KR20160092503A - 재료들의 처리 방법 - Google Patents

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KR20160092503A
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shield gas
gas flow
vector
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laser beam
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KR1020160009193A
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후세인 메이다니
펠릭스 로에리히
토마스 에테르
Original Assignee
제네럴 일렉트릭 테크놀러지 게엠베하
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Abstract

재료 처리 방법이 개시되고, 상기 방법은 레이저 빔(5)을 인가하는 단계, 처리 장소에서 재료(3)를 용융시키기 위하여 상기 레이저 빔을 상기 처리 장소(6)로 지향시키는 단계, 그리고 쉴드 가스 유동(8)을 제공하는 단계를 포함한다. 상기 쉴드 가스 유동은 처리 장소 위치, 처리 진행 벡터, 및 처리 궤도 중 적어도 하나에 따라서 제어된다.

Description

재료들의 처리 방법{METHOD FOR PROCESSING MATERIALS}
본원은 청구항 1의 전제부에 따른 재료들의 처리 방법에 관한 것이다. 본원은 또한 독립 장치 청구항에 기재된 재료들을 처리하기 위한 기계에 관한 것이다.
재료들을 처리하기 위한 레이저 기반 방법들은 당기술에서 널리 공지되어 있다. 예를 들어, 또한 SLM 또는 직접 금속 레이저 소결(Direct Metal Laser Sintering; DMLS)로 공지된 선택적 레이저 용융과 같은 방법들에서, 또는 레이저 용접에서, 고강도 레이저 빔은 재료 상으로 안내되고, 특히 금속은 재료들을 용융하기 위하여 예를 들어 금속 분말들로부터 고체 구성요소들을 제조하기 위해 사용된다. 인가된 높은 레이저 출력으로 인하여, 처리 장소에서의 지역적 온도는 금속 합금들의 증발 지점에 용이하게 도달할 수 있다. 용융 풀(melting pool)로부터의 연무 또는 증기는 연무 또는 증기들이 레이저 빔과 상호작용하여 레이저 빔을 약화시킨다면 처리 품질을 상당히 악화시킬 수 있다. 레이저 빔이 약화될 때, 지역적 온도는 하강하고, 연무 또는 증기 형성은 감소하고, 지역적 프로세스 온도는 교대로 상승하여, 연무 및 증기 등의 생성을 조성할 것이다. 이해되는 바와 같이, 재료 상에 교대 입사하는 레이저 출력과 그에 따른 교대 지역적 프로세스 온도가 얻어질 것이다. 이러한 많은 프로세스에서, 재료 상의 레이저 빔의 입사 지점으로서 규정된 처리 장소는 처리 궤도에 따라서 진행할 것이다. 상기 궤도에 따른 특정 위치에 적용된 지역적 프로세스 온도는 변화되고, 이는 비균질 재료 구조를 얻게 하며 교대로 불량한 구성요소 또는 용접 품질을 유도하는 것이 명백하다.
다른 영향은 프로세스 챔버의 적당한 공기 배기가 수행되지 않으면 연무 또는 증기들이 프로세스 챔버를 오염시킨다는 것이다. 예를 들어, 광학적 구성요소가 오염되고, 레이저 빔은 일반적으로 산란되며 연무 충전된 프로세스 챔버 내에서 약화된다.
예를 들어, 선택적 레이저 용융 기계에서, 쉴드 가스(shielding gas)의 유동은 연무를 배기시키는데 사용된다. 쉴드 가스의 유량은 수동으로 조정되고 작업자의 판단에 기초한다. 예를 들어, 필터 악화와 같은 파라미터에 의존하여 쉴드 가스 유동 강도를 제어하는 것을 포함하는 방법이 당기술에서 공지되어 있다. 추가로, 처리 장소의 위치, 재료 상에서 레이저 빔의 이동 및 레이저 빔의 방향에 따라서, 연무는 레이저 빔과 상호작용하는 방향으로 송풍될 것이다. 이는 예를 들어, 쉴드 가스 유동 벡터가 입사 레이저 빔의 방향을 향하여 지향되거나 또는 레이저 빔이 재료 상에서 처리 진행 벡터를 따라 진행하는 방향으로 지향되는 경우일 수 있다.
문제는 비우호적인 기하학적 조건들이 발견되는 프로세스의 영역에서, 예를 들어, 쉴드 가스 입구에 인접한 영역에서 프로세스를 실행하는 것을 회피하고, 연무 안으로 레이저 빔을 전진시키는 것을 회피하는 것과 같은 처리 진행 벡터 및/또는 프로세스 궤도를 선택할 때 처리될 수 있다. 그러나, 이는 프로세스 챔버의 상당 부분을 쓸모없게 하고 생산 단계들을 경직되게 하며, 이는 프로세스 시간을 증가시키고 결과적으로 프로세스 비용을 증가시킨다.
본원의 목적은 레이저 기반의 재료 처리 방법을 제공하는 것이다. 특히, 본원의 한 목적은 종래 기술의 단점을 극복하는 레이저 기반의 재료 처리 방법을 제공하는 것이다. 본원의 다른 목적은 생산 주기의 출력을 강화하고 처리 비용을 낮추는 방법을 제공하는 것이다. 본원의 추가 목적은 프로세스 품질 또는 상기 프로세스에서 제조된 제품의 품질을 각각 강화하고 유지하는 것이다.
또한, 본원에 기술된 프로세스를 수행하기 위한 기계가 개시된다.
본원에 기새된 방법 및 기계의 추가 효과 또는 장점들은 명확하게 언급되지 않았지만 하기 설명에서 더욱 명확해질 것이다.
본원에 기술하거나 또는 기술되지 않은 상기 목적 및 추가 목적들은 청구항 1에 기재된 방법에 의해서 그리고 독립 장치 청구항에 기재된 기계에 의해서 달성된다.
본원에 따른 재료 처리 방법은 레이저 빔을 인가하는 단계, 처리 장소에서 재료를 용융시키기 위하여 상기 레이저 빔을 상기 처리 장소로 지향시키는 단계, 그리고 쉴드 가스 유동을 제공하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 또한 처리 장소 위치, 처리 진행 벡터, 및 처리 궤도 중 적어도 하나에 따라서 상기 쉴드 가스 유동을 제어하는 단계를 추가로 포함한다.
상기 방법은 특히 선택적 레이저 용융 프로세스를 포함할 수 있다. 상기 방법은 또한 레이저 빔이 재료를 용융시키기 위해 사용되는 렝저 용접 프로세스 또는 임의의 다른 프로세스를 포함한다.
상기 쉴드 가스 유동은 예를 들어, 쉴드 가스 유동 강도 및/또는 쉴드 가스 유동 벡터 즉, 쉴드 가스가 흐르는 방향을 제어할 때 제어될 수 있다. 그러나, 특히 선택적 레이저 용융 프로세스를 적용할 때, 금속 분말을 날려 버리지 않도록 쉴드 가스 유동 강도와 같은 임의의 제한 사항이 있다는 것을 이해할 것이다.
한 형태에서, 본원에 개시된 방법 및 장치의 목적은 레이저 빔과의 상호작용을 회피 또는 최소화하는 방식으로 프로세스 위치로부터 나오는 연무, 증기 및 불꽃의 기둥을 제거하는 쉴드 가스 유동을 제공하는 것이다. 다시 말해서, 쉴드 가스 유동은 레이저 빔과 상호작용할 수 있는 연무 또는 다른 프로세스 부산물 또는 가장 큰 부분이 이미 고형화된 재료에 대해서 송풍되고 따라서 처리 주기 중에 프로세스에 영향을 미치지 않도록 제어된다. 레이저 빔은 기둥 안으로 전진하지 않는다.
본원에서의 제어 단계는 폐루프 제어가 아니라 임의의 파라미터에 따른 조정을 의미하는 것으로 이해되어야 한다.
쉴드 가스는 예를 들어, 아르곤, 헬륨, 질소 또는 그 조합물일 수 있다.
일반적으로, 이러한 기술은 제한을 의도한 것이 아니며, 레이저 빔은 하나의 처리 장소에 적용될 뿐 아니라, 재료 상의 궤도를 따라 진행하여, 처리 장소 위치는 상기 궤도를 따라 진행한다. 처리 장소 위치는 예를 들어, 선택적 레이저 용융을 인가할 때와 같은 임의의 실시예에서, 통상적으로 100 mm/s 내지 약 10000 mm/s의 전진 속도, 특히 약 500 mm/s 내지 3000 mm/s 또는 500 mm/s 내지 2000 mm/s의 전진 속도에서 진행될 수 있다.
각각의 처리 장소 위치에서, 진행 벡터는 처리 장소 위치가 처리 궤도를 따라 전진하는 방향을 규정한다. 다시 말해서, 진행 벡터는 상기 궤도 상의 각 지점에 관련된다. 수학적으로 말하자면, 진행 벡터는 레이저 빔 입사 위치의 극소 이동 또는 다시 말해서 상기 궤도 상의 한 지점에서 궤도 상의 다른 지점으로의 처리 장소 위치의 극소 이동에 의해서 규정될 수 있다. 기술적 시스템에서, 그러나 상기 궤도는 한정된 수의 지점들에 의해서 규정되고, 상기 진행 벡터는 결과적으로 처리 제어 시스템이 상기 프로세스 위치를 전진시키는 방향 및 속도에 의해서 제공될 수 있다.
본원의 한 형태에서, 상기 방법은 궤도에 따라서 상기 처리 장소 위치를 진행시키는 단계로서, 진행 벡터는 상기 궤도에 따라 각 위치와 연계된, 상기 진행 단계, 쉴드 가스 유동 벡터를 갖는 쉴드 가스 유동을 제공하는 단계를 포함한다. 상기 진행 벡터 및 상기 쉴드 가스 유동 벡터는 일정각도를 형성한다. 상기 방법은 상기 각도가 45도 이상이 되도록 상기 쉴드 가스 유동 벡터를 제어하는 단계를 포함한다. 상기 방법을 수행하는 더욱 특정 형태에서, 쉴드 가스 유동 벡터는 상기 각도가 60도 이상이 되도록, 75도, 80도 또는 85도 이상이 되도록, 특히 90도 이상 또는 120도 이상이 되도록, 더욱 특히 135도 이상이 되도록 선택된다. 더욱 일반적으로 말하자면, 가스 유동 및 진행 벡터는 연무가 진행 레이저 빔과 상호작용하지 않도록 동일 방향이 아니다. 각도가 클수록, 더욱 신뢰성 있게 임의의 빔/연무 상호작용이 회피되고; 한편, 작은 각도를 허용하면, 더욱 큰 프로세스 가요성을 제공한다. 본원의 내에서 각도들의 규정에 대해서, 두 벡터들 사이에 측정될 수 있는 2개의 가능한 각도들 중 작은 것에 대해서 언급될 것이다.
상기 프로세스는 다수의 독립 궤도들을 포함한다는 것, 즉 예를 들어 레이저 빔 목표 지점은 차후에 다수의 처리 주기 개시 지점으로 이동하고 상기 개시 지점에서 궤도를 따라 이동한다는 것이 이해된다. 양호하게는, 레이저 빔은 꺼지거나 또는 감소되거나 또는 방향전환되어서, 레이저 빔 목표 지점이 하나의 궤도 종결 지점에서 연속 궤도 개시 지점으로 전진하는 동안 재료 용융이 실행되지 않는다는 것이 이해된다. 더우기, 처리 장소가 임의의 주어진 궤도를 따라 이동하는 동안 레이저 빔은 완전 전력에서 입사되거나 또는 입사될 필요가 없다는 것이 이해된다. 레이저 빔이 약화, 꺼지고, 방향전환되거나 또는 재료 용융이 실행되지 않도록 하는 방식에 있을 때의 단계 중에, 프로세스를 수행하는 기계의 광학 구성요소에 의해 제시되는 궤도는 임의적일 수 있다는 것이 주목된다. 재료 용융이 발생하지 않을 때의 시간 중에, 진행 벡터와 쉴드 가스 유동 벡터 사이의 각도는 적절하지 않다는 것이 이해된다. 즉, 이는 연무가 발생하지 않기 때문에 본원의 교시에서 벗어나지 않는다면, 레이저 빔이 꺼지고, 방향전환되거나 또는 재료 용융이 실행되지 않도록 하는 방식에 있을 때의 시간 중에, 이 문헌에 기재된 쉴드 가스 유동 벡터와 진행 벡터 사이의 관계는 충족될 필요가 없다. 다른 형태에서, 상기 궤도는 재료가 용융되는 2개의 연속 지점들 사이의 직접 연결로서 규정되는 것으로 기술될 수 있고; 레이저 빔이 꺼지고, 방향전환되거나 또는 재료 용융이 실행되지 않도록 하는 방식에 있을 때, 실제 또는 상기 기계의 광학 구성요소들에 의해서 제시된 것이든지, 임의의 추가 빔 이동은 이러한 추가 이동이 처리 결과에 기여하지 않기 때문에 처리 궤도의 일부로서 고려되지 않는다.
본원의 배경에서, 처리 주기는 금속 분말을 용융시키고 차후에 고형화시킴으로써 제조될 하나의 구성요소에 고형 재료의 하나의 층을 추가하는 것으로 이해될 수 있다. 즉, 예를 들어, 다수의 구성요소들이 선택적 레이저 용융 프로세스에 의해서 동시에 제조될 때, 다수의 처리 주기들은 하나의 금속 분말에 대해서 수행되고, 개별 및 독립 처리 궤도 및 처리 주기 개시 및 종결 지점에서 각각 수행된다. 한 층의 분말에서 모든 처리 주기들이 완결된 후에, 하나의 축적 작업 내의 모든 구성요소들은 동시에 재코팅된다. 즉, 신규 층의 금속 분말이 배치되고 신규 용융 재고형화 주기들이 신규 배치된 분말에서 개시된다.
본원에 따른 방법은 궤도 상의 임의의 위치와 연관된 진행 벡터들 중 임의의 것과 상기 궤도 상의 임의의 위치에 연관된 전진 벡터들 중 다른 것에 의해 포함된 최대 각도가 270도 이하가 되도록, 특정 실시예에서 210도 이하가 되도록, 상기 궤도를 선택하는 단계를 포함하고, 모든 진행 벡터들이 제 1 및 제 2 사분면에 위치하도록 즉, 상기 궤도와 연관된 임의의 2개의 진행 벡터들 사이에 포함된 최대 각도가 180도 이하가 되도록 상기 궤도를 선택하는 단계를 포함한다. 다시 말해서, 궤도의 임의의 위치에 연관된 진행 벡터들은 반원에서 발견된다. 본 방법은 진행 벡터와 상기 쉴드 가스 유동 벡터 사이에 형성된 각도가 45도 이상이 되도록 상기 쉴드 가스 유동 벡터를 제어하는 단계를 추가로 포함한다. 본 방법을 수행하는 더욱 특정 방식에서, 상기 쉴드 가스 유동 벡터는 상기 각도가 60도 이상 또는 75도 이상이 되도록 그리고 80도, 85도 또는 90도 이상이 되도록, 그리고 특히 120도 또는 135도 이상이 되도록 선택될 수 있다. 더욱 좁은 범위의 각도를 허용하는 것은 프로세스 품질을 개선할 수 있지만, 큰 범위를 선택하면 프로세스를 수행할 때 더욱 큰 가요성을 제공할 것이다.
본원에 따른 방법의 추가 실시예에서, 상기 쉴드 가스 유동 벡터는 특정 궤도와 연관된 각각의 진행 벡터와 상기 쉴드 가스 유동 벡터 사이에 형성된 각도가 45도 이상이 되도록, 그리고 특히 60도 또는 75도 이상이 되도록 제어된다. 쉴드 가스 유동 벡터는 특히 상기 쉴드 가스 유동 벡터와 각각의 상기 진행 벡터 사이에 포함된 각도가 80도 이상이 되도록, 또는 85도 이상이 되도록 선택될 수 있다. 더욱 특정 실시예에서, 상기 쉴드 가스 유동 벡터는 제 3 및 제 4 사분면 중 하나에 위치된다. 다시 말해서, 모든 진행 벡터들은 반원에 위치하고, 상기 쉴드 가스 유동 벡터는 보완형 반원에 위치하며, 특히 2개의 절반부들에서 상기 보완형 반원을 분할할 수 있다. 상기 방법을 수행하는 더욱 특정 방식에서, 쉴드 가스 유동 벡터는 상기 각도가 90도 이상이 되도록, 특히 120도 이상이 되도록, 더욱 특히 135도 이상이 되도록 선택된다. 이러한 실시예는 본 방법이 프로세스 주기 동안 또는 처리 궤도를 따라 전진하는 동안 인가된 모든 진행 벡터들을 결정하는 단계, 쉴드 가스 유동 벡터를 조정하는 단계, 그리고 처리 주기 동안 또는 처리 궤도를 따라 진행하는 동안 상기 쉴드 가스 유동 벡터를 일정하게 유지하는 단계를 추가로 포함한다면 특히 유리한 것으로 확인되었다. 결과적으로, 상기 쉴드 가스 유동 벡터는 상기 처리 장소가 처리 궤도를 따라 전진하는 동안 변화되지 않고, 그리고 궤도를 따른 각 위치에서 충족될 진행 벡터와 쉴드 가스 유동 벡터 사이에 형성된 각도에 관한 조건을 갖는 것이 바람직한 것으로 확인되었다.
본원에 따른 추가 실시예에서, 중간 진행 벡터는 처리 주기에 대해서 규정될 수 있고, 상기 쉴드 가스 유동 벡터는 상기 중간 진행 벡터와 쉴드 가스 유동 벡터 사이에 포함된 각도가 90도 이상이 되도록, 특히 120도 이상이 되도록, 더욱 특히 135도 이상이 되도록, 그리고 특정 실시예에서 적어도 대략 180도가 되도록, 조정될 수 있다.
일반적인 기술로서, 연무, 불꽃 등의 기둥 안으로 레이저 빔의 전진을 가능한 신뢰성 있게 회피하는 것과 같이, 처리 진행 벡터와 반대로 가능한 많이 있도록 쉴드 가스 유동 벡터를 선택하는 것이 바람직할 수 있으며, 이는 레이저 빔을 약화시킬 수 있다.
처리 궤도 및/또는 처리 진행 벡터에 따라 쉴드 가스 유동을 제어하는 것에 대해서 위에서 기술하였지만, 입사 레이저 빔의 방향에 따른 제어에 대해서 하기에 더욱 상세하게 기술될 것이다. 여기서, 본 방법은 평면 상의 레이저 빔의 투영부와 상기 평면 상의 레이저 빔 소스의 투영부로부터 상기 평면 상의 처리 장소의 투영부를 향하여 지향되는, 상기 평면 상의 레이저 빔 방향성 투영부를 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 레이저 빔 소스는 반드시 레이저 자체를 의미하는 것은 아니고 자유 직선형 레이저 빔이 처리 장소를 향하여 지향되는 위치를 지칭하는 것으로 이해할 수 있다. 여기서, 예를 들어, 거울 또는 광섬유의 단부일 수 있다. 본 방법은 상기 레이저 빔 방향성 투영부와 상기 쉴드 가스 유동 벡터가 일정각도를 형성하는, 상기 쉴드 가스 유동 벡터를 갖는 쉴드 가스 유동을 제공하는 단계, 그리고 상기 각도가 135도 이하가 되도록, 특히 120도 이하가 되도록, 더욱 특히 90도 이하가 되도록, 상기 쉴드 가스 유동 벡터를 제어하는 단계를 추가로 포함한다. 비록 더욱 특정 실시예에 있어서, 쉴드 가스 유동 벡터는 상기 각도가 75도 이하가 되도록, 60도 이하가 되도록, 특히 45도 이하가 되도록 제어될 수 있다. 상기 각도 범위를 좁게 하면, 프로세스 품질을 개선할 수 있지만, 더욱 큰 범위를 채택하면, 상기 프로세스를 수행할 때 더욱 큰 가요성을 제공할 수 있다.
본원의 추가 형태에 있어서, 본 방법은 처리 주기 중에 궤도를 따라 상기 처리 장소를 진행시키는 단계, 상기 처리 주기 중에 모든 레이저 빔 방향들을 결정하는 단계, 상기 쉴드 가스 유동 벡터를 제어하는 단계, 상기 처리 주기가 실행되기 전에 상기 쉴드 가스 유동 벡터를 조정하는 단계, 상기 각도가 135도 이하가 되도록, 특히 120도 이하가 되도록, 90도 이하가 되도록, 75도 이하가 되도록, 더욱 특히 60도 이하가 되도록, 더욱 특히 45도 이하가 되도록 상기 쉴드 가스 유동 벡터를 선택하는 단계를 포함한다.
또다른 형태에서, 상기 방법은 처리 주기 중에 궤도를 따라 상기 처리 장소를 진행시키는 단계, 상기 처리 주기 중에 모든 레이저 빔 방향들을 결정하는 단계, 모든 레이저 빔 방향성 투영부들이 제 1 및 제 2 사분면에 위치하도록 상기 궤도를 선택하는 단계를 포함한다. 또다른 형태에서, 상기 쉴드 가스 유동 벡터가 상기 제 1 및 제 2 사분면 중 하나에 위치하도록 상기 쉴드 가스 유동 벡터가 제어될 수 있다. 다시 말해서, 모든 레이저 빔 방향 투영부들은 서로에 대해서 180도 이하의 각도를 포함한다. 모든 레이저 빔 방향 투영부들은 반원 내에 있는 것으로 확인되며, 상기 쉴드 가스 유동 벡터는 동일 반원에 있는 것을 확인되고, 특히 2개의 절반부들에서 상기 반원을 분할할 수 있다.
일반적으로, 레이저 빔 방향성 투영부들과 동일 방향으로 지향되고 가능한 많이 평행하게 쉴드 가스 유동 벡터를 지향시키는 것이 바람직한 것으로 확인될 수 있다. 그러나, 쉴드 가스 유동 벡터 및 처리 장소 진행 벡터 사이에 형성된 각도에 관한 제한 및 레이저 빔 방향성 투영부가 변화되는 속도와 같지만 이에 국한되지 않은 다른 요소도 고려될 필요가 있어서, 우수한 결과들이 얻어지는 각도 범위가 제공되는 것이 필요하다.
본원의 임의의 형태에서, 본 방법은 선택적 레이저 용융 프로세스 및 레이저 용접 프로세스 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
특히, 선택적 레이저 용융 프로세스에 대해서, 선택된 레이저 용융 프로세스 분말 베드의 상단층 표면은 상술한 기준 평면 정도로 기준 평면을 제공할 수 있다.
특히, 선택적 레이저 용융 프로세스에 대해서, 처리 주기는 처리 궤도에 다른 처리 장소 위치를 진행시키고, 따라서 금속 분말층을 용융 및 차후 고형화시키며 구성요소의 재료층을 형성하는 것으로 규정될 수 있다. 연속적 처리 주기는 신규층의 금속 분말이 증착된 이후에 수행될 것이다. 예를 들어, 다수의 구성요소들이 동시에 제조될 때, 다수의 처리 주기들은 금속 분말의 한 층에 대해서 수행된다.
본원에 따른 방법은 적어도 하나의 가동 쉴드 가스 유입 노즐 및/또는 유출 노즐을 제공하는 단계, 그리고 상기 쉴드 가스 유입 노즐 및/또는 상기 쉴드 가스 유출 노즐 중 적어도 하나를 이동시킬 때, 상기 쉴드 가스 유동을 제어하는 단계를 추가로 포함한다. 특히, 상기 쉴드 가스 유동 벡터는 아치형 궤도를 따라 상기 노즐을 이동시킬 때, 특히 부분 원형 또는 원형 궤도에서 상기 노즐을 이동시킬 때 제어될 수 있다.
본원에 따른 방법을 수행하는 추가 방식에서, 여러 방향들로 배향된 다수의 쉴드 가스 유입 노즐들 및/또는 여러 방향들로 배향된 다수의 쉴드 가스 유출 노즐들 중 적어도 하나를 제공하는 단계 그리고 적어도 하나의 선택 방향으로 배향된 노즐들을 통해서 가스 유동을 선택적으로 제어할 때 상기 쉴드 가스 유동을 제어하는 단계를 포함할 수 있다. 유동을 제어하는 단계는 쉴드 가스가 규정된 특정 노즐을 통해서 선택적으로 유동하도록 상기 노즐을 통해서 가스 유동을 온 또는 오프하게 선택적으로 변환시키는 단계를 포함하고, 선택된 노즐을 통해서 유동을 선택적으로 감소 또는 강화시키는 단계도 역시 포함한다. 이는 다른 방향들로 지향되는 다수의 노즐들이 제공되는 것을 의미한다. 쉴드 가스 유동은 상기 노즐들의 선택된 것을 통해 유동을 제어할 때 제어될 수 있다. 따라서, 쉴드 가스 유동은 노즐을 이동시키지 않고 제어될 수 있다. 유익하게는, 쉴드 가스 유동의 제어가 더욱 빠르게 실행될 수 있고 가동 노즐이 제공될 필요가 없다는 것을 주목해야 한다. 한편, 더욱 많은 노즐들이 제공될 필요가 있다.
본 방법은 특히, 쉴드 가스 유동층을 제공할 때, 쉴드 가스의 시트로서 쉴드 가스 유동을 제공하는 단계를 추가로 포함한다. 여기서, 적어도 하나의 노즐은 적절하게 성형되고 배열될 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 쉴드 가스 유입 노즐은 슬롯 또는 적어도 본질적으로 하나의 평면에 배열되는 다수의 슬롯들을 포함하고, 그리고/또는 적어도 본질적으로 서로 배열된 다수의 구멍들 및/또는 유입 슬롯들을 포함하여, 쉴드 가스의 시트는 적어도 하나의 노즐로부터 나온다. 특히, 상기 쉴드 가스의 시트 또는 층은 선택적 레이저 용융 프로세스에서 분말 베드의 상단면에 평행할 수 있다.
추가로, 가동 쉴드 가스 출구가 제공될 수 있고, 상기 쉴드 가스 유동을 제어하는 단계는 쉴드 가스 출구의 위치 및/또는 방향을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
레이저 기반의 재료 처리 방법을 실행하기 위한 기계가 개시되며, 상기 기계는 처리 장소에 대해서 쉴드 가스 유동을 생성하기 위한 수단을 포함하는 것으로서, 상기 기계는 쉴드 가스 유동 강도 및/또는 쉴드 가스 유동 방향 중 적어도 하나를 변화시키기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기 쉴드 가스 유동 방향은 쉴드 가스 유동 벡터에 대한 유사 표현으로서 고려될 수 있다는 것을 이해할 수 있다. 상기 처리 장소는 재료가 용융되는 위치이고 따라서 프로세스 중에 변화될 수 있다는 것도 역시 이해할 수 있다. 쉴드 가스는 연속적으로 재순환될 수 있다. 즉, 쉴드 가스는 처리 챔버로부터 추출될 수 있고, 필터 또는 다른 적당한 장치에서 정화되며 기계의 처리 챔버 안으로 재도입될 수 있다.
상기 기계는 통상적으로 프로세스 챔버와 상기 프로세스 챔버 안으로 레이저 빔을 도입하고 상기 레이저 빔을 프로세스 챔버 내의 다른 프로세스 위치들로 안내하기 위한 수단을 포함할 수 있다는 것을 이해할 수 있다.
상기 기계는 또한 프로세스 위치 및/또는 프로세스 궤도 및/또는 프로세스 진행 벡터에 기초하여 쉴드 가스 유동 및/또는 강도를 제어하는 제어 논리장치를 포함한다.
상기 기계는 특히 선택적 레이저 용융 프로세스를 실행하기 위한 기계일 수 있다. 상기 기계는 그 다음 빌딩 플랫폼을 포함하고, 상기 빌딩 플랫폼은 제조 측부를 포함한다. 임의의 구성요소의 제조는 빌딩 플랫폼의 제조 측부에서 이루어진다. 처리 장소는 빌딩 플랫폼의 제조 측부에 위치한다. 쉴드 가스 입구 장치는 쉴드 가스 유동을 제공하기 위해, 특히 빌딩 플랫폼의 제조 측부에 대한 쉴드 가스 유동을 제공하기 위해 제공될 수 있다. 쉴드 가스 출구 장치는 추가로 제공될 수 있다.
상기 기계는 본 실시예에서 쉴드 가스 유동을 처리 장소에 대해서 제공하기 위한 쉴드 가스 입구 장치와, 쉴드 가스 출구 장치를 포함하고, 쉴드 가스 유동 방향 또는 벡터를 조정하기 위하여, 상기 쉴드 가스 입구 장치는 이동가능하고, 특히 아치형 궤도에서 이동가능하고 더욱 특히 부분 원형 또는 원형 궤도에서 이동가능하다. 특히, 가동 쉴드 가스 출구 장치는 빌딩 플랫폼을 가로질러 그리고 처리 장소에 대해서 쉴드 가스 유동 방향 또는 벡터를 추가로 제어하기 위해 추가로 제공될 수 있다. 상기 쉴드 가스 입구 장치 및 상기 쉴드 가스 출구 장치는 고정 방식으로 또는 서로로부터 독립적으로 결합되거나 또는 이동할 수 있다.
상기 기계의 또다른 실시예에서, 쉴드 가스 입구 장치 및/또는 쉴드 가스 출구 장치 중 적어도 하나는 다른 방향들로 지향되는 다수의 노즐들을 포함한다. 상기 노즐들의 적어도 일부는 선택된 노즐 및/또는 노즐들의 그룹들을 통한 유동 제어를 허용하는 수단이 설치되거나 또는 상기 수단과 유체 연결되게 설치된다. 따라서, 선택된 방향들로 지향되는 선택된 노즐 및/또는 노즐들의 그룹들을 통한 쉴드 가스의 유동은 선택적으로 제어되고 쉴드 가스 유동 방향 또는 벡터를 조정하기 위하여 특히 선택적으로 켜지거나 또는 꺼질 수 있다.
본원에 개시된 기계의 실시예들은 서로 조합될 수 있다는 것이 이해된다.
상술한 여러 실시예들 및 형태들은 서로 조합될 수 있다는 것이 이해된다. 본원에 명확하게 명시되지 않은 효과 및 장점들은 본질적으로 본원의 방법에 내재되고 당업자에게는 현재 또는 장래에 즉시 명확하게 된다.
본원의 요지는 첨부된 도면을 참조하여 예시적인 실시예에 의해서 더욱 자세하게 설명될 것이다. 도면은 다음과 같다.
도 1은 선택적 레이저 용융 프로세스의 개략적인 도면이다.
도 2는 처리 궤도를 갖는 선택적 레이저 용융 프로세스의 개략적인 평면도이다.
도 3은 2개의 연속 층들에 있는 쉴드 가스 유동 및 예시적인 처리 궤도를 도시한 도면이다.
도 4는 본원에 따른 방법을 실행하기 위한 추가 방식의 개략도이다.
도 5는 개시된 방법에서 방향성 관계들을 도시한 도면이다.
도 6은 쉴드 가스 유동 벡터가 위치하는 각도 범위 및 처리 궤도의 예시적인 실시예이다.
도시는 개략적이고 이해를 위해 필요하지 않은 요소들은 용이한 이해 및 도시를 위하여 생략된다.
본원에 따른 방법은 선택적 레이저 용융 프로세스의 배경에서 예시적인 실시예에 의해서 더욱 상세하게 기술될 것이다. 예시적인 프로세스의 선택은 제한적인 것으로 의도되지 않으며, 예시적인 실시예에 도시되고 또는 기술된 임의의 형태는 단지 예시적인 목적으로 의도된 것임을 이해할 수 있다.
도 1은 선택적 레이저 용융 프로세스 및 장치의 개략적인 도면이다. 빌딩 플랫폼(1)은 케이싱(2)에 배열된다. 빌딩 플랫폼은 수직 방향으로 조정될 수 있다. 금속 분말(3)은 빌딩 플랫폼 상으로 적층되어서, 금속 분말 베드를 형성한다. 예를 들어, 충분한 출력의 레이저와 빔을 방향전환하고 안내하기 위한 광학 시스템을 포함하는 레이저 시스템(4)은 금속 분말의 상단층으로 레이저 빔(5)을 지향시키는데 사용된다. 레이저 출력은 금속 분말을 용융시키기에 충분하게 선택된다. 양호하게는, 레이저 출력은 두 번째 부분들 내에서 금속 분말 베드의 상단면 상의 레이저 빔의 입사 지점에 위치한 처리 장소(6)에서 금속 분말을 용융시키기에 충분하다. 레이저 빔(5) 및 결과적으로 처리 장소(6)는 소정 궤도를 따라서 금속 분말 베드의 상단면을 따라 진행한다. 금속 분말은 용융되어서, 차후에 상기 궤도를 따라 고형화되어, 고체 요소를 형성한다. 상기 처리 주기가 완려된 후에, 신규 금속 분말층은 금속 분말의 베드의 상단에 배치되고, 신규 처리 주기가 개시된다. 따라서, 적층에 의해서, 고체 구성요소(7)가 형성된다. 쉴드 가스 유동(8)이 예를 들어, 아르곤 또는 질소와 같은 쉴드 가스를 적어도 하나의 쉴드 가스 유입 노즐(9)을 통해서 도입하고 상기 쉴드 가스를 쉴드 가스 출구(10)에서 추출할 때 제공된다. 높은 레이저 출력으로 인하여, 연무 및/또는 증기의 기둥(11)은 처리 장소(6)에서 나오고 쉴드 가스 유동(8)에 의해서 배기된다. 상기 기둥이 레이저 빔과 상호작용하면, 레이저 빔은 약화되고, 작아진 레이저 출력이 처리 장소(6)에 도달한다는 것을 이해할 수 있다. 상술한 바와 같이, 이는 고체 구성요소(7)의 불균질하고 결과적으로 불량한 재료 품질을 유도할 수 있다.
다수의 고체 구성요소들은 금속 분말의 한 베드와 평행하게 제조될 수 있다. 상기 프로세스는 그 다음 다수의 독립 궤도들을 포함한다. 즉, 예를 들어, 레이저 빔 목표 지점은 차후에 다수의 처리 주기 개시 지점들로 이동하고 상기 개시 지점으로부터 궤도를 따라 이동한다. 각각의 개시 지점 및 각각의 궤도는 제조될 하나의 구성요소와 연관될 수 있다. 그러나, 구성요소를 임의의 위치에서 제조하는 것은 또한 다수의 처리 궤도들을 따르는 처리공정을 필요로 하는 경우일 수 있다. 레이저 빔 목표 지점이 한 궤도 종결 지점에서 연속 궤도 개시 지점으로 진행하는 동안, 양호하게는 레이저 빔은 꺼지고, 약화되거나 또는 방향전환되어서, 재료 용융이 실행되지 않는다는 것을 이해할 수 있다. 또한, 레이저 빔은 처리 장소가 궤도를 따라 진행하는 동안 완전 출력에서 입사되거나 또는 입사될 필요는 없고, 임시로 꺼지고, 방향전환되거나 또는 약화될 수 있다는 것을 이해할 수 있다.
도 2는 금속 분말 베드(3)의 평면도에서 프로세스를 개략적으로 도시한다. 처리 장소는 개시 지점(13)에서 종결 지점(14)으로 처리 궤도(12)를 따라 진행된다. 궤도(12)의 각 위치에는, 레이저 빔의 입사 지점이 궤도의 한 지점에서 궤도의 연속 지점으로의 이동을 실행하는 방향을 규정하는 관련 진행 벡터(15)가 존재한다.
도 3에 있어서, 금속 분말 베드(3)의 연속층에서 처리 주기들을 수행하는 예시적인 방식이 도시된다. 도 3a)에서, 레이저 빔의 입사 지점은 금속 분말층 상으로 배치되고 상기 층의 상단면에 걸쳐 개시 지점(13)에서 종결 지점(14)으로 처리 궤도를 따라 진행한다. 처리 궤도는 스캐닝 라인(121) 및 변이 궤도(122)로 구성된다. 처리 장소는 궤도 상의 화살표로 표시된 바와 같이 궤도 개시 지점(13)에서 궤도 종결 지점(14)으로 진행한다. 처리 주기 중에, 레이저 빔은 처리 장소를 다수의 팽행한 또는 적어도 대략 평행한 스캐닝 라인들(121)을 따라 진행시키는 동안 단지 용융만이 일어나도록 제어된다. 스캐닝 라인들은 등거리일 수 있다. 처리 장소를 하나의 스캐닝 라인에서 후속 스캐닝 라인으로 전달하는 동안, 레이저 빔은 꺼지고, 약화, 방향전환되거나 또는 다른 방안으로는 재료 용융이 이루어지지 않도록 제어된다. 사실, 기계의 광학 구성요소들의 이동에 의해서 부여될 수 있는 레이저 빔의 이동은 임의로 부여된 빔 이동 라인들(123)을 추종할 수 있다. 그러나, 이렇게 부여된 이동 중에 용융은 일어나지 않기 때문에, 이는 본원의 요지와 연관되지 않는다. 처리 궤도는 용융이 일어나는 2개의 후속 지점들 사이의 연결부로서 이해된다. 따라서, 본원의 의미에서 처리 궤도는 스캐닝 라인(121)과 변이 궤도(122)에 의해서 규정된다. 도 3a)에 도시된 처리 주기에 대해서, 본질적으로 벡터인 중간 진행 벡터(151)가 형성되고, 상기 벡터를 따라서 스캐닝 라인들(121)이 엇갈리게 배치된다. 상기 처리 주기 이후에, 금속 분말의 신규 층이 침착된다. 도 3b)에 도시된 바와 같이, 상기 연속층에서 처리 주기에 대한 궤도는 2개의 연속 처리 주기들의 처리 궤도들이 서로 교차하도록 선택된다. 특히, 연속층의 처리 주기에서 스캐닝 라인들(121)은 도 3a)에 도시된 이전 처리 주기의 스캐닝 라인들과 교차하도록 선택된다. 특히, 이들은 적어도 대략 직각으로 서로 교차하도록 선택된다. 따라서, 연속층들에서 또한 중간 진행 벡터들(151)은 서로 교차하고, 특히 적어도 대략 직각에서 서로 교차한다. 따라서, 고형 구성요소에서 주름형 구조의 출현이 회피된다. 쉴드 가스 유동 벡터(81)를 갖는 쉴드 가스 유동(8)이 추가로 도시된다. 도시된 바와 같이, 쉴드 가스 유동의 방향은 한 층에서 연속층으로 변화된다. 일반적으로 말하자면, 쉴드 가스 유동 벡터는 궤도 종결 지점(14)에서 궤도 개시 지점(13)을 향하는 벡터 성분을 포함하도록 배향되고, 역류 또는 적어도 궤도를 따른 모든 진행 벡터들에 직각인 유동이 유지되도록 선택된다. 특히, 제공된 예에서, 쉴드 가스 유동 벡터(81)는 각 층에 대한 중간 진행 벡터를 향하여 진향된다. 결과적으로, 기둥은 항상 궤도 상의 연속 처리 장소에서 멀리 송풍된다.
본 예에서, 쉴드 가스 벡터는 처리 주기 중에 일정하게 유지된다는 것이 주목된다. 이상적으로 쉴드 가스 유동 벡터는 항상 역류를 제공하기 위하여 궤도 상의 지역적 진행 벡터를 추종한다는 것을 이해할 수 있다. 그러나, 궤도를 따른 큰 진행 속도로 인하여, 이는 모든 기술적으로 가능할지라도 이루기 어려울 수 있다. 따라서, 본 방법에서, 금속 분말층이 배치되고, 처리 주기의 궤도가 결정되며, 쉴드 가스 유동 방향은 상기 궤도를 따른 각각의 진행 방향과의 항상 적당한 각도를 형성하도록 조정되고, 금속 분말의 연속층을 연속 처리 주기에 대한 적당한 방향으로 침착하는 동안 단지 조정된다. 그러나, 처리 주기 중에 또는 처리 장소가 처리 궤도를 따라 진행하는 동안 쉴드 가스 유동 벡터를 제어 및 변화시키는 것은 본원의 범주 내에서 양호하다.
도 4는 본원에 따른 방법을 수행하는 다른 방식을 도시한다. 금속 분말 베드(3)는 다른 도면으로 평면도로 도시된다. 처리 장소(6) 또는 제조될 고형 구성요소(7)는 빌딩 플랫폼의 다른 위치들에 위치한다. 따라서, 금속 분말 베드(3) 상의 레이저 빔 또는 그 투영부(51)는 각각 다른 배향을 가진다. 쉴드 가스 유동은 쉴드 가스 유입 노즐(9)에 의해서 제공된다. 쉴드 가스 유입 노즐(9)의 위치 및 배향은 레이저 빔 방향에 적합하게 된다. 임의의 실시예에서, 쉴드 가스 유동(8)은 레이저 빔 투영부(51)를 따라 그리고 처리 장소(6)를 향하여 지향된다. 그러나, 처리 장소를 쉴드 가스 유입 노즐(9)로부터 너무 멀리 배치하지 않는 것이 바람직하다. 따라서, 트레이드 오프가 채택되고, 쉴드 가스 유동(8)이 레이저 빔에 대해서 대략 직각이 되도록, 즉 90도 각도를 포함하도록, 쉴드 가스 유입 노즐(9)이 배치되며 배향된다. 도시된 바와 같이, 이는 기둥(11)을 레이저 빔으로부터 멀리 송풍하여, 레이저 빔이 기둥에 의해서 영향을 받지 않거나 또는 거의 영향을 받지 않는다. 처리 궤도는 주로 쉴드 가스 유동 방향을 향하여 지향된다는 것을 이해할 수 있다.
도 5에 있어서, 서로 각도를 형성하는, 처리 진행 벡터(15) 또는 레이저 빔 투영부(51) 및 쉴드 가스 유동 벡터(81)가 도시된다. 각도(16)는 가능한 180도에 근접하게 선택되지만, 45도 이상도 역시 수용가능하다. 도 3에 도시된 처리 주기에 대해서, 제 1 사분면(I) 및 제 2 사분면(Ⅱ)에 위치하도록 처리 궤도를 따라 또는 처리 주기 중에 나타나는 모든 진행 벡터들을 선택하는 것이 유익할 수 있다. 쉴드 가스 유동 벡터(81)는 제 3 사분면(Ⅲ) 및 제 4 사분면(Ⅳ) 중 하나에 위치할 수 있고, 특히 제 3 사분면 및 제 4 사분면 사이의 경계선에 위치할 수 있다.
도 6은 마지막으로 예시적인 처리 궤도(12)와 각도 범위를 도시하고, 처리 장소는 상기 궤도를 따라서 개시 지점(13)에서 종결 지점(14)으로 전진하고, 쉴드 가스 벡터는 상기 궤도를 따라 처리하는 동안 상기 각도 범위에서 위치한다. 일반적으로 말하면, 모든 진행 벡터들은 상단에서 하단으로 그리고 역으로, 그리고 우측으로 배향된다. 이러한 스캐닝 프로세스에서, 레이저 빔은 하나의 "직각" 스캐닝 라인에서 연속 스캐닝 라인으로 이동하는 중에 꺼지고, 약화되거나 또는 방향전환되거나 또는 덮혀진다. 도 6의 우측에는, 쉴드 가스 유동 벡터(81)가 위치한 원이 도시된다. 영역 A는 쉴드 가스 유동 벡터(81)가 부적절한 것으로 고려되는 각도 범위를 도시한다. 영역 B는 쉴드 가스 유동 벡터(81)가 수용되는 것으로 확인되는 각도 범위를 나타낸다. 영역 C는 처리 궤도(12) 상의 진행 벡터들 및 모든 처리 장소들에 대한 쉴드 가스 유동 벡터(81)의 배향을 위한 양호한 각도 범위를 나타낸다. 쉴드 가스 유입 노즐의 달성가능한 위치 및 레이저 빔 배향에 따라서, 트레이드 오프는 쉴드 가스 유동 벡터(81)의 특정 배향을 선택하도록 채택될 필요가 있다. 영역들 A,B,C 사이의 경계들은 단지 예시적이고 특정 경우에 대해서 변화될 수 있으며 사실 엄격한 경계보다 매끄러운 변이라는 것이 이해될 것이다.
본원에 따른 방법은 예시적인 실시예에 의해서 기술되었지만, 청구항을 특징으로 하는 방법 및 장치는 이들 실시예들에 국한되지 않는다는 것은 명백한 사실이다. 특히, 본원의 상세구성은 선택적 레이저 용융 방법을 배경으로 기술되었지만, 당업자에게는 본원의 교시는 다른 레이저 기반 재료 처리 방법에 즉시 적용될 수 있지만, 레이저 용접에 국한되지 않는다는 것은 자명한 사실이다. 예시적 실시예들은 본 발명의 양호한 이해를 위하여 도시되고 청구된 발명을 제한하려고 의도되지 않았다. 본원의 교시 내에 도시된 예시적 실시예로부터의 편차 및 변화는 당업자에게는 명확할 것이다.
1: 빌딩 플랫폼
2: 케이싱
3: 금속 분말
4: 레이저 시스템
5: 레이저 빔
6: 처리 장소; 레이저 빔 입사 지점
7: 고형 구성요소
8: 쉴드 가스
9: 쉴드 가스 유입 노즐
10: 쉴드 가스 출구
11: 기둥; 연무 및/또는 증기
12: 처리 궤도
13: 처리 궤도 개시 지점
14: 처리 궤도 종결 지점
15: 진행 벡터
16: 각도
51: 레이저 빔 투영부
81: 쉴드 가스 유동 벡터
121: 스캔 라인들
122: 변이 궤도
123: 부여된 빔 이동
151: 중간 진행 벡터
I: 제 1 사분면
Ⅱ: 제 2 사분면
Ⅲ: 제 3 사분면
Ⅳ: 제 4 사분면
A: 부적당한 각도 범위
B: 수용가능한 각도 범위
C: 바람직한 각도 범위

Claims (15)

  1. 재료 처리를 위한 방법으로서, 레이저 빔(5)을 인가하는 단계, 처리 장소에서 재료(3)를 용융시키기 위하여 상기 레이저 빔을 상기 처리 장소(6)로 지향시키는 단계, 그리고 쉴드 가스 유동(8)을 제공하는 단계를 포함하는, 상기 재료 처리 방법에 있어서,
    처리 장소 위치, 처리 진행 벡터(15), 및 처리 궤도(12) 중 적어도 하나에 따라서 상기 쉴드 가스 유동을 제어하는 단계를 특징으로 하는 재료 처리 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    처리 궤도(12), 상기 궤도에 따라 각각의 위치에 연관된 진행 벡터(15)에 따라서 상기 처리 장소 위치를 진행시키는 단계, 쉴드 가스 유동 벡터(81)를 갖는 쉴드 가스 유동(8)을 제공하는 단계를 포함하고, 상기 진행 벡터(15) 및 상기 쉴드 가스 유동 벡터(81)는 일정각도(16)를 형성하며,
    상기 각도(16)가 45도 이상이 되도록 상기 쉴드 가스 유동 벡터를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 재료 처리 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    처리 궤도(12), 상기 궤도에 따라 각각의 위치에 연관된 진행 벡터(15)에 따라서 상기 처리 장소 위치를 진행시키는 단계를 포함하고,
    모든 진행 벡터들이 제 1 및 제 2 사분면(I,Ⅱ)에 위치하도록 상기 궤도를 선택하는 단계, 그리고 진행 벡터(15)와 상기 쉴드 가스 유동 벡터(81) 사이에 형성된 각도(16)가 45도 이상이 되도록 상기 쉴드 가스 유동 벡터를 제어하는 단계를 특징으로 하는 재료 처리 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    궤도를 따른 각각의 진행 벡터(15)와 상기 쉴드 가스 유동 벡터(81) 사이에 형성된 각도(16)가 45도 이상이 되도록, 그리고 특히 상기 쉴드 가스 유동 벡터(81)가 제 3 및 제 4 사분면(Ⅲ,Ⅳ) 중 하나에 위치하도록, 상기 쉴드 가스 유동 벡터(81)를 제어하는 단계를 특징으로 하는 재료 처리 방법.
  5. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 각도(16)가 60도 이상, 특히 90도 이상, 더욱 특히 135도 이상이 되도록 상기 쉴드 가스 유동 벡터(81)를 제어하는 단계를 특징으로 하는 재료 처리 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 쉴드 가스 유동을 제어하는 단계는 프로세스 주기 중에 적용된 모든 진행 벡터들(15)을 결정하는 단계, 상기 쉴드 가스 유동 벡터(81)를 조정하는 단계, 및 상기 프로세스 주기 중에 상기 쉴드 가스 유동 벡터를 일정하게 유지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 재료 처리 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    평면 상의 레이저 빔(5)의 투영부(51)와, 상기 평면 상의 레이저 빔 소스의 투영부로부터 상기 평면 상의 처리 장소의 투영부를 향하여 지향되는, 상기 평면 에서 레이저 빔 방향성 투영부를 결정하는 단계, 상기 레이저 빔 방향성 투영부와 상기 쉴드 가스 유동 벡터가 일정각도를 형성하는, 상기 쉴드 가스 유동 벡터(81)를 갖는 쉴드 가스 유동(8)을 제공하는 단계, 그리고 상기 각도가 135도 이하가 되도록 상기 쉴드 가스 유동 벡터를 제어하는 단계를 특징으로 하는 재료 처리 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 각도가 120도 이하가 되도록, 특히 90도 이하가 되도록, 그리고 더욱 특히 45도 이하가 되도록 상기 쉴드 가스 유동 벡터(81)를 제어하는 단계를 특징으로 하는 재료 처리 방법.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    처리 주기 중에 궤도를 따라 상기 처리 장소(6)를 진행시키는 단계, 상기 처리 주기 중에 모든 레이저 빔 방향들을 결정하는 단계, 상기 쉴드 가스 유동 벡터(81)를 제어하는 단계, 상기 처리 주기가 실행되기 전에 상기 쉴드 가스 유동 벡터를 조정하는 단계, 상기 각도가 135도 이하가 되도록, 특히 120도 이하가 되도록, 더욱 특히 90도 이하가 되도록, 가장 특히 45도 이하가 되도록 상기 쉴드 가스 유동 벡터를 선택하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 재료 처리 방법.
  10. 제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    처리 주기 중에 궤도(12)를 따라 상기 처리 장소(6)를 진행시키는 단계, 상기 처리 주기 중에 모든 레이저 빔 방향들을 결정하는 단계, 모든 레이저 빔 방향성 투영부들이 제 1 및 제 2 사분면(I,Ⅱ)에 위치하도록 상기 궤도(12)를 선택하는 단계, 그리고 특히 상기 쉴드 가스 유동 벡터가 상기 제 1 및 제 2 사분면(I,Ⅱ) 중 하나에 위치하도록 상기 쉴드 가스 유동 벡터(81)를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 재료 처리 방법.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 가동 쉴드 가스 유입 노즐(9) 및/또는 유출 노즐을 제공하는 단계, 그리고 상기 쉴드 가스 유입 노즐 및/또는 상기 쉴드 가스 유출 노즐 중 적어도 하나를 이동시킬 때, 특히 아치형 궤도에서 상기 적어도 하나의 노즐을 이동시킬 때 더욱 특히 부분 원형 또는 원형 궤도에서 상기 노즐을 이동시킬 때 상기 쉴드 가스 유동(8)을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 재료 처리 방법.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    여러 방향들로 배향된 다수의 쉴드 가스 유입 노즐들 및/또는 여러 방향들로 배향된 다수의 쉴드 가스 유출 노즐들 중 적어도 하나를 제공하는 단계 그리고 적어도 하나의 선택 방향으로 배향된 노즐들을 통해서 가스 유동을 선택적으로 제어할 때 상기 쉴드 가스 유동을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 재료 처리 방법.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    가동 쉴드 가스 출구(10)를 제공하는 단계를 포함하고, 상기 쉴드 가스 유동을 제어하는 단계는 상기 쉴드 가스 출구의 위치 및/또는 방향을 조정하는 단계를 포함하는 재료 처리 방법.
  14. 레이저 기반의 재료 처리 방법을 실행하기 위한 기계로서, 처리 장소에 대해서 쉴드 가스 유동을 생성하기 위한 수단을 포함하는, 상기 기계에 있어서,
    상기 기계는 쉴드 가스 유동 강도 및/또는 쉴드 가스 유동 방향 중 적어도 하나를 변화시키기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 기계.
  15. 제 14 항에 있어서,
    쉴드 가스 유동(8)을 처리 장소에 대해서 제공하기 위한 쉴드 가스 입구 장치(9)와, 쉴드 가스 출구 장치(10)를 포함하고,
    쉴드 가스 유동 벡터(81) 및 그에 따른 상기 쉴드 가스 유동 방향을 조정하기 위하여, 상기 쉴드 가스 입구 장치 및/또는 쉴드 가스 출구 장치 중 적어도 하나는 이동가능하고, 특히 아치형 궤도에서 이동가능하고 더욱 특히 부분 원형 또는 원형 궤도에서 이동가능하고, 상기 쉴드 가스 입구 장치 및/또는 상기 쉴드 가스 출구 장치 중 적어도 하나는 상이한 방향들로 향하는 다수의 노즐들을 포함하고, 선택된 노즐들 및/또는 노즐들의 그룹들을 통한 유동은 쉴드 가스 유동 벡터(81) 및 그에 따른 쉴드 가스 유동 방향을 조정하기 위하여 선택적으로 제어가능하고 그리고/또는 변환가능한 것을 특징으로 하는 기계.
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