DE102022100173A1 - Device and method for additive manufacturing - Google Patents
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Abstract
Die Offenbarung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur additiven Fertigung, insbesondere mittels Laserauftragsschweißen, mit einer Pulverzuführung (40) für ein pulverförmiges Baumaterial, wobei die Pulverzuführung (40) einen Pulverstrom (42) in Richtung auf ein zu beschichtendes Substrat (14, 64) erzeugt, einer ersten Strahlungsquelle (82) zur Erzeugung einer energiereichen Strahlung, insbesondere einer ersten Laserquelle, und einer zweiten Strahlungsquelle (120) zur Erzeugung einer energiereichen Strahlung, insbesondere einer zweiten Laserquelle, wobei die erste Strahlungsquelle (82) und die zweite Strahlungsquelle (120) derart zueinander versetzt sind, dass das zugeführte pulverförmige Baumaterial zunächst in einen von der ersten Strahlungsquelle (82) erzeugten Strahl eintritt und danach in ein im Wesentlichen von der zweiten Strahlungsquelle (120) auf dem Substrat (14, 64) erzeugtes Schmelzbad (50) eintritt. Ferner bezieht sich die Offenbarung auf ein Verfahren zur additiven Fertigung, insbesondere mittels Laserauftragsschweißen.The disclosure relates to a device for additive manufacturing, in particular by means of laser deposition welding, with a powder feed (40) for a powdered building material, the powder feed (40) generating a powder flow (42) in the direction of a substrate (14, 64) to be coated , a first radiation source (82) for generating high-energy radiation, in particular a first laser source, and a second radiation source (120) for generating high-energy radiation, in particular a second laser source, the first radiation source (82) and the second radiation source (120) are offset from one another in such a way that the supplied powdered building material first enters a beam generated by the first radiation source (82) and then enters a melt pool (50) generated essentially by the second radiation source (120) on the substrate (14, 64). . Furthermore, the disclosure relates to a method for additive manufacturing, in particular by means of laser deposition welding.
Description
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur additiven Fertigung (AM - Additive Manufacturing), insbesondere mittels Laserauftragsschweißen. Zumindest in beispielhaften Ausgestaltungen bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf Vorrichtungen und Verfahren zur Beschichtung von Bauteilen. Das Beschichten wird auch als Cladding bezeichnet. Bei Verwendung einer Strahlungsquelle in Form eines Lasers ist die Rede von Laser Cladding.The present disclosure relates to a device and a method for additive manufacturing (AM—Additive Manufacturing), in particular by means of laser deposition welding. At least in exemplary configurations, the present disclosure relates to devices and methods for coating components. Coating is also referred to as cladding. Laser cladding is used when a radiation source in the form of a laser is used.
Aus der
Dieser Prozess erfordert jedoch einen hohen steuerungstechnischen Aufwand, beispielsweise bei der Steuerung der Werkstoffzufuhr sowie des Laserstrahls und/oder der Vorschubsteuerung. Insbesondere muss darauf geachtet werden, dass der Fokus des Laserstrahls definiert von der Oberfläche des Werkstücks beabstandet ist, damit dort im Fokus das Pulver vor dem eigentlichen Kontakt mit dem Werkstück aufgeschmolzen werden kann. Dazu wird über eine geeignete Positionierung der Pulverdüse der Fokus des Pulverstroms oberhalb des Schmelzbades auf den Laserstrahl ausgerichtet.However, this process requires a high level of control technology complexity, for example when controlling the material supply and the laser beam and/or the feed control. In particular, it must be ensured that the focus of the laser beam is at a defined distance from the surface of the workpiece so that the powder can be melted there in the focus before it actually comes into contact with the workpiece. For this purpose, the focus of the powder flow above the melt pool is aligned with the laser beam by suitably positioning the powder nozzle.
Die Beschichtung von Bauteilen mittels additiver Verfahren kann beispielsweise zur Erzeugung einer Korrosionsschutzschicht und/oder einer Verschleißschutzschicht dienen. Die Verschleißschutzschicht kann härtesteigernde Eigenschaften aufweisen.The coating of components using additive processes can be used, for example, to produce an anti-corrosion layer and/or an anti-wear layer. The wear protection layer can have hardness-increasing properties.
Aus der
Wünschenswert ist eine weitere Erhöhung der Leistungsfähigkeit von Vorrichtungen zur additiven Fertigung bzw. zur Beschichtung. Insbesondere die Anwendung im industriellen Umfeld erfordert hohe Auftragsraten. Zusätzlich sollen jedoch möglichst belastbare Werkstoffe verarbeitet werden, insbesondere Metallwerkstoffe, Keramikwerkstoffen oder dergleichen, die in Pulverform zugeführt werden.A further increase in the performance of devices for additive manufacturing or for coating is desirable. In particular, the application in the industrial environment requires high application rates. In addition, however, materials that are as resilient as possible should be processed, in particular metal materials, ceramic materials or the like, which are supplied in powder form.
Der Offenbarung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur additiven Fertigung, insbesondere zur Beschichtung von Bauteilen, anzugeben, die eine hohe Auftragsleistung ermöglichen. Vorzugsweise sind das Verfahren und die Vorrichtung präzise steuerbar, so dass sich insgesamt ein homogener Auftrag ergibt. Vorzugsweise lassen sich weitere Einflussmöglichkeiten auf den Prozess aufzeigen, um bedarfsweise Parameter anpassen zu können. Vorzugsweise tragen das Verfahren und die Vorrichtung zur weiteren Verringerung des Overspray bzw. zur besseren Nutzung des bereitgestellten Baumaterials bei.The disclosure is based on the object of specifying a method and a device for additive manufacturing, in particular for coating components, which enable a high application rate. The method and the device can preferably be precisely controlled so that a homogeneous application results overall. Further options for influencing the process can preferably be identified in order to be able to adapt parameters as required. The method and the device preferably contribute to a further reduction in overspray or to better utilization of the building material provided.
Gemäß einem ersten Aspekt bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf eine Vorrichtung zur additiven Fertigung, insbesondere mittels Laserauftragsschwei-ßen, mit einer Pulverzuführung für ein pulverförmiges Baumaterial, wobei die Pulverzuführung einen Pulverstrom in Richtung auf ein zu beschichtendes Substrat erzeugt, einer ersten Strahlungsquelle zur Erzeugung einer energiereichen Strahlung, insbesondere einer ersten Laserquelle, und einer zweiten Strahlungsquelle zur Erzeugung einer energiereichen Strahlung, insbesondere einer zweiten Laserquelle, wobei die erste Strahlungsquelle und die zweite Strahlungsquelle derart zueinander versetzt sind, dass das zugeführte pulverförmige Baumaterial zunächst in einen von der ersten Strahlungsquelle erzeugten Strahl eintritt und danach in ein im Wesentlichen von der zweiten Strahlungsquelle auf dem Substrat erzeugtes Schmelzbad eintritt.According to a first aspect, the present disclosure relates to a device for additive manufacturing, in particular by means of laser deposition welding, with a powder feed for a powdered building material, the powder feed generating a powder flow in the direction of a substrate to be coated, a first radiation source for generating a high-energy radiation, in particular a first laser source, and a second radiation source for generating high-energy radiation, in particular a second laser source, the first radiation source and the second radiation source being offset in relation to one another in such a way that the powdery building material supplied is initially divided into a beam generated by the first radiation source and thereafter enters a molten pool generated substantially by the second radiation source on the substrate.
Auf diese Weise wird die der Offenbarung zugrundeliegende Aufgabe gelöst.In this way, the object on which the disclosure is based is achieved.
Mit anderen Worten ist der Fokus (bzw. die Strahltaille) der ersten Strahlungsquelle weiter von der Oberfläche des Substrats beabstandet als der Fokus (bzw. die Strahltaille) der zweiten Strahlungsquelle. Dies wird durch einen Versatz (Abstand) zwischen den Fokussen (bzw. Strahltaillen) sowie gegebenenfalls einen Winkelversatz zwischen den optischen Achsen der Auftragsköpfe der ersten Strahlungsquelle und der zweiten Strahlungsquelle ermöglicht, zumindest in beispielhaften Ausgestaltungen. Der Fokus wird in erster Linie durch die jeweilige Strahlführung (Optik) definiert, die im Auftragskopf angeordnet ist.In other words, the focus (or the beam waist) of the first radiation source is further away from the surface of the substrate than the focus (or the beam waist) of the second radiation source. This is made possible by an offset (distance) between the foci (or beam waists) and possibly an angular offset between the optical axes of the application heads of the first radiation source and the second radiation source, at least in exemplary configurations ments. The focus is primarily defined by the respective beam guidance (optics), which is arranged in the application head.
Die optischen Achsen der Auftragsköpfe der ersten Strahlungsquelle und der zweiten Strahlungsquelle nähern sich aneinander an oder treffen (schneiden) sich in unmittelbarer Nachbarschaft zu Oberfläche des Substrats im Schmelzbad, zumindest in beispielhaften Ausgestaltungen.The optical axes of the application heads of the first radiation source and the second radiation source approach each other or meet (intersect) in the immediate vicinity of the surface of the substrate in the molten bath, at least in exemplary configurations.
Die Fokusse (oder Fokusbereiche) der beiden Strahlungsquellen sind voneinander beabstandet, zumindest in beispielhaften Ausgestaltungen. Mit anderen Worten ist gemäß beispielhaften Ausgestaltungen die Fokusebene/der Fokusbereich der ersten Strahlungsquelle bzw. deren Strahlführung weiter von der Oberfläche des Substrats beabstandet als die Fokusebene/der Fokusbereich der zweiten Strahlungsquelle bzw. deren Strahlführung. In beispielhaften Ausgestaltungen umfasst der Begriff Fokus sowohl eine Fokusebene als auch einen Fokusbereich (zum Beispiel, wenn keine eindeutige Fokusebene gegeben ist). Der Fokusbereich ist regelmäßig durch Brennweite (Fokusabstand) sowie Fokustiefe gekennzeichnet. Der Fokus kann im Rahmen der vorliegenden Offenbarung auch als Ort der Strahltaille bezeichnet werden, zumindest bei einem hinreichend fokussierten Strahl. Die Oberfläche bezieht sich beispielhaft auf die Fläche des Substrats unmittelbar vor der Beschichtung, demgemäß wird die Oberfläche mit der Beschichtung überdeckt.The foci (or focus areas) of the two radiation sources are spaced apart from one another, at least in exemplary configurations. In other words, according to exemplary configurations, the focal plane/the focal area of the first radiation source or its beam guidance is spaced further from the surface of the substrate than the focal plane/the focal area of the second radiation source or its beam guidance. In exemplary embodiments, the term focus includes both a focal plane and a focal area (for example, when there is no clear focal plane). The focus area is regularly characterized by the focal length (focus distance) and depth of focus. Within the scope of the present disclosure, the focus can also be referred to as the location of the beam waist, at least in the case of a sufficiently focused beam. The surface refers, for example, to the area of the substrate immediately before the coating, accordingly the surface is covered with the coating.
Der Begriff additive Fertigung umfasst in beispielhaften Ausgestaltungen auch das Beschichten von Bauteilen. Auf diese Weise lassen sich beispielsweise gewünschte Oberflächeneigenschaften erzeugen. Dies betrifft beispielsweise korrosionsbeständige Schichten, verschleißbeständige Schichten, Gleitschichten, thermisch stabile Schichten und ähnliches.In exemplary configurations, the term additive manufacturing also includes the coating of components. Desired surface properties can be produced in this way, for example. This applies, for example, to corrosion-resistant layers, wear-resistant layers, sliding layers, thermally stable layers and the like.
In beispielhaften Ausgestaltungen zielt die vorliegende Offenbarung auf das sogenannte Laser Cladding ab. Mit anderen Worten handelt sich dabei um ein Laserbeschichten existierender Bauteile, zumindest in beispielhaften Ausgestaltungen. Das Verfahren kann auch als Laserauftragsschweißen bezeichnet werden. In beispielhaften Ausgestaltungen bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf das Hochleistungs-Laserauftragsschweißen, bei dem ein Großteil des pulverförmigen Baumaterials vor dem unmittelbaren Kontakt mit der Schmelzzone auf der Oberfläche des Bauteils aufgeschmolzen (zumindest deutlich erhitzt und aufgeweicht) wird. Es geht in diesem Zusammenhang um Verfahren zum Laserauftragsschweißen mit hohen Auftragsraten und hoher Vorschubgeschwindigkeit.In exemplary embodiments, the present disclosure is aimed at what is known as laser cladding. In other words, this involves laser coating of existing components, at least in exemplary configurations. The process can also be referred to as laser build-up welding. In exemplary embodiments, the present disclosure relates to high power laser cladding in which much of the powdered build material is melted (at least significantly heated and softened) prior to direct contact with the melt zone on the surface of the component. In this context, it is a question of processes for laser deposition welding with high deposition rates and high feed rates.
Die offenbarungsgemäße Gestaltung mit einer ersten Strahlungsquelle und einer zweiten Strahlungsquelle mit jeweiligen Auftragsköpfen erlaubt zumindest in beispielhaften Ausgestaltungen eine höhere Auftragsrate bzw. Beschichtungsrate. Insgesamt lässt sich eine höhere Prozessgeschwindigkeit verwirklichen, zumindest in beispielhaften Ausgestaltungen.The configuration according to the disclosure with a first radiation source and a second radiation source with respective application heads allows a higher application rate or coating rate, at least in exemplary configurations. Overall, a higher process speed can be achieved, at least in exemplary configurations.
Mithilfe der ersten Strahlungsquelle und der zweiten Strahlungsquelle ist eine schärfere funktionale Trennung zwischen dem Aufschmelzen des Pulvers und der Erzeugung des Schmelzbades auf der Oberfläche des zu beschichtenden Bauteils (Substrats) möglich. Weil nun zwei Strahlungsquellen mit zugehörigen Auftragsköpfen vorgesehen sind, die gegebenenfalls individuell ausgelegt und angeordnet sein können, können die Teilprozesse (Pulver aufschmelzen sowie Schmelzbad erzeugen) optimiert werden. Die Teilprozesse können besser gesteuert werden.With the help of the first radiation source and the second radiation source, a sharper functional separation between the melting of the powder and the generation of the melt pool on the surface of the component to be coated (substrate) is possible. Because two radiation sources are now provided with associated application heads, which can optionally be designed and arranged individually, the sub-processes (powder melting and molten bath production) can be optimized. The sub-processes can be better controlled.
In einer beispielhaften Ausgestaltung ist die zweite Strahlungsquelle mit ihrem Auftragskopf derart ausgebildet und ausgerichtet, dass ein Schmelzbad auf der Oberfläche des Substrats erzeugt wird, dessen Fläche größer als die resultierende Fläche des Pulverstroms beim Auftreffen auf das Substrat ist. In einer beispielhaften Ausgestaltung befindet sich die resultierende Fläche des Pulverstroms vollständig innerhalb der Querschnittsfläche des Schmelzbades. Auf diese Weise können Verluste (Overspray - überschüssiger Pulvernebel) beim Baumaterial reduziert oder vermieden werden.In an exemplary embodiment, the application head of the second radiation source is designed and aligned in such a way that a molten pool is generated on the surface of the substrate, the area of which is larger than the resulting area of the powder stream when it hits the substrate. In an exemplary embodiment, the resultant area of the powder flow is entirely within the cross-sectional area of the molten pool. In this way, losses (overspray - excess powder mist) in the building material can be reduced or avoided.
Wenn lediglich die erste Strahlungsquelle zum Aufschmelzen des Baumaterials und zur Erzeugung des Schmelzbades auf der Oberfläche des Substrats genutzt wird, sorgt die Abschattung der ersten Strahlungsquelle durch das Pulver für eine deutliche Reduzierung der auf die Oberfläche des Substrats treffenden Leistung. Gleichzeitig wird die Leistung in hohem Maße abhängig von Pulverstrom und der damit verbundenen Abschattung.If only the first radiation source is used to melt the building material and to generate the melt pool on the surface of the substrate, the shading of the first radiation source by the powder ensures a significant reduction in the power impinging on the surface of the substrate. At the same time, the performance is highly dependent on the powder flow and the shadowing associated with it.
Da jedoch offenbarungsgemäß zusätzlich eine zweite Strahlungsquelle vorgesehen ist, die unmittelbar auf die Oberfläche des Substrats ausgerichtet ist, kann die Erzeugung des Schmelzbades besser und genauer gesteuert werden.However, since, according to the disclosure, a second radiation source is additionally provided, which is aligned directly with the surface of the substrate, the generation of the molten bath can be controlled better and more precisely.
Eine beispielhafte Anwendung ist die Erzeugung einer Verschleißschutzschicht auf einem Bauteil. Die Beschichtung kann beispielsweise am Umfang eines rotationssymmetrischen Bauteils oder flächig auf einer Bauteiloberfläche erfolgen.An example application is the creation of a wear protection layer on a component. The coating can take place, for example, on the circumference of a rotationally symmetrical component or over a large area on a component surface.
In beispielhaften Ausgestaltungen ist zumindest die erste Strahlungsquelle oder die zweite Strahlungsquelle als Laserquelle zur Erzeugung einer Laserstrahlung ausgestaltet.In exemplary configurations, at least the first radiation source or the second Radiation source designed as a laser source for generating laser radiation.
In beispielhaften Ausgestaltungen ist zumindest die erste Strahlungsquelle oder die zweite Strahlungsquelle als Elektronenstrahlquelle ausgestaltet.In exemplary configurations, at least the first radiation source or the second radiation source is designed as an electron beam source.
Ausführungsbeispiele, die im Rahmen dieser Offenbarung beschrieben werden, stellen auf als Laser gestaltete Strahlungsquellen ab. Es versteht sich, dass jedoch auch andere Strahlungsquellen nutzbar sind, beispielsweise Elektronenstrahlquellen. Der Fachmann wird bedarfsweise notwendige strukturelle Anpassungen vornehmen.Embodiments described within the scope of this disclosure focus on radiation sources configured as lasers. It goes without saying, however, that other radiation sources can also be used, for example electron beam sources. The person skilled in the art will make any necessary structural adjustments.
Die Zuführung des pulverförmigen Baumaterials erfolgt üblicherweise über zumindest eine Düse. Das Pulver wird mithilfe eines Transportgases vom Pulverförderer zur Düse gefördert. Regelmäßig sind die Düsen vorgesehen, die sowohl zur Zuführung des pulverförmigen Baumaterials als auch zur Zuführung eines Schutzgases oder Prozessgases dienen.The powdery building material is usually supplied via at least one nozzle. The powder is conveyed from the powder feeder to the nozzle using a transport gas. The nozzles are regularly provided, which are used both to supply the powdered building material and to supply a protective gas or process gas.
Beispielhaft ist eine sogenannte Mehrstrahldüse (Multijet-Düse) vorgesehen, die drei, vier, fünf, sechs, sieben oder mehr Einzeldüsen umfasst. Die Einzeldüsen sind beispielsweise kreisförmig um die optische Achse des ersten Lasers verteilt. Gemäß einer alternativen Ausgestaltung ist eine Ringdüse vorgesehen, die den Strahlengang (optische Achse) des Auftragskopfes der ersten Strahlungsquelle umgibt und Zuführkanäle für das Schutzgas und das pulverförmige Baumaterial bereitstellt.A so-called multi-jet nozzle (multi-jet nozzle) is provided by way of example, which comprises three, four, five, six, seven or more individual nozzles. The individual nozzles are distributed, for example, in a circle around the optical axis of the first laser. According to an alternative embodiment, an annular nozzle is provided, which surrounds the beam path (optical axis) of the applicator head of the first radiation source and provides supply channels for the protective gas and the powdered building material.
Die offenbarungsgemäße Vorrichtung eignet sich - je nach konkreter Ausgestaltung und Kinematik - zur Beschichtung von Rohrkörpern, Scheibenkörpern, flachen Oberflächen und bedarfsweise auch zur Beschichtung anderweitig gekrümmter Körper (Freiformflächen und sonstige Geometrien).Depending on the specific configuration and kinematics, the device according to the disclosure is suitable for coating tubular bodies, disk bodies, flat surfaces and, if necessary, also for coating bodies with other curvatures (free-form surfaces and other geometries).
Es versteht sich, dass die erste Strahlungsquelle und die zweite Strahlungsquelle offenbarungsgemäß nicht im Sinne einer Intensitätserhöhung „parallel geschaltet“ sind, also in ein und denselben Strahlengang eingekoppelt werden. Die vorliegende Offenbarung stellt auf zwei (oder mehr) Strahlungsquellen mit jeweiligem Auftragskopf ab, die bewusst unterschiedlich angeordnet sind und gegebenenfalls unterschiedlicher Art sind und/oder unterschiedlich betrieben werden.It goes without saying that, according to the disclosure, the first radiation source and the second radiation source are not “connected in parallel” in the sense of an increase in intensity, ie are coupled into one and the same beam path. The present disclosure is based on two (or more) radiation sources with a respective application head, which are intentionally arranged differently and possibly are of a different type and/or are operated differently.
Die erste Strahlungsquelle und die zweite Strahlungsquelle können unabhängig voneinander an die jeweilige Aufgabe angepasst werden. Dies betrifft beispielsweise das Objektiv, die Brennweite, die Position und Orientierung der Fokusebene/des Fokusbereichs, den sich ergebenden Durchmesser in der Fokusebene/des Fokusbereichs, die Strahltaille und dergleichen.The first radiation source and the second radiation source can be adapted to the respective task independently of one another. This concerns, for example, the lens, the focal length, the position and orientation of the focal plane/focal area, the resulting diameter in the focal plane/focal area, the beam waist and the like.
Auf diese Weise kann die erste Strahlungsquelle mit dem zugehörigen Auftragskopf zum Aufschmelzen des pulverförmigen Baumaterials optimiert werden. Die erste Strahlungsquelle mit dem zugehörigen Auftragskopf kann hinsichtlich der Strahlgeometrie an die die Geometrie des Pulverstroms (beispielsweise Pulverkegel) angepasst und optimiert werden. Auch die Leistung der ersten Strahlungsquelle kann an die gegebenen Bedingungen (Art des Pulvers, Pulvermenge, Geometrie des Pulverstroms und dergleichen) angepasst werden. Die zweite Strahlungsquelle mit dem zugehörigen Auftragskopf kann hinsichtlich des zu erzeugenden Schmelzbades auf der Oberfläche des Substrats angepasst werden. Dies betrifft beispielsweise den Durchmesser bzw. die Abmessungen des Schmelzbades sowie dessen Zuordnung zum auftreffenden Baumaterialstrom (mit geschmolzenem Pulver).In this way, the first radiation source can be optimized with the associated applicator head for melting the powdered building material. The first radiation source with the associated application head can be adapted and optimized with regard to the beam geometry to the geometry of the powder flow (for example powder cone). The power of the first radiation source can also be adapted to the given conditions (type of powder, amount of powder, geometry of the powder flow and the like). The second radiation source with the associated application head can be adjusted with regard to the molten pool to be generated on the surface of the substrate. This applies, for example, to the diameter or the dimensions of the molten pool and its assignment to the impinging flow of building material (with molten powder).
Die Relativzuordnung zwischen den Auftragsköpfen der ersten Strahlungsquelle und der zweiten Strahlungsquelle bleibt während einer Bearbeitung (während eines additiven Fertigungsvorgangs) konstant, zumindest in beispielhaften Ausgestaltungen. Mit anderen Worten können die Auftragsköpfe der ersten Strahlungsquelle und der zweiten Strahlungsquelle ein und dieselbe Kinematik zur Erzeugung einer Relativbewegung zwischen dem Substrat und den beiden Strahlungsquellen nutzen. Die Relativbewegung kann durch eine Bewegung des Substrats (beweglicher Tisch) oder durch eine Bewegung eines Auftragskopfes für die Strahlungsquelle(n) erzeugt werden. Es versteht sich, dass bestimmte Bewegungsachsen vom Werkstück (Substrat) und andere Bewegungsachsen vom Werkzeug (die Auftragsköpfe der ersten und der zweiten Strahlungsquelle) bereitgestellt werden können.The relative association between the application heads of the first radiation source and the second radiation source remains constant during processing (during an additive manufacturing process), at least in exemplary configurations. In other words, the application heads of the first radiation source and the second radiation source can use one and the same kinematics to generate a relative movement between the substrate and the two radiation sources. The relative movement can be generated by a movement of the substrate (moving table) or by a movement of an application head for the radiation source(s). It goes without saying that certain axes of movement can be provided by the workpiece (substrate) and other axes of movement by the tool (the applicator heads of the first and second radiation sources).
Die Vorrichtung eignet sich zur Verbindung gleichartiger oder verschiedenartiger Werkstoffe. Mit anderen Worten eignet sich die Vorrichtung für Reparaturarbeiten, bei denen gleichartige oder verschiedenartige Werkstoffe miteinander zu verbinden sind. Die Vorrichtung eignet sich auch zur Erzeugung von Beschichtungen, etwa von Korrosionsschutzschichten oder Verschleißschutzschichten.The device is suitable for connecting similar or different materials. In other words, the device is suitable for repair work in which similar or different materials are to be connected to one another. The device is also suitable for producing coatings, such as anti-corrosion layers or anti-wear layers.
Gemäß einer beispielhaften Ausgestaltung weisen die erste Strahlungsquelle und die zweite Strahlungsquelle jeweils eine Strahlführung auf, die derart relativ zueinander angeordnet und ausgebildet sind, dass die erste Strahlführung einen Fokus aufweist, der von einer Oberfläche des Substrats beabstandet ist, und dass die zweite Strahlführung einen Fokus aufweist, der von dem Fokus der ersten Strahlführung in Richtung auf die Oberfläche des Substrats versetzt ist.According to an exemplary embodiment, the first radiation source and the second radiation source each have a beam guide that is arranged and configured relative to one another in such a way that the first beam guide has a focus that is spaced from a surface of the substrate, and that the second beam guide has a focus exhibiting that of the focus of the first Beam guidance is offset towards the surface of the substrate.
Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung umfasst der Begriff Fokus auch Fokusbereiche, die keine eindeutig abgrenzbare Fokusebene umfassen. Mit anderen Worten muss der Bereich, in dem eine hinreichende Fokussierung der Strahlung gegeben ist, nicht zwingend auf eine Ebene konzentriert sein. Dem Fachmann ist bewusst, dass in der Praxis auch in der Nachbarschaft zu einer derartigen Ebene eine hinreichende Fokussierung zur Erhöhung der Energiedichte für Zwecke des Auftragsschweißens gegeben ist.Within the scope of the present disclosure, the term focus also includes focus areas that do not include a clearly definable focus plane. In other words, the area in which the radiation is sufficiently focused does not necessarily have to be concentrated on one plane. The person skilled in the art is aware that in practice there is also sufficient focussing in the vicinity of such a plane to increase the energy density for build-up welding purposes.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausgestaltung ist der Fokus der Strahlführung der zweiten Strahlungsquelle der Oberfläche des Substrats benachbart, insbesondere unmittelbar benachbart. Die Strahlführung der zweiten Strahlungsquelle ist dazu ausgestaltet, die Energie zur Erzeugung des Schmelzbades in die Oberfläche des Substrats abzugeben.According to a further exemplary configuration, the focus of the beam guidance of the second radiation source is adjacent to the surface of the substrate, in particular immediately adjacent. The beam guidance of the second radiation source is designed to emit the energy for generating the molten bath into the surface of the substrate.
Dies sorgt in beispielhaften Ausgestaltungen dafür, dass die zweite Strahlungsquelle auf der Oberfläche des Substrats ein Schmelzbad ausbildet, zumindest in größerem Maße dazu beiträgt als die erste Strahlungsquelle. Dies ist nicht einschränkend zu verstehen. Mit anderen Worten kann auch die erste Strahlungsquelle einen gewissen Beitrag zur Erzeugung und/oder Aufrechterhaltung des Schmelzbades leisten.In exemplary configurations, this ensures that the second radiation source forms a melt pool on the surface of the substrate, at least contributes to this to a greater extent than the first radiation source. This is not to be understood as limiting. In other words, the first radiation source can also make a certain contribution to the generation and/or maintenance of the melt pool.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausgestaltung ist die Vorrichtung derart gestaltet, dass der Pulverstrom den Fokus der Strahlführung der ersten Strahlungsquelle passiert, wobei die erste Strahlungsquelle dazu ausgebildet ist, den Pulverstrom in einem Fokusbereich aufzuschmelzen. Der Fokusbereich ist dem Fokus bzw. einer Fokusebene zumindest benachbart.According to a further exemplary configuration, the device is designed in such a way that the powder stream passes the focus of the beam guide of the first radiation source, with the first radiation source being designed to melt the powder stream in a focus area. The focus area is at least adjacent to the focus or a focus plane.
Es versteht sich, dass sowohl die erste Strahlungsquelle wie auch die zweite Strahlungsquelle für einen Energieeintrag sorgen. Demgemäß ist die erste Strahlungsquelle gemäß beispielhaften Ausgestaltungen dazu ausgebildet, den Pulverstrom zumindest im Wesentlichen bzw. zumindest überwiegend aufzuschmelzen. Mit anderen Worten kann auch die zweite Strahlungsquelle einen gewissen Beitrag zum Aufzuschmelzen des Pulverstroms leisten.It goes without saying that both the first radiation source and the second radiation source ensure an energy input. Accordingly, according to exemplary configurations, the first radiation source is designed to at least essentially or at least predominantly melt the powder flow. In other words, the second radiation source can also make a certain contribution to melting the powder stream.
Die erste Strahlungsquelle ist derart ausgelegt und angeordnet, dass der überwiegende Teil des Pulverstroms, der den Fokus der Strahlführung der ersten Strahlungsquelle passiert, durch die Strahlung der ersten Strahlungsquelle aufgeschmolzen wird. Auf diese Weise lassen sich sehr hohe Auftragsraten erzielen, vergleichbar dem aus der
In beispielhaften Ausgestaltungen wird ein Großteil, zumindest ein wesentlicher Teil, der Energie der ersten Strahlungsquelle durch das passierende Pulver absorbiert, welches auf diese Weise aufgeschmolzen wird. Somit trifft der verbleibende Teil der Strahlungsenergie der ersten Strahlungsquelle auf die Oberfläche des Substrats, zumindest in beispielhaften Ausgestaltungen. Es versteht sich, dass auch das aufgeschmolzen Pulver auf das Substrat trifft und dort für einen Energieeintrag sorgt, zumindest in beispielhaften Ausgestaltungen.In exemplary configurations, a large part, at least a substantial part, of the energy from the first radiation source is absorbed by the passing powder, which is melted in this way. Thus, the remaining part of the radiation energy of the first radiation source impinges on the surface of the substrate, at least in exemplary configurations. It goes without saying that the melted powder also hits the substrate and ensures an input of energy there, at least in exemplary configurations.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausgestaltung weist die erste Strahlungsquelle einen Kopf mit einer ersten optischen Achse und die zweite Strahlungsquelleeinen Kopf mit einer zweiten optischen Achse auf, wobei ein Winkelversatz zwischen der ersten optischen Achse und der zweiten optischen Achse gegeben ist. Die Köpfe beherbergen beispielsweise eine jeweilige Strahlführung (zum Beispiel strahlführende Optik) für die durch die erste Strahlungsquelle bzw. die zweite Strahlungsquelle erzeugte Laserstrahlung.According to a further exemplary embodiment, the first radiation source has a head with a first optical axis and the second radiation source has a head with a second optical axis, with an angular offset between the first optical axis and the second optical axis. The heads accommodate, for example, a respective beam guide (for example beam-guiding optics) for the laser radiation generated by the first radiation source or the second radiation source.
Der Winkelversatz zwischen der ersten optischen Achse und der zweiten optischen Achse erlaubt die gewünschte Anordnung des jeweiligen Fokus zur Erzielung der kombinatorischen Wirkung. Es versteht sich, dass die optischen Achsen nicht unbedingt bei der konkreten Strahlungsquelle selbst angeordnet sein müssen. Üblicherweise werden die optischen Achsen durch eine Strahlführung im Auftragskopf definiert, der der jeweiligen Strahlungsquelle zugeordnet ist. Bei der Verwendung von Laserquellen als Strahlungsquelle ist beispielhaft ein Lichtleiter zwischen der Strahlungsquelle und dem zugeordneten Auftragskopf vorgesehen, wobei die Strahlführung (zum Beispiel optische Strahlführung) am oder im Auftragskopf die optische Achse definiert.The angular offset between the first optical axis and the second optical axis allows the desired arrangement of the respective focus to achieve the combinatorial effect. It goes without saying that the optical axes do not necessarily have to be arranged in the specific radiation source itself. The optical axes are usually defined by a beam guide in the application head, which is assigned to the respective radiation source. When using laser sources as the radiation source, a light guide is provided between the radiation source and the assigned application head, for example, with the beam guidance (for example optical beam guidance) on or in the application head defining the optical axis.
In einer beispielhaften Ausgestaltung ist die erste optische Achse des Auftragskopfes der ersten Strahlungsquelle rechtwinklig (90°), zumindest im Wesentlichen rechtwinklig, zur Oberfläche des Substrats ausgerichtet. Ein Winkel von 0° wäre parallel zur Oberfläche des Substrats. Demgemäß ist die zweite optische Achse in einem Winkel im Bereich zwischen größer als 0° und kleiner als 90° relativ zum Substrat ausgerichtet. Dies umfasst beispielhaft ein Winkel zwischen 15° und 75°, insbesondere ein Winkel zwischen 30° und 60° in Bezug auf die Oberfläche de s Substrats. Eine umgekehrte Zuordnung der Auftragsköpfe der ersten und zweiten Strahlungsquelle ist nicht ausgeschlossen. Bei einem Substrat mit gekrümmter Oberfläche (etwa einem Rohrkörper) bezieht sich diese Angaben auf den konkreten Abschnitt der Oberfläche, zu dem die erste Strahlungsquelle radial (zumindest im Wesentlichen radial) ausgerichtet ist.In an exemplary configuration, the first optical axis of the application head of the first radiation source is aligned at right angles (90°), at least essentially at right angles, to the surface of the substrate. An angle of 0° would be parallel to the surface of the substrate. Accordingly, the second optical axis is oriented at an angle ranging between greater than 0° and less than 90° relative to the substrate. This includes, for example, an angle between 15° and 75°, in particular an angle between 30° and 60° in relation to the surface of the substrate. A reverse assignment of the application heads of the first and second radiation source is not excluded. For a substrate with a curved surface (such as a Tubular body), this information relates to the specific section of the surface to which the first radiation source is aligned radially (at least essentially radially).
In einer beispielhaften Ausgestaltung ist die optische Achse des Auftragskopfes der ersten Strahlungsquelle normal (90°) oder im Wesentlichen normal zur Oberfläche des Substrats ausgerichtet. In einer beispielhaften Ausgestaltung ist die optische Achse des Auftragskopfes der zweiten Strahlungsquelle normal oder im Wesentlichen normal zur Oberfläche des Substrats ausgerichtet. Die optischen Achsen ersten und der zweiten Strahlungsquelle können regelmäßig zueinander geneigt sein. Üblicherweise liegt ein Neigungswinkel der ersten optischen Achse und/oder der zweiten optischen Achse jeweils in einem Bereich zwischen 45° und 90° zur Oberfläche des Substrats (also in einem Bereich zwischen 0° und 45 ° in Bezug auf eine Normale zur Oberfläche des Substrats). Bei deutlich geringeren Neigungswinkeln in Bezug auf die Oberfläche wird ein hoher Anteil der eingebrachten Energie an der Oberfläche des Substrats reflektiert. Beispielhaft sind sowohl die erste optische Achse als auch die zweite optische Achse gegenüber der Normalen zur Oberfläche des Substrats geneigt, etwa in einem Winkel zwischen 0° und 45°, beispielsweise in einem Winkel zwischen 0° und 30°. Beide Auftragsköpfe sind mit ihren optischen Achsen derart ausgerichtet, dass sich die optischen Achsen auf der Oberfläche des Substrats schneiden, zumindest einander nahekommen.In an exemplary configuration, the optical axis of the application head of the first radiation source is aligned normal (90°) or essentially normal to the surface of the substrate. In an exemplary embodiment, the optical axis of the application head of the second radiation source is aligned normal or essentially normal to the surface of the substrate. The optical axes of the first and second radiation sources can be regularly inclined to one another. An angle of inclination of the first optical axis and/or the second optical axis is usually in a range between 45° and 90° to the surface of the substrate (i.e. in a range between 0° and 45° in relation to a normal to the surface of the substrate) . At significantly lower angles of inclination in relation to the surface, a high proportion of the energy introduced is reflected at the surface of the substrate. For example, both the first optical axis and the second optical axis are inclined relative to the normal to the surface of the substrate, for example at an angle between 0° and 45°, for example at an angle between 0° and 30°. Both application heads are aligned with their optical axes in such a way that the optical axes intersect on the surface of the substrate, or at least come close to one another.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausgestaltung sind die erste Strahlungsquelle und die zweite Strahlungsquelle unabhängig voneinander steuerbar.According to a further exemplary embodiment, the first radiation source and the second radiation source can be controlled independently of one another.
In einer beispielhaften Ausgestaltung sind die Strahlungsquellen hinsichtlich ihrer Kennwerte voneinander unterscheidbar. Beispielhaft werden Strahlungsquellen unterschiedlichen Typs verwendet, insbesondere in Bezug auf die bereitgestellte und/oder abgerufene Leistung.In an exemplary embodiment, the radiation sources can be distinguished from one another with regard to their characteristic values. Radiation sources of different types are used by way of example, in particular with regard to the power provided and/or called up.
In einer beispielhaften Ausgestaltung kann die Lage und/oder Orientierung der beiden Auftragsköpfe der Strahlungsquellen, insbesondere von deren optischen Achsen und/oder Fokusse, relativ zueinander eingestellt werdenIn an exemplary embodiment, the position and/or orientation of the two application heads of the radiation sources, in particular of their optical axes and/or foci, can be adjusted relative to one another
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausgestaltung ist die Ausrichtung der optischen Achse der zweiten Strahlungsquelle in Bezug auf die optische Achse der ersten Strahlungsquelle einstellbar.According to a further exemplary configuration, the alignment of the optical axis of the second radiation source can be adjusted in relation to the optical axis of the first radiation source.
In einer beispielhaften Ausgestaltung ist die erste Strahlungsquelle bzw. deren optische Achse (des Auftragskopfes) rechtwinklig (senkrecht), zumindest im Wesentlichen rechtwinklig (senkrecht), relativ zur Oberfläche des Substrats ausgerichtet. Demgemäß kann ein Neigungswinkel der zweiten Strahlungsquelle bzw. der optischen Achse (des Auftragskopfes) der zweiten Strahlungsquelle in Bezug auf die erste Strahlungsquelle und/oder die Oberfläche des Substrats angepasst werden.In an exemplary configuration, the first radiation source or its optical axis (of the application head) is aligned at right angles (perpendicular), at least essentially at right angles (perpendicular), relative to the surface of the substrate. Accordingly, an angle of inclination of the second radiation source or the optical axis (of the application head) of the second radiation source can be adjusted in relation to the first radiation source and/or the surface of the substrate.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausgestaltung ist zumindest ein Fokusabstand zumindest der ersten Strahlungsquelle oder der zweiten Strahlungsquelle in Bezug auf das Substrat einstellbar. Auf diese Weise kann die Vorrichtung noch besser an konkrete Anwendungen, Bauteilgeometrien und Werkstoffe angepasst werden. Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung ist unter dem Begriff Fokusabstand ein Abstand zwischen dem Fokus der jeweiligen Strahlungsquelle sowie der Oberfläche des Substrats zu verstehen, und zwar entlang der optischen Achse.According to a further exemplary configuration, at least one focal distance of at least the first radiation source or the second radiation source can be adjusted in relation to the substrate. In this way, the device can be even better adapted to specific applications, component geometries and materials. Within the scope of the present disclosure, the term focus distance is to be understood as meaning a distance between the focus of the respective radiation source and the surface of the substrate, specifically along the optical axis.
In einer beispielhaften Ausgestaltung sind die Strahlführung der ersten Strahlungsquelle und der zweiten Strahlungsquelle hinsichtlich ihrer Kennwerte voneinander unterscheidbar. Beispielhaft werden Optiken unterschiedlicher Brennweiten und Fokusdurchmesser verwendet.In an exemplary embodiment, the beam guidance of the first radiation source and the second radiation source can be distinguished from one another with regard to their characteristic values. For example, optics of different focal lengths and focus diameters are used.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausgestaltung ist die Leistung zumindest der ersten Strahlungsquelle oder der zweiten Strahlungsquelle einstellbar. Auf diese Weise kann die Vorrichtung noch besser an konkrete Anwendungen, Bauteilgeometrien und Werkstoffe angepasst werden.According to a further exemplary configuration, the power of at least the first radiation source or the second radiation source can be adjusted. In this way, the device can be even better adapted to specific applications, component geometries and materials.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausgestaltung sind die erste Strahlungsquelle und die zweite Strahlungsquelle als Laser zur Erzeugung eines Laserstrahls gestaltet, wobei die erste Strahlungsquelle und die zweite Strahlungsquelle im Betrieb auf unterschiedlichen Leistungsniveaus betrieben werden.According to a further exemplary embodiment, the first radiation source and the second radiation source are designed as lasers for generating a laser beam, with the first radiation source and the second radiation source being operated at different power levels.
Mit anderen Worten können die erste Strahlungsquelle und die zweite Strahlungsquelle beispielhaft mit unterschiedlicher Laserleistung betrieben werden. Der Begriff Laserleistung bezieht sich beispielsweise auf das Energieniveau des Laserstrahls in einem bestimmten Strahlquerschnitt, beispielsweise in der Fokusebene. Dies ist nicht einschränkend zu verstehen.In other words, the first radiation source and the second radiation source can be operated with different laser powers, for example. The term laser power refers, for example, to the energy level of the laser beam in a specific beam cross-section, for example in the focal plane. This is not to be understood as limiting.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausgestaltung wird die erste Strahlungsquelle mit einer Laserleistung betrieben, die zur Laserleistung der zweiten Strahlungsquelle ein Verhältnis aufweist, das im Bereich von 2.0:1 bis 10.0:1, insbesondere im Bereich von 4.0:1 bis 9.0:1 liegt. Mit anderen Worten ist die Vorrichtung derart betreibbar, dass sich ein gewünschtes Verhältnis zwischen der Laserleistung der ersten Strahlungsquelle und der Laserleistung der zweiten Strahlungsquelle ergibt.According to a further exemplary embodiment, the first radiation source is operated with a laser power that has a ratio to the laser power of the second radiation source that is in the range from 2.0:1 to 10.0:1, in particular in the range from 4.0:1 to 9.0:1. In other words, the device can be operated in such a way that a desired relationship between the laser power of the first radiation source and the laser power of the second radiation source.
Mit anderen Worten ist die Laserleistung der ersten Strahlungsquelle in beispielhaften Ausgestaltungen größer als die Laserleistung der zweiten Strahlungsquelle. Die zweite Strahlungsquelle dient vorrangig zu Erzeugung und Aufrechterhaltung eines Schmelzbades auf der Substratoberfläche. Die erste Strahlungsquelle dient vorrangig dazu, die im Pulverstrom enthaltenen Pulverpartikel soweit wie möglich aufzuschmelzen. Auf diese Weise wird insgesamt eine hohe Auftragsrate erzielt.In other words, in exemplary configurations, the laser power of the first radiation source is greater than the laser power of the second radiation source. The second radiation source serves primarily to generate and maintain a melt pool on the substrate surface. The primary purpose of the first radiation source is to melt the powder particles contained in the powder stream as far as possible. In this way, a high application rate is achieved overall.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausgestaltung liegt die Laserleistung der ersten Strahlungsquelle im Bereich zwischen 3.0 kW und 20 kW. Hierbei handelt es sich beispielhaft um einen Bereich für die Laserleistung im operativen Betrieb zum Laserbeschichten von Bauteilen mit Metallwerkstoffen. Gemäß weiteren Ausgestaltungen werden zumindest teilweise abweichende Bereiche genutzt, beispielhaft für andere Werkstoffe und Werkstoffkombination (Substrat und Beschichtung).According to a further exemplary embodiment, the laser power of the first radiation source is in the range between 3.0 kW and 20 kW. This is an example of a range for the laser power in operational operation for the laser coating of components with metal materials. According to further configurations, at least partially different areas are used, for example for other materials and combinations of materials (substrate and coating).
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausgestaltung ist die optische Achse der ersten Strahlungsquelle senkrecht oder im Wesentlichen senkrecht zur zu beschichteten Oberfläche des Substrats orientiert, wobei die optische Achse der zweiten Strahlungsquelle senkrecht oder im Wesentlichen senkrecht zur zu beschichteten Oberfläche des Substrats orientiert ist. Insbesondere ist die optische Achse der zweiten Strahlungsquelle gegenüber der optischen Achse der ersten Strahlungsquelle geneigt, beispielsweise abgewandt von einer sich aufgrund der Relativbewegung zwischen Vorrichtung und Substrat ergebenden Beschichtung. Auf diese Weise wird eine Einflussnahme der zweiten Strahlungsquelle auf die unmittelbar zuvor bei der Beschichtung erzeugte Raupe vermieden.According to a further exemplary configuration, the optical axis of the first radiation source is oriented perpendicularly or essentially perpendicularly to the substrate surface to be coated, wherein the optical axis of the second radiation source is oriented perpendicularly or essentially perpendicularly to the substrate surface to be coated. In particular, the optical axis of the second radiation source is inclined relative to the optical axis of the first radiation source, for example facing away from a coating resulting from the relative movement between the device and the substrate. In this way, an influence of the second radiation source on the bead produced immediately beforehand during the coating is avoided.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausgestaltung ist die optische Achse der ersten Strahlungsquelle senkrecht oder im Wesentlichen senkrecht zur zu beschichteten Oberfläche des Substrats orientiert, wobei die optische Achse der zweiten Strahlungsquelle gegenüber der optischen Achse der ersten Strahlungsquelle geneigt ist, insbesondere abgewandt von einer sich aufgrund der Relativbewegung zwischen Vorrichtung und Substrat ergebenden Beschichtung.According to a further exemplary configuration, the optical axis of the first radiation source is oriented perpendicularly or essentially perpendicularly to the surface of the substrate to be coated, the optical axis of the second radiation source being inclined relative to the optical axis of the first radiation source, in particular facing away from one due to the relative movement between device and substrate resulting coating.
Mit anderen Worten ist die optische Achse der zweiten Strahlungsquelle - aus Sicht der optischen Achse der ersten Strahlungsquelle - entgegen der gegenwärtigen Relativbewegung versetzt und derart gekippt, dass sich die Strahlen der beiden Strahlungsquellen im Schmelzbad auf der Oberfläche des Substrats treffen. Dies gilt insbesondere für eine Vorschubrichtung des Substrats/Werkstücks gegenüber der ersten und zweiten Strahlungsquelle. Werden hingegen die optischen Achsen der ersten und zweiten Strahlungsquelle als Bezugssystem verwendet, ist die zweite Strahlungsquelle gemäß dieser beispielhaften Ausgestaltung aus Sicht der ersten Strahlungsquelle nach vorne (in Fahrtrichtung) geneigt, wiederum auf der der bei der Beschichtung erzeugten Raupe gegenüberliegenden Seite.In other words, the optical axis of the second radiation source—seen from the optical axis of the first radiation source—is offset against the current relative movement and tilted in such a way that the beams from the two radiation sources meet in the melt pool on the surface of the substrate. This applies in particular to a feed direction of the substrate/workpiece relative to the first and second radiation source. If, on the other hand, the optical axes of the first and second radiation sources are used as a reference system, the second radiation source according to this exemplary embodiment is tilted forward (in the direction of travel) when viewed from the first radiation source, again on the side opposite the bead produced during the coating.
Gemäß beispielhaften Ausgestaltungen schneiden sich die optischen Achsen der Auftragsköpfe der beiden Strahlungsquellen. Gemäß beispielhaften Ausgestaltungen sind die optischen Achsen der Auftragsköpfe der beiden Strahlungsquelle windschief zueinander angeordnet, wobei in unmittelbarer Nachbarschaft zur Oberfläche des Substrats ein minimaler Abstand zwischen den optischen Achsen gegeben ist.According to exemplary configurations, the optical axes of the application heads of the two radiation sources intersect. According to exemplary configurations, the optical axes of the application heads of the two radiation sources are arranged skewed to one another, with a minimum distance between the optical axes being provided in the immediate vicinity of the surface of the substrate.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausgestaltung erfolgt die Pulverzuführung konzentrisch. Dies erfolgt beispielhaft durch eine Düse in Form einer Ringdüse oder Mehrstrahldüse, die den Strahlengang der ersten Strahlungsquelle umgibt, wobei im Zentrum der Düse die optische Achse des Auftragskopfes der ersten Strahlungsquelle angeordnet ist. Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausgestaltung wird das Pulver seitlich zugeführt.According to a further exemplary embodiment, the powder is fed in concentrically. This is done, for example, by a nozzle in the form of an annular nozzle or multi-beam nozzle, which surrounds the beam path of the first radiation source, with the optical axis of the application head of the first radiation source being arranged in the center of the nozzle. According to a further exemplary embodiment, the powder is fed in from the side.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausgestaltung wird das Pulver in eine konzentrisch zum Zentrum ausgebildete Ringkammer eingebracht, die an der Spitze der Düse in Richtung auf das Substrat geöffnet ist. Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausgestaltung ist eine Mehrstrahldüse mit mehreren Kanälen zur Pulverführung vorgesehen, wobei die Kanäle um die optische Achse verteilt und zur optischen Achse gerichtet sind, beispielsweise unter einem spitzen Winkel in Richtung auf das Substrat. An der Spitze der Düse tritt die energiereiche Strahlung (insbesondere Laserstrahlung) aus. Die Laserstrahlung und der Pulverstrom werden zusammengeführt, so dass ein wesentlicher Teil des Pulverstroms aufgeschmolzen wird, bevor der Pulverstrom die Oberfläche des Substrats kontaktiert. Die Ringdüse kann abschnittsweise unterbrochen sein, beispielsweise aus Stabilitätsgründen.According to a further exemplary embodiment, the powder is introduced into an annular chamber which is formed concentrically to the center and which is open at the tip of the nozzle in the direction of the substrate. According to a further exemplary embodiment, a multi-jet nozzle with a plurality of channels for guiding the powder is provided, the channels being distributed around the optical axis and directed towards the optical axis, for example at an acute angle towards the substrate. The high-energy radiation (particularly laser radiation) emerges at the tip of the nozzle. The laser radiation and the powder flow are brought together so that a substantial part of the powder flow is melted before the powder flow contacts the surface of the substrate. The annular nozzle can be interrupted in sections, for example for reasons of stability.
Es ist auch vorstellbar, die Düse für die Pulverzuführung nicht als Ringdüse zu gestalten, sondern als Düse mit zwei, drei oder mehr Kanälen für das Pulver, die gegenüber der optischen Achse des Strahls geneigt und auf den Fokus ausgerichtet sind. Auf diese Weise kann die gewünschte Zusammenführung des Pulvers mit der energiereichen Strahlung (Laserstrahlung) in der Fokusebene bzw. in unmittelbarer Nachbarschaft dazu erzielt werden.It is also conceivable to design the nozzle for feeding the powder not as a ring nozzle, but as a nozzle with two, three or more channels for the powder, inclined with respect to the optical axis of the jet and aligned with the focus. In this way, the desired combination of the powder with the high-energy radiation (laser radiation) can be achieved in the focal plane or in the immediate vicinity of it.
Es versteht sich, dass die Pulverzuführung auch über eine oder mehrere Einzeldüsen erfolgen kann, die in bestimmter Weise relativ zur optischen Achse des Auftragskopfes der ersten Strahlungsquelle auf den Fokus (Fokusbereich oder Fokusebene) der ersten Strahlungsquelle ausgerichtet ist/sind.It goes without saying that the powder can also be supplied via one or more individual nozzles which are/are aligned in a specific way relative to the optical axis of the application head of the first radiation source on the focus (focus area or focus plane) of the first radiation source.
Gemäß einem weiteren Aspekt bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf ein Verfahren zur additiven Fertigung, insbesondere mittels Laserauftragsschweißen, umfassend die folgenden Schritte:
- - Bereitstellung einer ersten Strahlungsquelle, insbesondere eines ersten Lasers,
- - Bereitstellung einer zweiten Strahlungsquelle, insbesondere eines zweiten Lasers,
- - Anordnen der ersten Strahlungsquelle und der zweiten Strahlungsquelle in einer zueinander versetzten Orientierung in Bezug auf ein Substrat,
- - Erzeugung eines Schmelzbades auf dem Substrat, insbesondere mit der zweiten Strahlungsquelle, und
- - Zuführung eines pulverförmigen Baumaterials in einen von der ersten Strahlungsquelle erzeugten Strahl, insbesondere zu einer Fokusebene der ersten Strahlungsquelle,
- - Provision of a first radiation source, in particular a first laser,
- - Provision of a second radiation source, in particular a second laser,
- - arranging the first radiation source and the second radiation source in a mutually offset orientation with respect to a substrate,
- - Generation of a molten pool on the substrate, in particular with the second radiation source, and
- - Feeding a powdered building material into a beam generated by the first radiation source, in particular to a focal plane of the first radiation source,
Auch auf diese Weise wird die der Offenbarung zugrundeliegende Aufgabe gelöst.The object on which the disclosure is based is also achieved in this way.
Es versteht sich, dass das Verfahren zumindest in beispielhaften Ausführungsformen nicht notwendigerweise derart gestaltet ist, dass das pulverförmige Baumaterial ausschließlich von der ersten Strahlungsquelle aufgeschmolzen wird, und dass das Schmelzbad auf dem Substrat ausschließlich von der zweiten Strahlungsquelle erzeugt wird. Die erste Strahlungsquelle kann zumindest teilweise dazu beitragen, das Schmelzbad zu erzeugen und aufrecht zu erhalten. Die zweite Strahlungsquelle kann zumindest teilweise zum Aufschmelzen des pulverförmigen Baumaterials beitragen.It goes without saying that the method, at least in exemplary embodiments, is not necessarily designed in such a way that the powdered building material is melted exclusively by the first radiation source and that the melt pool on the substrate is generated exclusively by the second radiation source. The first radiation source can contribute at least in part to generating and maintaining the molten pool. The second radiation source can at least partially contribute to the melting of the powdered building material.
Gemäß einer beispielhaften Ausgestaltung des Verfahrens werden die erste Strahlungsquelle und die zweite Strahlungsquelle relativ zueinander geneigt, wobei die erste Strahlungsquelle und die zweite Strahlungsquelle derart angeordnet werden, dass die Fokusebene der ersten Strahlungsquelle von einer Oberfläche des Substrats beabstandet ist, und dass eine Fokusebene der zweiten Strahlungsquelle von der Fokusebene der ersten Strahlungsquelle in Richtung auf die Oberfläche des Substrats versetzt ist.According to an exemplary configuration of the method, the first radiation source and the second radiation source are inclined relative to one another, with the first radiation source and the second radiation source being arranged in such a way that the focal plane of the first radiation source is at a distance from a surface of the substrate, and that a focal plane of the second Radiation source is offset from the focal plane of the first radiation source in the direction of the surface of the substrate.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird die zweite Strahlungsquelle derart angeordnet und gesteuert, dass das auf der Oberfläche des Substrats erzeugte Schmelzbad größer als die resultierende Fläche des Pulverstroms beim Auftreffen auf das Substrat ist. Auf diese Weise kann der Pulverstrom konzentriert in das Schmelzbad eindringen, Sprühverluste (Overspray) können deutlich reduziert werden.According to a further exemplary embodiment of the method, the second radiation source is arranged and controlled in such a way that the melt pool generated on the surface of the substrate is larger than the resulting area of the powder flow when it hits the substrate. In this way, the powder flow can penetrate the molten pool in a concentrated manner, spray losses (overspray) can be significantly reduced.
Es versteht sich, dass das Verfahren gemäß den offenbarungsgemäßen Ausgestaltungen der Vorrichtung ausgestaltet sein kann, und umgekehrt. Das Verfahren eignet sich zur Verwendung einer offenbarungsgemäßen Vorrichtung (beispielsweise Beschichtungsanlage). Die offenbarungsgemäße Vorrichtung eignet sich zur Verwendung im offenbarungsgemäßen Verfahren.It goes without saying that the method can be designed according to the disclosed configurations of the device, and vice versa. The method is suitable for using a device according to the disclosure (for example a coating system). The device according to the disclosure is suitable for use in the method according to the disclosure.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Offenbarung zu verlassen.It goes without saying that the features mentioned above and those still to be explained below can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own, without departing from the scope of the present disclosure.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und Erläuterung mehrerer exemplarischer Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. Es zeigen:
-
1 : eine schematische, vereinfachte Teildarstellung einer Vorrichtung zur additiven Fertigung, insbesondere zum Auftragsschweißen; -
2 : eine perspektivische Ansicht eines beispielhaften Substrats in Form eines Rohrkörpers; -
3 : eine perspektivische Ansicht eines beispielhaften Substrats in Form eines Scheibenkörpers; -
4 : eine vereinfachte schematische Ansicht einer Vorrichtung zur additiven Fertigung, insbesondere zum Auftragsschweißen, mit einer Strahlungsquelle; -
5 : eine schematische Ansicht zur Veranschaulichung eines Prozesses zur additiven Fertigung, insbesondere zum Auftragsschweißen, mit einer Strahlungsquelle; -
6 : eine vereinfachte schematische Ansicht einer Vorrichtung zur additiven Fertigung, insbesondere zum Auftragsschweißen, mit einer ersten und einer zweiten Strahlungsquelle; -
7 : eine schematische Ansicht zur Veranschaulichung eines Prozesses zur additiven Fertigung, insbesondere zum Auftragsschweißen, mit einer ersten und einer zweiten Strahlungsquelle; -
8 : eine weitere schematische Ansicht zur Veranschaulichung eines Prozesses zur additiven Fertigung mit einer ersten und einer zweiten Strahlungsquelle; und -
9 : ein Blockdiagramm zur Veranschaulichung einer beispielhaften Ausgestaltung eines Verfahrens zur additiven Fertigung.
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1 1: a schematic, simplified partial illustration of a device for additive manufacturing, in particular for build-up welding; -
2 1: a perspective view of an exemplary substrate in the form of a tubular body; -
3 1: a perspective view of an exemplary substrate in the form of a disk body; -
4 1: a simplified schematic view of a device for additive manufacturing, in particular for build-up welding, with a radiation source; -
5 1: a schematic view to illustrate a process for additive manufacturing, in particular for build-up welding, with a radiation source; -
6 1: a simplified schematic view of a device for additive manufacturing, in particular for build-up welding, with a first and a second radiation source; -
7 1: a schematic view to illustrate a process for additive manufacturing, in particular for build-up welding, with a first and a second radiation source; -
8th 1: a further schematic view to illustrate a process for additive manufacturing with a first and a second radiation source; and -
9 : a block diagram to illustrate an exemplary embodiment of a method for additive manufacturing.
Die in
Im Rahmen der Offenbarung wird das Werkstück 12 auch als Substrat 14 bezeichnet. Die Vorrichtung 10 dient dazu, eine Beschichtung 16 auf einer Oberfläche 18 des Substrats 14 zu erzeugen. Die Beschichtung 16 umfasst beispielsweise metallische Werkstoffe, Keramikwerkstoffe, und Ähnliches. Die Beschichtung 16 dient beispielhaft als Korrosionsschutzschicht, Verschleißschutzschicht, Gleitschicht, Dekorschicht oder in anderer Weise als funktionale Schicht.
Die Vorrichtung 10 weist eine Düseneinheit 20 auf, die zumindest eine Austrittsdüse 22 umfasst. Die Austrittsdüse 22 ist auf das Substrat 14 ausgerichtet. Die Düseneinheit 20 umgibt im Betrieb einen Laserstrahl 26. Beispielhaft ist die Düseneinheit 20 zumindest abschnittsweise rotationssymmetrisch um eine optische Achse 28 des Laserstrahls 26 ausgebildet. Im Ausführungsbeispiel gemäß
In
Ferner ist eine Pulverzuführung 40 zur Bereitstellung eines Pulverstroms 42 durch die Düseneinheit 20 hindurch vorgesehen. Die Vorrichtung 10 nutzt pulverförmiges Baumaterial, das über die Pulverzuführung 40 bereitgestellt wird, als Pulverstrom 42 Kanäle 44 der Düseneinheit 20 durchströmt und aus der Austrittsdüse 22 in Richtung auf die Oberfläche 18 des Substrats 14 austritt. Der Laserstrahl 26 erzeugt dort ein Schmelzbad 50. Auf diese Weise kann das bereits angeschmolzene oder aufgeschmolzene pulverförmigen Baumaterial auf das Substrat 14 aufgetragen werden, um dort eine Beschichtung 16 auszubilden.A
In
Es versteht sich, dass die Vorrichtung 10 auch zur Beschichtung anderer Bauteile mit ebenen und/oder gekrümmten Oberflächen nutzbar ist.It goes without saying that the
Die Vorrichtung 10 umfasst einen Kopf 80, der auch als Auftragskopf bezeichnet werden kann. Der Kopf 80 ist mit einer Strahlungsquelle 82 gekoppelt, beispielsweise über einen Lichtleiter 84. Beispielhaft ist die Strahlungsquelle 82 gestellfest angeordnet, wogegen der Kopf 80 über die Kinematik 76 verfahrbar ist. Die Strahlungsquelle 82 erzeugt eine energiereiche Strahlung. Zur Veranschaulichung wird davon ausgegangen, dass es sich bei der energiereichen Strahlung um Laserstrahlung handelt. Dies soll nicht einschränkend verstanden werden. Es ist grundsätzlich auch vorstellbar, Elektronenstrahlen für die Erzeugung von Beschichtungen zu nutzen.The
Die Kinematik 76 kann beispielhaft die Basis 74 mit dem Substrat 14 relativ zum Kopf 80 bewegen. Es ist jedoch auch vorstellbar, den Kopf 18 relativ zur Basis 74 zu bewegen. Es sind auch Gestaltungen denkbar, bei denen zumindest eine Bewegungsachse bei der Basis 74 und zumindest eine weitere Bewegungsachse beim Kopf 18 vorgesehen ist.The
Die von der Strahlungsquelle 82 erzeugte Laserstrahlung 26 wird über eine Strahlführung 30 (mit einer Optik) zu einer Düseneinheit 20 und schlussendlich auf eine Oberfläche 18 des zu beschichtenden Substrats 14 geführt. Die Strahlführung 30 definiert die optische Achse 28. Im Ausführungsbeispiel ist die optische Achse 28 des Laserstrahls 26 im Wesentlichen senkrecht zur Oberfläche 18 ausgerichtet. Wie zuvor bereits in Zusammenhang mit
In
Der Laserstrahl 26 ist mit seiner optischen Achse 28 im Wesentlichen senkrecht auf die Oberfläche 18 des Substrats 14 ausgerichtet. Ferner wird über eine Pulverzuführung Pulver in Form eines Pulverstroms 42 bereitgestellt. Beispielhaft ist der Pulverstrom 42 als Pulverkegel ausgebildet. Der Laserstrahl 26 ist ein hochenergetischer Laserstrahl. Der Laserstrahl 26 ist dazu befähigt, den Pulverstrom 42 und die Oberfläche 18 des Substrats 14 zumindest teilweise zu schmelzen. Auf der Oberfläche 18 bildet sich ein Schmelzbad 50.The
Der Pulverstrom 42 wird zu einem Fokus 94 des Laserstrahls 26 geleitet. Dort wird bereits ein beträchtlicher Teil des Pulverstroms 42 aufgeschmolzen. Im Fokus 94 (Ort der Strahltaille) liegt die Energie des Laserstrahls 26 hochkonzentriert vor. Dieser Bereich kann auch als Pulverschmelzzone 98 bezeichnet werden. Der Fokus 94 bzw. die Pulverschmelzzone 98 ist von der Oberfläche 18 des Substrats 14 beabstandet. Das Baumaterial (teilweise aufgeschmolzener Pulverstrom 42) überwindet mit dem Laserstrahl 26 eine Pulverstrecke 100 zwischen der Pulverschmelzzone 98 und dem Schmelzbad 50. Der Laserstrahl 26 hat beim Auftreffen auf die Oberfläche 18 des Substrats 14 noch eine Restleistung. Aufgrund der Abschattung durch das im Pulverstrom 42 enthaltene Pulver ist diese jedoch geringer als die Ursprungsleistung vor der Pulverschmelzzone 98.The
Die
Mit Bezugnahme auf die
Die Vorrichtung 110 dient zur additiven Fertigung, insbesondere zur Beschichtung eines Substrats 14, das an einer Basis 74 gehalten ist. Zur Erzeugung der notwendigen Relativbewegungen ist eine Kinematik 76 (lediglich schematisch dargestellt) verbaut. Die Steuerung der Vorrichtung 110 erfolgt über eine Steuereinrichtung 90.The
Die Vorrichtung 110 weist einen Kopf 80 auf, dem eine erste Strahlungsquelle 82 zur Erzeugung eines Laserstrahls 26 zugeordnet ist. Die optische Achse 28 des Laserstrahls 26 ist im Ausführungsbeispiel im Wesentlichen senkrecht zur Oberfläche 18 des zu beschichtenden Substrats 14 orientiert, vergleiche auch
Die Vorrichtung 110 weist jedoch zusätzlich eine zweite Strahlungsquelle 120 auf. Im Ausführungsbeispiel gemäß
Im Ausführungsbeispiel gemäß
Der Abstand 142 entspricht im Ausführungsbeispiel gemäß
Der Auftragskopf 118 der zweiten Strahlungsquelle 120 ist mit der optischen Achse 128 des Laserstrahls 126 gegenüber der optischen Achse 28 des Kopfes 80 der ersten Strahlungsquelle 82 geneigt, vergleiche einen mit 140 bezeichneten Winkel in
Der Neigungswinkel 140 beträgt im Ausführungsbeispiel etwa 45° (Neigung zwischen der optischen Achse 28 und der optischen Achse 128). Der Neigungswinkel 140 ist derart gewählt, dass der Laserstrahl 126 nicht mit der Düseneinheit 20 und/oder dem (Haupt-) Kopf 80 kollidiert. Sofern es die baulichen Gegebenheiten ermöglichen, ist ein großer korrespondierender Neigungswinkel/Auftrittswinkel in Bezug auf die Oberfläche des Substrats (in Richtung 90°) wünschen swert, weil auf diese Weise Reflexionen (bei zu geringem Auftrittswinkel) an der Oberfläche 18 des Substrats minimiert werden.In the exemplary embodiment, the angle of
Im Ausführungsbeispiel gemäß
Die zweite Strahlungsquelle 120 mit dem Laserstrahl 126 ist darauf optimiert, das Schmelzbad 50 in der gewünschten Größe auf der Oberfläche 18 des Substrats 14 auszubilden. Die erste Strahlungsquelle 82 mit dem Laserstrahl 26 ist darauf optimiert, das pulverförmige Baumaterial im Pulverstrom 42 möglichst vollständig (mindestens 60 %, vorzugsweise mindestens 80 %, weiter bevorzugt mindestens 90 %) aufzuschmelzen, so dass weitgehend geschmolzenes Baumaterial auf das Schmelzbad 50 auftritt. Weil nun das Schmelzbad 50 im Wesentlichen durch die zweite Strahlungsquelle 120 erzeugt ist, kann dessen Größe derart gewählt werden, dass Baumaterial-Verluste (Overspray) minimiert werden. Auf diese Weise lässt sich die Auftragsleistung weiter erhöhen.The
Wenn einer der Laserstrahlen 26, 126 die Oberfläche 18 des Substrats 14 nur unter einem sehr kleinen Winkel trifft, wird unter Umständen ein Großteil der Strahlenergie reflektiert. Daher sind große Neigungswinkel in Bezug auf die Oberfläche 18 des Substrats 14 wünschenswert. Dies führt zu Neigungswinkels 154, 158 gegenüber der Normalen 150 im Bereich zwischen 0° und 45°, vorzug sweise im Bereich zwischen 0° und 30°. Konkrete bauliche Gegebenheiten können Abweichungen erforderlich machen.If one of the
Auch in
Mit Bezugnahme auf
Das Verfahren umfasst einen Schritt S10, der die Bereitstellung einer ersten Strahlungsquelle, insbesondere eines ersten Lasers, betrifft. Die primäre Aufgabe des ersten Lasers ist das Aufschmelzen eines pulverförmigen Baumaterials, und zwar möglichst in einer Pulverschmelzzone, die vom zu beschichtenden Bauteil beabstandet ist.The method includes a step S10, which relates to the provision of a first radiation source, in particular a first laser. The primary task of the first laser is to melt a powdered building material, if possible in a powder melting zone that is at a distance from the component to be coated.
Ein weiterer Schritt S12 betrifft die Bereitstellung einer zweiten Strahlungsquelle, insbesondere eines zweiten Lasers. Die primäre Aufgabe des zweiten Lasers ist die Erzeugung und Aufrechterhaltung eines Schmelzbades auf der Oberfläche des Bauteils, dem das vom ersten Laser geschmolzene Baumaterial zugeführt wird.A further step S12 relates to the provision of a second radiation source, in particular a second laser. The primary task of the second laser is to create and maintain a molten pool on the surface of the component to which the build material melted by the first laser is fed.
Ein weiterer Schritt S14 umfasst die Anordnung der ersten Strahlungsquelle und der zweiten Strahlungsquelle, beispielsweise zur Bereitstellung einer offenbarungsgemäßen Beschichtungsvorrichtung. Die Anordnung umfasst insbesondere eine zueinander versetzte Orientierung in Bezug auf das zu beschichtende Bauteil (Werkstück), insbesondere mit einem Winkelversatz zwischen den optischen Achsen (des Auftragskopfes) der ersten Strahlungsquelle und der zweiten Strahlungsquelle sowie einem Abstand zwischen den Brennpunkten bzw. den Fokussen, wobei als Bezug für den Abstand beispielsweise die Achse (des Auftragskopfes) der ersten Strahlungsquelle dient. Mit anderen Worten werden die erste Strahlungsquelle und die zweite Strahlungsquelle beispielhaft derart angeordnet, dass sich die optischen Achsen schneiden, zum Beispiel in unmittelbarer Nähe zur Oberfläche des Werkstücks.A further step S14 includes the arrangement of the first radiation source and the second radiation source, for example to provide a coating device according to the disclosure. The arrangement includes in particular an offset orientation with respect to the component to be coated (workpiece), in particular with an angular offset between the optical axes (of the application head) of the first radiation source and the second radiation source and a distance between the focal points or the foci, wherein the axis (of the applicator head) of the first radiation source, for example, serves as a reference for the distance. In other words, the first radiation source and the second radiation source are arranged, for example, in such a way that the optical axes intersect, for example in the immediate vicinity of the surface of the workpiece.
Die erste Strahlungsquelle und die zweite Strahlungsquelle sind in einer beispielhaften Ausgestaltung derart gestaltet und angeordnet, dass Bereiche/Ebenen höchster Energiedichte voneinander beabstandet sind. Die erste Strahlungsquelle ist beispielsweise derart angeordnet, dass deren Bereich höchster Energiedichte in der Pulverschmelzzone ist, und zwar beabstandet von der Oberfläche des Bauteils. Die zweite Strahlungsquelle ist beispielsweise derart angeordnet, dass deren Bereich höchster Energiedichte der Oberfläche des Bauteils unmittelbar benachbart ist. Sowohl die erste Strahlungsquelle als auch die zweite Strahlungsquelle sind auf die Oberfläche des Bauteils ausgerichtet, und zwar auf den Bereich, in dem während der Beschichtung das Schmelzbad ausgebildet wird.In an exemplary configuration, the first radiation source and the second radiation source are designed and arranged in such a way that areas/levels of the highest energy density are spaced apart from one another. The first radiation source is arranged, for example, in such a way that its area of highest energy density is in the powder melting zone, spaced apart from the surface of the component. The second radiation source is arranged, for example, in such a way that its area of highest energy density is directly adjacent to the surface of the component. Both the first radiation source and the second radiation source are aimed at the surface of the component, namely at the area in which the molten pool is formed during coating.
Es schließt sich ein Schritt S16 an, der die Erzeugung eines Schmelzbades auf der Oberfläche des Bauteils umfasst, wobei primär auf die von der zweiten Strahlungsquelle bereitgestellte Leistung zurückgegriffen wird.This is followed by a step S16, which includes the production of a molten bath on the surface of the component, with the power provided by the second radiation source being used primarily.
Es folgt in unmittelbarem Zusammenhang ein Schritt S18, der die Zuführung eines pulverförmigen Baumaterials in einen von der ersten Strahlungsquelle erzeugten Strahl, insbesondere in eine Pulverschmelzzone, umfasst. Auf diese Weise wird ein beträchtlicher Teil des Baumaterials von der ersten Strahlungsquelle geschmolzen, bevor er auf das Schmelzbad trifft.This is directly followed by a step S18, which includes feeding a powdered building material into a beam generated by the first radiation source, in particular into a powder melting zone. In this way, a significant portion of the build material is melted by the first radiation source before it strikes the molten pool.
Es versteht sich, dass zumindest einige der Schritte S10-S18 parallel, zumindest mit zeitlicher Überlappung ablaufen können. Insbesondere werden die Schritte S16 und S18 während der Beschichtung eines Bauteils kontinuierlich (fortwährend) und weitgehend zeitparallel durchgeführt.It goes without saying that at least some of the steps S10-S18 can run in parallel, at least with a time overlap. In particular, steps S16 and S18 are carried out continuously (continuously) and largely at the same time during the coating of a component.
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
- DE 102011100456 B4 [0002, 0038, 0088, 0091]DE 102011100456 B4 [0002, 0038, 0088, 0091]
- DE 112014006472 T5 [0005]DE 112014006472 T5 [0005]
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