DE19740502A1 - Method for producing a component with a surface-near flow channel system for liquids and/or gases - Google Patents
Method for producing a component with a surface-near flow channel system for liquids and/or gasesInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Bauteilen mit einem oberflächennahen Durchfluß- und Vertei lungssystem für Flüssigkeiten und/oder Gase, insbesondere zur Kühlung, Heizung oder Schmierung der Bauteile.The invention relates to a method for producing Components with a near-surface flow and distribution System for liquids and / or gases, in particular for cooling, heating or lubricating the components.
Durchflußsysteme in Bauteilen sind insbesondere als Kühlkanäle bekannt. Gasförmige oder flüssige Kühlmittel, die ggf. während des Kühlprozesses verdampfen, nehmen auf ihrem Weg durch innere Kanäle des Bauteils dessen Wärmeenergie auf und werden anschließend in einem Rückkühler zurückgekühlt. Die Beispiele für derartige Kühlsysteme in der Technik sind vielfältig, seien es elektrische Maschinen, Turbinen, Ver brennungsmotoren, Werkzeuge, z. B. Spritzgießwerkzeuge und viele andere mehr.Flow systems in components are particularly as Cooling channels known. Gaseous or liquid coolants that evaporate if necessary during the cooling process, take on their Path through internal channels of the component's thermal energy and are then cooled back in a recooler. The examples of such cooling systems in the art are diverse, be it electrical machines, turbines, ver internal combustion engines, tools, e.g. B. injection molds and many more.
Die Kühlkanäle werden im Prozeß der Fertigung des Bauteils mit eingebracht, z. B. eingegossen, eingefräst oder sie lie gen als Röhren vor, die in das Bauteil eingelegt und bei spielsweise verschweißt werden.The cooling channels are in the process of manufacturing the component introduced with, for. B. poured, milled or lie gen as tubes that are inserted into the component and be welded for example.
Unabhängig von der Art der Herstellung haben solche Art Kühlsysteme in jedem Fall dann Nachteile, wenn es sich um Bauteile handelt, die an ihrer Oberfläche mechanisch und/oder thermisch stark belastet werden.Regardless of the type of manufacture, such type Cooling systems in any case disadvantages when it comes to Components that act mechanically on their surface and / or are subjected to high thermal loads.
Werden die Kühlkanäle eingegossen, können sie nur unter Belassung eines genügend hohen Abstandes zur Außenfläche des Bauteils eingebracht werden, damit eine genügende Material stärke verbleibt, da mit gießtechnischen Methoden nur sehr grobe Kanalstrukturen, d. h. entsprechend große Kanäle zu realisieren sind. Das hat aber den Nachteil, daß der Wärme transportweg entsprechend hoch ist und sich so große Tempe raturunterschiede zwischen der Oberfläche des Bauteils und seinem inneren Bereich ausbilden. If the cooling channels are poured in, they can only be Leave a sufficient distance from the outer surface of the Component are introduced so that a sufficient material Strength remains, since with casting technology methods only very much rough channel structures, d. H. appropriately large channels are realized. However, this has the disadvantage that the heat Transport route is correspondingly high and so large tempe Differences in temperature between the surface of the component and train his inner area.
Werden die Kühlkanäle eingefräst, muß das Bauteil aus mehre ren Teilen gefertigt werden, die dann anschließend zusammen gefügt werden, was neben den Fertigungsproblemen auch Probleme der Abdichtung und der äußeren Maßhaltigkeit mit sich bringt. Hierbei müssen außerdem ebenfalls bestimmte Mindestmaterialstärken eingehalten werden.If the cooling channels are milled in, the component must consist of several Ren parts are then manufactured together be added, which in addition to the manufacturing problems Problems with sealing and external dimensional accuracy brings itself. Certain must also be used here Minimum material thicknesses are observed.
Aus der DE 38 03 534 C1 ist ein Verdunstungskühler bekannt, bei dem auf der Außenseite eines Körpers nach dem Vorbild menschlicher oder tierischer Haut eine Kühlflüssigkeit ver dampft, die über eine innere Leitung in dem Körper zugeführt wird, nachdem sie die abzuführende Wärme aus dem Inneren des Körpers aufgenommen hat. Um eine große Verdunstungsfläche zu bilden, wird auf die Außenseite des Körpers eine Kapillar schicht aufgebracht, die über Verbindungskanäle mit der inneren Leitung verbunden ist. Die Kapillarschicht muß noch mit einer feinporigen, aus nichtbenetzbarem Material beste henden Sperrschicht sowie einer mechanischen Stützschicht überzogen werden. Die Lösung ist insbesondere für Kühlein richtungen in Weltraumfahrzeugen vorgesehen. Sie mag für derartige Zwecke auch geeignet sein, erweist sich für "irdische" Anwendungen jedoch als unzulänglich, da sie nicht die Herstellung von Bauteilen mit maßhaltigen Außenkonturen erlaubt und die außen aufgebrachten Schichten empfindlich gegenüber allen mechanischen Belastungen sind.An evaporative cooler is known from DE 38 03 534 C1, on the outside of a body based on the model human or animal skin a coolant ver vapors, which are supplied via an internal line in the body is after the heat to be dissipated from inside the Body. To a large evaporation area too form a capillary on the outside of the body applied layer, which via connecting channels with the inner line is connected. The capillary layer still has to with a fine-pored, made of non-wettable material barrier layer and a mechanical support layer be covered. The solution is especially for Kühlein directions provided in spacecraft. She likes for such purposes also prove to be suitable for However, "earthly" applications are considered inadequate as they are not the production of components with dimensionally stable outer contours allowed and the outer layers are sensitive against all mechanical loads.
Oberflächennahe Durchfluß- oder Verteilungssysteme werden außer für Kühlzwecke auch für andere Zwecke in der Technik benötigt, wo beispielsweise Flüssigkeiten oder Gase an der Oberfläche eines Bauteils wirken sollen.Near-surface flow or distribution systems besides for cooling purposes also for other purposes in technology where, for example, liquids or gases on the Surface of a component.
Statt zur Kühlung können die Kanäle auch zur Heizung vorge sehen sein.Instead of cooling, the channels can also be used for heating to be seen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, daß die Herstellung oberflächennaher Durchfluß- und Verteilungssysteme in mechanisch und thermisch hochbe lastbaren Bauteilen bei einteiligem Aufbau der Bauteile erlaubt.The invention has for its object a method indicate that the production of near-surface flow and distribution systems in mechanically and thermally highly resilient components with one-piece construction of the components allowed.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der Grundkörper des Bauteils an seiner Oberfläche mit einer Kanalstruktur versehen wird, auf die mittels generativer oder urformender Fertigungsverfahren eine dichte, poröse oder strukturiert dicht-poröse, die Kanäle des Grundkörpers überbrückende Deckschicht aufgebracht wird.According to the invention the object is achieved in that the Base body of the component on its surface with a Channel structure is provided on the means of generative or archetypal manufacturing process a dense, porous or structured dense-porous, the channels of the body bridging top layer is applied.
Die Kanalstruktur kann in den Grundkörper z. B. durch Schmieden oder Fräsen eingebracht werden, sie kann aber auch dadurch hergestellt werden, daß auf dem Grundkörper mittels generativer oder urformender Fertigungsverfahren Stege gebildet werden.The channel structure can be z. B. by Forging or milling can be introduced, but it can also be produced by means of that on the base body generative or archetypal manufacturing processes be formed.
Unter einem urformenden Fertigungsverfahren wird hierbei das Aufbringen einer zusammenhängenden Schicht in einem Arbeits gang, z. B. mittels Gießen verstanden. Bei einem generativen Fertigungsverfahren werden mehrere dünne Schichten überein ander aufgetragen und miteinander verbunden. Als generative Verfahren kommen bevorzugt Auftragsschweißen, Lasergenerie ren oder Lasersintern in Frage.This is called a primary manufacturing process Apply a coherent layer in one work gang, e.g. B. understood by casting. With a generative Manufacturing processes will match several thin layers applied and connected to each other. As generative The preferred methods are cladding, laser generation laser sintering.
Wird zunächst eine dichte Deckschicht aufgebracht, kann diese nachträglich mit Mikroporen versehen werden, z. B. mittels Laserstrahl-, Elektronenstrahl- oder mechanischem Bohren.If a dense top layer is first applied, these are subsequently provided with micropores, e.g. B. by means of laser beam, electron beam or mechanical Drill.
Die Erfindung soll nachstehend anhand von Ausführungsbei spielen näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnun gen zeigenThe invention is intended below with reference to exemplary embodiments play will be explained in more detail. In the associated drawings gen show
Fig. 1a-1c die einzelnen Schritte des erfindungsge mäßen Verfahrens, FIGS. 1a-1c, the individual steps of the method erfindungsge MAESSEN,
Fig. 2 den Aufbau eines Bauteils mit poröser Deckschicht, Fig. 2 shows the structure of a component with a porous covering layer,
Fig. 3 den Aufbau eines Bauteils mit dichter Deckschicht, Fig. 3 shows the structure of a component with a dense top layer,
Fig. 4 ein Beispiel für eine Anwendung im Werk zeugbau, Fig. 4 is an example of an application in vehicle construction work,
Fig. 5 ein Beispiel für eine Anwendung im Tur binenbau und Fig. 5 shows an example of an application in Tur binenbau and
Fig. 6 ein Beispiel für eine Anwendung bei Gleitlagern. Fig. 6 shows an example of an application in plain bearings.
Die Fig. 1a-1c zeigen schematisch die Schritte für den Fer tigungsprozeß eines Bauteils mit einem oberflächennahen Durchfluß- und Verteilungssystem. Den Kern des Bauteils bil det ein Grundkörper 1, der auf herkömmliche Weise durch Schmieden, Fräsen, auf gießtechnischem Weg oder bereits mit Hilfe eines generativen Fertigungsverfahrens hergestellt werden kann. Auf den Grundkörper 1 werden nun mit einem urformenden oder generativen Fertigungsverfahren Stege 2 aufgebracht, die zwischen sich die späteren Flüssig keitskanäle 3 belassen. Die Dimensionierung der Flüssig keitskanäle 3 respektive der Stege 2 ist im starken Maße von der gewünschten Kühlleistung wie auch von der Geometrie des Bauteils abhängig. FIGS. 1a-1c show schematically the steps for the manufac turing process of a component with a near-surface flow and distribution system. The core of the component is a basic body 1 , which can be produced in a conventional manner by forging, milling, by casting or using a generative manufacturing process. On the base body 1 , webs 2 are now applied with an original or additive manufacturing method, which leave the later liquid speed channels 3 between them. The dimensioning of the liquid speed channels 3 and the webs 2 is largely dependent on the desired cooling capacity as well as on the geometry of the component.
Als Fertigungsverfahren kommen hierfür herkömmliche Verfah ren wie Gießen oder Auftragschweißen in Betracht. Alternativ dazu können Verfahren angewendet werden, die unter dem Ober begriff "rapid tooling" bekannt sind. Hierzu gehört insbe sondere das Lasergenerieren und das "controlled metal build up", das in einer Kombination von Lasergenerieren und Fräsen besteht, sowie das Lasersintern.Conventional processes are used as the manufacturing process for this such as casting or cladding. Alternatively For this purpose, procedures can be used that are under the upper term "rapid tooling" are known. This includes in particular especially the laser generation and the "controlled metal build up ", which is a combination of laser generation and milling exists, as well as laser sintering.
Beim Lasergenerieren wird ein Sinterpulver lokal auf die Oberfläche eines Grundkörpers 1 aufgebracht und mittels Laserstrahl in ähnlicher Weise wie beim Auftragsschweißen aufgeschmolzen, so daß eine Art Schweißraupe entsteht. Durch Auftragen mehrerer Schichten lassen sich die Stege 2 bilden. Eine scharfe Randstruktur kann nachträglich durch Fräsen erzielt werden.During laser generation, a sintered powder is applied locally to the surface of a base body 1 and melted by means of a laser beam in a manner similar to that of cladding, so that a type of welding bead is produced. The webs 2 can be formed by applying several layers. A sharp edge structure can subsequently be achieved by milling.
Beim Lasersintern wird schichtweise ein Sinterpulver flächig auf die Oberfläche eines Grundkörpers 1 aufgetragen und selektiv an den Stellen, die später Stege 2 oder ähnliches bilden sollen, mittels Laserstrahl aufgeschmolzen. In den späteren Kanälen bleibt das Sinterpulver zunächst lose lie gen. Zur Steuerung des Lasers können CAD-Daten des Bauteils direkt herangezogen werden. Die Pulverschichten werden mit dem Laser gemäß den zugehörigen CAD-Daten lokal verfestigt und somit das Bauteil Schicht für Schicht aufgebaut.In laser sintering, a sintered powder is applied in layers to the surface of a base body 1 and selectively melted by means of a laser beam at the points which are later to form webs 2 or the like. The sintered powder initially remains loose in the later channels. CAD data of the component can be used directly to control the laser. The powder layers are solidified locally with the laser in accordance with the associated CAD data and the component is thus built up layer by layer.
Als Sinterpulver kommen Pulver mit Bindermaterialien oder Einkomponentenpulver in Frage. Pulver mit Bindermaterialien können z. B. mit Polymerbinder umhüllte Metallpulver, bei spielsweise Stahlpulver, oder Mehrkomponenten-Pulver mit metallischem Binder sein, wobei eine niedrigschmelzende metallische Komponente mechanisch mit der hochschmelzenden Komponente vermischt wird. Als Einkomponentenpulver haben sich z. B. Edelstahl- oder Bronzepulver als sinterfähig erwiesen.As sinter powder come powder with binder materials or One-component powder in question. Powder with binder materials can e.g. B. coated with polymer binder metal powder for example steel powder, or multi-component powder with be metallic binder, being a low melting metallic component mechanically with the high-melting Component is mixed. Have as one-component powder z. B. stainless steel or bronze powder as sinterable proven.
Auf die Stege 2 wird nachfolgend eine die Flüssigkeitskanäle 3 überbrückende Deckschicht 4 aufgebracht, die in Abhängig keit von dem Verwendungszweck des Bauteils 100%ig dicht sein kann, deren Dichte aber auch so reduziert sein kann, daß ein Durchfluß der in den Flüssigkeitskanälen 3 fließenden Flüs sigkeit ermöglicht wird. Die Flüssigkeit kann eine Kühlflüs sigkeit und im Fall einer porösen Deckschicht 4 auch ein flüssiges Schmiermittel sein.On the webs 2 , a liquid layer 3 bridging top layer 4 is subsequently applied, which can be 100% tight depending on the purpose of the component, but whose density can also be reduced so that a flow of the flowing in the liquid channels 3 rivers liquidity is made possible. The liquid can be a cooling liquid and, in the case of a porous cover layer 4, can also be a liquid lubricant.
Die Deckschicht 4 wird beispielsweise wiederum mittels eines herkömmlichen Verfahrens wie Gießen oder Auftragsschweißen aufgebracht. Bei einem Gießprozeß müssen die Flüssig keitskanäle 3 mit einem später herauslösbaren Substrat (Wachs, Keramik etc.) verfüllt werden. Beim Auftrags schweißen werden die Flüssigkeitskanäle 3 zunächst ebenfalls mit einem später herauslösbaren Material, z. B. Sinterpulver, gefüllt, um sie überbrücken zu können. Das lose Sinterpulver wird anschließend wieder entfernt.The cover layer 4 is in turn applied, for example, using a conventional method such as casting or cladding. In a casting process, the liquid speed channels 3 must be filled with a later removable substrate (wax, ceramic, etc.). When welding job, the liquid channels 3 are initially also with a later removable material, for. B. sintered powder, filled to bridge them. The loose sinter powder is then removed again.
Ähnlich wird beim Lasergenerieren vorgegangen, indem, wie Fig. 1c zeigt, die Deckschicht 4 schichtweise auf die Stege 2 und die noch mit Sinterpulver gefüllten Flüssigkeitskanäle 3 mittels Laserlicht aufgeschmolzen wird.The procedure for laser generation is similar in that, as shown in FIG. 1c, the cover layer 4 is melted in layers onto the webs 2 and the liquid channels 3 still filled with sintered powder by means of laser light.
Während beim Gießen oder Auftragsschweißen eine dichte Deck schicht 4, die ggf. später noch durch Mikrobohren (Laser strahl-, Elektronenstrahl-, mechanisches Bohren) mit Mikro poren versehen werden kann, eignet sich das Lasersintern vor allem zum Erzeugen einer mehr oder weniger porösen Deck schicht. Soll eine durchlässige Oberfläche erzeugt werden, gelangt deshalb das indirekte Lasersintern zum Einsatz. Hierbei werden mit Polymer oder niedrigschmelzendem Metall gecoatete Pulver eingesetzt. Nach Ausbrennen des Binders und Verbinden der Basispartikel untereinander bleiben Freiräume zwischen den Partikeln zurück. Die Dichten der Werkstoff schicht können in diesem Prozeß je nach gewünschter Durch flußmenge von 10% bis 100% eingestellt werden.During the casting or build-up welding, a dense cover layer 4 , which can later be provided with micro pores by micro-drilling (laser beam, electron beam, mechanical drilling), laser sintering is particularly suitable for producing a more or less porous cover layer. If a permeable surface is to be created, indirect laser sintering is used. Powders coated with polymer or low-melting metal are used. After the binder has burned out and the base particles have been bonded to one another, free spaces remain between the particles. The densities of the material layer can be set in this process depending on the desired flow rate from 10% to 100%.
In Fig. 2 ist eine poröse Deckschicht 4 gezeigt, die von einem in dem Flüssigkeitskanal 3 fließenden Kühl- oder Schmiermittel durchdrungen wird. Um eine gleichmäßige Ver teilung an der äußeren Oberfläche zu erreichen, sind. In die sem Fall bereits die Stege 2 porös gestaltet. Der Aufbau der Stege 2 und der Deckschicht 4 geschieht in einem zusammen hängenden Arbeitsgang, indem schrittweise Sinterpulver auf den Grundkörper 1 aufgetragen wird und dann zunächst selek tiv zu Stegen 2 und später ganzflächig zur Deckschicht 4 verschmolzen wird. FIG. 2 shows a porous cover layer 4 which is penetrated by a coolant or lubricant flowing in the liquid channel 3 . In order to achieve a uniform distribution on the outer surface, In this case, the webs 2 are already porous. The structure of the webs 2 and the cover layer 4 is done in a coherent operation by gradually sintering powder is applied to the base body 1 and then selectively fused to webs 2 and later the entire surface of the cover layer 4 .
Wird eine durch Gießen oder Auftragsschweißen hergestellte dichte Deckschicht erst nachfolgend mit Mikroporen versehen, so sollten die Bohrungsdurchmesser im Sub-Millimeterbereich liegen. Minimale Bohrungen liegen im Nanometerbereich.Will be one made by casting or cladding dense top layer only subsequently provided with micropores, so the hole diameter should be in the sub-millimeter range lie. Minimal holes are in the nanometer range.
Fig. 3 zeigt eine dichte Deckschicht 4, die mittels Laser sintern auf ähnliche Weise wie die Anordnung nach Fig. 2 hergestellt werden kann, nur daß hierbei binderloses Sinter pulver benutzt wird, das miteinander fest verschmilzt, oder daß der Binder nicht ausgebrannt wird, sondern nur zum Ver schmelzen gebracht wird. Fig. 3 shows a dense cover layer 4 , which can be produced by laser sintering in a similar manner to the arrangement according to Fig. 2, except that here binderless sinter powder is used which melts together, or that the binder is not burned out, but is only brought to melt.
Die Flüssigkeitskanäle 3 können, wie Fig. 3 zeigt, für eine oberflächennahe Flüssigkeitskühlung mittels Verdampfung, wie sie im Prinzip aus herkömmlichen Kühlsystemen bekannt ist, genutzt werden. Die Erfindung erschließt jedoch weitere, völlig neue Anwendungsgebiete. So können die oberflächenna hen Kanäle in Verbindung mit einer porösen Deckschicht 4 dazu dienen, ein Kühlsystem aufzubauen, das ähnlich der men schlichen oder tierischen Haut eine Kühlung durch die Ver dampfung von innen durchströmender Kühlflüssigkeit bewirkt. Ein solches Kühlsystem ist mit der eingangs geschilderten Anordnung zur Verdampfungskühlung vergleichbar, hat aber den Vorteil, daß die äußere Deckschicht 4 eine feste Schicht ist, die durch Schleifen, Polieren, Schichtfräsen oder eine Finishoperation eine gewünschte hohe Oberflächengüte und Formgenauigkeit erhält.The liquid passages 3 can, as FIG. 3 shows, for a near-surface liquid cooling by means of evaporation, as it is known in principle from the conventional cooling systems are used. However, the invention opens up further, completely new fields of application. Thus, the channels near the surface, in conjunction with a porous cover layer 4, can be used to build up a cooling system which, like men or animal skin, causes cooling by the evaporation of coolant flowing through from the inside. Such a cooling system is comparable to the arrangement for evaporative cooling described at the outset, but has the advantage that the outer cover layer 4 is a solid layer which is given a desired high surface quality and shape accuracy by grinding, polishing, layer milling or a finishing operation.
Die Härte und Verschleißfestigkeit der Deckschicht 4 kann durch entsprechende Materialauswahl in einem weiten Bereich variieren. So kann die Deckschicht 4 beispielsweise aus Inconel gefertigt werden, während für die darunterliegenden Schichten aus wirtschaftlichen Gründen auf Stahlwerkstoffe zurückgegriffen wird.The hardness and wear resistance of the cover layer 4 can vary within a wide range through appropriate material selection. For example, the cover layer 4 can be made of Inconel, while steel materials are used for the underlying layers for economic reasons.
Hinsichtlich der einsetzbaren Werkstoffe ist die Herstellung keineswegs an metallische Werkstoffe gebunden. Auch Kerami ken oder Kunststoffe können in gleicher Weise verarbeitet werden. Vorteilhaft durch den schichtweisen Aufbau ist auch, daß in den einzelnen Schichten unterschiedliche Werkstoffe Verwendung finden können. Auf diese Weise lassen sich daher auch Verbundbauteile herstellen.With regard to the materials that can be used, the manufacture by no means bound to metallic materials. Kerami too ken or plastics can be processed in the same way become. Another advantage of the layered structure is that different materials in the individual layers Can find use. In this way, therefore also produce composite components.
Die oberflächennahen Kanäle sind in Verbindung mit einer porösen Deckschicht 4 auch nicht auf die Verwendung als Kühlkanäle beschränkt. Durch die Kanäle kann auch ein Schmiermittel geleitet werden, das die Deckschicht 4 auf der gesamten Fläche gleichmäßig durchdringt und für einen voll flächigen Schmierfilm sorgt oder es können Flüssigkeiten, die gleichzeitig als Schmier- und Kühlmittel, beispielsweise für Schleifwerkzeuge, dienen, an die Oberfläche des Bauteils gebracht werden.The channels near the surface are also not limited to use as cooling channels in connection with a porous cover layer 4 . A lubricant can also be passed through the channels, which penetrates the cover layer 4 evenly over the entire surface and ensures a full-area lubricating film, or liquids that simultaneously serve as lubricants and coolants, for example for grinding tools, can reach the surface of the Be brought component.
Die Oberfläche der Deckschicht 4 kann nur teilweise porös sein, so daß sich auch Strukturen auf der Oberfläche bilden lassen, die das Bauteil z. B. zum Drucken geeignet sein lassen.The surface of the cover layer 4 can only be partially porous, so that structures can also be formed on the surface that the component z. B. be suitable for printing.
Durch eine poröse Deckschicht 4 können auch Gase flächig verteilt werden.Gases can also be distributed over a large area through a porous cover layer 4 .
Die in den Fig. 4-6 gezeigten weiteren Beispiele repräsen tieren einzelne Anwendungsgebiete aus einer Fülle von Anwen dungsmöglichkeiten.The further examples shown in FIGS . 4-6 represent individual areas of application from an abundance of possible applications.
Fig. 4 zeigt die oberflächennahe Kühlung eines Werkzeuges 5, daß mit Kavitäten 6 versehen ist. Die Deckschicht 4 ist in diesem Fall als dichte Schicht aufgebracht. Dadurch, daß die mit dem Verfahren hergestellten Flüssigkeitskanäle 3 stets der Oberflächenkontur des Bauteils folgen, wird die Oberflä chenkühlung von Formteilen ermöglicht, die mit bisherigen Methoden an diesen Stellen nur ungenügend gekühlt werden konnten. Fig. 4 shows the near-surface cooling of a tool 5 that is provided with cavities 6 . In this case the cover layer 4 is applied as a dense layer. Characterized in that the liquid channels 3 produced by the method always follow the surface contour of the component, the surface cooling of molded parts is made possible, which could be insufficiently cooled at these points with previous methods.
Fig. 5 zeigt schematisch einen Querschnitt durch eine Turbi nenschaufel. Auf einen Grundkörper 1 werden mittels der "controlled metal build up"-Methode durch Aufbringen von Stegen 2 eine Kühlkanalstruktur erzeugt, d. h. es werden mit tels Lasergenerieren Stege 2 in mehreren Schichten aufge schmolzen und anschließend maßgenau nachgefräst. Dabei kann bereits ein härteres Material als das für den Grundkörper verwendet werden. Anschließend wird mittels Lasersintern eine poröse Deckschicht 4 wiederum in mehreren Lagen aufge tragen. Fig. 5 shows schematically a cross section through a turbine blade. A cooling channel structure is generated on a base body 1 by means of the “controlled metal build up” method by applying webs 2 , ie webs 2 are melted in several layers by means of laser-generating and subsequently milled to size. A material that is harder than that for the base body can already be used. Subsequently, a porous cover layer 4 is again applied in several layers by means of laser sintering.
Im Betrieb der Turbinenschaufel erfolgt von innen her durch einen inneren Zuführkanal die Zuleitung eines flüssigen Kühlmittels zu den einzelnen Flüssigkeitskanälen 3, bei spielsweise Wasser. Von den Flüssigkeitskanälen 3 aus tritt das Wasser durch die poröse Deckschicht 4 hindurch. Die Porösität der Deckschicht 4 kann entsprechend den unter schiedlichen Temperaturbelastungen an beiden Schaufelseiten unterschiedlich sein. Sie kann außerdem radial nach außen abnehmen, da hier die größeren Fliehkräfte herrschen, die einen höheren Druck im Wasser bewirken. Die unterschiedliche Porösität läßt sich beim Lasersintern leicht durch die Bestrahlungsintensität steuern.During operation of the turbine blade, a liquid coolant is fed from the inside to the individual liquid channels 3 , for example water, through an inner feed channel. From the liquid channels 3 , the water passes through the porous cover layer 4 . The porosity of the cover layer 4 can be different according to the different temperature loads on both sides of the blade. It can also decrease radially outwards, since the larger centrifugal forces prevail, which cause a higher pressure in the water. The different porosity in laser sintering can easily be controlled by the radiation intensity.
Fig. 6 zeigt ein Beispiel für die Schmierung eines Gleitla gers. Die Stege 2 werden in diesem Fall als nicht poröse Schichten aufgebracht, die Deckschicht 4 ist porös und aus einem verschleißfesten Material. Der Schmierfilm zwischen dem Bauteil und dem Reibpartner 7 wird konstant aufrechter halten und kann durch die Kanten des Reibpartners 7 nicht weggeschoben werden, ohne daß er sofort wieder ersetzt wird. Fig. 6 shows an example of the lubrication of a Gleitla gers. The webs 2 are applied in this case as non-porous layers, the cover layer 4 is porous and made of a wear-resistant material. The lubricating film between the component and the friction partner 7 is kept constantly upright and cannot be pushed away by the edges of the friction partner 7 without being immediately replaced.
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