KR20180099637A - 강화 구조 컴포넌트들 - Google Patents

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KR20180099637A
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아이 페레르 엘리센다 빌라
오엠에스 로라 갈세란
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오토테크 엔지니어링 에이.아이.이.
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Abstract

강화 구조 컴포넌트들을 제조하기 위한 방법들 및 툴들이 설명된다. 방법들은 강재 기판(15) 및 금속 코팅 층(15)을 갖는 구조 컴포넌트를 제공하는 단계를 포함한다. 방법은, 구조 컴포넌트의 강화 구역을 선택하는 단계, 강화 구역의 코팅 층의 적어도 일부를 삭마하기 위해 제1 레이저 빔(30)을 안내하는 단계, 구조 컴포넌트의 제1 측면 상에 국부적 강화재를 생성하기 위해 삭마된 강화 구역 상에 강화 재료를 국부적으로 증착시키는 단계 ― 강화 구역 상에 재료를 국부적으로 증착하는 단계는 삭마된 강화 구역에 강화 재료(45)를 공급하는 단계를 포함함 ―, 및 강화 재료 및 삭마된 강화 구역의 강재 기판의 일부를 융용시켜 용융된 강화 재료를 강재 기판의 용융된 부분과 혼합하기 위해, 제2 레이저 빔(35)을 사용하여 레이저 가열을 실질적으로 동시에 인가하는 단계를 더 포함한다. 본 개시는 추가로, 이러한 방법들을 사용하여 획득되는 강화된 컴포넌트들에 관한 것이다.

Description

강화 구조 컴포넌트들
본 출원은 2015년 12월 18일에 출원된 유럽 특허 출원 제EP15382642.5호에 대해 우선권을 주장한다.
본 개시는 강화 구조 컴포넌트들을 제조하기 위한 방법들 및 이러한 방법들을 통해 획득된 구조 컴포넌트들에 관한 것이다.
예를 들어, 자동차 산업에서의 중량 감소에 대한 요구는 경량의 재료의 개발 및 구현, 제조 공정 및 툴을 도출하였다. 탑승자 안전에 대한 증가하는 관심은 또한 충돌 동안 차량의 무결성을 개선시키는 한편 에너지 흡수를 또한 개선시키는 재료들의 채택을 도출하였다. 그러한 관점에서, 경량 구조에 대한 기준을 충족시키기 위해 고강도 및 초고강도 강(UHSS)으로 제조된 자동차 부품들이 종종 이용된다.
중량 목표들 및 안전 요건들을 충족할 필요가 있는 통상적인 차량 컴포넌트들은 도어 빔(beam)들, 범퍼 빔들, 교차/측면 부재들, A B 필러 강화재들 및 웨이스트 레일 강화재들과 같은 구조 및/또는 안전 엘리먼트들을 포함한다.
예를 들어, 열간 성형 다이 담금질(HFDQ; Hot Forming Die Quenching)로 공지된 공정은 붕소 강판들을 사용하여, 인장 강도가 적어도 1000MPa, 바람직하게는 대략 1,500 MPa 또는 최대 2000 MPa 이상인 초고강도 강(UHSS; Ultra High Strength Steel) 특성들을 갖는 스탬핑된 컴포넌트들을 생성한다. 강도에서의 증가는 더 얇은 게이지 재료가 사용되는 것을 허용하며, 이는 종래의 냉간 스탬핑된 연강재 컴포넌트들에 비해 중량 절감을 도출한다.
통상적인 차량 컴포넌트의 설계 단계 동안 수행된 시뮬레이션은 강도 및/또는 강성을 증가시키기 위해 (더 가볍고 얇은 금속 판들 및 블랭크들이 사용되기 때문에) 강화가 필요한 형성된 컴포넌트의 포인트들 또는 구역들을 식별할 수 있다. 대안적으로, 변형들을 스티어링하기 위해 재설계가 수행될 수 있다.
그러한 관점에서, 컴포넌트의 두께를 감소시킴으로써 응력을 재분포시키고 중량을 절검하기 위해 컴포넌트의 일부 영역들이 강화되거나 연화될 수 있는 몇몇 절차들이 존재한다. 컴포넌트를 강화하기 위한 이러한 공지된 절차들은 예를 들어 임의의 형성 공정 전에 용접된 강화재들을 추가하는 절차들이다. 이러한 강화재들은, 몇몇 블랭크들의 부분적 또는 전체적 중첩이 사용될 수 있는 "패치 워크들(patchworks)" 또는 "엣지 대 엣지"로 용접될 수 있는 상이한 두께의 블랭크들 또는 플레이트들, 즉 맞춤 용접 블랭크들(TWB)일 수 있다. 따라서, 이론적으로 최소한의 재료 및 두께(중량)를 갖는 구조적 기계적 요건들이 달성될 수 있다.
그러나, 이러한 방법들 중 일부에서, 추가적인 제조 공정들이 수반된다. 예를 들어, 초고강도 강들(예를 들어, Usibor 1500P)이 열간 성형되는 경우, 부식 및 산화 손상으로부터 보호하기 위해 통상적으로 사용되는 알루미늄-실리콘(AlSi) 코팅으로 인해 일부 용접성 문제들이 발생할 수 있다. 이러한 문제점들을 극복하기 위해, 레이저 삭마에 의해 용접 갭에 가까운 영역에서 코팅의 일부를 제거하는 것이 공지되어 있다. 그러나, 이것은 차량 컴포넌트의 제조 공정에서 추가적인 단계를 표현한다.
또한, 용접 강화재들(패치워크들)이 블랭크에 추가되는 경우, 블랭크들의 부분적 또는 전체적 중첩이 발생한다. 이러한 영역들은, 중첩된 영역들이 아래에서 유지되고 예를 들어, 부식 코팅을 수용하지 않기 때문에 잠재적인 부식 시작점이다.
또한, 형성되는 컴포넌트에 따라, 용접된 강화재들을 사용하는 것이 가능하지 않거나 적어도 성가신 영역들, 예를 들어, 고도 변화들을 갖는 코너들 또는 영역들이 존재할 수 있다. 패치워크들은 통상적으로 스팟들을 분포시킬 최소한의 공간을 요구하는 스팟 용접을 사용하여 용접된다. 추가적으로, 패치워크들은 용이하게 용접되기 위기 위한 최소한의 크기를 요구한다. 이는, 요구된 영역을 강화하기 위해 필요한 정확한 크기(최소)를 갖기보다는 용접되기 위해 최소한의 크기를 가질 필요가 있기 때문에, 여분의 중량을 수반할 수 있다.
문헌 EP2907603은 측면들 중 적어도 하나에 제공된 국부적 금속 강화재를 적어도 갖는 국부적으로 강화된 판금을 제조하기 위한 방법을 설명한다.
전술된 문제들 및/또는 과제들은 자동차 산업 또는 해당 산업에서 사용되는 재료들 및 공정들에 고유하지 않다. 그 대신, 이러한 도전들은 중량 감소가 목적인 임의의 산업에서 직면될 수 있다. 중량 감소가 목적인 경우, 컴포넌트들은 점점 더 얇아지게 되고, 따라서 강화재들에 대한 증가된 필요성을 도출시킬 수 있다.
본 개시의 목적은 강화된 구조 컴포넌트들을 제조하는 개선된 방법들을 제공하는 것이다.
제1 레이저 빔을 사용한 강재 컴포넌트의 코팅 층의 레이저 삭마를, 제2 레이저 빔을 사용한 강재 컴포넌트의 삭마된 표면 상에 강화 재료를 증착하는 것과 결합시켜, 강화 재료를 용융시키고 강재 컴포넌트의 일부와 혼합시키는 것이 제안된다. 이는 삭마된 표면 상에 강화 재료의 더 양호한 부착 및 희석을 허용한다. 본 개시의 목적들을 위해, 용어 "삭마"는 코팅 층의 적어도 부분적 제거를 표시하기 위해 사용된다.
제1 양상에서, 강화 강재 구조 컴포넌트들을 제조하기 위한 방법이 제공된다. 이 방법은 강재 기판 및 금속 코팅 층을 갖는 사전 형성된 구조 컴포넌트를 제공하는 단계를 포함한다. 방법은, 사전 형성된 강재 구조 컴포넌트의 강화 구역을 선택하는 단계; 강화 구역에서 제1 방향을 선택하는 단계, 강화 구역의 코팅 층의 적어도 일부를 삭마하기 위해 제1 방향을 따라 제1 레이저 빔을 안내하는 단계, 및 구조 컴포넌트의 제1 측면 상에 국부적 강화재를 생성하기 위해 삭마된 강화 구역 상에 강화 재료를 국부적으로 증착하는 단계를 더 포함한다. 강화 구역 상에 재료를 국부적으로 증착하는 단계는 강화 재료를 삭마된 강화 구역에 공급하는 단계, 및 강화 재료 및 삭마된 강화 구역의 강재 기판의 일부를 융용시켜 용융된 강화 재료를 강재 기판의 용융된 부분과 혼합하기 위해, 제2 레이저 빔을 사용하여 제1 방향을 따라 레이저 가열을 실질적으로 동시에 인가하는 단계를 포함한다.
이러한 양상에 따르면, 예를 들어, 리브(rib)들 또는 강화재들을 컴포넌트 상에 생성하기 위해, 사전 형성된 강재 컴포넌트에서 국부적 강화 공정이 수행된다. 재료가 증착되기 전에 코팅 층의 적어도 일부분을 제거하는 것은, 삭마된 강화 구역의 강재 기판 상에 증착된 강화(또는 금속 충진재) 재료의 더 양호한 희석 또는 용융을 허용한다. 따라서, 강화 재료는 강화 구역의 강재 기판과 더 양호하게 혼합 및 희석되며, 이는 강화 구역에서 균일한 강화를 도출한다. 생성된 리브들 또는 강화재들은 컴포넌트의 특정 영역들(강화가 필요한 포인트들 또는 구역들)에서 강성을 제공할 수 있다. 이러한 방식으로, 강화를 필요로 하는 구역들은 더 양호하게 강화될 수 있고 그리고/또는 변형들은 더 양호하게 재지향될 수 있다. 또한, 강화 재료가 삭마된 구역에서 용융됨에 따라, 용융된 재료는 모든 용융된 영역을 채우고 강화 영역의 경계에 어떠한 간극도 유지되지 않는다. 따라서, 삭마된 강재 기판의 국부적 부식은 피할 수 있다. 삭마와, 삭마된 강화 구역 상에 재료를 국부적으로 증착하는 것 사이의 시간은 바람직하게 단축되어야 한다. 바람직하게는, 레이저 빔들은 일제히 이동되어, 제1 레이저 빔은 강화 구역의 코팅 층의 적어도 일부를 삭마시킬 수 있고, 제2 레이저 빔은 코팅이 삭마된 직후에 강화 존을 가열할 수 있다. 따라서, 삭마된 영역의 부식이 감소되거나 완전히 회피될 수 있다. 국부화된 강화재를 사용함으로써, 최종 컴포넌트의 볼륨 및 두께가 최적화되어 이의 중량을 감소시킬 수 있다. 이러한 방법을 사용하여, 광범위하게 변하는 강화재들이 이미 형성된 블랭크 상에 "기입"되거나 "드로잉"될 수 있다.
강화(금속 충진재) 재료와 레이저 가열을 사용하는 것은 매우 특정적이고 정밀한 기하구조들의 형성을 허용할 수 있는데, 즉 구멍 주위의 원형들, 서로 교차하는 직선들과 같은 광범위한 형상들 또는 설계들을 갖는 강화재들이 맞춤화되어, 무엇보다도 그리드, 간헐적 또는 파선들 및 크거나 작은 수치들을 형성할 수 있다. 따라서, 생성된 강화재들의 기계적 속성들은 선택된 방향을 따라 금속 충진재 재료 및 레이저 가열 공정으로 드로잉된 기하구조 및 이전에 삭마된 강화 구역에 의존할 수 있다.
따라서, 방법은 매우 다목적적이고, 실질적으로 임의의 원하는 기하구조가 달성될 수 있다. 고도 변화들을 갖는 코너들 또는 영역들과 같은 복잡한 기하구조들이 또한 강화될 수 있다. 따라서, 국부적인 강도 증진, 즉 최종 강화 컴포넌트의 중량을 최적화(감소)시킬 수 있는 특정하고 정확한 기하구조들을 갖는 강화가 달성될 수 있다. 본 발명자들은, 형성된 컴포넌트에서 국부적 강화를 생성하기 위한 클래딩의 사용이 대략 0.7 mm 내지 대략 5 mm의 두께를 갖는 형성된 컴포넌트들에서 특히 양호한 결과들을 도출한다는 것을 발견했다.
일부 예들에서, 제1 레이저 빔은 단일 스팟 레이저 빔을 포함할 수 있다. 이것은 제1 레이저 빔의 스팟의 크기와 비교적 크기가 필적할만한 강화된 구역들을 허용할 수 있다. 이는, 예를 들어, 구조적 중단 또는 불연속을 처리하기 위해 국부적 강화가 요구되는 나사 구멍들 주위의 영역들에서 사용될 수 있다.
일부 예들에서, 제1 레이저 빔은 트윈 스팟 레이저 빔을 포함할 수 있다. 2개의 스팟들은 제1 방향에 실질적으로 수직으로 배열될 수 있다. 이러한 구성은, 단일 레이저 빔의 스팟의 크기보다 넓은 강화 구역에서 삭마가 요구되는 경우 사용될 수 있다. 따라서, 삭마 영역은 2개의 레이저 빔 스팟들의 외측 엣지들 사이에서 실질적으로 연장될 수 있다. 2개의 레이저 빔 스팟들은 특정 거리에서 나란히 배열되어, 이들 사이의 영역에서의 가열의 효과가 코팅을 삭마하도록 허용할 수 있다.
일부 예들에서, 제1 레이저 빔의 2개의 스팟들은 강화 구역에서 균등하게, 즉, 강화 구역에서 균질하게 또는 균일하게 분포될 수 있다. 스팟들을 너무 가까이 배치하는 것은 중간 영역에서 과열을 초래할 수 있는 한편, 이들을 너무 멀리 이격시키는 것은 강화 구역의 일부 영역을 삭마되지 않게 남겨둘 수 있다. 따라서, 제1 레이저 빔의 2개의 스팟들은, 강화 구역을 완전히 삭마하는 한편 어떠한 영역도 과도하게 가열되지 않도록 강화 구역에 분포될 수 있다. 원하는 강화 영역은 일부 예에서, 한 쌍의 트랙들일 수 있다. 그러한 경우, 제1 스팟은 제1 트랙을 삭마할 수 있고 다른 스팟은 제2 트랙을 삭마할 수 있다.
일부 예들에서, 제2 레이저 빔은 트윈 스팟 레이저 빔을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 이러한 2개의 스팟들은 제1 방향에 실질적으로 수직으로 배열될 수 있다. 대안적으로, 이러한 2개의 스팟들은 제1 방향에 실질적으로 평행하게 배열될 수 있다.
일부 예들에서, 강화(금속 충진재) 재료는 분말 가스 흐름 내에 제공된 금속 분말 또는 금속 와이어로서 제공된 고체 금속을 포함할 수 있다. 분말 또는 와이어 형태의 강화 재료는 예를 들어,
Figure pct00001
로부터 상업적으로 입수가능한 바와 같은 스테인레스 강 AlSi 316L일 수 있다. 분말은 중량 퍼센티지에서 하기 조성, 즉 탄소 0% 내지 0.03%, 몰리브덴 2.0 내지 3.0%, 니켈 10% 내지 14%, 망간 1.0 내지 2.0%, 크롬 16 내지 18%, 실리콘 0.0 내지 1.0% 및 나머지 철 및 불순물들을 가질 수 있다. 대안적으로, 예를 들어,
Figure pct00002
로부터 상업적으로 입수가능한 바와 같은 431 L HC가 사용될 수 있다. 이러한 분말은 중량 퍼센티지에서 하기 조성, 즉 철 70 내지 80%, 크롬 10 내지 20%, 니켈 1.0 내지 9.99%, 실리콘 1 내지 10%, 망간 1 내지 10% 및 나머지 불순물들을 갖는다. 이러한 강화 재료들을 조합하는 것이 또한 가능할 수 있다. 예를 들어, AlSi 316L 35 중량% 및 431 L HC 65 중량%를 포함하는 강화 재료는 양호한 연성 및 강도를 나타낸다.
추가적인 예들은 예를 들어,
Figure pct00003
로부터 추가로 상업적으로 입수가능한 3533-10을 사용할 수 있다. 분말은 중량 퍼센티지에서 하기 조성, 즉 탄소 2.1%, 실리콘 1.2%, 크롬 28%, 니켈 11.5%, 몰리브덴 5.5%, 망간 1% 및 나머지 철 및 불순물들을 갖는다.
이러한 조성들에서 니켈의 존재가 양호한 내식성을 유도하고 오스테나이트(austenite) 형성을 촉진시키는 것으로 밝혀졌다. 크롬 및 실리콘 첨가는 내식성을 보조하고 몰리브덴은 경도를 증가시키는 것을 보조한다. 대안적인 예들에서, 다른 스테인레스 강들, 심지어 UHSS가 사용될 수 있다. 일부 예들에서, 분말은 상황들에 따라 상이한(예를 들어 더 높은) 기계적 특성들을 제공하는 임의의 성분을 혼입시킬 수 있다. 상기 언급된 강화 재료들은 용융, 희석, 및 제2 레이저 빔을 사용하여 삭마된 구역의 강재 기판의 일부와 혼합하기 용이할 수 있다.
일부 예들에서, 방법은 금속 충진재 재료 및 레이저 가열을 사용하여 구조 컴포넌트의 제1 측면 상에 특정 기하학적 형상들을 드로잉하는 단계를 더 포함할 수 있다. 따라서, 강화 구역은 드로잉될 형상에 대응할 수 있고 경로는 대응하는 강화 구역을 따라 선택될 수 있다. 그 다음, 제1 방향은 선택된 경로를 따른 방향에 대응할 수 있다. 컴포넌트의 강화 구역 및/또는 특정 기하학적 형상들은 컴포넌트들의 충돌 시뮬레이션들로부터 미리 정의될 수 있다. 이러한 방식으로 특정 기하학적 형상들은 충돌에 수반되는 변형 에너지의 함수로서 생성될 수 있다. 일부 예들에서, 강화 구역의 두께 또는 특정 기하학적 형상들은 컴포넌트를 형성하기 위해 사용되는 블랭크의 두께에 추가로 의존할 수 있다. 추가적인 예들에서, 강화 구역은 예를 들어 나사들에 대해 요구되는 구멍들에 의해 초래되는 강도의 손실을 보상하도록 정의될 수 있다. 이러한 경우들에서, 강화 구역은 컴포넌트에 제공되는 구멍들을 둘러쌀 수 있다. 더 많은 예들에서, 강화 구역은, 힌지 또는 후크(예를 들어, 범퍼의 견인 고리)가 제공되는 그러한 영역들에 정의될 수 있다.
일부 예들에서, 방법은 제1 측면에 대향하는 구조 컴포넌트의 제2 측면 상의 영역들에 냉각을 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이러한 냉각은, 강화 재료가 증착되고 있을 때 또는 선택된 강화 구역에 강화 재료가 증착된 후에 발생할 수 있다. 구조 컴포넌트의 대향 측면 상의 영역들에 대한 냉각의 제공은, 가열된 영향받는 영역들이 또한 마르텐사이트(martensite) 미세 구조를 실질적으로 획득할만큼 충분히 높은 냉각 레이트를 달성하는 것을 보장하거나 또한 최종 강화 컴포넌트에서 페라이트(ferrite) 매트릭스 미세구조들의 형성을 적어도 실질적으로 감소시킨다. 또한, 냉각의 제공은, 영역들이 미세 구조에 악영향을 미칠 수 있는 고온에 도달하지 않는다는 점에서 열에 영향받는 영역들을 감소시킬 수 있다.
일부 예들에서, 금속 코팅 층은 알루미늄 또는 알루미늄 합금 층 또는 아연 또는 아연 합금 층일 수 있다.
일부 예들에서, 강재 기판은 붕소 강을 포함할 수 있다. 자동차 산업에 사용되는 붕소 강의 예는 22MnB5 강이다. 22MnB5의 조성은 중량 퍼센티지(나머지는 철(Fe) 및 불순물들임)로 아래에 요약된다.
Figure pct00004
유사한 화학적 조성을 갖는 몇몇 22MnB5 강들이 상업적으로 입수가능하다. 그러나, 22MnB5 강의 컴포넌트들 각각의 정확한 양은 제조업체마다 약간 상이할 수 있다. Usibor® 1500P는 Arcelor에 의해 제조된 상업적으로 입수가능한 22MnB5 강의 일례이다. Usibor®의 조성은 중량 퍼센티지(나머지는 철(Fe) 및 불순물들임)로 아래에 요약된다.
Figure pct00005
다른 예들에서, 22MnB5는 대략 0.23%의 C, 0.22%의 Si 및 0.16%의 Cr을 함유할 수 있다. 재료는 Mn, Al, Ti, B, N, Ni를 상이한 비율들로 더 포함할 수 있다.
UHSS의 다양한 다른 강재 조성들이 또한 자동차 산업에서 사용될 수 있다. 특히, EP 2 735 620 A1에 설명된 강재 조성들이 적절하게 고려될 수 있다. EP 2 735 620의 표 1 및 단락들 0016-0021 및 단락들 0067-0079의 고려사항들에 대한 특정 참조가 이루어질 수 있다. 일부 예들에서, UHSS는 대략 0.22%의 C, 1.2%의 Si 및 2.2%의 Mn을 함유할 수 있다.
이러한 조성들 중 임의의 강재(예를 들어, Usibor®와 같은 22MnB5 강 및 앞서 언급되거나 참조된 다른 조성들 둘 모두)에는 부식 및 산화 손상을 방지하기 위한 코팅이 공급될 수 있다. 이러한 코팅은 예를 들어, 알루미늄-실리콘(AlSi) 코팅 또는 주로 아연 또는 아연 합금을 포함하는 코팅일 수 있다.
패치워크 블랭크들 및 맞춤화된 블랭크들은 또한 다른 산업들에서 사용되거나 유용할 수 있다.
Usibor® 1500P는 페라이트-펄라이트(ferritic-perlitic) 상태로 공급된다. 이는 균질한 패턴으로 분포된 미세 입자 구조이다. 기계적 속성들은 이러한 구조와 관련된다. 가열, 고온 스탬핑 공정 및 후속 담금질 이후, 마르텐사이트 미세 구조가 생성된다. 그 결과, 최대 강도와 항복 강도가 현저하게 증가한다. 유사한 공정들이 임의의 다른 강재 조성에 적용가능할 수 있다.
일부 예들에서, 사전 형성된 구조 컴포넌트는 열간 성형 다이 담금질에 의해 획득될 수 있다.
다른 양상에서, 사전 형성된 강재 구조 컴포넌트들을 강화하기 위한 툴이 개시된다. 툴은 금속 코팅을 갖는 사전 형성된 구조 컴포넌트의 하나 이상의 강화 구역들을 선택하기 위한 이미징 디바이스를 포함할 수 있다. 툴은 하나 이상의 레이저 헤드들을 더 포함할 수 있다. 하나 이상의 레이저 헤드들은 제1 레이저 빔 및 제2 레이저 빔을 생성하기 위한 레이저 빔 소스를 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 레이저 빔 소스는 제1 레이저 빔을 생성하는 제1 레이저 빔 소스 및 제2 레이저 빔을 생성하는 제2 레이저 빔 소스를 포함할 수 있다. 하나 이상의 레이저 헤드들은 제1 레이저 빔의 스팟 또는 스팟들로부터 2mm 내지 50mm의 거리에서 구조 컴포넌트 상에 제2 레이저 빔의 스팟을 지향시키도록 구성될 수 있다. 툴은 강화(금속 충진재) 재료 증착기를 더 포함할 수 있다. 또한, 툴은 이미징 디바이스, 하나 이상의 레이저 헤드들 및 강화 재료 증착기에 결합된 제어기를 포함할 수 있다. 제어기는 이미징 디바이스로부터 수신된 데이터에 기초하여 제1 방향을 선택하고, 강화 구역의 코팅 층의 적어도 일부를 삭마하기 위해 제1 방향을 따라 제1 레이저 빔을 안내하고, 삭마된 강화 구역 상에 강화 재료를 국부적으로 증착하도록 강화 재료 증착기에 명령하고, 삭마된 구역 상에서 강화 재료를 용융시키도록 레이저 가열을 적용하기 위해 제1 방향을 따라 제2 레이저 빔을 안내하도록 구성될 수 있다. 2개의 레이저 빔들의 스팟들 사이의 거리는 다양한 팩터들에 의존할 수 있다. 예를 들어, 삭마된 코팅은 증착이 발생하기 전에 제거될 필요가 있을 수 있다. 따라서, 증착된 재료가 삭마된 재료 제거의 일부로서 우발적으로 제거되지 않을 수 있도록 하는 거리일 수 있다. 즉, 삭마된 영역에서 강화 재료의 증착이 발생하기 전에, 삭마된 구역으로부터 코팅의 임의의 제거가 완료되거나 충분히 멀리 떨어져서 발생할 필요가 있다. 또한, 강화된 재료의 임의의 증착은 바람직하게는, 삭마된 영역의 부식을 감소시키거나 회피하기 위해, 삭마된 구역으로부터 코팅의 제거 이후에 충분히 가깝게 된다. 따라서, 제1 및 제2 레이저 빔들은 바람직하게는 일제히 안내될 수 있다. 삭마된 재료를 제거하는 하나의 방법은 공기 송풍 시스템을 이용하는 것일 수 있다. 그러나, (예를 들어, 삭마 공정이 강화 구역으로부터 삭마된 코팅을 푸시하기 때문에) 어떠한 추가적인 제거도 발생할 필요가 없으면, 2개의 스팟들 사이의 거리는 비교적 가까울 수 있다.
일부 예들에서, 제1 및 제2 레이저 소스들은 단일 레이저 헤드에 포함될 수 있다. 이는, 전체 삭마 및 용융 공정 동안 2개의 레이저 빔들이 정밀하게 정렬되도록 허용하며, 이는 결국 더 빠른 강화 속도를 허용한다. 제1 및 제2 레이저 소스들이 단일 레이저 헤드에 포함될 수 있기 때문에, 레이저들 둘 모두는 일제히 이동될 수 있는데, 즉 동일한 트랙을 따라 이동될 수 있다. 대안적으로, 단일 레이저 헤드 내의 2개의 레이저 빔들은 단일 레이저 소스로부터 발생될 수 있는데, 즉, 단일 레이저 헤드는 제1 및 제2 레이저 빔을 생성할 수 있다.
일부 예들에서, 제1 레이저 소스는 제1 레이저 헤드에 포함될 수 있고, 제2 레이저 소스는 제2 레이저 헤드에 포함될 수 있다. 제1 및 제2 레이저 헤드들은 일제히 이동가능하도록 배열될 수 있다. 2개의 레이저 헤드들을 사용하는 것은 스팟들의 이동 특성들의 별개의 제어를 허용한다. 예를 들어, 삭마 스팟(또는 트윈 스팟 빔의 경우 스팟들)을 담당하는 레이저 헤드는 제2 방향으로 스팟을 변위시킬 수 있는 한편, 헤드는 제1 방향으로 이동하여, 예를 들어. 삭마의 임의의 잔류물들을 제거하기 위해 삭마된 영역의 스위핑(sweeping)을 수행한다. 그 다음, 제2 헤드는 제1 방향을 따라 제2 레이저 빔의 이동만을 제공할 것이다.
또 다른 양상에서, 본원에 개시된 이전 양상들에 따른 방법에 의해 획득가능한 제품이 개시된다. 얻어진 제품은, 삭마된 영역이 삭마 레이저로부터 이미 예열되어 있고, 2개의 공정들(삭마 및 재료 증착)이 시간 및 공간에서 분리되는 것이 아니라 삭마된 영역이 냉각되도록 허용되기 전에 연속적으로 수행되기 때문에 강화 재료가 삭마된 영역 상에서 균질하게 용해되어 그에 부착될 수 있어서 개선된 특성들을 나타낼 수 있다.
일부 예들에서, 획득된 제품에 대해 달성되는 국부적 강화는 0.2mm의 최소 두께를 가질 수 있다. 최소 두께는 강화 구역에서 컴포넌트의 증가된 기계적 강도의 제공을 보장한다. 일례에서, 강화재의 두께(즉, 컴포넌트에 대한 두께의 증가)는 0.2 내지 10 mm, 특히 0.2 내지 6 mm, 및 더 상세하게는 0.2 내지 2 mm일 수 있다.
본 개시의 예들은 예를 들어, 고온 스탬핑, 롤 형성 및 하이드로포밍(hydroforming)을 포함하는 다양한 방식들로 형성된 컴포넌트들에서 사용될 수 있다. 본 개시의 예들은 상이한 재료들의 컴포넌트들, 특히 상이한 강재들에 사용될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 개시의 비제한적인 예가 아래에서 설명될 것이다.
도 1은 강화된 강재 구조 컴포넌트를 제조하는 예를 도시한다.
도 2는 예시적인 강화된 강재 구조 컴포넌트를 도시한다.
도 3은 일례에 따른 강화 동작의 상면도이다.
도 4는 일례에 따라 사전 형성된 강재 구조 컴포넌트의 강화 구역(12)을 강화하기 위한 툴을 도시한다.
도 5a 내지 도 5d는 실질적으로 이전에 설명된 바와 같은 방법에 의해 획득될 수 있는 상이한 특정 강화 기하구조들의 예들을 도시한다.
도 6 및 도 7 각각은 실질적으로 이전에 설명된 바와 같은 임의의 방법에 의해 제조되는 강화된 컴포넌트의 예를 도시한다.
도 8은 일례에 따른 강화 강재 구조 컴포넌트들을 제조하는 방법의 흐름도이다.
도 1은 강화된 강재 구조 컴포넌트를 제조하는 예를 도시한다. 사전 형성된 강재 구조 컴포넌트(10)는 강재 기판(15) 및 (예를 들어, 알루미늄 또는 알루미늄 합금 또는 아연 또는 아연 합금의) 코팅 층(15)을 포함할 수 있다. 레이저 헤드(25)는 제1 레이저 소스(27) 및 제2 레이저 소스(29)를 포함할 수 있다. 제1 레이저 소스(27)는 코팅 층(20)의 일부를 삭마하기 위해 사용될 수 있는 제1 레이저 빔(30)을 생성할 수 있다. 제1 레이저 빔(30)은, 개별적인 레이저 헤드일 수 있거나 제1 레이저 소스(27)와 제2 레이저 소스(29) 사이에서 공유될 수 있는 레이저 헤드의 일부를 형성할 수 있는 제1 레이저 소스(27)에 의해 안내될 수 있다. 제1 레이저 소스(27)는 펄스형 레이저, 예를 들어 42mJ의 펄스 에너지로 70nsec 펄스를 전달하는 450W의 공칭 에너지를 갖는 Q-스위치 레이저일 수 있다.
레이저 헤드(25)는 제1 레이저 빔(30)이 코팅 층(20)에 적용되도록 사전 형성된 강재 구조 컴포넌트(10)에 대해 제1 방향(5)으로 상대적으로 변위될 수 있다. 제1 방향(5)은 강화를 요구할 수 있는 경로를 따르는 방향일 수 있다. 따라서, 삭마는 강화가 요구될 수 있는, 사전 형성된 강재 구조 컴포넌트(10)의 선택된 강화 구역에서만 발생할 수 있다. 그 다음, 재료 증착기(40)는 구조 컴포넌트 상에 국부적인 강화재를 생성하기 위해 삭마된 강화 구역 상에 재료(45)를 국부적으로 증착하기 위해 사용될 수 있다.
재료 증착기(40)는 예를 들어 고체 와이어의 형태로 또는 분말의 형태로 강화 재료(45)를 제공할 수 있다. 강화 재료는 제2 레이저 소스(29)에 의해 생성된 제2 레이저 빔(35)의 사용으로 삭마된 강화 구역에서 가열되고 용융될 수 있다. 재료 증착기(40)는 레이저 헤드(25)와 일제히 이동가능할 수 있다.
재료 증착기(40)는 재료 증착기(40) 및 레이저 헤드(25)를 포함할 수 있는 단일 강화 적용기(50)의 일부일 수 있거나, 레이저 헤드 구성(25)과 별개이지만 동기화되어 탠덤(tandem) 방식으로 이동가능할 수 있다. 재료 증착기(40)는 가스 분말 흐름을 제공하는 가스 분말 노즐일 수 있다. 가스 분말 노즐은 제2 레이저 소스(29)와 동축으로 배열되어, 가스 분말 흐름 및 레이저 빔은 강화재가 형성될 컴포넌트의 표면에 실질적으로 수직일 수 있다. 따라서 가스 분말 흐름은 제2 레이저 빔이 적용되는 동안 강화 구역에 공급될 수 있다. 대안적인 실시예에서, 가스 분말 흐름은 컴포넌트에 대해 소정 각도로 공급될 수 있다. 이러한 예들 중 일부에서, 가스 분말 흐름은 또한 레이저 빔에 대해 소정 각도로 공급될 수 있거나 또는 이전 예에서와 같이 레이저 빔에 대해 동축으로 배열될 수 있다. 대안적으로, 강화 재료를 제공하기 위해 고체 와이어가 사용될 수 있다.
강화 동작이 제1 방향을 따라 진행됨에 따라, 강화 구역에서 가열되고 용융된 강화 재료는 삭마된 강화 구역 상에서 냉각되어 응고되기 시작할 수 있다. 따라서, 응고된 강화 재료는 삭마된 모든 영역을 커버할 수 있고 따라서 보호되지 않은 경계 영역들에서 부식 구역들을 최소화할 수 있다.
제1 레이저 소스의 전력은 적어도 전형적인 두께, 즉 0.7 내지 5 mm의 범위를 갖는 사전 형성된 컴포넌트의 코팅 층을 용융시키기에 충분해야 한다.
제2 레이저 소스는 강화재가 형성될 전체 구역 전반에 걸쳐 적어도 강화 재료(분말 또는 와이어)를 용융시키기에 충분한 전력을 가질 수 있다.
일부 예들에서, 용융은 2 kW 내지 16 kW, 선택적으로 2 내지 10 kW의 전력을 갖는 레이저를 사용하는 용융을 포함할 수 있다.
레이저들의 전력을 증가시킴으로써 공정의 전반적인 속도가 증가될 수 있다.
선택적으로, Nd-YAG(네오디뮴-도핑된 이트륨 알루미늄 가넷) 레이저가 사용될 수 있다. 이러한 레이저들은 상업적으로 입수가능하고, 입증된 기술을 구성한다. 이러한 유형의 레이저는 또한 형성된 컴포넌트의 외측 표면(코팅 층)을 용융시키기에 충분한 전력을 가질 수 있고 레이저 및 그에 따른 강화 구역의 초점의 폭을 변화시키는 것을 허용한다. "스팟"의 크기를 감소시키는 것은 에너지 밀도를 증가시키는 한편 스팟의 크기를 증가시키는 것은 삭마 공정을 가속화하는 것을 가능하게 한다. 스팟은 매우 효과적으로 제어될 수 있으며, 이러한 유형의 레이저로 다양한 유형들의 삭마가 가능하다. 이러한 유형의 레이저는 또한 삭마된 구역에서 강화 재료를 용융시키기에 충분한 전력을 가질 수 있다. 그러나, 코팅 층을 삭마하기 위해 요구되는 전력은 강화 재료를 용융시키기 위해 요구되는 전력과 상이할 수 있다. 따라서, 2개의 이러한 레이저가 필요할 수 있거나, 또는 스팟 당 변하는 전력을 갖는 이중 소스 레이저가 필요할 수 있다.
대안적인 예들에서, 충분한 전력을 가진 CO2 레이저 또는 다이오드 레이저가 사용될 수 있다.
도 2a는 도 1을 참조하여 논의된 공정에 따라 제조된 강화 강재 구조 컴포넌트의 예를 도시한다. 강화된 컴포넌트(200)는 강재 기판(15), 코팅 층(20) 및 강화재(60)를 포함할 수 있다. 강화재(60)는 실질적으로 코팅 층(20)의 삭마된 영역 상에 증착되고, 용융되어 강재 기판(15)의 일부와 혼합될 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 강화재는 삭마된 코팅 층 구역에서 강재 기판과 직접적으로, 그리고 부분적으로는 코팅 층(20)의 측면에 부착되고 희석되어, 실질적으로 어떠한 삭마된 강재 기판 영역도 커버되지 않은 채로 남겨 두지 않는다. 상기 공정을 사용하여 강화된 컴포넌트 또는 제품의 이점들은 도 2b 및 도 2c를 참조하여 이후에 논의되는 2개의 대안적인 강화 공정들과 비교하여 설명될 것이다.
도 2b는 강화 재료가 코팅 층의 사전 삭마없이 첨가되는 강화된 강재 구조 컴포넌트를 도시한다. 강재 컴포넌트(10)는 도 1을 참조하여 논의된 컴포넌트와 유사한 방식으로 강재 기판(15) 및 코팅 층(20)을 가질 수 있다. 분말 또는 와이어 형태의 강화 재료(60)는 레이저 가열로 강재 컴포넌트(10) 상에 그리고 효과적으로 코팅 층 상에 증착될 수 있다. 이러한 공정으로 제공되는 강화는 상황들에 따라 충분할 수 있지만, 도 2b에 도시된 바와 같이, 강화 재료(60)의 적어도 일부(문자 u로 표시됨)는, 가열되는 경우 희석 및 강재 기판(15)과 혼합되는 것이 아니라 코팅 층 내에 남아 있거나 부분적으로 희석될 수 있다. 이는, 도 2a를 참조하여 논의된 강화된 강재 구조 컴포넌트와 비교할 때, 영향받는 영역들에서 강화된 강재 구조 컴포넌트(10)의 비균질한 및 그에 따라 더 열악한 성능을 도출할 수 있다.
도 2c는 코팅 층의 일부가 먼저 레이저 삭마되고 후속적으로, 삭마된 영역에 스테인레스 강 성분이 부착되는 강화된 강재 구조 컴포넌트를 도시한다. 강재 컴포넌트의 크기가 삭마된 영역의 크기에 100 %에 대응하지 않을 수 있기 때문에, 강재 기판의 삭마된 영역들의 경계 영역들(문자 b로 표시됨)은, 강재 기판이 스테인리스가 아니므로 부식되기 쉬울 수 있는데, 즉, 코팅 층(20)이 산화로부터의 보호를 제공하고 있었다. 이러한 상황은 도 2a를 참조하여 논의된 제품으로 회피될 수 있는데, 용융되는 경우 증착된 강화 재료는 유동하여 모든 삭마된 영역을 커버할 수 있고, 어떠한 경계 영역들도 커버되지 않은 채로 산화 또는 부식되기 쉽게 남겨 두지 않는다.
도 3a는 일례에 따른 강화 동작의 상면도이다. 강화 구역(12)은 코팅 층을 갖는 사전 형성된 강재 구조 컴포넌트(10) 상에서 선택된다. 제1 레이저 빔(30)은 제1 방향(5)을 따라 이동가능할 수 있는 트윈 스팟 레이저 빔을 포함한다. 트윈 스팟 레이저 빔은 동작 경로를 따라 강화 구역(12)을 삭마할 수 있다. 그 다음, 제2 레이저 빔(35)은 삭마된 구역에 증착된 강화 재료(도시되지 않음)를 가열 및 융합시킬 수 있다. 강화 구역에 따라, 레이저 빔은 단일 타원형 또는 직사각형 스팟 또는 트윈 스팟을 제공할 수 있다. 스팟의 크기는 적어도 강화 재료의 희석이 요구되는 강화 구역의 영역을 커버하도록 이루어질 수 있다. 도 3b는 삭마를 위한 단일 직사각형 스팟을 갖는 제1 레이저 빔(30)을 사용하는 예시적인 강화 동작의 상면도이다. 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 제1 레이저 빔의 스팟의 크기는 제2 레이저 빔의 작은 크기보다 실질적으로 작을 수 있다. 따라서, 제1 레이저 소스의 전력은 제2 레이저 소스의 전력보다 실질적으로 낮을 수 있다. 제1 레이저 소스의 전력은 약 450W일 수 있는 한편, 제2 레이저 소스의 전력은 2kW 내지 16kW, 선택적으로 2kW 내지 10kW일 수 있다.
도 4는 일례에 따라 사전 형성된 강재 구조 컴포넌트의 강화 구역(12)을 강화하기 위한 툴을 도시한다. 제1 광 섬유는 빔 형성기(24)에 제1 광학 신호를 제공할 수 있고, 제2 광 섬유는 빔 형성기(24)에 제2 광학 신호를 제공할 수 있다. 그 다음, 빔 형성기(24)는 레이저 헤드 구성(25)에 광학 신호들을 제공할 수 있다. 레이저 헤드 구성(25)은 강화 구역(12)의 코팅 층의 삭마를 위해 사용될 제1 레이저 빔(30)을 생성할 수 있다. 레이저 헤드 구성(25)은 또한 삭마된 강화 구역 상에서 강화 재료(도시되지 않음)를 가열 및 용융시키기 위해 사용될 제2 레이저 빔(35)을 생성할 수 있다. 툴은 제1 방향(5)을 따라 이동가능할 수 있다. 따라서, 강화된 강재 구조 컴포넌트는 선택된 강화 구역의 경로를 따라 생성될 수 있다. 이미징 디바이스(70), 예를 들어, 카메라가 강화 구역을 선택하기 위해 사용될 수 있다. 제어기(80)는 이미징 디바이스 및 레이저 헤드 구성(25)에 커플링되어 이미징 장치로부터 정보를 수신하고 선택된 강화 구역 상에서 레이저 빔을 안내할 수 있다.
도 5a 내지 도 5d는 실질적으로 이전에 설명된 바와 같은 방법들에 의해 획득될 수 있는 특정 강화 기하구조들의 상이한 예들을 도시한다. 앞서 언급된 바와 같이, 강화 재료(분말 또는 고체 와이어)를 용융시키기 위해 레이저를 사용하는 것은, 예를 들어, 다른 곡률, 다른 크기(길이, 폭 및 높이) 또는 심지어 그리드를 정의하는 교차 라인들을 갖는 거의 임의의 원하는 기하구조의 형성을 허용할 수 있다. 이러한 방법들은 매우 다목적이다. 강화가 필요없는 구역에 어떠한 여분의 재료도 제공되지 않고, 따라서 컴포넌트의 최종 중량은 최적화될 수 있다.
예를 들어, 도 5a 및 도 5c는 다른 가능성들 중 직사각형들, 정사각형들, 환형 링들, 반원 및 십자형과 같은 상이한 이산적인 공지된 형상들을 도시한다. 도 5b는 각각 실질적으로 정현파 형태를 한정하는 곡선들을 도시하고, 도 5d는 그리드를 정의하기 위해 서로 교차하는 직선들을 도시한다.
0.2 mm의 최소 두께를 갖는 국부적인 강화재들이 최종 강화된 컴포넌트의 중량을 최적화하면서 양호한 결과들을 유도한다는 것이 밝혀졌다. 최소 두께는 예를 들어, 단지 하나의 재료(예를 들어, 분말 또는 와이어) 증착으로 획득될 수 있다. 또한, 각각의 레이저 노출 및 재료 증착은 대략 1 mm의 최대 두께를 수반할 수 있다. 일부 예들에서, 국소적 강화재는 대략 0.2 mm 내지 대략 6 mm의 두께를 가질 수 있다. 이는 재료의 반복적 증착들 또는 공정의 속도 저하에 의해 달성될 수 있다.
그리고, 추가의 예들에서, 국소적 강화재는 대략 0.2 mm 내지 대략 2 mm의 두께를 가질 수 있다. 이러한 모든 예들에서, 각각의 재료 증착 및 레이저 노출에 의한 국부적 강화재의 폭은 일반적으로 대략 1 mm 내지 대략 10 mm일 수 있다.
도 6 및 도 7은 실질적으로 본원에 설명된 바와 같은 임의의 방법에 의해 획득된 상이한 강화된 컴포넌트들을 도시한다. 도 6의 예에서, B 필라(8)가 개략적으로 예시되어 있다. 도 7의 예에서, 바(9), 예를 들어, 교차/측면 부재가 개략적으로 도시되어 있다. 컴포넌트들(8 및 9) 둘 모두는 예를 들어, HFDQ 공정에 의해 형성될 수 있다. 다른 예에서, 냉간 성형, 하이드로포밍 또는 롤 형성과 같은 컴포넌트를 형성하는 다른 방법들이 또한 예측될 수 있다. 강화재들(64 및 65)은, 코팅 층을 삭마하고 강화 재료를 증착하는 한편 강화 재료를 용융시키기 위해 제2 레이저 빔을 적용함으로써 추가될 수 있다. 강화재들(64, 65)은 예를 들어, 인장을 유도하고 컴포넌트의 견고성(강성)을 증가시키도록 설계된다. 예를 들어, 강화재들(64)은 코너들, 단부 부분들과 같은 영역들에서의 충격의 경우에 강도를 개선하기 위해 적용될 수 있고, 강화재들(65)은, 예를 들어, 제조 동안 생성된 구멍으로 인해, 컴포넌트의 전체 강도가 구멍의 존재에 의해 영향받지 않도록, 컴포넌트에 대해 강도를 추가하기 위해 적용될 수 있다. 일반적으로 컴포넌트에서, 강화재들은, 대부분의 부하들을 견딜 필요가 있는 그러한 영역들에서, 예를 들어, 이러한 영역들이 코너들인 B 필라에서 요구될 수 있다.
도 8은 일례에 따른 강화 강재 구조 컴포넌트들을 제조하는 방법의 흐름도이다. 제1 블록(81)에서, 사전 형성된 강재 구조 컴포넌트가 제공된다. 사전 형성된 강재 구조 컴포넌트는 예를 들어, 알루미늄 또는 알루미늄 합금의 코팅 층을 가질 수 있다. 블록(82)에서, 사전 형성된 강재 구조 컴포넌트의 강화 구역이 선택될 수 있다. 블록(83)에서, 강화 구역에서 제1 방향이 선택될 수 있다. 그 다음, 블록(84)에서, 강화 구역의 코팅 층의 일부를 삭마하기 위해, 제1 레이저 빔이 제1 방향을 따라 안내될 수 있다. 블록(85)에서, 구조 컴포넌트의 제1 측면 상에 국부적 강화재를 생성하기 위해 삭마된 강화 구역 상에 재료가 국부적으로 증착될 수 있다. 블록(86)에서, 강화(금속 충진재) 재료를 용융시키고 강화재를 생성하기 위해 제2 레이저 빔을 사용하여 제1 방향을 따라 레이저 가열이 실질적으로 동시에 적용될 수 있다. 제1 및 제2 레이저 빔은 일제히 이동될 수 있다. 블록(87)에서, 강화된 컴포넌트는, 강화 재료가 삭마된 강재 기판에 부착될 수 있도록 냉각되거나 냉각되도록 허용될 수 있다.
단지 다수의 예가 본원에 개시되었지만, 이의 다른 대안, 변형, 사용 및/또는 등가물이 가능하다. 또한, 설명된 예의 가능한 모든 조합이 또한 커버된다. 따라서, 본 개시의 범위는 특정 예에 의해 제한되는 것이 아니라, 하기 청구항을 공정하게 읽음으로써만 결정되어야 한다.

Claims (15)

  1. 강화된 강재 구조 컴포넌트들을 제조하기 위한 방법으로서,
    강재 기판 및 금속 코팅 층을 갖는 사전 형성된 강재 구조 컴포넌트(previously formed steel structural component)를 제공하는 단계,
    상기 사전 형성된 강재 구조 컴포넌트의 강화 구역을 선택하는 단계,
    상기 강화 구역에서 제1 방향을 선택하는 단계,
    상기 강화 구역의 상기 코팅 층의 적어도 일부를 삭마하기 위해 상기 제1 방향을 따라 제1 레이저 빔을 안내하는 단계;
    상기 구조 컴포넌트의 제1 측면 상에 국부적 강화재(local reinforcement)를 생성하기 위해 상기 삭마된 강화 구역 상에 재료를 국부적으로 증착하는 단계를 포함하고, 상기 강화 구역 상에 재료를 국부적으로 증착하는 단계는 강화 재료를 상기 삭마된 강화 구역에 공급하는 단계, 및 상기 강화 재료 및 상기 삭마된 강화 구역의 상기 강재 기판의 일부를 융용시켜 용융된 강화 재료를 상기 강재 기판의 용융된 부분과 혼합하기 위해, 제1 레이저 빔과 함께 제2 레이저 빔을 사용하여 상기 제1 방향을 따라 레이저 가열을 실질적으로 동시에 인가하는 단계를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 레이저 빔은 단일 스팟 레이저 빔을 포함하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 레이저 빔 및/또는 상기 제2 레이저 빔은 트윈 스팟 레이저 빔을 포함하고, 2개의 스팟들은 상기 제1 방향에 실질적으로 수직으로 배열되는 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 2개의 스팟들은 상기 강화 구역에서 균등하게 분포되는 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 강화 재료는 분말 가스 흐름에서 제공되는 금속 분말을 포함하는 방법.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 강화 재료는 금속 와이어로서 제공되는 고체 금속을 포함하는 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 강화 재료 및 상기 레이저 가열을 사용하여 상기 구조 컴포넌트의 제1 측면 상에 특정 기하학적 형상들을 드로잉하는 단계를 더 포함하는 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 측면에 대향하는 상기 구조 컴포넌트의 제2 측면 상의 영역들에 냉각을 제공하는 단계를 더 포함하는 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속 코팅 층은 알루미늄 또는 알루미늄 합금 또는 아연 또는 아연 합금의 층인 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 강재 기판은, 붕소 강으로 선택적으로는 22MnB5 강으로 제조되는 방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 사전 형성된 구조 컴포넌트는 열간 다이 담금질에 의해 획득되는 방법.
  12. 사전 형성된 강재 구조 컴포넌트들을 강화하기 위한 툴로서,
    금속 코팅을 갖는 사전 형성된 구조 컴포넌트의 강화 구역을 선택하기 위한 이미징 디바이스;
    제1 레이저 빔 및 제2 레이저 빔을 생성하기 위한 레이저 빔 소스를 포함하고, 상기 제1 레이저 빔의 스팟으로부터 2mm 내지 50mm의 거리에서 상기 제2 레이저 빔의 스팟을 지향시키도록 구성되는 레이저 헤드 구성;
    강화 재료 증착기; 및
    상기 이미징 디바이스, 상기 레이저 헤드 구성 및 상기 강화 재료 증착기에 커플링된 제어기;를 포함하고,
    상기 제어기는,
    상기 이미징 디바이스로부터 수신된 데이터에 기초하여 제1 방향을 선택하고; 상기 강화 구역의 상기 금속 코팅의 적어도 일부를 삭마하기 위해 상기 제1 방향을 따라 상기 제1 레이저 빔을 안내하고;
    상기 삭마된 강화 구역 상에 금속 충진재 재료를 국부적으로 증착하도록 상기 강화 재료 증착기에 명령하고;
    상기 금속 충진재 재료를 용융시키고 상기 강화재를 생성하도록 레이저 가열을 적용하기 위해, 상기 제1 레이저 빔과 함께 상기 제1 방향을 따라 상기 제2 레이저 빔을 안내하도록 구성되는 툴.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 레이저 빔 소스는 제1 레이저 빔을 생성하는 제1 레이저 소스 및 제2 레이저 빔을 생성하는 제2 레이저 소스를 포함하고, 상기 제1 및 제2 레이저 소스들은 단일 레이저 헤드에 포함되는 툴.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 레이저 빔 소스는 제1 레이저 빔을 생성하는 제1 레이저 소스 및 제2 레이저 빔을 생성하는 제2 레이저 소스를 포함하고, 상기 제1 레이저 소스는 제1 레이저 헤드에 포함되고, 상기 제2 레이저 소스는 제2 레이저 헤드에 포함되고, 상기 제1 및 제2 레이저 헤드들은 일제히 이동가능하도록 배열되는 툴.
  15. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 획득가능한 제품.
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