EP3102360A1 - Verfahren zur herstellung einer wärmedämmschicht an einem bauteil - Google Patents

Verfahren zur herstellung einer wärmedämmschicht an einem bauteil

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EP3102360A1
EP3102360A1 EP15741839.3A EP15741839A EP3102360A1 EP 3102360 A1 EP3102360 A1 EP 3102360A1 EP 15741839 A EP15741839 A EP 15741839A EP 3102360 A1 EP3102360 A1 EP 3102360A1
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EP
European Patent Office
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barrier coating
thermal barrier
structures
laser
component
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Withdrawn
Application number
EP15741839.3A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Jens Dietrich
Jan Münzer
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F05D2230/00—Manufacture
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Definitions

  • the present invention relates to a method for the manufacture ⁇ development a thermal barrier coating on a component, in particular a turbine component, and preferably at a turbine blade, is provided in which the component with the thermal barrier coating and then into the outer surface of the thermal barrier coating by a laser removal process structures are introduced to segment the surface of the thermal barrier coating.
  • Turbomachines in particular gas turbine plants, comprise a gas turbine in which a hot gas, which was previously compressed in a compressor and heated in a combustion chamber, is released for work recovery.
  • gas turbines are designed in the Axialbauweise, wherein the gas turbine is formed by a plurality of successively in the flow direction blade rings.
  • the blade rings have circumferentially disposed blades and vanes with the blades secured to a rotor and the vanes secured to the housing of the gas turbine.
  • thermodynamic efficiency of turbine systems and in particular gas turbine systems increases with increasing inlet temperature of the hot gas into the gas turbine.
  • the height of the inlet temperature are sets limits ⁇ ge by the thermal load of the turbine blades. Accordingly, an objective is to provide Turbi ⁇ nenschaufeln, which have sufficient for the operation of the guest Rubine mechanical strength even at high thermal loads.
  • Such turbine blades consist of a turbine blade body, which is made of a superalloy, in particular a nickel-based or cobalt-based superalloy.
  • a superalloy is characterized by high Festig ⁇ ability and low tendency to fatigue and high mechanical strength even at high temperatures, especially at temperatures between 800 ° C and 1200 ° C.
  • the structure of the superalloy may be microcrystalline, columnar in the form of a bundle of parallel crystallites or monocrystalline.
  • the superalloy is designed in view of its relevant mechanical properties, but not in terms of its behavior by the load with the hot gases to which the turbine blade is exposed during operation.
  • a thermal barrier coating system (termal barrier coating, TBC) is provided, which measures will be seen on the outer surface of the turbine blade body ⁇ , to protect the turbine blade body to excessive thermal stress and corrosion and oxidation by constituents of flowing around the hot gas.
  • TBC thermal barrier coating
  • a sol ⁇ ches thermal barrier coating system comprises a coating applied to the turbine blade body metallic adhesion layer and provided thereon a ceramic thermal barrier coating.
  • the adhesive layer consists of a resistant to corrosion and Oxi ⁇ -oxidation at high temperature alloy, especially an alloy of the type MCrAlY.
  • M stands for one or more elements Fe, Ni or Co and Y for yttrium and / or one or more elements of the rare earths.
  • Such an adhesive layer has the advantage that it continues to provide protection against corrosion and oxidation in case of failure of the ceramic thermal barrier coating.
  • the thermal barrier coating usually consists of a stabili ⁇ overbased or partially stabilized zirconium oxide, which by means of physical vapor deposition with electron beam (elec- tron beam physical vapor deposition, EB-PVD) is applied.
  • the thermal barrier coating may be applied to the turbine blade body by atmo ⁇ spherical plasma spraying (air-plasma spraying, APS).
  • air-plasma spraying APS
  • film cooling is a very effective and reliable method for cooling highly stressed turbine blades. Cooling air is tapped from the compressor and fed into the turbine blades provided with internal coolant fluid channels.
  • thermal barrier coating systems with a ceramic thermal barrier coating is subject to the problem that the ceramic material is brittle. Due to the brittleness, it can never be completely ruled out that cracks in the thermal barrier coating system and spalling of the ceramic occur during operation. Under certain circumstances, the metallic
  • any existing metalli ⁇ specific adhesive layer provides some protection against oxidation and corrosion, particularly when the adhesive layer consists of an MCrAlY alloy or an aluminide. The elimination of the thermal insulation, however, the adhesive layer is exposed to extreme thermal stress, so that can be expected with a prompt failure of the adhesive layer.
  • the outer surface of the ceramic layer is partially coordinatedschmol ⁇ zen by means of a continuous wave C02 laser.
  • a variety of benign microcracks of the ceramic layer are formed due to shrinkage during consolidation of the molten regions.
  • Object of the present invention is therefore to provide a method for producing a thermal barrier coating, which has an increased life.
  • This object is achieved in a method according to the present invention in that the structures are introduced into the surface of the thermal barrier coating by an ultrashort pulse laser, in particular a femtosecond laser.
  • ultrashort pulse lasers are used to introduce the engraving-like structures in the surface of the thermal barrier coating.
  • Ultrashort pulse lasers are laser beam sources which emit pulsed laser light with pulse duration in the range of picoseconds and femtoseconds. These include picosecond lasers and femtosecond lasers, which are usually mode-locked
  • Ultrashort pulse lasers operate with lower pulse energy compared to conventional CO 2 or YAG lasers, so that the thermal penetration depth is comparatively low.
  • the pulse durations are below the relaxation time of the ceramic material of the thermal insulation ⁇ layer. As a result, the ceramic material is not melted in the production of engraving-like structures as in the use of CO 2 - or YAG lasers, but there is a cold, melting-free removal takes place.
  • the ultrashort pulse laser has an optical system which includes a galvo or microscanner in order to deflect the laser beam generated in the desired direction. In this way, high feed rates in the range of a few millimeters / second to more than 1000 millimeters / second can be generated.
  • the laser beam generated by the ultrashort pulse laser is guided several times along a structure line to be generated, with tracks staggered in the width direction of the structure being generated.
  • a track offset is used for the production of an engraving.
  • An engraving is thus made by several, parallel staggered tracks.
  • Another possibility for adjusting the track width and / or the track geometry is the method of the wobble, in which the feed movement of the laser beam is superimposed on a transverse thereto directed deflection movement.
  • discontinuous struc ⁇ can ren / structure line are brought a ⁇ in the surface of the thermal barrier coating by the inventive method.
  • the discontinuous structures may comprise blind-hole microbores, which are introduced into the surface of the heat ⁇ layer with a defined distance, diameter and depth.
  • the discontinuous ⁇ union structures V- or U-shaped structures can include.
  • Figure 1 shows a structure for segmentation of the surface
  • Figure 2 shows an embodiment of a structure with continu ⁇ ous intersecting engraved lines
  • Figure 3 shows an embodiment of a structure for segmenting the surface of a thermal barrier coating having a plurality of discontinuous engraved lines
  • one embodiment of a structure with bag ⁇ holes for generating a Kunststoffporostician
  • Figure 5 shows an embodiment of a structure for segmenting the surface of a thermal barrier coating, which is produced by wobble
  • FIG. 6 shows a schematic representation in which the scanning movement of a laser radiation for producing a wide engraving line is shown.
  • the structure shows an example of a structure is presented to the surface of a thermal barrier coating to segmen ⁇ animals.
  • the structure consists here of several kontinuierli chen structure or engraving lines 1, which extend parallel zuein other and straight.
  • the engraving lines 1 can also be formed, for example, serpentine. It is essential that the engraving lines 1 do not intersect.
  • mutually parallel engraving lines 2 are provided, wherein Forming of crossing points a grid-like engraving line structure is generated.
  • a plurality of Z-like engraving lines 3 are provided, which are arranged distributed along the surface of a thermal barrier coating, without cutting.
  • the Z-shaped engraving lines 3 are parallel to each other, but positioned offset in the longitudinal and transverse directions against each other. The arrangement is made such that the extension regions of adjacent Z-förmi ⁇ gene engraving lines 3 overlap.
  • structures in the form of blind-hole bores 5 for producing an artificial porosity are provided in the surface of a thermal barrier coating 4, wherein the blind bores have a defined depth T and a defined diameter D.
  • Track width and geometry can be generated by Wobbein.
  • ⁇ at the advance movement which is indicated by an arrow f, is a transversely directed to deflection movement, which is indicated by a double arrow A superimposed.
  • the deflection movement A, and possibly also the feed motion f is generated by a galvo or micro scanner wel ⁇ cher deflects the laser beam generated by an ultrashort pulse laser accordingly.
  • FIG. 6 shows how, as an alternative to the wobble, an engraving line 7 with a large width can be produced.
  • a laser beam L is traversed a plurality of times along the engraving line to be generated, wherein in the width direction of the engraving line 7 staggered tracks are generated.
  • the laser beam L is deflected by a suitable Galvo or microscanner accordingly, as indicated by an arrow S.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Wärmedämmschicht an einem Bauteil, insbesondere an einem Turbinenbauteil und vorzugsweise an einer Turbinenschaufel, bei welchem das Bauteil mit der Wärmedämmschicht versehen wird und anschließend in die Außenoberfläche der Wärmedämmschicht durch ein Laser-Abtragverfahren Strukturen eingebracht werden, um die Oberfläche der Wärmedämmschicht zu segmentieren, wobei die Strukturen in die Oberfläche der Wärmedämmschicht durch einen Ultrakurzpulslaser, insbesondere einen Femtosekundenlaser eingebracht werden.

Description

Verfahren zur Herstellung einer Wärmedämmschicht an einem
Bauteil
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstel¬ lung einer Wärmedämmschicht an einem Bauteil, insbesondere an einem Turbinenbauteil und vorzugsweise an einer Turbinen¬ schaufel, bei welchem das Bauteil mit der Wärmedämmschicht versehen wird und anschließend in die Außenoberfläche der Wärmedämmschicht durch ein Laser-Abtragverfahren Strukturen eingebracht werden, um die Oberfläche der Wärmedämmschicht zu segmentieren .
Strömungsmaschinen, insbesondere Gasturbinenanlagen umfassen eine Gasturbine, in der ein Heißgas, welches zuvor in einem Verdichter komprimiert und in einer Brennkammer erhitzt wurde, zur Arbeitsgewinnung entspannt wird. Für hohe Massenströme des Heißgases und damit hohe Leistungsbereiche sind Gasturbinen in der Axialbauweise ausgeführt, wobei die Gas- turbine von mehreren in Durchströmungsrichtung hintereinander liegenden Schaufelkränzen gebildet ist. Die Schaufelkränze weisen über ihren Umfang angeordnete Laufschaufeln und Leitschaufeln auf, wobei die Laufschaufeln an einem Rotor und die Leitschaufeln an dem Gehäuse der Gasturbine festsitzen.
Es ist bekannt, dass der thermodynamische Wirkungsgrad von Turbinenanlagen und insbesondere Gasturbinenanlagen mit zunehmender Eintrittstemperatur des Heißgases in die Gasturbine steigt. Der Höhe der Eintrittstemperatur sind jedoch Grenzen durch die thermische Belastbarkeit der Turbinenschaufeln ge¬ setzt. Dementsprechend besteht eine Zielsetzung darin, Turbi¬ nenschaufeln zu schaffen, die auch bei hohen thermischen Belastungen eine für den Betrieb der Gastrubine ausreichende mechanische Festigkeit besitzen.
Solche Turbinenschaufeln bestehen aus einem Turbinenschaufel- körper, welcher aus einer Superlegierung, insbesondere einer Nickelbasis- oder Kobaltbasis-Superlegierung hergestellt ist. Eine solche Superlegierung zeichnet sich durch hohe Festig¬ keit und geringe Ermüdungsneigung sowie eine hohe mechanische Belastbarkeit auch bei hohen Temperaturen, insbesondere bei Temperaturen zwischen 800°C und 1200°C aus. Die Struktur der Superlegierung kann dabei mikrokristallin, stängelkristallin in der Form eines Bündels aus parallel zueinander gerichteten Kristalliten oder einkristallin sein.
Die Superlegierung wird dabei im Hinblick auf ihre relevanten mechanischen Eigenschaften, nicht jedoch im Hinblick auf ihr Verhalten durch die Belastung mit den Heißgasen, welchen die Turbinenschaufel im Betrieb ausgesetzt ist, ausgelegt. Inso¬ fern wird der Turbinenschaufelkörper mit einem Wärmedämmschichtsystem (termal barrier coating, TBC) versehen, welches auf der Außenoberfläche des Turbinenschaufelkörpers vorge¬ sehen wird, um den Turbinenschaufelkörper um übermäßiger thermischer Belastung sowie Korrosion und Oxidation durch Bestandteile des umströmenden Heißgases zu schützen. Ein sol¬ ches Wärmedämmschichtsystem umfasst in der Regel eine auf den Turbinenschaufelkörper aufgebrachte metallische Haftschicht und eine darauf vorgesehene keramische Wärmedämmschicht. Die Haftschicht besteht dabei aus einer gegen Korrosion und Oxi¬ dation bei hohen Temperaturen resistenten Legierung, insbesondere einer Legierung des Typs MCrAlY. Hierin steht M für ein oder mehrere Elemente Fe, Ni oder Co und Y für Yttrium und/oder eines oder mehrere Elemente der seltenen Erden. Eine solche Haftschicht hat den Vorteil, dass sie beim Ausfall der keramischen Wärmedämmschicht weiterhin einen Schutz gegen Korrosion und Oxidation gewährleistet.
Die Wärmedämmschicht besteht üblicherweise aus einem stabili¬ sierten oder teilstabilisierten Zirkonoxid, das mittels physikalischer Gasphasenabscheidung mit Elektronenstrahl (elec- tron beam physical vapor deposition, EB-PVD) aufgebracht wird. Alternativ kann die Wärmedämmschicht auch durch atmo¬ sphärisches Plasmaspritzen (air-plasma spraying, APS) auf den Turbinenschaufelkörper aufgebracht werden. Zur weiteren Erhöhung der zulässigen Turbineneintrittstemperatur werden Turbinenschaufeln im Betrieb der Gasturbine gekühlt. Hierbei stellt die Filmkühlung eine sehr wirksame und zuverlässige Methode zur Kühlung von hochbeanspruchten Turbi- nenschaufeln dar. Dabei wird Kühlluft aus dem Verdichter abgezapft und in die mit internen Kühlfluidkanälen versehenen Turbinenschaufeln geführt. Nach einer konvektiven Kühlung des Materials von der Innenseite der Turbinenschaufeln her wird die Luft durch die Kühlfluidkanäle auf die Außenoberfläche der Turbinenschaufel geleitet. Dort bildet sie einen Film, der entlang der Außenoberfläche der Turbinenschaufel strömt und diese kühlt sowie gleichzeitig vor der heißen Strömung schützt . Der Einsatz von Wärmedämmschichtsystemen mit einer keramischen Wärmedämmschicht ist mit dem Problem belastet, dass das Keramikmaterial spröde ist. Aufgrund der Sprödigkeit kann nie ganz ausgeschlossen werden, dass es im Rahmen des Betriebs zu Rissen in dem Wärmedämmschichtsystem und zum Abplatzen der Keramik kommt. Dabei wird unter Umständen die metallische
Unterlage der Keramik freigelegt und dem Heißgasstrom ausge¬ setzt. Zwar gewährleistet eine eventuell vorhandene metalli¬ sche Haftschicht einen gewissen Schutz gegen Oxidation und Korrosion, insbesondere dann, wenn die Haftschicht aus einer MCrAlY-Legierung oder einem Aluminid besteht. Durch den Wegfall der thermischen Isolation wird die Haftschicht allerdings einer extremen thermischen Belastung ausgesetzt, so dass mit einem alsbaldigen Versagen der Haftschicht gerechnet werden kann.
Um dieser Problematik zu begegnen ist beispielsweise aus der DE 602 08 274 T2 bekannt, eine Wärmedämmschicht mit einer Segmentierung der Oberfläche herzustellen, um die mit der Temperaturwechselbeständigkeit zusammenhängenden Eigenschaf- ten der Wärmedämmschicht zu verbessern.
Konkret werden mittels eines YAG-Lasers Strukturen in die Außenoberfläche einer Wärmedämmschicht eingraviert, um Unter- brechungen in der Oberfläche zu bilden, welche einer ungewünschten Rissbildung aufgrund von Spannungen in der Wärmedämmschicht entgegenwirken. Ferner ist aus der US 4,377,371 A bekannt, in einer durch
Plasmaspritzen aufgebrachten Keramikschicht absichtlich Risse zu erzeugen. Dabei wird mit Hilfe eines C02-Dauerstrichlasers die Außenoberfläche der Keramikschicht partiell aufgeschmol¬ zen. Wenn sich die geschmolzenen Bereiche abkühlen und wieder verfestigen, wird infolge der Schrumpfung während der Festigung der geschmolzenen Bereiche eine Vielzahl von gutartigen Mikrorissen der Keramikschicht gebildet.
Es hat sich gezeigt, dass durch die Einbringung von gravur- artigen Strukturen in die Oberfläche einer Wärmedämmschicht deren Lebensdauer verlängert werden kann. Die Bestrebungen gehen jedoch dahin, die Lebensdauer von Wärmedämmschichten weiter zu erhöhen. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Herstellung einer Wärmedämmschicht anzugeben, welche eine erhöhte Lebensdauer besitzt.
Diese Aufgabe ist bei einem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst, dass die Strukturen in die Oberfläche der Wärmedämmschicht durch einen Ultrakurzpulslaser, insbesondere einen Femtosekundenlaser eingebracht werden.
Erfindungsgemäß werden Ultrakurzpulslaser eingesetzt, um die gravurartigen Strukturen in die Oberfläche der Wärmedämmschicht einzubringen. Als Ultrakurzpulslaser werden Laserstrahlquellen bezeichnet, die gepulstes Laserlicht mit Puls¬ dauern im Bereich von Pikosekunden und Femtosekunden aussenden. Hierunter fallen Pikosekundenlaser und Femtosekunden- laser, bei denen es sich in der Regel um modengekoppelte
Laser handelt. Es wurden in der Forschung aber auch bereits Attosekundenlaser (1000 Attosekunden = 1 Femtosekunde) entwickelt. Diese zählen nach derzeitigem Sprachgebrauch eben- falls zu den Ultrakurzpulslasern. Ultrakurzpulslaser arbeiten im Vergleich zu herkömmlichen CO2- oder YAG-Lasern mit einer geringeren Pulsenergie, so dass die thermische Eindringtiefe vergleichsweise gering ist. Dabei liegen die Pulsdauern unterhalb der Relaxationszeit des Keramikmaterials der Wärme¬ dämmschicht. Im Ergebnis wird das Keramikmaterial bei der Herstellung der gravurartigen Strukturen nicht wie beim Einsatz von CO2- oder YAG-Lasern aufgeschmolzen, sondern es findet ein kalter, schmelzfreier Abtrag statt. Es hat sich gezeigt, dass hierdurch eine Spannungsbildung in der Oberfläche der Wärmedämmschicht vermieden oder zumindest reduziert werden kann mit der Folge, dass sich die Lebensdauer der Wärmedämmschicht erhöht. Der Einsatz von Ultrakurzpulslasern bringt den weiteren Vorteil mit sich, dass der Abtrag pro Übertrag nur wenige Mikro¬ meter beträgt. Gewünschte Gravurtiefen können daher mit hoher Präzision hergestellt werden. Ebenso können Strukturen in die Oberfläche der Wärmedämmschicht eingebracht werden, die wenigstens teilweise eine Tiefe von wenigstens 300 ym, insbe¬ sondere wenigstens 500 ym und vorzugsweise über 1000 ym auf¬ weisen .
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Ultrakurzpulslaser eine Optik aufweist, die einen Galvo- oder Mikroscanner umfasst, um den erzeugten Laserstrahl in der gewünschten Richtung abzulenken. Auf diese Weise können hohe Vorschubgeschwindigkeiten im Bereich von wenigen Millimetern/Sekunde bis weiter über 1000 Millime- tern/Sekunde erzeugt werden.
In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass zur Herstellung einer Struktur/Strukturlinie vorgegebener Breite der vom Ultrakurzpulslaser erzeugte Laserstrahl mehrfach entlang einer zu erzeugenden Strukturlinie geführt wird, wobei in der Breitenrichtung der Struktur zueinander versetzte Spuren erzeugt werden. Im Gegensatz zum Stand der Technik, bei dem die Gravurgeometrie durch Aufweitung des Fokus des Laserstrahls erzielt wird, wird bei dieser Ausführungsform ein Spurversatz für die Herstellung einer Gravur verwendet. Eine Gravur wird also durch mehrere, parallel versetzte Spuren gefertigt. Eine weitere Möglichkeit zur Einstellung der Spurbreite und/oder der Spurgeometrie ist die Methode des Wobbeins, bei welcher der Vorschubbewegung des Laserstrahls eine quer dazu gerichtete Auslenkbewegung überlagert wird. In an sich bekannter Weise können durch das erfindungsgemäße Verfahren kontinuierliche oder diskontinuierliche Struktu¬ ren/Strukturlinie in die Oberfläche der Wärmedämmschicht ein¬ gebracht werden. Dabei können die diskontinuierlichen Strukturen Sackloch-Mikrobohrungen umfassen, die mit definiertem Abstand, Durchmesser und Tiefe in die Oberfläche der Wärme¬ schicht eingebracht werden. Ebenso können die diskontinuier¬ lichen Strukturen V- oder U-förmige Strukturen umfassen.
Durch solche diskontinuierlichen Gravuren können bei maximaler räumlicher Abdeckung Kreuzungspunkte von Gravuren und die damit verbundene unerwünschte Erhöhung der Gravurtiefe ver¬ mieden werden. Grundsätzlich ist es aber auch möglich, einander kreuzende Strukturen in die Oberfläche der Wärmedämmschicht einzubringen. Die gravierten Spuren bzw. Gravurlinien können im Querschnitt U-förmig sein. Alternativ ist es aber auch möglich, im Querschnitt V-förmige Spuren zu erzeugen. Diese lassen sich durch den geringen Volumenabtrag, der bei einer Bearbeitung durch einen Ultrakurzpulslaser stattfindet, hochgenau und mit einer vergleichsweise hohen Tiefe fertigen.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele von Gravur artigen Strukturen dargestellt, die sich durch das erfindungsgemäße Verfahren, d.h. durch Laserabtrag mittels Ultrakurzpulslaser herstellen lassen. Darin zeigt
Figur 1 eine Struktur zur Segmentierung der Oberfläche
einer Wärmedämmschicht mit kontinuierlichen Struk- tur- bzw. Gravurlinien,
Figur 2 ein Ausführungsbeispiel einer Struktur mit kontinu¬ ierlichen, sich schneidenden Gravurlinien, Figur 3 ein Ausführungsbeispiel einer Struktur zur Segmentierung der Oberfläche einer Wärmedämmschicht mit mehreren, diskontinuierlichen Gravurlinien, ein Ausführungsbeispiel einer Struktur mit Sack¬ lochbohrungen zur Erzeugung einer Kunstporosität,
Figur 5 ein Ausführungsbeispiel einer Struktur zur Segmentierung der Oberfläche einer Wärmedämmschicht, die durch Wobbein erzeugt wird, und
Figur 6 eine Prinzipdarstellung, in welcher die Scan-Bewegung einer Laserstrahlung zur Herstellung einer breiten Gravurlinie gezeigt ist.
In der Figur 1 ist ein Beispiel für eine Struktur dargestellt, um die Oberfläche einer Wärmedämmschicht zu segmen¬ tieren. Die Struktur besteht hier aus mehreren kontinuierli chen Struktur- bzw. Gravurlinien 1, die sich parallel zuein ander und gradlinig erstrecken. Die Gravurlinien 1 können aber auch beispielsweise schlangenlinienförmig ausgebildet sein. Wesentlich ist, dass sich die Gravurlinien 1 nicht schneiden . Bei dem Ausführungsbeispiel der Figur 2 sind neben den paral¬ lel zueinander laufenden Gravurlinien 1 des in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiels quer dazu orientierte, parallel zueinander verlaufende Gravurlinien 2 vorgesehen, wobei unter Bildung von Kreuzungspunkten eine gitterartige Gravurlinienstruktur erzeugt wird.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Figur 3 sind mehrere Z-artige Gravurlinien 3 vorgesehen, die entlang der Oberfläche einer Wärmedämmschicht verteilt angeordnet sind, ohne sich zu schneiden. Die Z-förmigen Gravurlinien 3 sind dabei parallel zueinander, jedoch in Längs- und Querrichtung gegeneinander versetzt positioniert. Die Anordnung ist dabei so getroffen, dass sich die Erstreckungsbereiche von benachbarten Z-förmi¬ gen Gravurlinien 3 überlappen.
Bei dem in Figur 4 dargestellten Ausführungsbeispiel sind in der Oberfläche einer Wärmedämmschicht 4 Strukturen in Form von Sacklochbohrungen 5 zur Erzeugung einer Kunstporosität vorgesehen, wobei die Sacklochbohrungen eine definierte Tiefe T und einen definierten Durchmesser D aufweisen.
Bei dem in Figur 5 dargestellten Ausführungsbeispiel ist dar- gestellt, dass Gravurlinien zur Erzeugung einer gewünschten
Spurbreite und -geometrie durch Wobbein erzeugt werden. Hier¬ bei wird der Vorschubbewegung, die durch einen Pfeil f angedeutet ist, eine quer dazu gerichtete Auslenkungsbewegung, welche durch einen Doppelpfeil A angedeutet ist, überlagert. Die Auslenkbewegung A und ggf. auch die Vorschubbewegung f wird dabei durch einen Galvo- oder Mikroscanner erzeugt, wel¬ cher den von einem Ultrakurzpulslaser erzeugten Laserstrahl entsprechend ablenkt. Schließlich ist in Figur 6 dargestellt, wie alternativ zum Wobbein eine Gravurlinie 7 mit einer großen Breite erzeugt werden kann. Hier wird ein Laserstrahl L mehrfach entlang der zu erzeugenden Gravurlinie verfahren, wobei in der Breitenrichtung der Gravurlinie 7 zueinander versetzte Spuren er- zeugt werden. Hierzu wird der Laserstrahl L durch einen geeigneten Galvo- oder Mikroscanner entsprechend abgelenkt, wie durch einen Pfeil S angedeutet ist. Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so is die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele einge¬ schränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen .

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung einer Wärmedämmschicht an einem Bauteil,
insbesondere an einem Turbinenbauteil und vorzugsweise an einer Turbinenschaufel,
bei welchem das Bauteil mit der Wärmedämmschicht versehen wird und anschließend in die Außenoberfläche der Wärmedämm- schicht durch ein Laser-Abtragverfahren Strukturen eingebracht werden, um die Oberfläche der Wärmedämmschicht zu segmentieren,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Strukturen in die Oberfläche der Wärmedämmschicht durch einen Ultrakurzpulslaser, insbesondere einen Femtosekunden- laser eingebracht werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Ultrakurzpulslaser eine Optik aufweist, die einen
Galvo- oder Mikroscanner umfasst.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
zur Herstellung der Strukturen die Methode des Wobbeins eingesetzt wird, bei welcher der Vorschubbewegung des
Laserstrahls eine quer dazu gerichtete Bewegung überlagert wird .
4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
zur Herstellung einer Struktur vorgegebener Breite der vom Ultrakurzpulslaser erzeugte Laserstrahl mehrfach entlang einer zu erzeugenden Strukturlinie geführt wird,
wobei in der Breitenrichtung der Struktur zueinander versetzte Spuren erzeugt werden.
5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
mehrere kontinuierliche Strukturen in die Oberfläche der Wärmedämmschicht eingebracht werden.
6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
diskontinuierliche Strukturen in die Oberfläche der Wärme¬ dämmschicht eingebracht werden.
7. Verfahren nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
die diskontinuierlichen Strukturen Sackloch-Mikrobohrungen umfassen, die mit definiertem Abstand, Durchmesser und Tiefe in die Oberfläche der Wärmedämmschicht eingebracht sind .
8. Verfahren nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
die diskontinuierlichen Strukturen V-oder U-förmige Strukturen umfassen.
9. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
einander kreuzende Strukturen in die Oberfläche der Wärme¬ dämmschicht eingebracht werden.
10. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
Strukturen in die Oberfläche der Wärmedämmschicht einge¬ bracht werden, die wenigstens teilweise eine Tiefe von wenigstens 300 ym, insbesondere wenigstens 500 ym und vor¬ zugsweise über 1000 ym aufweisen.
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