EP4605163A1 - Vorrichtung zum ausformen temperaturbeständiger bauteile durch selektives laserschmelzen - Google Patents

Vorrichtung zum ausformen temperaturbeständiger bauteile durch selektives laserschmelzen

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Publication number
EP4605163A1
EP4605163A1 EP23789270.8A EP23789270A EP4605163A1 EP 4605163 A1 EP4605163 A1 EP 4605163A1 EP 23789270 A EP23789270 A EP 23789270A EP 4605163 A1 EP4605163 A1 EP 4605163A1
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EP
European Patent Office
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layer
layer arrangement
alloy
layers
temperature
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP23789270.8A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Niklas Arnold
Jan Christian Schauer
Jeroen Risse
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Trumpf Laser und Systemtechnik GmbH
Original Assignee
Trumpf Laser und Systemtechnik GmbH
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Filing date
Publication date
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Publication of EP4605163A1 publication Critical patent/EP4605163A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/20—Direct sintering or melting
    • B22F10/28—Powder bed fusion, e.g. selective laser melting [SLM] or electron beam melting [EBM]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F12/00—Apparatus or devices specially adapted for additive manufacturing; Auxiliary means for additive manufacturing; Combinations of additive manufacturing apparatus or devices with other processing apparatus or devices
    • B22F12/10—Auxiliary heating means
    • B22F12/17—Auxiliary heating means to heat the build chamber or platform
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y30/00—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y10/00—Processes of additive manufacturing

Definitions

  • the invention relates to a device for selective laser melting.
  • the invention further relates to a method for selective laser melting.
  • EP 1 355 760 B1 discloses a device for selective laser melting, in which a heating plate is integrated into a construction platform that can reach heating temperatures of more than 500°C.
  • the heating plate can be used to heat up layers of metallic materials located on the construction platform during the formation of components by selective laser melting of the layers. This serves to reduce stresses in the respective component during selective laser melting.
  • the disadvantage is that components manufactured using devices known from the state of the art often have a comparatively low temperature resistance. Furthermore, components manufactured in this way continue to have increased internal stresses, which lead to an increased tendency to crack in many materials.
  • the device according to the invention is designed for selective laser melting of a Ti-Near-g alloy and has the following features:
  • a coating device for applying layers of the Ti-Near-o alloy on the substrate plate in a layer arrangement, wherein the layers are arranged on top of one another;
  • a laser beam source for fusing at least parts of the layers with a laser beam
  • a heating device which is arranged to heat an uppermost layer of the layer arrangement in the direction from the substrate plate to the layer arrangement after the application of the uppermost layer and before the irradiation of the uppermost layer with the laser beam to a temperature in a temperature range of 250°C to 600°C.
  • the at least one layer with the Ti-Near-o alloy in the layer arrangement ensures that components that are formed from the layer arrangement by selective laser melting have a comparatively high breaking strength and creep resistance at room temperature as well as at temperatures of several hundred degrees Celsius.
  • the Ti-Near-o alloy gives such components a high corrosion resistance.
  • the device is designed to heat the top layer of the layer arrangement after application before irradiation with the laser beam, to avoid stresses in the component during the forming of the component, which can lead to cracks in the component, for example. Avoiding such stresses increases the breaking strength and dimensional stability of the components produced by the method according to the invention. Comparatively high growth rates/build rates and large layer thicknesses/layer thicknesses are also made possible during selective laser melting. Preferably, build rates greater than or equal to 20 cm 3 /h and layer thicknesses greater than or equal to 40 pm are made possible.
  • Ti-near-o alloys consist mainly of a hexagonal alpha phase and a smaller part of a body-centered cubic beta phase.
  • Ti-near-o alloys preferably also contain 1% to 2% of the beta-stabilizing alloying elements vanadium, molybdenum, niobium, tantalum, iron, manganese, chromium, nickel, copper, silicon and/or hydrogen as material.
  • Examples of Ti-near-o alloys are Ti-6AI-4V, TI-6AI-4V-ELI, Ti-6AI-6V-2Sn and/or Ti-6AI-7Nb.
  • the heating device is designed to heat the layer arrangement in a temperature range of 250°C to 600°C. This reduces stresses between the layers of the layer arrangement in order to increase the mechanical stability of the components formed in the method according to the invention.
  • the heating device is designed to heat the top layer to a temperature in a temperature range of 300°C to 500°C, in particular 350°C to 475°C. Heating the respective top layer of the layer arrangement to a temperature in this temperature range results in particularly low stresses in the respective top layer during selective laser melting.
  • the scope of the device according to the invention also includes an embodiment which is designed to heat the entire layer arrangement to a temperature in this temperature range.
  • the heating device is designed in the form of an electrical heater of the substrate plate, in particular in the form of a resistance heater. Integrating the heating device into the substrate plate results in a compact design of the device. An electrical heating device can be quickly and precisely set to a desired heating temperature.
  • the invention also includes an embodiment of the device in which the Ti-near-o alloy is in the form of Ti6242.
  • Ti6242 is characterized by a relatively good weldability and a relatively high ductility after preheating in the temperature range according to the invention, with a comparatively simple composition.
  • a method for selective laser melting of a Ti-near-o alloy has the following steps: a) coating a substrate plate with a layer arrangement, wherein the layers of the layer arrangement have a Ti-near-o alloy as material and are arranged on top of one another and the layer arrangement has an uppermost layer in the direction from the substrate plate to the layer arrangement; b) heating the uppermost layer of the layer arrangement to a temperature in a temperature range of 250°C to 600°C; c) fusing at least parts of the uppermost layer with a laser beam.
  • Fig. 1 shows schematically a device for selective laser melting.
  • Fig. 1 shows a schematic sectional view of a device 10 for selective laser melting.
  • the device 10 has a substrate plate 12 on which layers 14a, 14b of material powder (not shown) are applied to one another in a layer arrangement 16.
  • a top layer 18 of the layer arrangement 16 in the direction SR from the substrate plate 12 to the layer arrangement 16 is heated by a heating device 20 to a temperature in a temperature range between 250°C and 600°C.
  • the heating device 20 is designed as an electric heater 22 which is integrated into the substrate plate 12, thereby resulting in a compact design of the device 10 and precise control of the heating temperature by a controller 36 of the electric heater 22.
  • the electric heater 22 also heats the other layers 14a, 14b of the layer arrangement 16, thereby reducing stresses between the layers 14a, 14b, 18 of the layer arrangement 16.
  • the device 10 has a laser beam source 24 from which a laser beam 26 is emitted, which irradiates the top layer 18.
  • a component 28 (here, for example, frustoconical) is formed from the layer arrangement 16.
  • stresses in the component 28 are reduced during formation by the selective laser melting of the respective top layer 18.
  • the substrate plate 12 is lowered by a lifting device 30 of the device 10 in order to apply a new layer of material powder to the layer arrangement 16 by a coater 32 in a known manner (not shown).
  • At least one of the layers here for example layer 14a, has a Ti-Near-o alloy 34 as material (symbolically represented by a black filled box) in order to give the component 28 a higher dimensional stability at temperatures of several hundred degrees Celsius.
  • all layers 14a, 14b, 18 of the layer arrangement 16 have the Ti-Near-o alloy 34 as material.
  • at least one of the layers 14a, 14b, 18, in particular all layers 14a, 14b, 18, are made of a Ti-Near-o alloy 34.
  • Fig. 1 also shows a method 50 according to the invention in which the component 28 is manufactured by laser melting the Ti-Near-o alloy 34, wherein the top layer 18 is heated to more than 250°C but less than 600°C prior to laser melting.
  • the invention relates to a device 10 for the selective laser melting of a Ti-near-o alloy 34.
  • the device 10 has a layer arrangement 16 with layers 14a, 14b, 18 applied to one another, wherein at least one of the layers 14a has the Ti-near-o alloy 34.
  • the layer arrangement 16 is arranged on a substrate plate 12 of the device 10.
  • a laser beam source 24 is designed to selectively melt the layers 14a, 14b, 18 with a laser beam 26.
  • a heating device 20 of the device 10 can introduce thermal energy into a top layer 18 of the layer arrangement 16 in the direction SR from the substrate plate 12 to the layer arrangement 16 in order to heat the top layer 18 to a temperature between 250°C and 600°C before the top layer is irradiated with the laser beam 26.
  • the uppermost layer 18 is in particular the layer of the layer arrangement 16 with the greatest distance from the substrate plate 12.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (10) zum selektiven Laserschmelzen einer Ti-Near-α-Legierung (34). Die Vorrichtung (10) weist eine Schichtenanordnung (16) mit aufeinander aufgetragenen Schichten (14a, 14b, 18) auf, wobei zumindest eine der Schichten (14a) die Ti-Near-α-Legierung (34) aufweist. Die Schichtenanordnung (16) ist auf einer Substratplatte (12) der Vorrichtung (10) angeordnet. Eine Laserstrahlquelle (24) ist dazu ausgebildet, die Schichten (14a, 14b, 18) selektiv mit einem Laserstrahl (26) zu schmelzen. Eine Heizeinrichtung (20) der Vorrichtung (10) kann Wärmeenergie in eine in Richtung (SR) von der Substratplatte (12) zu der Schichtenanordnung (16) oberste Schicht (18) der Schichtenanordnung (16) einleiten, um die oberste Schicht (18) auf eine Temperatur zwischen 250°C und 600° C zu heizen. Die oberste Schicht (18) ist insbesondere die Schicht der Schichtenanordnung (16) mit dem größten Abstand zu der Substratplatte (12).

Description

Vorrichtung zum Ausformen temperaturbeständiger Bauteile durch selektives Laserschmelzen
Hintergrund der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum selektiven Laserschmelzen. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum selektiven Laserschmelzen.
Aus der EP 1 355 760 Bl ist eine Vorrichtung zum selektiven Laserschmelzen bekannt, bei der eine Heizplatte in eine Bauplattform integriert ist, die Heiztemperaturen von mehr als 500°C erreichen kann. Durch die Heizplatte kann ein Aufwärmen von Schichten aus metallischen Werkstoffen, die sich auf der Bauplattform befinden, während einer Ausformung von Bauteilen durch selektives Laserschmelzen der Schichten bewirkt werden. Dies dient der Verminderung von Spannungen in dem jeweiligen Bauteil beim selektiven Laserschmelzen.
Nachteilig weisen die Bauteile, die mit aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen hergestellt sind, häufig eine vergleichsweise niedrige Temperaturbeständigkeit auf. Ferner weisen die so gefertigten Bauteile weiterhin erhöhte Eigenspannungen auf, welche bei vielen Materialien zu einer erhöhten Rissneigung führen.
Aufgabe der Erfindung
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zum selektiven Laserschmelzen bereitzustellen, mit der Bauteile hergestellt werden können, die in einem großen Temperaturbereich mechanisch stabil sind. Es ist weiter Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum selektiven Laserschmelzen anzugeben, mit dem derartige Bauteile hergestellt werden können. Beschreibung der Erfindung
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Ein erfindungsgemäßes Verfahren weist die Merkmale gemäß Anspruch 6 auf. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den rückbezogenen Unteransprüchen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist zum selektiven Laserschmelzen einer Ti- Near-g-Legierung ausgebildet und weist die folgenden Merkmale auf:
- eine Substratplatte;
- eine Beschichtungseinrichtung zum Aufträgen von Schichten der Ti- Near-o-Legierung auf der Substratplatte in einer Schichtenanordnung, wobei die Schichten aufeinander angeordnet werden;
- zumindest eine Schicht der Schichtenanordnung mit der Ti-Near-o- Legierung;
- eine Laserstrahlguelle zum Verschmelzen von wenigstens Teilen der Schichten mit einem Laserstrahl;
- eine Heizeinrichtung, die dazu eingerichtet ist, eine oberste Schicht der Schichtenanordnung in Richtung von der Substratplatte zu der Schichtenanordnung nach dem Aufträgen der obersten Schicht und vor dem Bestrahlen der obersten Schicht mit dem Laserstrahl auf eine Temperatur in einem Temperaturbereich von 250°C bis 600°C zu erhitzen.
Die wenigstens eine Schicht mit der Ti-Near-o-Legierung in der Schichtenanordnung bewirkt, dass Bauteile, die aus der Schichtenanordnung durch ein selektives Laserschmelzen geformt werden, eine vergleichsweise hohe Bruchfestigkeit und Kriechfestigkeit bei Zimmertemperatur wie auch bei Temperaturen von mehreren hundert Grad Celsius aufweisen. Darüber hinaus verleiht die Ti-Near-o-Legierung solchen Bauteilen eine hohe Korrosionsbeständigkeit.
Die Vorrichtung ist dazu ausgebildet, die jeweils oberste Schicht der Schichtenanordnung nach dem Aufträgen vor dem Bestrahlen mit dem Laserstrahl zu erhitzen, um Spannungen in dem Bauteil während der Ausformung des Bauteils zu vermeiden, die zum Beispiel zu Rissen in dem Bauteil führen können. Das Vermeiden solcher Spannungen erhöht die Bruchfestigkeit und Formbeständigkeit der durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellten Bauteile. Auch werden vergleichsweise hohe Wachstumsraten/Bauraten und große Schichtdicken/Schichtstärken während des selektiven Laserschmelzens ermöglicht. Vorzugsweise werden hierbei Bauraten größer gleich 20 cm3/h und Schichtstärken größer gleich 40 pm ermöglicht.
Ti-Near-o-Legierungen bestehen insbesondere zu einem überwiegenden Teil aus einer hexagonalen Alpha-Phase und zu einem kleineren Teil aus einer kubischraumzentrierten Beta-Phase. Bevorzugt weisen Ti-Near-o-Legierungen außer Titan auch 1 % bis 2 % der Beta stabilisierenden Legierungselemente Vanadium, Molybdän, Niob, Tantal, Eisen, Mangan, Chrom, Nickel, Kupfer, Silizium und/oder Wasserstoff als Material auf. Beispiele für Ti-Near-o-Legierungen sind Ti-6AI-4V, TI-6AI-4V-ELI, Ti-6AI-6V-2Sn und/oder Ti-6AI-7Nb.
Die Heizeinrichtung ist bei einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung dazu eingerichtet, die Schichtenanordnung in einem Temperaturbereich von 250°C bis 600°C zu erhitzen. Dadurch werden Spannungen zwischen den Schichten der Schichtenanordnung verringert, um so die mechanische Stabilität der im erfindungsgemäßen Verfahren ausgeformten Bauteile zu erhöhen.
Die Heizeinrichtung ist bei einer vorteilhaften Variante der Vorrichtung dazu eingerichtet, die oberste Schicht auf eine Temperatur in einem Temperaturbereich von 300°C bis 500°C, insbesondere 350°C bis 475°C, zu erhitzen. Ein Aufheizen der jeweiligen obersten Schicht der Schichtenanordnung auf eine Temperatur in diesem Temperaturbereich bewirkt besonders geringe Spannungen in der betreffenden obersten Schicht beim selektiven Laserschmelzen. In den Rahmen der erfindungsgemäßen Vorrichtung fällt auch eine Ausgestaltung, die dazu ausgebildet ist, die gesamte Schichtenanordnung auf eine Temperatur in diesem Temperaturbereich zu erhitzen. Die Heizeinrichtung ist bei einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung in Form einer elektrischen Heizung der Substratplatte, insbesondere in Form einer Widerstandsheizung, ausgebildet. Eine Integration der Heizeinrichtung in die Substratplatte bewirkt eine kompakte Ausgestaltung der Vorrichtung. Eine elektrische Heizeinrichtung kann schnell und genau auf eine gewünschte Heiztemperatur eingestellt werden.
In den Rahmen der Erfindung fällt auch eine Ausführungsform der Vorrichtung, bei der die Ti-Near-o-Legierung in Form von Ti6242 vorliegt. Ti6242 zeichnet sich bei einer vergleichsweise einfachen Zusammensetzung nach einer Vorerhitzung in dem erfindungsgemäßen Temperaturbereich durch eine relativ gute Schweißbarkeit und eine vergleichsweise hohe Duktilität aus.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum selektiven Laserschmelzen einer Ti-Near- o-Legierung weist die folgenden Schritte auf: a) Beschichten einer Substratplatte mit einer Schichtenanordnung, wobei die Schichten der Schichtenanordnung eine Ti-Near-o-Legierung als Material aufweisen und aufeinander angeordnet werden und die Schichtenanordnung in Richtung von der Substratplatte zu der Schichtenanordnung eine oberste Schicht aufweist; b) Aufheizen der obersten Schicht der Schichtenanordnung auf eine Temperatur in einem Temperaturbereich von 250°C bis 600°C; c) Verschmelzen von wenigstens Teilen der obersten Schicht mit einem Laserstrahl.
Bauteile, die nach einem solchen Verfahren hergestellt werden, zeichnen sich durch eine hohe Bruchfestigkeit und Kriechfestigkeit auch bei Temperaturen von mehreren hundert Grad Celsius aus. Diese Eigenschaften werden durch die wenigstens eine Schicht, welche eine Ti-Near-o-Legierung als Material aufweist, und durch das Vermeiden von mechanischen Spannungen in der jeweiligen obersten Schicht der Schichtenanordnung vor dem Bestrahlen mit dem Laserstrahl bewirkt. Bevorzugt wird die gesamte Schichtenanordnung vor dem jeweiligen Bestrahlen mit dem Laserstrahl auf eine Temperatur zwischen 250°C und 600°C aufgeheizt. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird die oberste Schicht der Schichtenanordnung auf eine Temperatur in einem Temperaturbereich von 300°C bis 500°C, insbesondere 350°C bis 475°C, aufgeheizt. Dadurch werden die Spannungen in der obersten Schicht beim selektiven Laserschmelzen auf einem besonders niedrigen Niveau gehalten. In den Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens fällt auch eine Variante, bei der die gesamte Schichtenanordnung während des erfindungsgemäßen Verfahrens auf eine Temperatur in diesem Temperaturbereich erhitzt wird.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter ausgeführten Merkmale erfindungsgemäß jeweils einzeln für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung und Zeichnung
Fig. 1 zeigt schematisch eine Vorrichtung zum selektiven Laserschmelzen.
Fig. 1 zeigt schematisch eine Schnittansicht einer Vorrichtung 10 zum selektiven Laserschmelzen. Die Vorrichtung 10 weist eine Substratplatte 12 auf, auf der Schichten 14a, 14b von Werkstoffpulver (nicht gezeigt) in einer Schichtanordnung 16 aufeinander aufgetragen werden. Nach dem Aufträgen wird eine in Richtung SR von der Substratplatte 12 zu der Schichtenanordnung 16 jeweils oberste Schicht 18 der Schichtenanordnung 16 durch eine Heizeinrichtung 20 auf eine Temperatur in einem Temperaturbereich zwischen 250°C und 600°C erhitzt. Die Heizeinrichtung 20 ist als elektrische Heizung 22 ausgebildet, die in die Substratplatte 12 integriert ist, wodurch eine kompakte Ausgestaltung der Vorrichtung 10 und eine genaue Kontrolle der Heiztemperatur durch eine Steuerung 36 der elektrischen Heizung 22 bewirkt wird. Die elektrische Heizung 22 erhitzt zusätzlich zu der obersten Schicht 18 auch die anderen Schichten 14a, 14b der Schichtenanordnung 16, wodurch Spannungen zwischen den Schichten 14a, 14b, 18 der Schichtenanordnung 16 vermindert werden.
Um die oberste Schicht 18 nach dem Erhitzen wenigstens teilweise zu schmelzen, ggf. unter einem Verschmelzen mit den weiteren Schichten 14a, 14b der Schichtenanordnung 16, weist die Vorrichtung 10 eine Laserstrahlquelle 24 auf, aus der ein Laserstrahl 26 emittiert wird, der die oberste Schicht 18 bestrahlt. Dadurch wird aus der Schichtenanordnung 16 ein Bauteil 28 (hier beispielhaft kegelstumpfförmig) ausgeformt. Durch die Erhitzung der obersten Schicht 18 vor der Bestrahlung werden Spannungen in dem Bauteil 28 während der Ausformung durch das selektive Laserschmelzen der jeweils obersten Schicht 18 abgebaut. Nach dem selektiven Laserschmelzen der jeweiligen obersten Schicht 18 wird die Substratplatte 12 durch eine Hubeinrichtung 30 der Vorrichtung 10 abgesenkt, um durch einen Beschichter 32 auf bekannte Weise eine neue Schicht von Werkstoffpulver auf die Schichtenanordnung 16 aufzutragen (nicht gezeigt).
Wenigstens eine der Schichten, hier beispielhaft die Schicht 14a, weist eine Ti- Near-o-Legierung 34 als Material auf (symbolisch durch einen schwarz ausgefüllten Kasten dargestellt), um dem Bauteil 28 eine höhere Formbeständigkeit bei Temperaturen von mehreren hundert Grad Celsius zu verleihen. Insbesondere weisen alle Schichten 14a, 14b, 18 der Schichtenanordnung 16 die Ti-Near-o-Legie- rung 34 als Material auf. Bevorzugt ist wenigstens eine der Schichten 14a, 14b, 18, insbesondere sind alle Schichten 14a, 14b, 18, aus einer Ti-Near-o-Legierung 34 ausgebildet.
Fig. 1 zeigt auch ein erfindungsgemäßes Verfahren 50, bei dem das Bauteil 28 durch Laserschmelzen der Ti-Near-o-Legierung 34 gefertigt wird, wobei die oberste Schicht 18 vor dem Laserschmelzen auf mehr als 250°C, aber weniger als 600°C erhitzt wird. Unter Betrachtung der Figur der Zeichnung betrifft die Erfindung eine Vorrichtung 10 zum selektiven Laserschmelzen einer Ti-Near-o-Legierung 34. Die Vorrichtung 10 weist eine Schichtenanordnung 16 mit aufeinander aufgetragenen Schichten 14a, 14b, 18 auf, wobei zumindest eine der Schichten 14a die Ti-Near-o-Legierung 34 aufweist. Die Schichtenanordnung 16 ist auf einer Substratplatte 12 der Vorrichtung 10 angeordnet. Eine Laserstrahlquelle 24 ist dazu ausgebildet, die Schichten 14a, 14b, 18 selektiv mit einem Laserstrahl 26 zu schmelzen. Eine Heizeinrichtung 20 der Vorrichtung 10 kann Wärmeenergie in eine in Richtung SR von der Substratplatte 12 zu der Schichtenanordnung 16 oberste Schicht 18 der Schich- tenanordnung 16 einleiten, um die oberste Schicht 18 auf eine Temperatur zwischen 250°C und 600° C zu heizen, bevor die oberste Schicht mit dem Laserstrahl 26 bestrahlt wird. Die oberste Schicht 18 ist insbesondere die Schicht der Schichtenanordnung 16 mit dem größten Abstand zu der Substratplatte 12.
Bezuoszeichenliste
10 Vorrichtung
12 Substratplatte
14a, 14b Schichten der Schichtenanordnung 16 16 Schichtenanordnung
18 oberste Schicht
20 Heizeinrichtung
22 elektrische Heizung
24 Laserstrahlquelle 26 Laserstrahl
28 Bauteil
30 Hubeinrichtung
32 Beschichter
34 Ti-Near-o- Legierung 36 Steuerung der elektrischen Heizung
50 Verfahren
SR Richtung von der Substratplatte zu der Schichtenanordnung

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung (10) zum selektiven Laserschmelzen einer Ti-Near-o-Legierung
(34), aufweisend:
- eine Substratplatte (12);
- eine Beschichtungseinrichtung (32) zum Aufträgen von Schichten (14a, 14b, 18) der Ti-Near-o-Legierung (34) auf der Substratplatte (12) in einer Schichtenanordnung (16), wobei die Schichten (14a, 14b, 18) aufeinander angeordnet werden;
- zumindest eine Schicht (14a) der Schichtenanordnung mit der Ti- Near-o-Legierung (34);
- eine Laserstrahlquelle (24) zum Verschmelzen von wenigstens Teilen der Schichten (14a, 14b, 18) mit einem Laserstrahl (26);
- eine Heizeinrichtung (20), die dazu eingerichtet ist, eine oberste Schicht (18) der Schichtenanordnung (16) in Richtung (SR) von der Substratplatte (12) zu der Schichtenanordnung (16) nach dem Aufträgen der obersten Schicht (18) und vor dem Bestrahlen der obersten Schicht (18) mit dem Laserstrahl (26) auf eine Temperatur in einem Temperaturbereich von 250°C bis 600°C zu erhitzen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Heizeinrichtung (20) dazu eingerichtet ist, die Schichtenanordnung (16) in einem Temperaturbereich von 250°C bis 600°C zu erhitzen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Heizeinrichtung (20) dazu eingerichtet ist, die oberste Schicht (18) auf eine Temperatur in einem Temperaturbereich von 300°C bis 500°C, insbesondere 350°C bis 475°C, zu erhitzen.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Heizeinrichtung (20) in Form einer elektrischen Heizung (22) der Substratplatte (12) ausgebildet ist. orrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ti-Near- o-Legierung (34) in Form von Ti6242 vorliegt. erfahren (50) zum selektiven Laserschmelzen einer Ti-Near-o-Legierung
(34), aufweisend die Schritte: a) Beschichten einer Substratplatte (12) mit einer Schichtenanordnung (16), wobei die Schichten (14a, 14b, 18) der Schichtenanordnung (16) eine Ti-Near-o-Legierung (34) als Material aufweisen und aufeinander angeordnet werden und die Schichtenanordnung (16) in Richtung (SR) von der Substratplatte (12) zu der Schichtenanordnung (16) eine oberste Schicht (18) aufweist; b) Aufheizen der obersten Schicht (18) der Schichtenanordnung (16) auf eine Temperatur in einem Temperaturbereich von 250°C bis 600°C; c) Verschmelzen von wenigstens Teilen der obersten Schicht (18) mit einem Laserstrahl (26). erfahren nach Anspruch 6, wobei die oberste Schicht (18) der Schichtenanordnung (16) auf eine Temperatur in einem Temperaturbereich von 300°C bis 500°C, insbesondere 350°C bis 475°C, aufgeheizt wird.
EP23789270.8A 2022-10-18 2023-10-09 Vorrichtung zum ausformen temperaturbeständiger bauteile durch selektives laserschmelzen Withdrawn EP4605163A1 (de)

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WO (1) WO2024083546A1 (de)

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