DE102020118093A1 - Process for manufacturing a workpiece using additive manufacturing - Google Patents

Process for manufacturing a workpiece using additive manufacturing Download PDF

Info

Publication number
DE102020118093A1
DE102020118093A1 DE102020118093.4A DE102020118093A DE102020118093A1 DE 102020118093 A1 DE102020118093 A1 DE 102020118093A1 DE 102020118093 A DE102020118093 A DE 102020118093A DE 102020118093 A1 DE102020118093 A1 DE 102020118093A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
irradiation
particles
area
workpiece
irradiation area
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102020118093.4A
Other languages
German (de)
Inventor
Carsten Romanowski
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Lixil Corp
Original Assignee
Lixil Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Lixil Corp filed Critical Lixil Corp
Priority to DE102020118093.4A priority Critical patent/DE102020118093A1/en
Publication of DE102020118093A1 publication Critical patent/DE102020118093A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33YADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y80/00Products made by additive manufacturing
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/20Direct sintering or melting
    • B22F10/28Powder bed fusion, e.g. selective laser melting [SLM] or electron beam melting [EBM]
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/30Process control
    • B22F10/36Process control of energy beam parameters
    • B22F10/362Process control of energy beam parameters for preheating
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/30Process control
    • B22F10/36Process control of energy beam parameters
    • B22F10/366Scanning parameters, e.g. hatch distance or scanning strategy
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/30Process control
    • B22F10/38Process control to achieve specific product aspects, e.g. surface smoothness, density, porosity or hollow structures
    • B22F10/385Overhang structures
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33YADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y10/00Processes of additive manufacturing
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25Process efficiency

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Werkstücks (1) mittels additiver Fertigung, umfassend zumindest die folgenden Schritte:a) Bereitstellen eines pulverförmigen Materials (2);b) erstes Bestrahlen von Partikeln (3) des Materials (2) in einem Bestrahlungsbereich (4) mit einer ersten Bestrahlungsintensität, sodass Partikel (3) des Materials (2) in einem an den Bestrahlungsbereich (4) angrenzenden Bereich (5) an dem Material (2) in dem Bestrahlungsbereich (4) vorfixiert werden; undc) zweites Bestrahlen der Partikel (3) des Materials (2) in dem Bestrahlungsbereich (4) mit einer zweiten Bestrahlungsintensität, wobei die zweite Bestrahlungsintensität größer ist als die erste Bestrahlungsintensität.Method for producing a workpiece (1) by means of additive manufacturing, comprising at least the following steps:a) providing a powdered material (2);b) first irradiating particles (3) of the material (2) in an irradiation area (4) with a first irradiation intensity, so that particles (3) of the material (2) in an area (5) adjoining the irradiation area (4) are prefixed to the material (2) in the irradiation area (4); andc) second irradiation of the particles (3) of the material (2) in the irradiation region (4) with a second irradiation intensity, the second irradiation intensity being greater than the first irradiation intensity.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Werkstücks mittels additiver Fertigung. Das Verfahren kann insbesondere zur Herstellung eines Gehäuses einer Sanitärarmatur dienen.The present invention relates to a method for producing a workpiece using additive manufacturing. The method can be used in particular to produce a housing for a sanitary fitting.

Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, Werkstücke, wie etwa Metallbauteile, mittels additiver Fertigung durch sogenannte 3D-Druck Verfahren zu fertigen. Bei der additiven Fertigung erfolgt ein schichtweiser Aufbau der Werkstücke beispielsweise durch partielles Bestrahlen eines pulverförmigen Materials. Die Bestrahlung kann insbesondere mittels eines Lasers erfolgen. Hierbei wird das pulverförmige Material in einem Bestrahlungsbereich eines Laserstrahls des Lasers schlagartig erhitzt, sodass eine Atmosphäre um einen Fokuspunkt des Laserstrahls überhitzt und eine Druckwelle erzeugt, die Partikel des pulverförmigen Materials in angrenzenden Bereichen des Bestrahlungsbereichs explosionsartig wegbewegt oder „wegsprengt“. Dieser Effekt kann dazu führen, dass besonders feine Strukturen des Werkstücks nicht druckbar sind und/oder zusätzliche Stützstrukturen vorgesehen werden müssen.It is known from the prior art to manufacture workpieces, such as metal components, by means of additive manufacturing using what are known as 3D printing methods. In additive manufacturing, the workpieces are built up in layers, for example by partially irradiating a powdered material. The irradiation can take place in particular by means of a laser. Here, the powdery material in an irradiation area of a laser beam of the laser is suddenly heated, so that an atmosphere around a focal point of the laser beam is overheated and generates a pressure wave that explosively moves away or "blasts" particles of the powdery material in adjacent areas of the irradiation area. This effect can mean that particularly fine structures of the workpiece cannot be printed and/or that additional support structures have to be provided.

Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die mit Bezug auf den Stand der Technik geschilderten Probleme zumindest teilweise zu lösen. Insbesondere soll ein Verfahren zur Herstellung eines Werkstücks mittels additiver Fertigung angegeben werden, durch das feinere Strukturen des Werkstücks herstellbar sind und/oder durch das Stützstrukturen zumindest teilweise vermeidbar sind.Proceeding from this, it is the object of the present invention to at least partially solve the problems described with reference to the prior art. In particular, a method for producing a workpiece by means of additive manufacturing is to be specified, by means of which finer structures of the workpiece can be produced and/or by means of which support structures can be avoided at least in part.

Diese Aufgaben werden gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben. Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den abhängigen Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technologisch sinnvoller, Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung definieren. Darüber hinaus werden die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher präzisiert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt werden.These objects are solved by the features of the independent patent claim. Further advantageous refinements of the method are specified in the dependent patent claims. It should be pointed out that the features listed individually in the dependent patent claims can be combined with one another in any technologically meaningful way and define further refinements of the invention. In addition, the features specified in the patent claims are specified and explained in more detail in the description, with further preferred configurations of the invention being presented.

Hierzu trägt ein Verfahren zur Herstellung eines Werkstücks mittels additiver Fertigung bei, das zumindest die folgenden Schritte umfasst:

  1. a) Bereitstellen eines pulverförmigen Materials;
  2. b) erstes Bestrahlen von Partikeln des Materials in einem Bestrahlungsbereich mit einer ersten Bestrahlungsintensität, sodass Partikel des Materials in einem an den Bestrahlungsbereich angrenzenden Bereich an dem Material in dem Bestrahlungsbereich vorfixiert werden; und
  3. c) zweites Bestrahlen der Partikel des Materials in dem Bestrahlungsbereich mit einer zweiten Bestrahlungsintensität, wobei die zweite Bestrahlungsintensität größer ist als die erste Bestrahlungsintensität.
A method for manufacturing a workpiece by means of additive manufacturing, which comprises at least the following steps, contributes to this:
  1. a) providing a powdered material;
  2. b) first irradiating particles of the material in an irradiation area with a first irradiation intensity, so that particles of the material in an area adjoining the irradiation area are prefixed to the material in the irradiation area; and
  3. c) second irradiation of the particles of the material in the irradiation area with a second irradiation intensity, the second irradiation intensity being greater than the first irradiation intensity.

Die Reihenfolge der Schritte b) und c) erfolgt insbesondere zeitlich nacheinander.The sequence of steps b) and c) occurs in particular in chronological succession.

Das Verfahren kann beispielsweise zur Herstellung eines Werkstücks für eine Sanitärarmatur dienen.The method can be used, for example, to produce a workpiece for a sanitary fitting.

In Schritt a) wird ein pulverförmiges Material bereitgestellt. Bei dem pulverförmigen Material kann es sich beispielsweise um pulverförmiges Metall, wie zum Beispiel Edelstahl, Kupfer, Kupferlegierung oder Messing, handeln. Das pulverförmige Material umfasst eine Vielzahl von Partikeln. Die Bereitstellung des pulverförmigen Materials erfolgt insbesondere auf einer Grundplatte, auf der das Werkstück ausgebildet wird. Insbesondere kann die Bereitstellung in Form eines Pulverbetts erfolgen.In step a), a powdered material is provided. The powdered material can be, for example, powdered metal such as stainless steel, copper, copper alloy or brass. The powdered material includes a large number of particles. The provision of the powdery material takes place in particular on a base plate on which the workpiece is formed. In particular, it can be provided in the form of a powder bed.

Bei der additiven Fertigung des Werkstücks erfolgt insbesondere ein schichtweises Aufbauen des Werkstücks durch partielle Bestrahlung bzw. Belichtung des Materials. Die Bestrahlung kann beispielsweise durch einen Laserstrahl oder Elektronenstrahl erfolgen. Weiterhin führt die Bestrahlung an der bestrahlten Stelle des pulverförmigen Materials zu einem zumindest teilweisen Schmelzen der Partikel des Materials, sodass sich einzelne Partikel des pulverförmigen Materials miteinander verbinden. Unter schichtweisem Aufbauen des Werkstücks kann beispielsweise verstanden werden, dass mehrere Schichten nacheinander übereinander bzw. Schicht für Schicht gebildet werden. Dabei beschreibt eine Schicht im Wesentlichen einen horizontalen Querschnitt durch das Bauteil. In diesem Zusammenhang kann auch vorgesehen sein, dass das schichtweise Aufbauen in bzw. mit einem Pulverbett aus dem pulverförmigen Material durchgeführt wird. Bei der additiven Fertigung kann beispielsweise ein selektives Laserschmelzen (SLM) oder ein selektives Lasersintern (SLS) zur Anwendung kommen. Hierzu kann beispielsweise ein 3D-Drucker verwendet werden.In the additive manufacturing of the workpiece, the workpiece is built up in layers by partial irradiation or exposure of the material. The irradiation can be carried out, for example, by a laser beam or an electron beam. Furthermore, the irradiation leads to at least partial melting of the particles of the material at the irradiated point of the powdery material, so that individual particles of the powdery material bond to one another. Building up the workpiece in layers can be understood, for example, as meaning that a plurality of layers are formed one after the other or layer by layer. A layer essentially describes a horizontal cross-section through the component. In this context, it can also be provided that the layered construction is carried out in or with a powder bed of the powdered material. In additive manufacturing, for example, selective laser melting (SLM) or selective laser sintering (SLS) can be used. A 3D printer can be used for this purpose, for example.

In Schritt b) erfolgt ein erstes Bestrahlen bzw. Belichten von Partikeln des Materials in einem Bestrahlungsbereich mit einer ersten Bestrahlungsintensität. Bei dem Bestrahlungsbereich handelt es sich insbesondere um einen (begrenzten) Bereich, auf den ein Strahl zur Erhitzung des Materials bei der additiven Fertigung auf das Material trifft und/oder auf den der Strahl bei der additiven Fertigung gerichtet und/oder fokussiert ist. Der Bestrahlungsbereich kann insbesondere einen runden Querschnitt aufweisen. Das Bereitstellen des pulverförmigen Materials gemäß Schritt a) kann gleichzeitig oder zeitlich überlappend mit Schritt b) erfolgt. In Schritt b) erfolgt das erste Bestrahlen des Materials mit einer ersten Bestrahlungsintensität. Die Bestrahlungsintensität ist insbesondere über Betriebsparameter des 3D-Druckers und/oder eines Lasers einstellbar. Je höher die Bestrahlungsintensität ist, desto stärker wird das Material in dem Bestrahlungsbereich erhitzt und/oder desto stärker werden die einzelnen Partikel des pulverförmigen Materials miteinander verschmolzen. Bei der Bestrahlungsintensität kann es sich beispielsweise um eine Volumenenergie (EV) handeln, die in den Bestrahlungsbereich eingebracht wird. Die Volumenenergie (EV) berechnet sich durch folgende Formel: E V = P D S Δ y S v S [ K/mm 3 ] ( Joule pro Kubikmilimeter )

Figure DE102020118093A1_0001
mit:

P:
Strahlleistung oder Laserleistung in Watt
DS:
Dicke der Pulverschicht
ΔyS:
Versatz des Laserstrahls zwischen zwei Schmelzspuren
vS:
Geschwindigkeit des Laserstrahls oder Elektronenstrahls (Scangeschwindigkeit)
In step b), particles of the material are first irradiated or exposed to light in an irradiation area with a first irradiation intensity. The irradiation area is in particular a (limited) area on which a beam for heating the material in additive manufacturing strikes the material and/or on which the beam in additive manufacturing is directed and/or focused. the irradiation area can in particular have a round cross-section. The provision of the pulverulent material according to step a) can take place at the same time as step b) or with a time overlap. In step b), the material is first irradiated with a first irradiation intensity. The irradiation intensity can be adjusted in particular via the operating parameters of the 3D printer and/or a laser. The higher the irradiation intensity, the more the material is heated in the irradiation area and/or the more the individual particles of the powdery material are fused together. The irradiation intensity can be, for example, a volume energy (E V ) that is introduced into the irradiation area. The volume energy (E V ) is calculated using the following formula: E V = P D S Δ y S v S [ K/mm 3 ] ( joules per cubic millimeter )
Figure DE102020118093A1_0001
With:
P:
Beam power or laser power in watts
DS:
Thickness of the powder layer
ΔyS:
Offset of the laser beam between two melting tracks
vS:
Speed of the laser beam or electron beam (scanning speed)

Somit ist die Bestrahlungsintensität beispielsweise durch eine Steuerung der Strahlleistung oder Laserleistung des Lasers steuerbar.The irradiation intensity can thus be controlled, for example, by controlling the beam power or laser power of the laser.

Durch das erste Bestrahlen der Partikel des Materials in dem Bestrahlungsbereich werden nicht nur die Partikel des Materials in dem Bestrahlungsbereich zumindest teilweise miteinander verschmolzen, sondern auch Partikel des Materials in einem angrenzenden Bereich vorfixiert. Unter „vorfixiert“ kann insbesondere verstanden werden, dass die Partikel in dem angrenzenden Bereich nicht vollständig miteinander verschmolzen, sondern nur angeschmolzen und/oder schwach miteinander (stoffschlüssig) verbunden werden. Der angrenzende Bereich kann sich insbesondere ringförmig um den Bestrahlungsbereich erstrecken.Due to the first irradiation of the particles of the material in the irradiation area, not only are the particles of the material in the irradiation area at least partially fused with one another, but also particles of the material in an adjacent area are prefixed. “Prefixed” can in particular be understood to mean that the particles in the adjoining area are not completely fused with one another, but are only partially melted and/or weakly connected to one another (materially bonded). The adjoining area can extend, in particular, in a ring shape around the irradiation area.

In Schritt c) erfolgt ein zweites Bestrahlen bzw. Belichten der Partikel des Materials in dem Bestrahlungsbereich mit einer zweiten Bestrahlungsintensität. Das schichtweise Aufbauen des Werkstücks in Schritt c) kann ebenfalls in bzw. mit einem Pulverbett aus dem pulverförmigen Material durchgeführt werden. Dies kann ebenfalls bedeuten, dass das Bereitstellen des pulverförmigen Materials gemäß Schritt a) gleichzeitig oder zeitlich überlappend mit Schritt c) erfolgt. In Schritt c) kann wie in Schritt b) beispielsweise ein selektives Laserschmelzen (SLM) oder ein selektives Lasersintern (SLS) zur Anwendung kommen. Hierzu kann ebenfalls der 3D-Drucker verwendet werden. Durch das zweite Bestrahlen können Partikel des Materials in dem Bestrahlungsbereich und/oder in dem angrenzenden Bereich zumindest teilweise weiter miteinander verschmolzen werden. Weiterhin kann in Schritt c) eine Dichte des Materials in dem Bestrahlungsbereich und/oder dem angrenzenden Bereich bis auf eine gewünschte Dichte erhöht werden.In step c), a second irradiation or exposure of the particles of the material in the irradiation area takes place with a second irradiation intensity. The layered construction of the workpiece in step c) can also be carried out in or with a powder bed of the powdered material. This can also mean that the powdered material is provided according to step a) at the same time as step c) or with a time overlap. In step c), as in step b), for example selective laser melting (SLM) or selective laser sintering (SLS) can be used. The 3D printer can also be used for this. As a result of the second irradiation, particles of the material in the irradiation area and/or in the adjoining area can be at least partially further fused together. Furthermore, in step c), a density of the material in the irradiation area and/or the adjoining area can be increased to a desired density.

Zudem kann in Schritt c) ein vollständiger Stoffschluss unter den einzelnen Partikeln des Materials erzeugt werden. Die Vorfixierung der Partikel des Materials ermöglicht die Fertigung feinere Strukturen und reduziert zumindest teilweise das Erfordernis von Stützstrukturen.In addition, in step c) a complete material connection can be created under the individual particles of the material. The pre-fixing of the particles of the material allows finer structures to be fabricated and at least partially reduces the need for support structures.

Die zweite Bestrahlungsintensität ist größer als die erste Bestrahlungsintensität. Zum Beispiel kann die zweite Bestrahlungsintensität mindestens 10 % größer sein als die erste Bestrahlungsintensität.The second irradiance is greater than the first irradiance. For example, the second irradiance may be at least 10% greater than the first irradiance.

Bei Verwendung von Stahl als pulverförmigem Material kann eine erste Bestrahlungsleistung des Lasers 140 Watt bis 180 Watt betragen, um die erste Bestrahlungsintensität zu erzeugen.If steel is used as the material in powder form, a first radiation power of the laser can be 140 watts to 180 watts in order to generate the first radiation intensity.

Bei der Verwendung von Stahl als pulverförmiges Material kann die zweite Bestrahlungsleistung des Lasers 220 Watt bis 300 Watt betragen, um die zweite Bestrahlungsintensität zu erzeugen.When using steel as the powdered material, the second radiation power of the laser can be 220 watts to 300 watts in order to generate the second radiation intensity.

Die erste Bestrahlungsintensität kann so niedrig sein, dass bei dem ersten Bestrahlen keine Druckwelle entsteht, die Partikel des Materials von dem Bestrahlungsbereich wegbewegt. Insbesondere kann die erste Bestrahlungsintensität so niedrig sein, dass bei dem ersten Bestrahlen keine Druckwelle entsteht, die Partikel des Materials von dem angrenzenden Bereich wegbewegt.The first irradiation intensity can be so low that the first irradiation does not produce a pressure wave that moves particles of the material away from the irradiation area. In particular, the first irradiation intensity can be so low that the first irradiation does not produce a pressure wave that moves particles of the material away from the adjacent area.

Das Bestrahlen der Partikel des Materials in dem Bestrahlungsbereich kann zwischen den Schritten b) und c) unterbrochen werden. Dies kann insbesondere bedeuten, dass zwischen den Schritten b) und c) keine Bestrahlung des Materials in dem Bestrahlungsbereich erfolgt. Weiterhin kann dies auch bedeuten, dass der Laser keinen Laserstrahl abgibt. Unterbrechung kann beispielsweise 1 bis 5 Sekunden dauern.The irradiation of the particles of material in the irradiation area can be interrupted between steps b) and c). This can mean in particular that the material in the irradiation area is not irradiated between steps b) and c). Furthermore, this can also mean that the laser does not emit a laser beam. Interruption can last for example 1 to 5 seconds.

Das Material kann zwischen den Schritten b) und c) mindestens 10 °C (Celsius) abgekühlt werden.The material can be cooled down by at least 10 °C (Celsius) between steps b) and c).

In Schritt b) können Partikel des Materials mit einem Abstand von bis zu 5 mm (Millimeter) zu dem Bestrahlungsbereich vorfixiert werden.In step b), particles of the material can be pre-fixed at a distance of up to 5 mm (millimeters) from the irradiation area.

Die in Schritt b) erzeugt infofixierten Partikel des Materials können zu Erzeugung eines Überhangs des Werkstücks genutzt werden. Bei dem Überhang kann es sich insbesondere um einen vorstehenden Bereich des Werkstücks und/oder einen von dem Werkstück abstehenden Bereich handeln. Die Erzeugung des Überhangs kann dabei insbesondere ohne Stützstruktur erfolgen.The info-fixed particles of the material produced in step b) can be used to produce an overhang of the workpiece. The overhang can in particular be a protruding area of the workpiece and/or an area protruding from the workpiece. The overhang can be produced in particular without a support structure.

Bei dem Werkstück kann es sich um ein Gehäuse für eine Sanitärarmatur handeln. Sanitärarmaturen dienen insbesondere der bedarfsgerechten Bereitstellung einer Flüssigkeit an einem Waschbecken, Spülbecken, Dusche und/oder Badewanne. Das Gehäuse kann zudem insbesondere mit einem Auslauf und/oder einer Auslauföffnung für die Flüssigkeit ausgebildet werden. Weiterhin kann das Gehäuse zur Aufnahme von Funktionselementen der Sanitärarmatur, wie z. B. Absperrventile, Mischventile und/oder Flüssigkeitsleitungen oder dergleichen, ausgebildet sein.The workpiece can be a housing for a sanitary fitting. Sanitary fittings serve in particular to provide a liquid as required at a washbasin, sink, shower and/or bathtub. The housing can also be designed in particular with an outlet and/or an outlet opening for the liquid. Furthermore, the housing for accommodating functional elements of the sanitary fitting, such as. B. shut-off valves, mixing valves and / or liquid lines or the like, be formed.

Die hier vorliegende Erfindung sowie deren technisches Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch das gezeigte Ausführungsbeispiel nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es auch möglich Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen der Beschreibung zu kombinieren. Es zeigt beispielhaft und schematisch:

  • 1: ein nach einem hier beschriebenen Verfahren hergestelltes Werkstück in einer Seitenansicht; und
  • 2: eine Detailansicht des Werkstücks während seiner Herstellung in der Seitenansicht.
The present invention and its technical environment are explained in more detail below with reference to the figures. It should be pointed out that the invention should not be limited by the exemplary embodiment shown. In particular, it is also possible to extract partial aspects of the facts explained in the figures and to combine them with other components of the description. It shows as an example and schematically:
  • 1 : a side view of a workpiece produced according to a method described here; and
  • 2 : a detailed side view of the workpiece during its manufacture.

1 zeigt ein Werkstück 1, das mit einem hier beschriebenen Verfahren hergestellt wurde. Hierzu wurde ein zunächst pulverförmiges Material 2 auf einer Grundplatte 9 bereitgestellt. Anschließend wurde das Werkstück 1 mit einem Überhang 7 durch partielle Bestrahlung des Materials 2 mittels eines Lasers 8 schichtweise aufgebaut. 1 shows a workpiece 1 that was produced using a method described here. For this purpose, an initially powdery material 2 was provided on a base plate 9 . The workpiece 1 was then built up in layers with an overhang 7 by partial irradiation of the material 2 using a laser 8 .

Die 2 zeigt das Werkstück 1 während seiner Herstellung in einem in der 1 mit einem Rechteck 10 markierten Bereich in einer Detailansicht. In der 2 erfolgt ein erstes Bestrahlen bzw. Belichten von Partikeln 3 des pulverförmigen Materials 2 durch den Laser 8 mit einem Laserstrahl 11 in einem Bestrahlungsbereich 4 mit einer ersten Bestrahlungsintensität. Der Laserstrahl 11 weist einen runden Querschnitt auf. Dabei werden Partikel 3 des Materials 2 in einem an den Bestrahlungsbereich 4 angrenzenden Bereich 5 an dem Material 2 des Bestrahlungsbereichs 4 vorfixiert. Die erste Bestrahlungsintensität bei dem ersten Bestrahlen ist so niedrig, dass durch den Laserstrahl 11 keine Druckwelle erzeugt wird, die Partikel 3 in dem angrenzenden Bereich 5 von dem Bestrahlungsbereich 4 explosionsartig wegbewegt. Hierdurch können Partikel 3 in dem angrenzenden Bereich 5 mit den Partikeln 3 in dem Bestrahlungsbereich 4 angeschmolzen und an diese angebunden werden. Der angrenzende Bereich 5 ist ringförmig ausgebildet und erstreckt sich um den Bestrahlungsbereich 4. Durch das erste Bestrahlen der Partikel 3 in dem Bestrahlungsbereich 4 werden Partikel 3 bis zu einem Abstand 6 von dem Bestrahlungsbereich 4 in dem angrenzenden Bereich 5 vorfixiert. Die Partikel 3 des Materials 2 in dem Bestrahlungsbereich 4 sind stärker miteinander verbunden als die Partikel 3 des Materials 2 in dem angrenzenden Bereich 5. Daher weist das Material 2 in dem Bestrahlungsbereich 4 eine höhere Dichte auf als in dem angrenzenden Bereich 5. Nach dem ersten Bestrahlen kann das Bestrahlen unterbrochen werden, sodass das Material 2 abkühlt. Hierdurch können thermische Spannungen in den Material 2 reduziert werden. Anschließend kann ein zweites Bestrahlen der Partikel 3 des Materials 2 in dem Bestrahlungsbereich 4 mit einer zweiten Bestrahlungsintensität erfolgen. Die zweite Bestrahlungsintensität kann höher sein als die erste Bestrahlungsintensität, weil die durch den Laserstrahl 11 erzeugte Druckwelle die vorfixierten Partikel 3 in dem angrenzenden Bereich 5 nicht mehr explosionsartig wegbewegen kann.the 2 shows the workpiece 1 during its manufacture in a 1 Area marked with a rectangle 10 in a detailed view. In the 2 a first irradiation or exposure of particles 3 of the powdered material 2 takes place by the laser 8 with a laser beam 11 in an irradiation area 4 with a first irradiation intensity. The laser beam 11 has a round cross section. Particles 3 of the material 2 are pre-fixed to the material 2 of the irradiation area 4 in an area 5 adjoining the irradiation area 4 . The first irradiation intensity during the first irradiation is so low that the laser beam 11 does not generate a pressure wave that explosively moves particles 3 in the adjoining area 5 away from the irradiation area 4 . As a result, particles 3 in the adjoining area 5 can be melted with the particles 3 in the irradiation area 4 and bonded to them. The adjoining area 5 is ring-shaped and extends around the irradiation area 4. The first irradiation of the particles 3 in the irradiation area 4 prefixes particles 3 up to a distance 6 from the irradiation area 4 in the adjoining area 5. The particles 3 of the material 2 in the irradiation area 4 are more strongly interconnected than the particles 3 of the material 2 in the adjacent area 5. Therefore, the material 2 in the irradiation area 4 has a higher density than in the adjacent area 5. After the first Irradiation can be interrupted, so that the material 2 cools down. As a result, thermal stresses in the material 2 can be reduced. A second irradiation of the particles 3 of the material 2 in the irradiation area 4 can then take place with a second irradiation intensity. The second irradiation intensity can be higher than the first irradiation intensity because the pressure wave generated by the laser beam 11 can no longer explosively move the pre-fixed particles 3 in the adjoining area 5 .

Durch das vorgeschlagene Verfahren sind feinere Strukturen erzeugbar und können Stützstrukturen vermieden werden.With the proposed method, finer structures can be produced and supporting structures can be avoided.

BezugszeichenlisteReference List

11
Werkstückworkpiece
22
Materialmaterial
33
Partikelparticles
44
Bestrahlungsbereichirradiation area
55
angrenzender Bereichadjacent area
66
Abstanddistance
77
Überhangoverhang
88th
Laserlaser
99
Grundplattebase plate
1010
Rechteckrectangle
1111
Laserstrahllaser beam

Claims (7)

Verfahren zur Herstellung eines Werkstücks (1) mittels additiver Fertigung, umfassend zumindest die folgenden Schritte: a) Bereitstellen eines pulverförmigen Materials (2); b) erstes Bestrahlen von Partikeln (3) des Materials (2) in einem Bestrahlungsbereich (4) mit einer ersten Bestrahlungsintensität, sodass Partikel (3) des Materials (2) in einem an den Bestrahlungsbereich (4) angrenzenden Bereich (5) an dem Material (2) in dem Bestrahlungsbereich (4) vorfixiert werden; und c) zweites Bestrahlen der Partikel (3) des Materials (2) in dem Bestrahlungsbereich (4) mit einer zweiten Bestrahlungsintensität, wobei die zweite Bestrahlungsintensität größer ist als die erste Bestrahlungsintensität.Method for producing a workpiece (1) by means of additive manufacturing, comprising at least the following steps: a) providing a powdered material (2); b) first irradiation of particles (3) of the material (2) in an irradiation area (4) with a first irradiation intensity, so that particles (3) of the material (2) in an area (5) adjoining the irradiation area (4) on the Material (2) in the irradiation area (4) are pre-fixed; and c) second irradiation of the particles (3) of the material (2) in the irradiation area (4) with a second irradiation intensity, the second irradiation intensity being greater than the first irradiation intensity. Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die erste Bestrahlungsintensität so gering ist, dass bei dem ersten Bestrahlen keine Druckwelle erzeugt wird, die Partikel (3) des Materials (2) von dem Bestrahlungsbereich (4) wegbewegt.Method according to one of the preceding claims, wherein the first irradiation intensity is so low that no pressure wave is generated during the first irradiation, which moves particles (3) of the material (2) away from the irradiation area (4). Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei das Bestrahlen der Partikel (3) des Materials (2) im Bestrahlungsbereich (4) zwischen den Schritten b) und c) unterbrochen wird.Method according to one of the preceding claims, wherein the irradiation of the particles (3) of the material (2) in the irradiation area (4) is interrupted between steps b) and c). Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei das Material (2) zwischen den Schritten b) und c) gekühlt wird.Method according to one of the preceding claims, wherein the material (2) is cooled between steps b) and c). Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei in Schritt b) Partikel (3) des Materials (2) mit einem Abstand (6) von bis zu 5 mm zu dem Bestrahlungsbereich (4) vorfixiert werden.Method according to one of the preceding claims, wherein in step b) particles (3) of the material (2) are pre-fixed at a distance (6) of up to 5 mm from the irradiation area (4). Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die in Schritt b) erzeugten vorfixierten Partikel (3) des Materials (2) zur Erzeugung eines Überhangs (7) des Werkstücks (1) genutzt werden.Method according to one of the preceding claims, wherein the pre-fixed particles (3) of the material (2) produced in step b) are used to produce an overhang (7) of the workpiece (1). Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei es sich bei dem Werkstück (1) um ein Gehäuse für eine Sanitärarmatur handelt.Method according to one of the preceding claims, in which the workpiece (1) is a housing for a sanitary fitting.
DE102020118093.4A 2020-07-09 2020-07-09 Process for manufacturing a workpiece using additive manufacturing Pending DE102020118093A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020118093.4A DE102020118093A1 (en) 2020-07-09 2020-07-09 Process for manufacturing a workpiece using additive manufacturing

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020118093.4A DE102020118093A1 (en) 2020-07-09 2020-07-09 Process for manufacturing a workpiece using additive manufacturing

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102020118093A1 true DE102020118093A1 (en) 2022-01-13

Family

ID=79020198

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102020118093.4A Pending DE102020118093A1 (en) 2020-07-09 2020-07-09 Process for manufacturing a workpiece using additive manufacturing

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102020118093A1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011089336A1 (en) 2011-12-21 2013-06-27 Mtu Aero Engines Gmbh Producing component from powder for turbomachines made of nickel-based alloys, by partially processing powder to green body in which non-powder particles are connected to each other and/or to green body using high energy beam
DE102016203556A1 (en) 2016-03-03 2017-09-07 Eos Gmbh Electro Optical Systems Method and device for generatively producing a three-dimensional object
DE102017118386A1 (en) 2017-08-11 2019-02-14 Grohe Ag Copper alloy, use of a copper alloy, sanitary fitting and method of making a sanitary fitting
DE102018202506A1 (en) 2018-02-19 2019-08-22 Eos Gmbh Electro Optical Systems Controlled solidification additive manufacturing process and associated apparatus

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011089336A1 (en) 2011-12-21 2013-06-27 Mtu Aero Engines Gmbh Producing component from powder for turbomachines made of nickel-based alloys, by partially processing powder to green body in which non-powder particles are connected to each other and/or to green body using high energy beam
DE102016203556A1 (en) 2016-03-03 2017-09-07 Eos Gmbh Electro Optical Systems Method and device for generatively producing a three-dimensional object
DE102017118386A1 (en) 2017-08-11 2019-02-14 Grohe Ag Copper alloy, use of a copper alloy, sanitary fitting and method of making a sanitary fitting
DE102018202506A1 (en) 2018-02-19 2019-08-22 Eos Gmbh Electro Optical Systems Controlled solidification additive manufacturing process and associated apparatus

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2335848B1 (en) Optical irradiation unit for an assembly for producing workpieces by means of irradiating powder layers with laser radiation
EP3225334B1 (en) Method and apparatus for additive manufacture of at least one component area of a component
DE19953000C2 (en) Method and device for the rapid production of bodies
EP1711298B1 (en) Process of brazing repairing of a part having a base material with oriented microstructure
EP1844181B1 (en) Cold gas spraying method
DE10344902B4 (en) Method for producing a three-dimensional object
DE102005017803B4 (en) Composite laser beam welding
WO2010000448A2 (en) Device for producing a three-dimensional object in layers
EP2913124A2 (en) Production of residual compressive stresses in generative production
DE102009051551A1 (en) Method and device for producing a component of a turbomachine
EP2361751A1 (en) Method and device for producing a three dimensional object, particularly suitable for use in microtechnology
EP0558870B1 (en) Free welding of metal structures casing a laser
WO2012152259A1 (en) Method for the production, reparation or replacement of a component, including a compacting step using pressure
DE102017220153A1 (en) Method and device for the layered additive manufacturing of components by means of a continuous and a pulsed laser beam and associated computer program product
DE102016115676A1 (en) Additive manufacturing
DE102017125597A1 (en) 3D metal printing method and arrangement for such
DE102016223987A1 (en) Method for producing a component with cavities and / or undercuts
WO2020211887A1 (en) Layer building process and layer building apparatus for the additive manufacture of at least one wall of a component, as well as computer program product and storage medium
DE102010034337A1 (en) Method for connecting a turbine blade with a turbine disk or a turbine ring
DE102020204003A1 (en) Process and device for additive manufacturing using powder-bed-based jet melting
DE102017103650A1 (en) METHOD FOR SELECTIVE LASER RADIANT ROLLING
WO2008058513A1 (en) Electrode and method for producing an electrode
DE3007169C2 (en) Process for the production of micro-bores in metal parts with the aid of a power laser
DE112020007402T5 (en) PROCESS FOR THE ADDITIVE MANUFACTURING OF A COMPONENT
DE102020118093A1 (en) Process for manufacturing a workpiece using additive manufacturing

Legal Events

Date Code Title Description
R079 Amendment of ipc main class

Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: B22F0003105000

Ipc: B22F0010362000

R163 Identified publications notified
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: LIXIL CORPORATION, JP

Free format text: FORMER OWNER: LIXIL GROUP CORPORATION, TOKYO, JP

R081 Change of applicant/patentee

Owner name: LIXIL CORPORATION, JP

Free format text: FORMER OWNER: LIXIL CORPORATION, TOKYO, KOTO-KU, JP