere rasch abgekühlt wird. Im Anschluss an den Abkühlschritt kann das gesamte Bauteil oder zumindest ein Bereich des Bauteils im zweiten Wärmebehandlungsschritt wärmebehandelt werden. Hierdurch kann vorteilhafterweise das gesamte Bauteil beziehungsweise der gesamte additiv gefertigte Bereich des Bauteils warm ausgelagert werden.In the method, the completely or partially additively manufactured component is thus provided, which consists completely or in sections of the aluminum alloy. The first heat treatment step is at the first area or at several first areas of the component, which are additively manufactured. In the first heat treatment step, a local heat treatment of the component thus takes place in a particularly advantageous manner. At least one component region of the component is cooled in the cooling step, the component being cooled in particular rapidly. Following the cooling step, the entire component or at least a region of the component can be heat treated in the second heat treatment step. As a result, the entire component or the entire additively manufactured area of the component can advantageously be aged hot.

Es hat sich dabei als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn im zweiten Wärmebehandlungsschritt eine zumindest bereichsweise Erwärmung des Bauteils und ein Warmhalten auf wenigstens 120 Grad Celsius, insbesondere wenigstens 150 Grad Celsius erfolgt. Das Erwärmen und Warmhalten eines Bauteilbereichs oder des gesamten Bauteils in dem zweiten Wärmebehandlungsschritt auf wenigstens 120 Grad Celsius, insbesondere wenigstens 150 Grad Celsius, ermöglicht eine besonders vorteilhafte Warmauslagerung des Bauteils. Insgesamt erfolgt dadurch eine Festigkeitssteigerung des Bauteils insbesondere in Bereichen, die sowohl die erste Wärmebehandlung als auch die zweite Wärmebehandlung und somit eine zweifache Wärmebehandlung erfahren haben. Die Festigkeitssteigerung bezieht sich dabei auf den Festigkeitszustand des Bauteils in jeweiligen Bereichen des Bauteils, insbesondere dem wenigstens einen ersten Bereich, nach erfolgter erster Wärmebehandlung.It has proven particularly advantageous if, in the second heat treatment step, the component is heated at least in regions and kept warm to at least 120 degrees Celsius, in particular at least 150 degrees Celsius. The heating and keeping warm of a component area or the entire component in the second heat treatment step to at least 120 degrees Celsius, in particular at least 150 degrees Celsius, enables a particularly advantageous artificial aging of the component. Overall, this results in an increase in the strength of the component, particularly in areas that have undergone both the first heat treatment and the second heat treatment and thus a double heat treatment. The increase in strength relates to the strength state of the component in the respective areas of the component, in particular the at least one first area, after the first heat treatment has taken place.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn der erste Wärmebehandlungsschritt an wenigstens zwei ersten additiv gefertigten Bereichen des Bauteils zeitgleich oder zeitlich versetzt durchgeführt wird. Mit anderen Worten können mehrere erste Bereiche des Bauteils selektiv wärmebeaufschlagt werden. Auch hierbei ist für den Fachmann folgendes leicht erkennbar: obwohl es sich jeweils um Kurzzeitwärmebehandlungen handelt, ist davon auszugehen, dass auch zu den selektiv wärmebeaufschlagten ersten Bereichen benachbarte Volumenelemente beziehungsweise das gesamte Bauteil eine Erwärmung im Vergleich zum Ausgangszustand erfährt. Bei einem zeitgleichen Durchführen des ersten Wärmebehandlungsschritts an den wenigstens zwei additiv gefertigten ersten Bereichen des Bauteils kann dieser Wärmebehandlungsschritt mittels einer einzigen Erwärmeinrichtung durchgeführt werden. Hierdurch können die mehreren ersten additiv gefertigten Bereiche des Bauteils besonders einfach und zeitgleich kurzzeitwärmebehandelt, insbesondere kurzzeitlösungsgeglüht werden, wodurch der erste Wärmebehandlungsschritt an dem Bauteil besonders schnell durchgeführt werden kann. Hierdurch können besonders kurze Taktzeiten der Nachbehandlung des additiv gefertigten Bauteils umgesetzt werden. Um beispielsweise unterschiedlich lange Abkühlzeiten unterschiedlicher erster additiv gefertigter Bereiche des Bauteils zu ermöglichen, können die ersten additiv gefertigten Bereiche des Bauteils zeitlich zueinander versetzt in dem ersten Wärmebehandlungsschritt erwärmt werden. Bei einem zeitlich versetzten Durchführen des ersten Wärmebehandlungsschritts kann insbesondere bei einem besonders großen additiv gefertigten Bauteil eine besonders einfach konfigurierte Erwärmeinrichtung verwendet werden um den ersten Wärmebehandlungsschritt durchzuführen, wobei diese an die jeweiligen zu erwärmenden ersten additiv gefertigten Bereiche des Bauteils herangeführt werden kann. Ein Verwenden einer oft teuren und besonders großen Erwärmeinrichtung, mittels welcher weit voneinander entfernte additiv gefertigte Bereiche des Bauteils gleichzeitig im ersten Wärmebehandlungsschritt erwärmt werden können, kann unterbleiben. Folglich ist das zumindest bereichsweise additiv gefertigte Bauteil in dem ersten Wärmebehandlungsschritt besonders einfach erwärmbar, insbesondere lösungsglühbar.In a further embodiment of the invention, it has proven to be advantageous if the first heat treatment step is carried out on at least two first additively manufactured areas of the component at the same time or at different times. In other words, heat can be applied selectively to a plurality of first regions of the component. Here, too, the following is easily recognizable for the person skilled in the art: although short-term heat treatments are involved in each case, it can be assumed that volume elements adjacent to the selectively heat-loaded first areas or the entire component will also experience heating compared to the initial state. If the first heat treatment step is carried out simultaneously on the at least two additively manufactured first regions of the component, this heat treatment step can be carried out using a single heating device. As a result, the several first additively manufactured areas of the component can be subjected to short-time heat treatment, in particular short-time solution annealing, in a particularly simple and simultaneous manner, as a result of which the first heat treatment step on the component can be carried out particularly quickly. As a result, particularly short cycle times can be implemented for the after-treatment of the additively manufactured component. For example, in order to allow cooling times of different lengths for different first additively manufactured areas of the component, the first additively manufactured areas of the component can be heated offset in time to one another in the first heat treatment step. If the first heat treatment step is carried out at different times, in particular in the case of a particularly large additively manufactured component, a particularly simply configured heating device can be used to carry out the first heat treatment step, and this can be brought up to the respective first additively manufactured areas of the component to be heated. There is no need to use an often expensive and particularly large heating device, by means of which additively manufactured areas of the component that are far apart from one another can be heated simultaneously in the first heat treatment step. Consequently, the at least partially additively manufactured component can be heated particularly easily in the first heat treatment step, in particular can be solution annealed.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn der wenigstens eine erste additiv gefertigte Bereich des Bauteils nach dem Erwärmen und Warmhalten in dem ersten Wärmebehandlungsschritt aktiv abgeschreckt wird. Hierbei kann der wenigstens eine erste additiv gefertigte Bereich des Bauteils für ein besonders rasches Abkühlen in dem Abkühlungsschritt abgeschreckt werden, beispielsweise mit Wasser. Das bedeutet, dass der wenigstens eine erste additiv gefertigte Bereich des Bauteils durch Kontakt mit Wasser abgekühlt wird. Durch das Abschrecken kann der wenigstens eine erste additiv gefertigte Bereich des Bauteils besonders schnell nach dem ersten Wärmebehandlungsschritt in dem Abkühlschritt auf eine vorgegebene Temperatur abgekühlt werden, wodurch eine Gefügestruktur des wenigstens einen ersten additiv gefertigten Bereichs des Bauteils, insbesondere der Aluminiumlegierung, besonders präzise eingestellt werden kann. Aufgrund des besonders schnellen Abkühlens des wenigstens einen ersten additiv gefertigten Bereichs des Bauteils kann ein vorgegebenes Gefüge eingestellt werden, welches insbesondere eine gute Ausgangsbasis für eine Festigkeitssteigerung im Zuge der nachfolgenden zweiten Wärmebehandlung, insbesondere einer sogenannten Warmauslagerung, darstellt.In a further embodiment of the invention, it has proven to be advantageous if the at least one first additively manufactured region of the component is actively quenched in the first heat treatment step after it has been heated and kept warm. In this case, the at least one first additively manufactured region of the component can be quenched, for example with water, for particularly rapid cooling in the cooling step. This means that the at least one first additively manufactured area of the component is cooled by contact with water. As a result of quenching, the at least one first additively manufactured area of the component can be cooled down to a specified temperature particularly quickly after the first heat treatment step in the cooling step, as a result of which a microstructure of the at least one first additively manufactured area of the component, in particular the aluminum alloy, can be adjusted particularly precisely can. Due to the particularly rapid cooling of the at least one first additively manufactured area of the component, a predetermined microstructure can be set, which in particular represents a good starting point for an increase in strength in the course of the subsequent second heat treatment, in particular a so-called artificial aging.

Es hat sich als vorteilhaft gezeigt, wenn das Bauteil in dem ersten Wärmebehandlungsschritt und danach in dem zweiten Wärmebehandlungsschritt bearbeitet wird. Das bedeutet, dass das Bauteil zuerst in dem ersten Wärmebehandlungsschritt bereichsweise behandelt wird und anschließend in dem zweiten Wärmebehandlungsschritt zumindest bereichsweise behandelt wird, wobei zwischen den Wärmebehandlungsschritten das Bauteil in dem Abkühlschritt abgekühlt werden kann. Bei dem ersten Wärmebehandlungsschritt handelt es sich insbesondere um ein Lösungsglühen, mittels welchem zumindest ein Teilbereich eines additiv gefertigten Bereichs des Bauteils nachbearbeitet wird. In dem zweiten Wärmebehandlungsschritt wird zumindest der lösungsglühte Bereich, insbesondere zumindest der gesamte additiv gefertigte Bereich des Bauteils, insbesondere das gesamte Bauteil, warm ausgelagert. Über diese hintereinander durchgeführten Wärmebehandlungsschritte kann ein Gefüge und/oder die Festigkeit des additiv gefertigten Bauteils besonders präzise lokal eingestellt werden.It has proven to be advantageous if the component is processed in the first heat treatment step and then in the second heat treatment step. This means that the component is first treated in regions in the first heat treatment step and then at least in the second heat treatment step is treated in regions, wherein the component can be cooled in the cooling step between the heat treatment steps. The first heat treatment step is in particular a solution annealing, by means of which at least a partial area of an additively manufactured area of the component is reworked. In the second heat treatment step, at least the solution-annealed area, in particular at least the entire additively manufactured area of the component, in particular the entire component, is artificially aged. A microstructure and/or the strength of the additively manufactured component can be set particularly precisely locally via these heat treatment steps carried out one after the other.

In weitere Ausgestaltung der Erfindung hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn das Bauteil in wenigstens einem der Wärmebehandlungsschritte zumindest bereichsweise mittels mindestens einer Laserstrahlquelle und/oder mittels mindestens einer Elektronenstrahlquelle und/oder mittels mindestens einer Induktionseinheit und/oder mittels mindestens einer Infrarotstrahleinheit und/oder mittels lichtemittierender Dioden und/oder mittels eines Ofens und/oder mittels eines Salzbads erwärmt und warmgehalten wird. Da es sich bei dem ersten Wärmebehandlungsschritt um eine Kurzzeitwärmebehandlung handelt, ist es besonders vorteilhaft, wenn der Energieeintrag lokal begrenzt in das Bauteil erfolgt, denn dieser lokal begrenzte Energieeintrag erlaubt eine schnelle Erreichung der angestrebten Zieltemperatur. Daher sind für den ersten Wärmebehandlungsschritt insbesondere solche Energiequellen besonders vorteilhaft, welche in kurzer Zeit viel Energie räumlich selektiv einbringen können. Daher bieten sich für den ersten Wärmebehandlungsschritt vorteilhafterweise an: mindestens eine Laserstrahlquelle und/oder mindestens eine Elektronenstrahlquelle und/oder mindestens eine Induktionseinheit und/oder mindestens eine Infrarotstrahleinheit und/oder lichtemittierende Dioden. Mittels der jeweiligen Erwärmeinrichtung ist Energie in den zu erwärmenden additiv gefertigten Bereich des Bauteils einbringbar, mittels welcher eine Temperaturerhöhung des zu erwärmenden additiv gefertigten Bereichs beziehungsweise ein Halten der Temperatur im wärmezubehandelnden additiv gefertigten Bereich erwirkbar ist. Die aufgezählten Erwärmeinrichtungen ermöglichen ein besonders genaues Einstellen einer Temperatur des zu erwärmenden Bereichs des Bauteils in dem jeweiligen Wärmebehandlungsschritt. Darüber hinaus ermöglichen diese Erwärmeinrichtungen ein besonders effizientes Erwärmen und Warmhalten des jeweiligen Bereichs des Bauteils in dem jeweiligen Wärmebehandlungsschritt.In a further embodiment of the invention, it has proven to be advantageous if the component, in at least one of the heat treatment steps, is treated at least in some areas by means of at least one laser beam source and/or by means of at least one electron beam source and/or by means of at least one induction unit and/or by means of at least one infrared beam unit and/or is heated and kept warm by means of light-emitting diodes and/or by means of an oven and/or by means of a salt bath. Since the first heat treatment step is a short-term heat treatment, it is particularly advantageous if the energy input into the component is locally limited, because this locally limited energy input allows the desired target temperature to be reached quickly. Therefore, for the first heat treatment step, those energy sources are particularly advantageous which can introduce a large amount of energy in a spatially selective manner in a short time. Therefore, the following are advantageously available for the first heat treatment step: at least one laser beam source and/or at least one electron beam source and/or at least one induction unit and/or at least one infrared beam unit and/or light-emitting diodes. The respective heating device can be used to introduce energy into the additively manufactured area of the component to be heated, by means of which the temperature of the additively manufactured area to be heated can be increased or the temperature can be maintained in the additively manufactured area to be heat-treated. The heating devices listed enable the temperature of the region of the component to be heated to be set particularly precisely in the respective heat treatment step. In addition, these heating devices enable a particularly efficient heating and keeping warm of the respective area of the component in the respective heat treatment step.

Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Bauteil, welches zumindest bereichsweise additiv gefertigt ist und anschließend in einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche nachbehandelt worden ist. Das bedeutet, dass das Bauteil zumindest bereichsweise und somit in dem ersten, additiv gefertigten Bereich in dem ersten Wärmebehandlungsschritt erwärmt und warmgehalten worden ist. Anschließend ist in einem Abkühlungsschritt der erste Bereich des Bauteils oder das gesamte Bauteil abgekühlt worden. Im Anschluss daran ist das Bauteil teilweise und vollständig in dem zweiten Wärmebehandlungsschritt erwärmt und warmgehalten worden. Das Bauteil weist somit insbesondere einen additiv gefertigten Bereich auf, welcher lösungsgeglüht und warmausgelagert ist. Weiterhin kann das Bauteil wenigstens einen additiv gefertigten Bereich aufweisen, in welchem ein Lösungsglühen unterblieben ist. Eine Struktur des Bauteils ist aufgrund des beschriebenen Nachbehandlungsverfahrens besonders präzise eingestellt, wodurch das Bauteil besonders vorteilhaft auf eine Anwendung für das Bauteil in seiner Struktur, insbesondere in seiner Festigkeit angepasst ist. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltung des Erfindungsgemäßen Verfahrens sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Bauteils anzusehen und umgekehrt.The invention also relates to a component which is additively manufactured at least in some areas and has subsequently been post-treated in a method according to one of the preceding claims. This means that the component has been heated and kept warm at least in regions and thus in the first, additively manufactured region in the first heat treatment step. Then, in a cooling step, the first area of the component or the entire component has been cooled. Following this, the component has been partially and completely heated and kept warm in the second heat treatment step. The component thus has in particular an additively manufactured area which is solution annealed and artificially aged. Furthermore, the component can have at least one additively manufactured area in which no solution annealing has taken place. A structure of the component is adjusted particularly precisely due to the post-treatment method described, as a result of which the component is particularly advantageously adapted to an application for the component in its structure, in particular in its strength. Advantages and advantageous configurations of the method according to the invention are to be regarded as advantages and advantageous configurations of the component according to the invention and vice versa.

In einer Weiterbildung hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn es sich zumindest bei dem wenigstens einen additiv gefertigten Bereich des Bauteils um eine Aluminiumlegierung mit einem Siliziumgehalt von mindestens 0,3 Gewichtsprozent, insbesondere um eine Aluminiumlegierung mit einem Siliziumgehalt von mindestens 3 Gewichtsprozent und ganz insbesondere um eine Aluminiumlegierung mit einem Siliziumgehalt von mindestens 7 Gewichtsprozent handelt. Hierbei kann bei einem Durchführen des Verfahrens an dem Bauteil eine besonders feine Verteilung des Siliziums in der Aluminiumlegierung erzielt werden. Das Wärmebehandeln der Aluminiumlegierung ermöglicht eine Veränderung der Anordnung von Legierungsbestandteilen, insbesondere des Siliziums. Hierdurch kann eine besonders vorteilhafte Struktur der Aluminiumlegierung erzielt werden.In one development, it has proven to be advantageous if at least the at least one additively manufactured region of the component is an aluminum alloy with a silicon content of at least 0.3 percent by weight, in particular an aluminum alloy with a silicon content of at least 3 percent by weight and very particularly is an aluminum alloy with a silicon content of at least 7 percent by weight. A particularly fine distribution of the silicon in the aluminum alloy can be achieved when the method is carried out on the component. Heat treating the aluminum alloy allows the arrangement of alloy components, particularly the silicon, to be altered. As a result, a particularly advantageous structure of the aluminum alloy can be achieved.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung(en). Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further advantages, features and details of the invention result from the following description of preferred exemplary embodiments and from the drawing(s). The features and combinations of features mentioned above in the description and the features and combinations of features mentioned below in the description of the figures and/or shown alone in the figures can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own, without going beyond the scope of the leave invention.

Dabei zeigen:

  • 1 Ein erstes Verfahrensschema zum Nachbehandeln eines zumindest bereichsweise additiv gefertigten Bauteils, insbesondere eines Kraftfahrzeugbauteils, bei dessen zugrunde liegenden Verfahren das Bauteil in zwei zueinander unterschiedlichen Wärmebehandlungsschritten erwärmt, warmgehalten und zwischen den Wärmebehandlungsschritten in einem Abkühlschritt abgekühlt wird, wobei der erste Wärmebehandlungsschritt zumindest an einem ersten additiv gefertigten Bereich des Bauteils erfolgt und wobei der zweite Wärmebehandlungsschritt am ganzen Bauteil oder an einem Bereich des Bauteils erfolgt, insbesondere in dem ersten Bereich; und
  • 2 ein zweites Verfahrensschema zum Nachbehandeln des zumindest bereichsweise additiv gefertigten Bauteils, bei welchem das Bauteil in den zueinander unterschiedlichen Wärmebehandlungsschritten nacheinander erwärmt und warmgehalten wird und zwischen den Wärmebehandlungsschritten in einem Abkühlschritt abgekühlt wird, wobei der erste Wärmebehandlungsschritt an mehreren ersten additiv gefertigten Bereichen des Bauteils erfolgt und wobei der zweite Wärmebehandlungsschritt am ganzen Bauteil oder an mindestens einem Bereich des Bauteils erfolgt, insbesondere in dem wenigstens einen ersten Bereich, welcher bereits zuvor der ersten Wärmebehandlung unterworfen worden ist.
show:
  • 1 A first process scheme for post-treating an at least partially addi Actively manufactured component, in particular a motor vehicle component, in the underlying process of which the component is heated in two different heat treatment steps, kept warm and cooled in a cooling step between the heat treatment steps, with the first heat treatment step taking place at least on a first additively manufactured area of the component and with the second heat treatment step takes place on the entire component or on a region of the component, in particular in the first region; and
  • 2 a second process scheme for post-treating the at least partially additively manufactured component, in which the component is successively heated and kept warm in the different heat treatment steps and is cooled in a cooling step between the heat treatment steps, with the first heat treatment step taking place in a plurality of first additively manufactured areas of the component and wherein the second heat treatment step takes place on the entire component or on at least one area of the component, in particular in the at least one first area which has already been previously subjected to the first heat treatment.

In den 1 und 2 ist jeweils ein Verfahrensschema für ein Verfahren zum Nachbehandeln eines Bauteils 1 dargestellt. Bei dem Bauteil 1 handelt es sich vorliegend um ein Kraftfahrzeugbauteil für ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen Kraftwagen, insbesondere einen Personenkraftwagen. Das Bauteil 1 kann vollständig durch additive Fertigung hergestellt sein oder in Hybridbauweise hergestellt sein, worunter zu verstehen ist, dass das Bauteil wenigstens einen durch additive Fertigung bereitgestellten Bereich sowie wenigstens einen nicht durch additive Fertigung bereitgestellten Bereich aufweist. Das Bauteil 1 kann somit vollständig oder abschnittsweise additiv hergestellt sein.In the 1 and 2 a process diagram for a process for post-treating a component 1 is shown in each case. In the present case, the component 1 is a motor vehicle component for a motor vehicle, in particular a motor vehicle, in particular a passenger car. The component 1 can be produced entirely by additive manufacturing or can be produced using a hybrid construction, which means that the component has at least one area provided by additive manufacturing and at least one area not provided by additive manufacturing. The component 1 can thus be produced additively in its entirety or in sections.

In einem ersten Verfahrensschritt V1 der jeweiligen Verfahren wird somit das Bauteil 1 zumindest bereichsweise additiv gefertigt bereitgestellt. Ein zweiter Verfahrensschritt V2, ein dritter Verfahrensschritt V3 und ein vierter Verfahrensschritt V4 beschreiben eine Nachbehandlung des zumindest bereichsweise additiv gefertigten Bauteils 1. Bei dem zweiten Verfahrensschritt V2 handelt es sich um einen ersten Wärmebehandlungsschritt, in welchem ein Teilbereich des Bauteils 1 eine Wärmebehandlung erfährt. Bei dem Teilbereich handelt es sich um einen ersten additiv gefertigten Bereich 2 des Bauteils 1. In dem ersten Wärmebehandlungsschritt und somit im zweiten Verfahrensschritt V2 kann wie in 1 gezeigt ist ein erster additiv gefertigter Bereich 2 des Bauteils 1 in dem ersten Wärmebehandlungsschritt erwärmt werden oder wie in 2 gezeigt ist mehrere erste additiv gefertigte Bereiche 2 des Bauteils 1 erwärmt werden. Nach dem Aufwärmen der betreffenden Bereiche wird dort eine bestimmte Temperatur gehalten.In a first method step V1 of the respective method, the component 1 is thus provided in an additively manufactured manner, at least in some areas. A second method step V2, a third method step V3 and a fourth method step V4 describe a post-treatment of the at least partially additively manufactured component 1. The second method step V2 is a first heat treatment step, in which a partial area of the component 1 undergoes a heat treatment. The partial area is a first additively manufactured area 2 of the component 1. In the first heat treatment step and thus in the second method step V2, as in 1 a first additively manufactured area 2 of the component 1 is shown in the first heat treatment step or as in FIG 2 several first additively manufactured areas 2 of the component 1 are shown. After the relevant areas have been warmed up, a certain temperature is maintained there.

Bei dem Erwärmen der mehreren ersten additiv gefertigten Bereiche 2 des Bauteils 1 können die mehreren ersten Bereiche 2 gleichzeitig oder nacheinander und somit zeitversetzt der Wärmebehandlung unterzogen werden. In dem ersten Wärmebehandlungsschritt und somit in dem zweiten Verfahrensschritt V2 wird mittels einer Erwärmeinrichtung eine die Erwärmung und das Warmhalten bewirkende Energie in den mindestens einen ersten Bereich 2 das Bauteil 1 eingebracht. Ein aktives Einbringen der die Erwärmung und das Warmhalten bewirkende Energie mittels der Erwärmeinrichtung in einen zu dem wenigstens einen ersten Bereich 2 unterschiedlichen weiteren additiv gefertigten Bereich des Bauteils 1 unterbleibt bei einer lediglich lokal vorgenommenen ersten Wärmebehandlung des additiv gefertigten Bereichs des Bauteils. Für den Fachmann ist erkennbar, dass auch die zu den selektiv wärmebeaufschlagten Bereichen benachbarten beziehungsweise beabstandeten Volumenelemente beziehungsweise das gesamte Bauteil eine Erwärmung im Vergleich zum Ausgangszustand erfahren kann beziehungsweise erfährt.During the heating of the plurality of first additively manufactured regions 2 of the component 1, the plurality of first regions 2 can be subjected to the heat treatment simultaneously or one after the other and thus at different times. In the first heat treatment step and thus in the second method step V2, energy that causes the heating and the keeping warm is introduced into the at least one first region 2 of the component 1 by means of a heating device. An active introduction of the energy causing the heating and keeping warm by means of the heating device in a further additively manufactured area of the component 1 that differs from the at least one first area 2 is omitted if the first heat treatment of the additively manufactured area of the component is carried out only locally. It is recognizable for the person skilled in the art that the volume elements adjacent to or at a distance from the regions that are selectively subjected to heat, or the entire component, can or does experience heating compared to the initial state.

In dem zweiten Verfahrensschritt V2 erfolgt somit zumindest ein lokales Erwärmen des additiv gefertigten Bereichs des Bauteils 1 sowie ein Warmhalten des wenigstens einen additiv gefertigten ersten Bereichs 2 des Bauteils über eine gewisse Zeitdauer. Bei dem ersten Wärmebehandlungsschritt handelt es sich vorliegend um eine Wärmebehandlung, bei welcher der wenigstens eine erste additiv gefertigte Bereich 2 des Bauteils 1 auf eine Temperatur von wenigstens 280 Grad Celsius, insbesondere wenigstens 350 Grad Celsius, insbesondere wenigstens 450 Grad Celsius erwärmt und auf dieser Temperatur gehalten wird. Der Wärmebehandlungsprozess insbesondere bei diesen höheren Temperaturen wird auch als Lösungsglühen bezeichnet.In the second method step V2, the additively manufactured area of the component 1 is at least locally heated and the at least one additively manufactured first area 2 of the component is kept warm for a certain period of time. In the present case, the first heat treatment step is a heat treatment in which the at least one first additively manufactured region 2 of the component 1 is heated to a temperature of at least 280 degrees Celsius, in particular at least 350 degrees Celsius, in particular at least 450 degrees Celsius and at this temperature is held. The heat treatment process, especially at these higher temperatures, is also referred to as solution annealing.

Der additiv gefertigte Bereich des Bauteils 1 beziehungsweise im Falle eines vollständig additiv gefertigten Bauteils 1 ist das gesamte Bauteil vorliegend aus einer siliziumhaltigen Aluminiumlegierung bereitgestellt. Hierbei weist die Aluminiumlegierung einen Silizium-Anteil von mindestens 0,3 Gewichtsprozent Silizium, insbesondere von mindestens 3 Gewichtsprozent Silizium (Si) auf. Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn die Aluminiumlegierung mindestens 7 Gewichtsprozent Silizium aufweist. Ein überwiegender Bestandteil dieser Aluminiumlegierung ist - ausgedrückt in Gewichtsprozent - Aluminium (AI). Typischerweise beinhaltet eine Aluminiumlegierung weitere Legierungselemente wie beispielsweise Silizium und/oder Magnesium (Mg) und/oder Kupfer (Cu) und/oder Zirkonium (Zr) und/oder Strontium (Sr). In der Regel finden sich in solchen Aluminiumlegierungen noch weitere Begleitelemente, welche gezielt oder als Verunreinigungen unabsichtlich im Zuge eines Herstellungswegs mit eingebracht werden können.The additively manufactured area of the component 1 or, in the case of a completely additively manufactured component 1, the entire component is provided in the present case from a silicon-containing aluminum alloy. In this case, the aluminum alloy has a silicon content of at least 0.3 percent by weight silicon, in particular at least 3 percent by weight silicon (Si). It has proven particularly advantageous if the aluminum alloy has at least 7 percent by weight silicon. A predominant component of this aluminum alloy is - expressed in percent by weight - aluminum (Al). Typically includes an alu miniumAlloy other alloying elements such as silicon and/or magnesium (Mg) and/or copper (Cu) and/or zirconium (Zr) and/or strontium (Sr). As a rule, such aluminum alloys also contain other accompanying elements, which can be introduced intentionally or unintentionally as impurities in the course of a production process.

Im Rahmen der additiven Fertigung zumindest des Teilbereichs des Bauteils 1 liegt das Silizium aufgrund der additiven Fertigung besonders gleichmäßig sowie besonders fein verteilt vor. Um eine Zerstörung der feinen Silizium-Verteilung und/oder eine starke Vergröberung der Siliziumkristalle in dem Bauteil 1 in Folge des Lösungsglühens zumindest im Wesentlichen zu vermeiden ist es vorgesehen, dass der erste additiv gefertigte Bereich 2 des Bauteils 1 in dem ersten Wärmebehandlungsschritt besonders kurz erwärmt und warmgehalten wird. Unter dem besonders kurzen Erwärmen und Warmhalten des wenigstens einen ersten Bereichs 2 des Bauteils 1 ist zu verstehen, dass der wenigstens eine erste additiv gefertigte Bereich 2 mittels einer Erwärmeinrichtung erwärmt und warmgehalten wird. Hierdurch wird der wenigstens eine erste additiv gefertigte Bereich 2 des Bauteils 1 in dem ersten Wärmebehandlungsschritt für höchstens 7 Minuten, insbesondere höchstens 3 Minuten, insbesondere höchstens 2 Minuten auf eine Temperatur von wenigstens 280 °C, insbesondere wenigstens 350 °C, insbesondere wenigstens 450 °C erwärmt und warmgehalten. Der soeben beschriebene Zeitraum der Energieeinbringung kann sowohl die Phase des Erwärmens auf die angestrebte Zieltemperatur als auch die Haltephase auf Zieltemperatur umfassen. Grundsätzlich ist vorstellbar, dass nacheinander auch mehrere Zieltemperaturen im Rahmen des ersten Wärmebehandlungsschrittes angefahren werden. Genauso ist vorstellbar, dass im Rahmen des ersten Wärmebehandlungsschrittes zumindest im wenigstens einen ersten Bereich 2 des Bauteils 1 ein Temperaturkorridor eingestellt wird, dessen Untergrenze bei 280° Celsius liegt.As part of the additive manufacturing of at least the partial area of the component 1, the silicon is particularly uniform and particularly finely distributed due to the additive manufacturing. In order to at least essentially prevent the destruction of the fine silicon distribution and/or a strong coarsening of the silicon crystals in the component 1 as a result of the solution annealing, it is provided that the first additively manufactured region 2 of the component 1 is heated particularly briefly in the first heat treatment step and kept warm. The particularly short heating and keeping warm of the at least one first region 2 of the component 1 is to be understood as meaning that the at least one first additively manufactured region 2 is heated and kept warm by means of a heating device. As a result, the at least one first additively manufactured region 2 of the component 1 is heated to a temperature of at least 280° C., in particular at least 350° C., in particular at least 450° C. in the first heat treatment step for a maximum of 7 minutes, in particular a maximum of 3 minutes, in particular a maximum of 2 minutes C heated and kept warm. The period of energy input just described can include both the phase of heating to the desired target temperature and the holding phase at the target temperature. In principle, it is conceivable that several target temperatures are approached one after the other as part of the first heat treatment step. It is also conceivable that as part of the first heat treatment step, a temperature corridor is set at least in the at least one first region 2 of the component 1, the lower limit of which is 280° Celsius.

Nach dem ersten Wärmebehandlungsschritt in dem zweiten Verfahrensschritt V2 wird der wenigstens eine erste additiv gefertigte Bereich 2 des Bauteils 1, insbesondere das gesamte Bauteil 1 einem dritten Verfahrensschritt V3, einem Abkühlungsschritt unterzogen. In dem Abkühlungsschritt V3 wird somit zumindest der erste additiv gefertigte Bereich 2 des Bauteils 1 abgekühlt, vorliegend indem der wenigstens eine erste Bereich 2 des Bauteils 1 abgeschreckt wird. Hierbei kann der wenigstens eine erste Bereich 2 des Bauteils 1 durch Kontakt mit Wasser abgeschreckt werden. Das Abschrecken ermöglicht ein besonders schnelles Beenden eines Umstrukturierungsvorgangs zumindest in dem wenigsten einen ersten Bereich 2 des Bauteils 1, welcher während des ersten Wärmebehandlungsschritts abläuft. In einem vierten Verfahrensschritt V4 wird ein zweiter Wärmebehandlungsschritt an dem Bauteil 1 durchgeführt. In dem zweiten Wärmebehandlungsschritt wird das Bauteil 1 zumindest bereichsweise oder vollständig erwärmt, wodurch insbesondere eine sogenannte Warmauslagerung erfolgt. Für die Warmauslagerung wird das Bauteil 1 teilweise oder vollständig für wenigstens 20 Minuten auf eine Temperatur von wenigstens 120 Grad Celsius, insbesondere wenigstens 150 Grad Celsius erwärmt. Im zweiten Verfahrensschritt V2 und/oder im vierten Verfahrensschritt V4 kann der jeweilige zu erwärmende und warmzuhaltende Bereich mittels einer Erwärmeinrichtung mit Energie beaufschlagt werden, welche vorliegend mindestens eine Laserstrahlquelle und/oder mindestens eine Elektronenstrahlquelle und/oder mindestens eine Induktionseinheit und/oder mindestens eine Infrarotstrahleinheit und/oder lichtemittierende Dioden und/oder einen Ofen und/oder ein Salzbad umfasst.After the first heat treatment step in the second method step V2, the at least one first additively manufactured region 2 of the component 1, in particular the entire component 1, is subjected to a third method step V3, a cooling step. In the cooling step V3, at least the first additively manufactured region 2 of the component 1 is thus cooled, in the present case by the at least one first region 2 of the component 1 being quenched. Here, the at least one first area 2 of the component 1 can be quenched by contact with water. Quenching enables a restructuring process to be ended particularly quickly, at least in the at least one first region 2 of the component 1, which takes place during the first heat treatment step. A second heat treatment step is carried out on the component 1 in a fourth method step V4. In the second heat treatment step, the component 1 is heated at least in certain areas or completely, as a result of which so-called artificial aging takes place in particular. For artificial aging, the component 1 is partially or completely heated to a temperature of at least 120 degrees Celsius, in particular at least 150 degrees Celsius, for at least 20 minutes. In the second method step V2 and/or in the fourth method step V4, the respective area to be heated and kept warm can be supplied with energy by means of a heating device, which in the present case has at least one laser beam source and/or at least one electron beam source and/or at least one induction unit and/or at least one infrared beam unit and/or light emitting diodes and/or an oven and/or a salt bath.

Dem beschriebenen Verfahren zum Nachbehandeln des zumindest bereichsweise additiv gefertigten Bauteils 1 sowie dem zumindest bereichsweise additiv gefertigten Bauteil 1, welches nachbehandelt ist, liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bei Aluminiumgussbauteilen oder bei Bauteilen aus Aluminiumknetlegierungen in der Regel sogenannte Warmauslagerungen durchgeführt werden, um mittels Ausscheidungshärtung eine Festigkeitssteigerung im Material durchzuführen. Um besonders hohe Festigkeiten zu erzielen, kann eine aufwendige Wärmebehandlungskette durchgeführt werden. Eine solche Wärmebehandlungskette kann auch als T6-Wärmebehandlung bezeichnet werden. Diese Wärmebehandlungskette umfasst die Schritte Lösungsglühen, Abschrecken und Warmauslagern.The method described for post-treating the at least partially additively manufactured component 1 as well as the at least partially additively manufactured component 1, which is post-treated, is based on the finding that so-called artificial aging is generally carried out in the case of cast aluminum components or components made of wrought aluminum alloys in order to achieve a to increase the strength of the material. In order to achieve particularly high strength, a complex heat treatment chain can be carried out. Such a heat treatment chain can also be referred to as a T6 heat treatment. This heat treatment chain includes the steps of solution annealing, quenching and artificial aging.

Beim Lösungsglühen wird das nachzubehandelnde Bauteil 1 typischerweise beim Stand der Technik bei etwa 500 Grad Celsius über mehrere Stunden geglüht. Hierdurch werden in der Aluminiumlegierung befindliche Legierungselemente in Lösung gebracht. Durch ein rasches Abschrecken entsteht ein zunächst thermodynamisch instabiler Zustand, in welchem die Matrix der Aluminiumlegierung an Legierungselementen übersättigt ist. Diese Übersättigung wirkt als Triebkraft für eine Ausscheidungshärtung im Zuge der nachfolgenden Warmauslagerung. Eine solche Warmauslagerung erfolgt beim Stand der Technik bei zirka 200 Grad Celsius und dauert zirka 2 Stunden. Während der Warmauslagerung gehen die Legierungselemente untereinander und/oder mit Aluminium chemische Verbindungen ein, wobei sich Ausscheidungen bilden können. Diese Ausscheidungen führen zu einer erhöhten Festigkeit, da die Ausscheidungen für bei einer Materialverformung nötige Versetzungsbewegungen als Hindernisse wirken.In the case of solution annealing, the component 1 to be post-treated is typically annealed at around 500 degrees Celsius for several hours in the prior art. As a result, alloying elements present in the aluminum alloy are dissolved. Rapid quenching initially creates a thermodynamically unstable state in which the matrix of the aluminum alloy is oversaturated with alloying elements. This supersaturation acts as a driving force for precipitation hardening during subsequent artificial aging. In the prior art, such artificial aging takes place at around 200 degrees Celsius and lasts around 2 hours. During artificial aging, the alloying elements form chemical compounds with one another and/or with aluminum, which can result in the formation of precipitates. These precipitations lead to increased strength, since the precipitations act as obstacles for dislocation movements that are necessary when the material is deformed.

Insbesondere bei Aluminium-Gusslegierungen, bei welchen es sich um AluminiumLegierungen mit einem Siliziumgehalt von typischerweise 7 bis 12 Gewichtsprozent Silizium handelt, beispielsweise AISi7Mg, AISi10Mg, AISi9Cu3, dient das Lösungsglühen auch dazu, beim Gießen mehr oder weniger grob ausgeschiedenes Silizium etwas einzuformen, wodurch mechanische Eigenschaften der Aluminiumlegierung verbessert werden können. Hierbei ist eine Wahl einer Temperatur sowie eine Wahl einer Dauer des Lösungsglühens davon abhängig in welchem Grad Legierungselemente in Lösung zu bringen sind beziehungsweise in welchem Grad das Silizium eingeformt werden soll.Particularly in the case of aluminum casting alloys, which are aluminum alloys with a silicon content of typically 7 to 12 percent by weight silicon, for example AISi7Mg, AISi10Mg, AISi9Cu3, solution annealing also serves to shape more or less coarsely precipitated silicon during casting, creating mechanical Properties of the aluminum alloy can be improved. In this case, a choice of a temperature and a choice of a duration of the solution annealing depends on the degree to which alloying elements are to be dissolved or the degree to which the silicon is to be formed.

Bei additiv hergestellten siliziumhaltigen Aluminiumlegierungen, wie beispielsweise 3D-gedrucktem AISi10Mg, liegt das Gefüge nach dem additiven Fertigen auf Grund von prozessbedingten sehr hohen Abschreckraten im Hinblick auf die Siliziumstrukturen wesentlich feiner vor als bei Gusslegierungen. Wird eine additiv gefertigte AISi10Mg Legierung mit gleichen Lösungsglühparametern behandelt wie eine gegossene AISi10Mg Legierung, also beispielsweise über 4 Stunden bei 500 Grad Celsius, werden gleichermaßen Legierungselemente in Lösung gebracht. Hierbei werden jedoch die vormals sehr feinen Siliziumstrukturen der additiv hergestellten siliziumhaltigen Aluminiumlegierung verändert, in der Regel umgelagert und vergröbert. Durch eine nachfolgende Wärmeauslagerung kann zwar die additiv gefertigte siliziumhaltige Aluminiumlegierung an Festigkeit gegenüber dem lösungsgeglühten Zustand gewinnen aufgrund einer Ausscheidungshärtung, verliert aber gegenüber dem gedruckten Ausgangszustand unter Umständen an Festigkeit, da im Zuge des Lösungsglühens die Siliziumstrukturen nachteilig verändert und/oder vergröbert werden können. In Summe kann hierdurch eine klassische T6-Wärmebehandlung von additiv gefertigten siliziumhaltigen Aluminiumlegierungen eine weniger deutliche Festigkeitssteigerung als gegossene siliziumhaltige Aluminiumlegierungen aufweisen.In the case of additively manufactured silicon-containing aluminum alloys, such as 3D-printed AISi10Mg, the microstructure is much finer after additive manufacturing than with cast alloys due to the very high quenching rates associated with the process with regard to the silicon structures. If an additively manufactured AISi10Mg alloy is treated with the same solution annealing parameters as a cast AISi10Mg alloy, i.e. for 4 hours at 500 degrees Celsius, for example, alloy elements are dissolved in the same way. Here, however, the formerly very fine silicon structures of the additively manufactured silicon-containing aluminum alloy are changed, usually rearranged and coarsened. Subsequent heat aging can increase the strength of the additively manufactured silicon-containing aluminum alloy compared to the solution-annealed state due to precipitation hardening, but it may lose strength compared to the printed initial state, since the silicon structures can be adversely changed and/or coarsened in the course of the solution annealing. All in all, a classic T6 heat treatment of additively manufactured silicon-containing aluminum alloys can show a less significant increase in strength than cast silicon-containing aluminum alloys.

Bei dem beschriebenen Verfahren zum Nachbehandeln des zumindest bereichsweise additiv gefertigten Bauteils 1 werden diese beschriebenen nachteiligen Effekte beim Lösungsglühen vermieden beziehungsweise zumindest verringert. Im zweiten Verfahrensschritt V2 wird ein Kurzzeitlösungsglühen der zumindest bereichsweise additiv gefertigten Legierung, insbesondere der additiv gefertigten, siliziumhaltigen Aluminiumlegierung durchgeführt. Die siliziumhaltige Aluminiumlegierung umfasst hierbei einen Siliziumgehalt von mindestens 0,3 Gewichtsprozent Silizium, insbesondere von mindestens 3 Gewichtsprozent Silizium. Als besonders vorteilhaft hat sich erwiesen, wenn die Aluminiumlegierung mindestens 7 Gewichtsprozent Silizium aufweist.In the described method for post-treating the at least partially additively manufactured component 1, these described disadvantageous effects during solution annealing are avoided or at least reduced. In the second method step V2, a short-term solution annealing of the at least partially additively manufactured alloy, in particular the additively manufactured, silicon-containing aluminum alloy, is carried out. The silicon-containing aluminum alloy has a silicon content of at least 0.3 percent by weight silicon, in particular at least 3 percent by weight silicon. It has proven to be particularly advantageous if the aluminum alloy has at least 7 percent by weight silicon.

Das Kurzzeitlösungsglühen der additiv gefertigten Legierung kann in einem ähnlichen Temperaturbereich durchgeführt werden wie bei Aluminiumgusslegierungen oder Aluminiumknetlegierungen. Dieser Temperaturbereich liegt in der Regel bei mehr als 450°C und ist nach oben durch eine Schmelztemperatur des Bauteils 1 begrenzt, wodurch vermieden werden kann, dass das Bauteil 1 nach der Nachbehandlung Aufschmelzungen aufweist. Das Kurzzeitlösungsglühen zeigt jedoch im Vergleich zum klassischen Lösungsglühen deutliche Unterschiede in der Wärmebehandlungsdauer. Beim Kurzzeitlösungsglühen wird der wenigstens erste Bereich 2 des Bauteils 1 lediglich solange geglüht, bis die Legierungselemente teilweise oder vollständig in Lösung gebracht werden, wobei eine zu starke Veränderung der Siliziumstruktur und/oder eine zu starke Vergröberung des Siliziums unterbleibt beziehungsweise weitgehend unterdrückt wird. Das Silizium liegt aufgrund des zumindest bereichsweise additiven Fertigens des Bauteils 1 bereits ausreichend fein vor und eventuelle Verrundungen des Siliziums erfolgen besonders schnell. Das bedeutet, dass das Kurzzeitlösungsglühen so kurz zu halten ist, dass die Legierungselemente in Lösung gebracht werden, jedoch noch keine nachteiligen Veränderungen am Siliziumgerüst auftreten.The flash solution treatment of the additively manufactured alloy can be carried out in a similar temperature range as for cast aluminum alloys or wrought aluminum alloys. As a rule, this temperature range is more than 450° C. and has an upper limit set by a melting temperature of the component 1, which means that it can be avoided that the component 1 has melting points after the post-treatment. However, short-time solution annealing shows clear differences in the heat treatment time compared to classic solution annealing. In the case of short-term solution annealing, at least the first region 2 of the component 1 is only annealed until the alloying elements are partially or completely dissolved, with excessive change in the silicon structure and/or excessive coarsening of the silicon not occurring or largely suppressed. Due to the additive manufacturing of the component 1 at least in some areas, the silicon is already sufficiently fine and any rounding of the silicon takes place particularly quickly. This means that the short-term solution annealing must be kept so short that the alloying elements are dissolved, but no disadvantageous changes to the silicon structure occur.

Vielmehr ist vorgesehen, dass eine Dauer des Kurzzeitlösungsglühen weniger als 7 Minuten, insbesondere weniger als 3 Minuten, insbesondere weniger als 2 Minuten beträgt. Unter der Dauer des Kurzzeitlösungsglühen ist der Zeitraum zu verstehen, der sowohl die Phase des Erwärmens auf die angestrebte Zieltemperatur als auch die Haltephase auf Zieltemperatur umfasst. Hierdurch können zum einen werkstofftechnische Vorteile erreicht werden und zum anderen kann hierdurch eine besonders kurze Prozessdauer erreicht werden, wodurch das beschriebene Verfahren besonders wirtschaftlich ist. Darüber hinaus kann das Lösungsglühen besonders energieeffizient durchgeführt werden, da eine Energieeinbringung über einen im Vergleich zu einem konventionellen Lösungsglühprozess, deutlich verkürzten Zeitraum erfolgt.Rather, it is provided that the duration of the short-term solution annealing is less than 7 minutes, in particular less than 3 minutes, in particular less than 2 minutes. The duration of the short-term solution annealing is to be understood as the period of time that includes both the phase of heating to the desired target temperature and the holding phase at the target temperature. In this way, on the one hand, advantages in terms of material technology can be achieved and, on the other hand, a particularly short process duration can be achieved, as a result of which the method described is particularly economical. In addition, solution annealing can be carried out in a particularly energy-efficient manner, since energy is introduced over a significantly shorter period of time than in a conventional solution annealing process.

Die besonders hohe Energieeffizienz des Verfahrens wird zusätzlich dadurch unterstützt, dass eine Energieeinbringung beim Erwärmen des zumindest einen ersten additiv gefertigten Bereich 2 des Bauteils 1 besonders schnell erfolgt. Bei einer Aufwärmung großer Bauteile kann eine Aufheizphase auf Lösungsglühtemperatur oftmals besonders lange dauern und hierbei insbesondere länger dauern als die bereits zitierten Haltezeiten für die vorgegebene Lösungsglühtemperatur. In der Regel ist es oftmals so, dass das Bauteil 1 nicht überall, sondern lediglich in bestimmten Regionen eine besonders hohe Festigkeit aufweisen soll. Hierfür ist das lokale Kurzzeitlösungsglühen besonders vorteilhaft, bei welchem der wenigstens eine erste additiv gefertigte Bereich 2 des Bauteils 1 erwärmt wird. Hierbei kann der wenigstens eine erste additiv gefertigte Bereich 2 des Bauteils 1 beispielsweise mittels eines Lasers besonders schnell erwärmt und über die beschriebene Zeit für das Kurzzeitlösungsglühen auf der vorgegebenen Temperatur gehalten werden. Der wenigstens eine erste Bereich 2 kann beispielsweise eine Grundfläche von 2 cm x 3 cm aufweisen. Durch Wärmeleitung sind naturgemäß auch benachbarte Zonen zu dem ersten Bereich 2 in der Regel wärmebeeinflusst. Unter Verwendung einer Erwärmeinrichtung mit mehreren Wärmeenergiequellen, können besonders große Flächen des Bauteils 1 als wenigstens einer erster additiv gefertigter Bereich 2 wärmebehandelt werden, wobei die besonders große Fläche zusammenhängend oder voneinander räumlich getrennte Zonen aufweisen kann. Hierbei können die voneinander räumlich entfernten Zonen zeitgleich oder zeitversetzt in dem zweiten Verfahrensschritt V2 wärmebehandelt werden.The particularly high energy efficiency of the method is additionally supported by the fact that energy is introduced particularly quickly when the at least one first additively manufactured region 2 of the component 1 is heated. When heating up large components, a heating-up phase to the solution annealing temperature can often take a particularly long time and, in particular, last longer than the holding times already cited for the specified solution annealing temperature. As a rule, it is often the case that the component 1 should not have particularly high strength everywhere, but only in certain regions. Local short-term solution annealing is particularly advantageous for this, in which the at least one first additively manufactured region 2 of the component 1 is heated. In this case, the at least one first additively manufactured region 2 of the component 1 can be heated particularly quickly, for example by means of a laser, and kept at the specified temperature for the time described for the short-term solution annealing. The at least one first region 2 can have a base area of 2 cm×3 cm, for example. Naturally, zones adjacent to the first area 2 are also generally thermally influenced by heat conduction. Using a heating device with several thermal energy sources, particularly large areas of the component 1 can be heat-treated as at least one first additively manufactured area 2, with the particularly large area being able to have contiguous zones or zones that are spatially separate from one another. In this case, the zones that are spatially distant from one another can be heat-treated at the same time or at different times in the second process step V2.

Bei der Nachbehandlung des zumindest bereichsweise additiv gefertigten Bauteils 1 ist es somit vorgesehen, dass das Bauteil, welches vollständig additiv gefertigt ist oder zumindest abschnittsweise aus einem durch eine additive Fertigung bestehenden Bereich besteht, im Anschluss an den additiven Herstellungsprozess oder im Zuge des additiven Herstellungsprozesses mindestens zwei Wärmebehandlungen erfährt. Mindestens eine Wärmebehandlung findet im zweiten Verfahrensschritt V2 insbesondere durch eine zumindest örtliche Energieeinwirkung auf das Bauteil 1 statt, wobei im Bauteil 1 eine Temperatur von mindestens 280°C, insbesondere mindestens 350°C, insbesondere mindestens 450° während des ersten Wärmebehandlungsschritts herrscht. Eine Dauer dieser zumindest örtlichen Energieeinwirkung beträgt höchstens7 Minuten, insbesondere höchstens 3 Minuten, insbesondere höchstens 2 Minuten. Bei der im vierten Verfahrensschritt V4 durchgeführten zweiten Wärmebehandlung erfährt das Bauteil 1 lokal oder vollständig eine Temperatur von mindestens 120°C, insbesondere von mindestens 150°C. Es handelt sich bei einem Material des additiv gefertigten Bauteils 1 beziehungsweise eines additiv gefertigten Bauteilabschnitts des Bauteils 1 um ein Aluminiumbasismaterial. Bei dem Aluminiumbasismaterial handelt es sich insbesondere um die Aluminiumlegierung mit dem Siliziumgehalt von wenigstens 0,3 Gewichtsprozent, insbesondere wenigstens 3 Gewichtsprozent, insbesondere wenigstens 7 Gewichtsprozent. Dieses Aluminiumbasismaterial, das auch Aluminiumlegierung genannt werden kann, kann neben Silizium auch weitere Legierungselemente enthalten.In the post-treatment of the at least partially additively manufactured component 1, it is therefore provided that the component, which is completely additively manufactured or at least partially consists of an area existing through additive manufacturing, following the additive manufacturing process or in the course of the additive manufacturing process at least undergoes two heat treatments. At least one heat treatment takes place in the second method step V2, in particular by an at least local action of energy on the component 1, with a temperature of at least 280° C., in particular at least 350° C., in particular at least 450°, prevailing in the component 1 during the first heat treatment step. The duration of this at least local effect of energy is at most 7 minutes, in particular at most 3 minutes, in particular at most 2 minutes. During the second heat treatment carried out in the fourth method step V4, the component 1 experiences a temperature of at least 120° C., in particular of at least 150° C., locally or completely. A material of the additively manufactured component 1 or of an additively manufactured component section of the component 1 is an aluminum base material. The aluminum base material is in particular the aluminum alloy with a silicon content of at least 0.3 percent by weight, in particular at least 3 percent by weight, in particular at least 7 percent by weight. This aluminum base material, which can also be called aluminum alloy, can also contain other alloying elements in addition to silicon.

Der erste Wärmebehandlungsschritt im zweiten Verfahrensschritt V2 wird am Bauteil 1 an einem ersten additiv gefertigten Bereich oder an mehreren ersten additiv gefertigten Bereichen 2 gleichzeitig oder zeitgleich nacheinander abfolgend durchgeführt. Das Bauteil 1 wird örtlich oder vollständig nach dem wenigstens einen ersten Wärmebehandlungsschritt rasch abgekühlt beziehungsweise aktiv abgeschreckt. Der wenigstens eine erste Wärmebehandlungsschritt und die optionale rasche Abkühlung beziehungsweise die Abschreckung des Bauteils 1 erfolgen zeitlich vor dem wenigstens einen zweiten Wärmebehandlungsschritt. Im Rahmen des Verfahrens wird das Bauteil 1 bereitgestellt, welches vollständig additiv gefertigt ist oder zumindest abschnittsweise aus einem durch additive Fertigung bestehenden Bereich umfasst und welches im Anschluss an einen additiven Herstellungsprozess oder im Zuge des additiven Herstellungsprozesses wenigstens einen ersten Wärmebehandlungsschritt und wenigstens einen zweiten Wärmebehandlungsschritt erfahren hat. Das Bauteil 1 weist somit nach dem Nachbehandeln zumindest einen Bereich auf, welcher sowohl kurzzeitwärmebehandelt, insbesondere kurzzeitlösungsglüht sowie auch warm ausgelagert ist.The first heat treatment step in the second method step V2 is carried out on the component 1 in a first additively manufactured area or in a plurality of first additively manufactured areas 2 simultaneously or in succession at the same time. The component 1 is rapidly cooled or actively quenched locally or completely after the at least one first heat treatment step. The at least one first heat treatment step and the optional rapid cooling or quenching of the component 1 take place before the at least one second heat treatment step. As part of the method, the component 1 is provided, which is completely additively manufactured or at least partially comprises an area existing through additive manufacturing and which, following an additive manufacturing process or in the course of the additive manufacturing process, undergoes at least one first heat treatment step and at least one second heat treatment step has. After the post-treatment, the component 1 thus has at least one area which is both short-term heat-treated, in particular short-term solution annealed, and also artificially aged.

Insgesamt zeigt die Erfindung wie eine Wärmebehandlung eines additiv gefertigten Bauteils 1 sowie ein derart wärmebehandeltes additives Bauteil 1 bereitgestellt werden können.Overall, the invention shows how a heat treatment of an additively manufactured component 1 and such a heat-treated additive component 1 can be provided.

BezugszeichenlisteReference List

11
Bauteilcomponent
22
erster Bereichfirst area
33
dritter Bereichthird area
V1-V4V1-V4
Verfahrensschritteprocess steps

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • US 2017314109 A1 [0002]US2017314109A1[0002]
  • DE 102019106979 A1 [0003]DE 102019106979 A1 [0003]

Claims (10)

Verfahren zum Nachbehandeln eines zumindest bereichsweise additiv gefertigten Bauteils (1), bei welchem das Bauteil (1) in einem ersten Wärmebehandlungsschritt erwärmt und danach in einem Abkühlschritt abgekühlt wird, und bei welchem das Bauteil (1) in einem zweiten Wärmebehandlungsschritt erwärmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein erster additiv gefertigter Bereich (2) des Bauteils (1) in dem ersten Wärmebehandlungsschritt für höchstens 7 Minuten, insbesondere höchstens 3 Minuten, insbesondere höchstens 2 Minuten auf eine Temperatur von wenigstens 280 °C, insbesondere wenigstens 350 °C, insbesondere wenigstens 450 °C erwärmt und warmgehalten wird.Method for post-treating a component (1) that is additively manufactured at least in some areas, in which the component (1) is heated in a first heat treatment step and then cooled in a cooling step, and in which the component (1) is heated in a second heat treatment step, characterized in that that at least a first additively manufactured area (2) of the component (1) in the first heat treatment step for a maximum of 7 minutes, in particular a maximum of 3 minutes, in particular a maximum of 2 minutes to a temperature of at least 280 ° C, in particular at least 350 ° C, in particular at least 450 °C and kept warm. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Erwärmeinrichtung eine die Erwärmung und das Warmhalten bewirkende Energie auf den ersten additiv gefertigten Bereich (2) begrenzt unmittelbar in das Bauteil (1) eingebracht wird.procedure after claim 1 , characterized in that by means of a heating device, energy causing the heating and keeping warm is introduced directly into the component (1) in a limited manner on the first additively manufactured region (2). Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (1) zumindest bereichsweise aus einer Leichtmetalllegierung, insbesondere aus einer Aluminiumlegierung additiv gefertigt wird.procedure after claim 1 or 2 , characterized in that the component (1) is produced additively at least in regions from a light metal alloy, in particular from an aluminum alloy. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (1) zumindest bereichsweise aus einer Aluminiumlegierung additiv gefertigt wird, welche neben möglichen anderen Legierungselementen einen Siliziumgehalt von mindestens 0,3 Gewichtsprozent, insbesondere von mindestens 3 Gewichtsprozent, insbesondere von mindestens 7 Gewichtsprozent aufweist.procedure after claim 3 , characterized in that the component (1) is at least partially manufactured additively from an aluminum alloy which, in addition to possible other alloying elements, has a silicon content of at least 0.3 percent by weight, in particular at least 3 percent by weight, in particular at least 7 percent by weight. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem zweiten Wärmebehandlungsschritt eine zumindest bereichsweise Erwärmung des Bauteils (1) auf wenigstens 120 °C, insbesondere wenigstens 150 °C erfolgt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that in the second heat treatment step the component (1) is heated at least in regions to at least 120 °C, in particular at least 150 °C. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Wärmebehandlungsschritt an wenigstens zwei ersten additiv gefertigten Bereichen (2) des Bauteils (1) zeitgleich oder zeitlich versetzt durchgeführt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the first heat treatment step is carried out on at least two first additively manufactured areas (2) of the component (1) at the same time or at different times. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine erste additiv gefertigte Bereich (2) des Bauteils (1) nach dem Erwärmen und Warmhalten in dem ersten Wärmebehandlungsschritt abgeschreckt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one first additively manufactured region (2) of the component (1) is quenched in the first heat treatment step after it has been heated and kept warm. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (1) in wenigstens einem der Wärmebehandlungsschritte zumindest bereichsweise mittels mindestens einer Laserstrahlquelle und/oder mittels mindestens einer Elektronenstrahlquelle und/oder mittels mindestens einer Induktionseinheit und/oder mittels mindestens einer Infrarotstrahleinheit und/oder lichtemittierender Dioden und/oder mittels eines Ofens und/oder mittels eines Salzbads erwärmt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the component (1) in at least one of the heat treatment steps, at least in some areas, by means of at least one laser beam source and/or by means of at least one electron beam source and/or by means of at least one induction unit and/or by means of at least one infrared beam unit and/or or light-emitting diodes and/or by means of an oven and/or by means of a salt bath. Bauteil (1), welches zumindest bereichsweise additiv gefertigt ist und anschließend in einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche nachbehandelt worden ist.Component (1) which is additively manufactured at least in some areas and has subsequently been post-treated in a method according to one of the preceding claims. Bauteil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass es sich zumindest bei dem wenigstens einen additiv gefertigten Bereich (2) des Bauteils (1) um eine Aluminiumlegierung mit einem Siliziumgehalt von mindestens 0,3 Gewichtsprozent, insbesondere um eine Aluminiumlegierung mit einem Siliziumgehalt von mindestens 3 Gewichtsprozent und ganz insbesondere um eine Aluminiumlegierung mit einem Siliziumgehalt von mindestens 7 Gewichtsprozent handelt.component after claim 9 , characterized in that at least the at least one additively manufactured region (2) of the component (1) is an aluminum alloy with a silicon content of at least 0.3 percent by weight, in particular an aluminum alloy with a silicon content of at least 3 percent by weight and very particularly is an aluminum alloy with a silicon content of at least 7 percent by weight.
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DE102022000670A1 (en) 2022-02-24 2023-08-24 Mercedes-Benz Group AG Process for the heat treatment of a test piece and test piece

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