WO2011036087A1 - Verfahren zum herstellen eines markierten gegenstandes - Google Patents

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WO2011036087A1
WO2011036087A1 PCT/EP2010/063608 EP2010063608W WO2011036087A1 WO 2011036087 A1 WO2011036087 A1 WO 2011036087A1 EP 2010063608 W EP2010063608 W EP 2010063608W WO 2011036087 A1 WO2011036087 A1 WO 2011036087A1
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Heinz Pilz
Olaf Rehme
Martin Schäfer
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Definitions

  • the invention relates to a method having the features according to the preamble of patent claim 1.
  • the visible marking of products by z As laser marking method or the application of holograms has been known for some time.
  • the marking is also known by hidden markings, which can not be easily detected by product pirates, but are verifiable by the original manufacturer with relatively simple means.
  • a method for producing a marked article is known, for example, from German Patent DE 10 2006 030 365 B3.
  • a turbine blade is provides ⁇ Herge by a metal casting process in which a labeling agent is poured into the turbine blade.
  • the invention has for its object to provide a method for producing a marked object with which markings in a particularly flexible manner, for example, at the same time also different types of marking can be realized.
  • This object is achieved by a method having the features according to claim 1.
  • Advantageous embodiments of the method according to the invention are specified in subclaims.
  • the invention provides that the article is produced by an additive manufacturing process, wherein during the additive manufacturing process in the Ge ⁇ genstand at least one marking agent is formed.
  • a significant advantage of the method according to the invention is that it allows many degrees of freedom in the design of the marking. For example, with the inventive method in a very simple manner two or three dimensional structures of the additive during the manufacturing process within the article, as in Example ⁇ cavities are hidden.
  • manufacturing parameters may be varied, be it stochastic or deterministic, to produce density variations.
  • the density fluctuations form the marking means.
  • Another major advantage of the method is the fact that this is very fast and kos ⁇ -effectively feasible because with the same method, in other words at the same time, the object and the marks can be manufactured.
  • Additive manufacturing processes are already known per se from other fields of technology. For example only was diesbe ⁇ bib refer to the publication "Wohlers Report 2008" (0-9754429-4-5 Terry T. Wohlers, Wohlers Associates Inc., Fort Collins, CO, USA, ISBN). This document shows examples of how additive manufacturing processes can be carried out in detail.
  • the at least one marking agent is included or embedded in the article.
  • radiating methods such as. B. on the basis of X-rays with planar or two-dimensional resolution or on the basis of computed tomography with three-dimensional resolution ⁇ be used to detect local density differences in the subject and image.
  • thermography which allows a two-dimensional resolution and thereby represents local differences in the local thermal conductivity and density ⁇ differences within the marked object.
  • Exemplary inductive measurement method in this respect are to be mentioned in which, for example, with a moving sensor, a magnetic field is generated and the change of the magnetic field due to local differences in density in the selected Ge ⁇ subject matter is indicated by means of an induced voltage in a coil of the sensor.
  • a first powder layer is melted locally by means of an energy beam to form a first material layer; subsequently it, so in this first material ⁇ layer, layer by layer up ⁇ introduced more powder coatings which are melted locally in each case with the formation of additional material layers.
  • the marked object is formed by a plurality of successive individual layers.
  • liquid layers may be used instead of powder layers to be hardened locally by means of an energy beam, so that the labeled Ge ⁇ subject matter composed in this manner of layers.
  • the marked article is produced in a metallic powder bed with a laser beam or electron beam.
  • the laser or electron beam serves for the selective melting of the thin powder layers, which form the marked object after cooling.
  • CAD data are processed which describe the object to be marked by a solid model or a surface model.
  • CAD data are preferably converted prior to or during the additive preparation process in layer data, where each layer corresponds to a cross section of the to mar ⁇ kierenden object with finite thickness.
  • the cross-sectional geometry of the object to be marked is produced by a line-like exposure of the outer contours, and a sheet-like exposure of the cross sections to be filled during the additive preparation process preference ⁇ example.
  • the line-like exposure is in the case of a point characteristic of the beam of energy preferably reali Siert ⁇ by a corresponding beam movement.
  • a plane-like exposure can take place, for example, by a juxtaposition of line-like exposure processes.
  • the porous structure may, for example, be a sintered structure.
  • the porous structure is particularly easy and therefore constitute prior ⁇ some way by an energy beam with different parameters than those used for the preparation of the material layers, is directed onto the base material (powder or flues ⁇ stechniks slaughter).
  • the Pa ⁇ parameters for producing the porous structure may be varied stochastically, so that a random distribution of pores is formed within the structure.
  • the energy density of the energy beam during the generation of the porous structure is varied stochastically, and it is formed by the random Po ⁇ renverotti within the structure.
  • Such stochastic pore distribution can not copy quasi ⁇ ren, so that an optimum copy protection is guaranteed.
  • a material other than that used for the additive manufacturing process may be inserted in the article to be marked or in a cavity within the article to be marked.
  • a material is used which has a different density, a different permittivity and / or other Perme ⁇ ABILITY.
  • a magnetic material is inserted as a marking agent.
  • un ⁇ treated or otherwise treated base material z. B. un- molten or otherwise molten powder layer material or uncured or otherwise hardened liquid ⁇ layer material
  • base material is meant the material used for the additive manufacturing process.
  • a marking means in the form of a two- or three-dimensional code can be formed in the object to be marked or in a cavity within the object to be marked; such Markie ⁇ agent is preferably formed during or by the additive manufacturing process.
  • a marking means in the form of a barcode and / or a marking means with a check digit are formed.
  • a turbine acting ⁇ fel in particular a rotor blade, a vane or a compressor blade is manufactured as a labeled article.
  • Figure 2 shows an embodiment of an article in which a marking is formed by magnetic material
  • Figure 3 is an exemplary embodiment of an article in which untreated for marking material USAGE was ⁇ det, which incorporated ⁇ sets during the additive manufacturing method for manufacturing the object
  • Figure 4 shows an embodiment of an object, wherein the marker porous by a Structure is formed with stochastic pore distribution.
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment of a marking object which is identified by the reference numeral 10. is marked.
  • the marked item may be a component for a gas or steam turbine ⁇ , for example, a turbine blade, be, for example.
  • the reference symbols A and B show two different cross sections through the object 10.
  • the reference character C indicates a longitudinal section through the object.
  • the marking coincides with a marker stored in a database. If a corresponding marker is found in the database, the item 10 is an original item; however, if a corresponding flag is not found again in the database, it is obviously an unauthorized copy.
  • FIG. 2 shows an exemplary embodiment for marking the article 10 according to FIG. It can be seen in Figure 2 left a layer of material 30, which is located in the transverse ⁇ sectional plane A. In addition, to recognize a material layer 40, which lies in the section plane ⁇ B in the middle of FIG. 2 On the far right, FIG. 2 shows the plane C according to FIG. 1.
  • cavities or cavities were formed, which coincide with the numeral 20 are designated.
  • the cavities 20 were forth provided ⁇ by the manufacturing process was during the performance of the additive manufacturing process is interrupted and uncured base material (powder or LIQUID), which was placed a ⁇ during the additive preparation process, was removed by means of a suitable device. As a result of this removal, the cavities 20 were generated . Before completely closing the cavities 20, they were filled with a marking material, such as a magnetic material, in whole or in part. The filled in this manner, cavities 20 form marking means 50 to the object 10.
  • the marker 50 can he be evaluated ⁇ detected and by means of a suitable electronic evaluation device for example by means of a magnetic measuring method.
  • the marking means 50 are formed by holes or cavities which are completely or partially filled with another material, for example a magnetic material.
  • FIG. 3 shows the material layer 30 which is arranged in the cross-sectional plane A according to FIG.
  • the material ⁇ layer 40 can be seen, which lies in the cross-sectional plane B of Figure 1.
  • marking means 50 for the article 10
  • base material powder material or liquid material
  • a covering or encapsulating material layer forms, for example, Ma ⁇ terial für 40 in the cross-sectional plane B.
  • the marking means 50 which is formed by uncured or un ⁇ treated base material (powder or liquid material) of the additive manufacturing process can two- or three-dimensionally designed to be and form a coding, for example in alphanumeric form or as a barcode. Check digits and other keys can also be used as a marking means 50.
  • the detection of the marking means 50 according to FIG. 3 is achieved, for example, by metrological detection of density differences, for example at the interfaces at the transition between solid and powder / liquid, or by detecting different thermal properties between the hardened material layers 30 and 40 on the one hand and the marking agents 50, which are formed by the untreated base material (powder or liquid), on the other hand.
  • differently hardened or differently treated base material may also be used for the marking.
  • porous Ge add ⁇ for marking of the article 10 of Figure 1 can be subjected Hérange ⁇ .
  • FIG. 4 one recognizes the terial Anlagen 30, which is arranged in the cross-sectional plane A.
  • the material layer 40 can be seen, which lies in the cross-sectional plane B. It can be seen in FIG. 4 that a three-dimensional porous structure 70 having a plurality of individual pores 80 is formed in the material layers 30 and 40. The location of the pores 80 within the porous structure 70 is stochastic.
  • porous structure 70 can be manufactured at ⁇ play by varying 30 and 40 stochastic or deterministic during the additive preparation process locally melting or curing of the base material (powder or liquid) for the preparation of the material layers.
  • the energy density of the energy beam is varied for melting or curing of the base material ⁇ locally.
  • a porous structure in the form of a sintered structure can be formed.
  • a sol ⁇ ches sintered structure can be formed by the combination of grains of a powdery base material, which are connected via so-called ⁇ sinter necks. Are located between the powder grains in such a case, the cavities, which usually involve the time of manufacture of the article a set ⁇ ambient or process gas.
  • Such a sintered structure has a random structure, due to the stochastic distribution of the grains in the powder coating, so that every article which is produced by such a method has a non-reproducible and therefore unique identification.
  • the porous structure 70 shown in FIG. 4 is detected metrologically within the framework of the production of the object 10 or thereafter and stored, for example, in electronic form in a database, it can be ascertained at any time at a later time whether there is a problem the object to be tested is precisely this object 10 according to FIG. 1: For this purpose, a pore distribution is sought at the corresponding points; if it can be found, it is then compared with the pore distribution stored in the database. If the pore distributions agree, then it is an original object, otherwise a faux.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines markierten Gegenstandes. Um Markierungen in besonders flexibler Weise realisieren zu können, ist vorgesehen, dass der Gegenstand durch ein additives Herstellungsverfahren hergestellt wird, wobei während des additiven Herstellungsverfahrens in dem Gegenstand zumindest ein Markierungsmittel (50) gebildet wird. Das Verfahren ermöglicht viele Freiheitsgrade bei der Gestaltung der Markierung. Beispielsweise können mit dem Verfahren in sehr einfacher Weise zwei- oder dreidimensionale Strukturen während des additiven Herstellungsverfahrens innerhalb des Gegenstandes versteckt werden. Zusätzlich oder alternativ können Herstellungsparameter variiert werden, sei es stochastisch oder deterministisch, um Dichteschwankungen zu erzeugen. Beispielsweise kann als Markierungsmittel ein poröses Gefüge (70) hergestellt werden. Auch kann in dem Gegenstand Basismaterial unbehandelt oder anders behandelt belassen werden, sodass dieses das Markierungsmittel bildet.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Herstellen eines markierten Gegenstandes Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Wie sich beispielsweise der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2006 005 927 AI entnehmen lässt, entstehen jährlich durch Produktfälschung und Produktpiraterie wirtschaftliche Schäden für Unternehmen in einer Größenordnung von ca. 5 Milliarden Euro. Häufig werden insbesondere Produkte, die attraktive Märkte bedienen, von Produktpiraten kopiert und verbreitet. Die Produktpiraten schöpfen Gewinn daraus, dass ihre Marge nicht durch die oftmals sehr hohen initialen Entwicklungskos¬ ten belastet wird. Kunden, die derartige Produktkopien einsetzen, laufen dabei häufig Gefahr, minderwertige Produkte zu erwerben, die nicht die vorgegebenen Anforderungen erfüllen und die jeweils erforderlichen Qualifizierungsprozesse durch- laufen haben. Diese Probleme betreffen insbesondere den Markt der Ersatzteilversorgung für komplexe Maschinen und Anlagen, wie beispielsweise für Gas- und Dampfturbinen. Setzt ein Kunde vertragswidrig ein minderwertiges Ersatzteil ein, das zum Ausfall oder zu einem Schaden an einer Anlage führt, so steht der Lieferant vor dem Problem, diesen Sachverhalt dem Kunden nachweisen zu müssen, um die Qualität seiner Maschine bzw. Anlage zu schützen.
Das sichtbare Markieren von Produkten durch z. B. Laserbe- schriftungsverfahren oder das Aufbringen von Hologrammen ist seit längerer Zeit bekannt. Auch ist die Kennzeichnung durch versteckte Markierungen bekannt, die von Produktpiraten nicht ohne weiteres entdeckt werden können, jedoch vom Originalhersteller mit relativ einfachen Mitteln überprüfbar sind. Ein Verfahren zum Herstellen eines markierten Gegenstandes ist beispielsweise aus der deutschen Patentschrift DE 10 2006 030 365 B3 bekannt. Bei diesem vorbekannten Verfahren wird eine Turbinenschaufel durch ein Metallgussverfahren herge¬ stellt, wobei ein Markierungsmittel in die Turbinenschaufel eingegossen wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen eines markierten Gegenstandes anzugeben, mit dem sich Markierungen in besonders flexibler Weise, beispielsweise gleichzeitig auch unterschiedliche Markierungsarten, realisieren lassen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in Unteransprüchen angegeben. Danach ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Gegenstand durch ein additives Herstellungsverfahren hergestellt wird, wobei während des additiven Herstellungsverfahrens in dem Ge¬ genstand zumindest ein Markierungsmittel gebildet wird. Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass dieses sehr viele Freiheitsgrade bei der Gestaltung der Markierung ermöglicht. Beispielsweise können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren in sehr einfacher Weise zwei- oder dreidimensionale Strukturen während des additiven Herstellungsverfahrens innerhalb des Gegenstandes, beispiels¬ weise in Hohlräumen, versteckt werden. Zusätzlich oder alternativ können während des additiven Herstellungsverfahrens Herstellungsparameter variiert werden, sei es stochastisch oder deterministisch, um Dichteschwankungen zu erzeugen. In diesem Falle bilden die Dichteschwankungen die Markierungsmittel. Das erfindungsgemäß vorgesehene additive Herstel¬ lungsverfahren ermöglicht es also, verschiedene Markierungs¬ mittel einzeln oder in Kombination miteinander einzusetzen.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist darin zu sehen, dass dieses sehr schnell und kos¬ tengünstig durchführbar ist, weil mit ein und demselben Verfahren, also mit anderen Worten gleichzeitig, der Gegenstand und die Markierungen hergestellt werden können.
Additive Herstellungsverfahren sind für sich aus anderen Technikgebieten bereits bekannt. Nur beispielhaft sei diesbe¬ züglich auf die Druckschrift "Wohlers Report 2008" (Terry T. Wohlers, Wohlers Associates Inc., Fort Collins, CO, USA, ISBN 0-9754429-4-5) verwiesen. Dieser Druckschrift lassen sich Beispiele entnehmen, wie additive Herstellungsverfahren im Einzelnen ausgeführt werden können. Vorzugsweise wird das zumindest eine Markierungsmittel in dem Gegenstand eingeschlossen oder eingebettet.
Zum Überprüfen eines in einem markierten Gegenstand enthaltenen Markierungsmittels können unterschiedliche Detektionsver- fahren eingesetzt werden. Beispielsweise können durchstrahlende Verfahren, wie z. B. auf der Basis von Röntgenstrahlung mit planarer bzw. zweidimensionaler Auflösung oder auf der Basis von Computertomographie mit dreidimensionaler Auflö¬ sung, eingesetzt werden, um lokale Dichteunterschiede im Ge- genstand zu erkennen und abzubilden.
Alternativ ist es möglich, akustische Verfahren einzusetzen, die Grenzflächen in Bereichen mit lokalen Dichteunterschieden beispielsweise durch Ultraschall erkennen. Akustische Verfah- ren ermöglichen üblicherweise eine dreidimensionale Auflö¬ sung .
Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, Markierungen mit Hilfe thermischer Verfahren sichtbar zu machen. Zu erwähnen ist in diesem Zusammenhang die aktive Thermographie, die eine zweidimensionale Auflösung ermöglicht und Unterschiede in der lokalen Wärmeleitfähigkeit und dadurch lokale Dichteunter¬ schiede innerhalb des markierten Gegenstandes darstellt.
Auch können elektromagnetische Verfahren eingesetzt werden. Beispielhaft sind diesbezüglich induktive Messverfahren zu erwähnen, bei denen, zum Beispiel mit einem bewegten Sensor, ein Magnetfeld erzeugt wird und die Veränderung des Magnet- feldes durch lokale Dichteunterschiede in dem markierten Ge¬ genstand mittels einer Induktionsspannung in einer Spule des Sensors angezeigt wird.
Geeignet sind auch andere magnetische Detektionsverfahren, wenn beispielsweise magnetisches Material zum Markieren des Gegenstandes in dem Gegenstand eingebettet wird.
Besonders einfach und damit vorteilhaft lässt sich der mar¬ kierte Gegenstand schichtweise herstellen. Vorzugsweise wird eine erste Pulverschicht mittels eines Energiestrahles lokal unter Bildung einer ersten Materialschicht geschmolzen; anschließend werden darauf, also auf diese erste Material¬ schicht, Schicht für Schicht weitere Pulverschichten aufge¬ bracht, die jeweils unter Bildung weiterer Materialschichten lokal geschmolzen werden. In dieser Weise wird der markierte Gegenstand durch eine Vielzahl aufeinander gesetzter Einzelschichten gebildet. Alternativ können anstelle von Pulverschichten auch Flüssigkeitsschichten verwendet werden, die lokal mittels eines Energiestrahles ausgehärtet werden, so dass der markierte Ge¬ genstand in dieser Weise aus Schichten zusammengesetzt wird.
Besonders bevorzugt wird der markierte Gegenstand in einem metallischen Pulverbett mit einem Laserstrahl oder Elektronenstrahl hergestellt. Der Laser- oder Elektronenstrahl dient dabei zum selektiven Aufschmelzen der dünnen Pulverschichten, die nach dem Abkühlen den markierten Gegenstand bilden.
Zur Ansteuerung des Energiestrahles werden vorzugsweise CAD- Daten verarbeitet, die den zu markierenden Gegenstand durch ein Volumenmodell oder ein Oberflächenmodell beschreiben. Zur Verarbeitung werden die CAD-Daten vor oder während des additiven Herstellungsprozesses vorzugsweise in Schichtdaten überführt, wobei jede Schicht einem Querschnitt des zu mar¬ kierenden Gegenstandes mit finiter Schichtdicke entspricht. Die Querschnittsgeometrie des zu markierenden Gegenstandes wird während des additiven Herstellungsverfahrens vorzugs¬ weise durch eine linienartige Belichtung der äußeren Konturen und einer flächenartigen Belichtung der zu füllenden Querschnitte hergestellt. Die linienartige Belichtung wird im Falle einer punktförmigen Charakteristik des Energiestrahles vorzugsweise durch eine entsprechende Strahlbewegung reali¬ siert. Eine flächenartige Belichtung kann beispielsweise durch eine Aneinanderreihung von linienartigen Belichtungsvorgängen erfolgen.
Besonders einfach und damit vorteilhaft lässt sich eine Mar¬ kierung bilden, indem während des additiven Herstellungsverfahrens ein Herstellungsparameter oder mehrere Herstellungsparameter variiert werden, sei es stochastisch oder determi- nistisch, und die Markierung durch eine lokale Änderung der Materialeigenschaften innerhalb des Gegenstandes, beispiels¬ weise durch eine lokale Dichteänderung, gebildet wird. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass in dem zu markierenden Gegenstand, beispielsweise in einem Hohlraum innerhalb des zu markieren¬ den Gegenstandes, ein poröses Gefüge hergestellt wird und die Porenverteilung des porösen Gefüges das Markierungsmittel bildet. Bei dieser Ausgestaltung lässt sich beispielsweise anhand einer in einer Datenbank abgespeicherten Porenverteilung feststellen, ob ein Gegenstand ein Originalgegenstand ist oder nicht, indem die beim zu überprüfenden Gegenstand vorhandene Porenverteilung mit der in der Datenbank für den Originalgegenstand abgespeicherten Porenverteilung verglichen wird: Stimmen die vorhandene und die abgespeicherte Porenver¬ teilung überein, so handelt es sich um den Originalgegenstand, andernfalls um einen anderen Gegenstand, beispiels¬ weise um ein nicht autorisiertes Imitat. Bei dem porösen Ge- füge kann es sich beispielsweise um ein Sintergefüge handeln.
Das poröse Gefüge lässt sich besonders einfach und damit vor¬ teilhaft bilden, indem ein Energiestrahl mit anderen Parametern als denen, die zur Herstellung der Materialschichten verwendet werden, auf das Basismaterial (Pulver- oder Flüs¬ sigkeitsschicht) gerichtet wird. Vorzugsweise werden die Pa¬ rameter zur Erzeugung des porösen Gefüges stochastisch variiert, so dass eine zufällige Porenverteilung innerhalb des Gefüges gebildet wird. Beispielsweise wird die Energiedichte des Energiestrahls während der Erzeugung des porösen Gefüges stochastisch variiert, und es wird dadurch die zufällige Po¬ renverteilung innerhalb des Gefüges gebildet. Eine solche stochastische Porenverteilung lässt sich quasi nicht kopie¬ ren, so dass ein optimaler Kopierschutz gewährleistet ist. Zusätzlich oder alternativ kann in den zu markierenden Gegenstand oder in einen Hohlraum innerhalb des zu markierenden Gegenstandes ein anderes Material als das, das für das addi- tive Herstellungsverfahren verwendet wird, eingefügt werden. Vorzugsweise wird ein Material verwendet, das eine andere Dichte, eine andere Permittivität und/oder eine andere Perme¬ abilität aufweist. Vorzugsweise wird als Markierungsmittel ein magnetisches Material eingefügt.
Alternativ oder zusätzlich kann in dem zu markierenden Gegenstand oder in einem Hohlraum innerhalb des zu markierenden Gegenstandes während des additiven Herstellungsverfahrens un¬ behandeltes oder anders behandeltes Basismaterial (z. B. un- geschmolzenes oder anders geschmolzenes Pulverschichtmaterial oder unausgehärtetes oder anders gehärtetes Flüssigkeits¬ schichtmaterial) belassen oder erzeugt werden, so dass das Basismaterial als solches, beispielsweise durch dessen
Dichteschwankungen, ein Markierungsmittel bildet. Mit dem Begriff Basismaterial ist das Material gemeint, das für das additive Herstellungsverfahren verwendet wird.
Alternativ oder zusätzlich kann in dem zu markierenden Gegenstand oder in einem Hohlraum innerhalb des zu markierenden Gegenstandes ein Markierungsmittel in Form eines zwei- oder dreidimensionalen Codes gebildet werden; ein solches Markie¬ rungsmittel wird vorzugsweise während bzw. durch das additive Herstellungsverfahren gebildet. Beispielsweise wird ein Markierungsmittel in Form eines Barcodes und/oder ein Markie- rungsmittel mit einer Prüfziffer gebildet.
Insbesondere bei komplexen Anlagen und Maschinen wie Gas¬ oder Dampfturbinen richten Produktfälschungen einen großen wirtschaftlichen Schaden an. Demgemäß wird es als vorteilhaft angesehen, wenn das beschriebene Markierungsverfahren für Komponenten von Gas- oder Dampfturbinen eingesetzt wird. Vorzugsweise wird als markierter Gegenstand eine Turbinenschau¬ fel, insbesondere eine Laufschaufei , eine Leitschaufel oder eine Kompressorschaufel hergestellt.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispie¬ len näher erläutert; dabei zeigen beispielhaft Figur 1 ein Ausführungsbeispiel für einen markierten
Gegenstand, anhand dessen beispielhaft unter¬ schiedliche, erfindungsgemäße Verfahren erläutert werden, Figur 2 ein Ausführungsbeispiel für einen Gegenstand, bei dem eine Markierung durch Magnetmaterial gebildet ist,
Figur 3 ein Ausführungsbeispiel für einen Gegenstand, bei dem zur Markierung unbehandeltes Material verwen¬ det wurde, das während des additiven Herstellungs Verfahrens zum Herstellen des Gegenstandes einge¬ setzt wurde, und Figur 4 ein Ausführungsbeispiel für einen Gegenstand, bei dem die Markierung durch ein poröses Gefüge mit stochastischer Porenverteilung gebildet ist.
Der Übersicht halber werden für identische oder vergleichbare Komponenten in den Figuren stets dieselben Bezugszeichen verwendet . der Figur 1 ist ein Ausführungsbeispiel für einen markier Gegenstand dargestellt, der mit dem Bezugszeichen 10 ge- kennzeichnet ist. Bei dem markierten Gegenstand kann es sich beispielsweise um eine Komponente für eine Gas- oder Dampf¬ turbine, beispielsweise um eine Turbinenschaufel, handeln. In der Figur 1 sind mit den Bezugszeichen A und B zwei unterschiedliche Querschnitte durch den Gegenstand 10 dargestellt. Das Bezugszeichen C kennzeichnet einen Längsschnitt durch den Gegenstand . Wird nun der markierte Gegenstand 10 entlang einer Untersu¬ chungsrichtung R untersucht, so lassen sich je nach Untersuchungsverfahren bzw. Untersuchungsart Markierungsmittel, die in den Ebenen A und B versteckt sind, auffinden. Anhand der Markierungsmittel lässt sich nachfolgend feststellen, ob der markierte Gegenstand ein Originalgegenstand oder eine Kopie ist. Beispielsweise wird untersucht, ob die Markierung mit in einer Datenbank abgespeicherten Markierung übereinstimmt. Findet sich eine entsprechende Markierung in der Datenbank wieder, so handelt es sich bei dem Gegenstand 10 um einen Originalgegenstand; findet sich eine entsprechende Markierung in der Datenbank jedoch nicht wieder, so handelt es sich offensichtlich um eine nicht autorisierte Kopie.
In der Figur 2 ist ein Ausführungsbeispiel für das Markieren des Gegenstandes 10 gemäß Figur 1 gezeigt. Man erkennt in der Figur 2 links eine Materialschicht 30, die sich in der Quer¬ schnittsebene A befindet. Außerdem erkennt man in der Mitte der Figur 2 eine Materialschicht 40, die in der Querschnitts¬ ebene B liegt. Ganz rechts zeigt die Figur 2 die Ebene C ge- mäß der Figur 1.
Bei der Herstellung des Gegenstandes 10 gemäß Figur 1, also bei dem Auftragen und Aushärten der Materialschichten 30 und 40, wurden Löcher bzw. Hohlräume gebildet, die mit dem Be- zugszeichen 20 bezeichnet sind. Die Hohlräume 20 wurden her¬ gestellt, indem während der Durchführung des additiven Herstellungsverfahrens der Fertigungsprozess unterbrochen wurde und nicht ausgehärtetes Basismaterial (Pulver oder Flüssig- keit) , das während des additiven Herstellungsverfahrens ein¬ gesetzt wurde, mittels einer geeigneten Vorrichtung entfernt wurde. Durch dieses Entfernen wurden die Hohlräume 20 er¬ zeugt . Vor dem vollständigen Verschließen der Hohlräume 20 wurden diese mit einem Markierungsmaterial, beispielsweise einem magnetischen Material, ganz oder teilweise gefüllt. Die in dieser Weise gefüllten Hohlräume 20 bilden Markierungsmittel 50 für den Gegenstand 10. Die Markierungsmittel 50 können beispielsweise mittels eines magnetischen Messverfahrens er¬ kannt und mittels einer geeigneten elektronischen Auswertevorrichtung ausgewertet werden.
Zusammengefasst werden die Markierungsmittel 50 bei dem Aus- führungsbeispiel gemäß Figur 2 durch Löcher oder Hohlräume gebildet, die ganz oder teilweise mit einem anderen Material, beispielsweise einem magnetischen Material, gefüllt sind.
Anhand der Figur 3 wird nachfolgend ein weiteres Ausführungs- beispiel für ein Verfahren zum Herstellen des markierten Gegenstandes 10 gemäß Figur 1 erläutert. In der Figur 3 erkennt man die Materialschicht 30, die in der Querschnittsebene A gemäß Figur 1 angeordnet ist. Außerdem ist die Material¬ schicht 40 erkennbar, die in der Querschnittsebene B gemäß Figur 1 liegt.
Um Markierungsmittel 50 für den Gegenstand 10 zu bilden, wurde in der Materialschicht 30 Basismaterial (Pulvermaterial oder Flüssigkeitsmaterial) ungeschmolzen bzw. unausgehärtet in der Querschnittsebene A belassen. Anschließend wurden auf die Materialschicht 30 im Rahmen des additiven Herstellungs¬ verfahrens weitere Materialschichten aufgebracht, mit denen das ungeschmolzene Pulvermaterial bzw. das unausgehärtete Flüssigkeitsmaterial als Markierung 50 in dem Gegenstand 10 eingebettet bzw. eingeschlossen wurde. Eine abdeckende bzw. einschließende Materialschicht bildet beispielsweise die Ma¬ terialschicht 40 in der Querschnittsebene B. Das Markierungsmittel 50, das durch unausgehärtetes bzw. un¬ behandeltes Basismaterial (Pulver- oder Flüssigkeitsmaterial) des additiven Herstellungsverfahrens gebildet ist, kann zwei- oder dreidimensional ausgestaltet sein und eine Codierung, beispielsweise in alphanumerischer Form oder als Barcode, bilden. Auch können Prüfziffern und sonstige Schlüssel als Markierungsmittel 50 eingesetzt werden.
Die Detektion der Markierungsmittel 50 gemäß Figur 3 gelingt beispielsweise durch einen messtechnischen Nachweis von Dich- teunterschieden, beispielsweise an den Grenzflächen am Übergang zwischen Festkörper und Pulver/Flüssigkeit, oder durch einen Nachweis unterschiedlicher thermischer Eigenschaften zwischen den ausgehärteten Materialschichten 30 und 40 einerseits und den Markierungsmitteln 50, die durch das unbehan- delte Basismaterial (Pulver oder Flüssigkeit) gebildet sind, andererseits .
Anstelle von unausgehärtetem oder unbehandeltem Basismaterial kann zur Markierung auch anders ausgehärtetes oder anders be- handeltes Basismaterial verwendet werden.
Anhand der Figur 4 wird nachfolgend erläutert, wie poröse Ge¬ füge zum Markieren des Gegenstandes 10 gemäß Figur 1 herange¬ zogen werden können. Auch in der Figur 4 erkennt man die Ma- terialschicht 30, die in der Querschnittsebene A angeordnet ist. Außerdem ist die Materialschicht 40 erkennbar, die in der Querschnittsebene B liegt. Es lässt sich in der Figur 4 erkennen, dass in den Materialschichten 30 und 40 ein dreidimensionales poröses Gefüge 70 gebildet ist, das eine Vielzahl an Einzelporen 80 aufweist. Die Anordnung der Poren 80 innerhalb des porösen Gefüges 70 ist stochastisch .
Das in der Figur 4 dargestellte poröse Gefüge 70 kann bei¬ spielsweise hergestellt werden, indem während des additiven Herstellungsverfahrens lokal das Schmelzen oder Aushärten des Basismaterials (Pulver bzw. Flüssigkeit) zur Herstellung der Materialschichten 30 und 40 stochastisch oder deterministisch variiert wird. Beispielsweise wird lokal die Energiedichte eines Energiestrahles zum Schmelzen oder Aushärten des Basis¬ materials variiert. Durch eine Parametervariation lässt sich beispielsweise ein poröses Gefüge in Form eines Sintergefüges bilden. Ein sol¬ ches Sintergefüge kann durch die Verbindung von Körnern eines pulvrigen Basismaterials gebildet werden, die über so ge¬ nannte Sinterhälse verbunden sind. Zwischen den Pulverkörnern befinden sich in einem solchen Fall Hohlräume, die üblicherweise das zum Zeitpunkt der Herstellung des Gegenstandes ein¬ gesetzte Umgebungs- oder Prozessgas beinhalten. Ein solches Sintergefüge besitzt einen regellosen Aufbau, bedingt durch die stochastische Verteilung der Körner in der Pulverschüt- tung, so dass jeder Gegenstand, der mit einem solchen Verfahren hergestellt wird, eine nicht reproduzierbare und damit eindeutige Kennzeichnung aufweist. Wird das in der Figur 4 dargestellte poröse Gefüge 70 im Rah¬ men der Herstellung des Gegenstandes 10 oder danach messtechnisch erfasst und beispielsweise in elektronischer Form in einer Datenbank hinterlegt, so kann zu einem späteren Zeit- punkt jederzeit festgestellt werden, ob es sich bei einem zu prüfenden Gegenstand um eben diesen Gegenstand 10 gemäß Figur 1 handelt: Hierzu wird an den entsprechenden Stellen nach einer Porenverteilung gesucht; ist eine solche auffindbar, so wird diese anschließend mit der in der Datenbank abgespei- cherten Porenverteilung verglichen. Stimmen die Porenverteilungen überein, so handelt es sich um einen Originalgegenstand, andernfalls um ein Imitat.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Herstellen eines markierten Gegenstandes (10) ,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
der Gegenstand durch ein additives Herstellungsverfahren hergestellt wird, wobei während des additiven Herstellungsver¬ fahrens in dem Gegenstand zumindest ein Markierungsmittel (50) gebildet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
der markierte Gegenstand schichtweise aus Materialschichten (30, 40) hergestellt wird,
- indem eine erste Pulverschicht mittels eines Energiestrah¬ les lokal unter Bildung einer ersten Materialschicht ge¬ schmolzen wird und anschließend ausgehärtet wird und indem darauf Schicht für Schicht weitere Pulverschichten aufgebracht, jeweils lokal geschmolzen und anschließend unter Bildung weiterer Materialschichten ausgehärtet werden .
3. Verfahren nach Anspruch 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
der markierte Gegenstand schichtweise aus Materialschichten hergestellt wird,
indem eine erste Flüssigkeitsschicht mittels eines
Energiestrahles lokal unter Bildung einer ersten Material¬ schicht gehärtet wird und
- indem darauf Schicht für Schicht weitere
Flüssigkeitsschichten aufgebracht und jeweils unter Bildung weiterer Materialschichten lokal ausgehärtet werden.
4. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
in dem Gegenstand ein poröses Gefüge (70) hergestellt wird und die Porenverteilung des porösen Gefüges das Markierungs¬ mittel bildet.
5. Verfahren nach Anspruch 4,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
das poröse Gefüge gebildet wird, indem ein Energiestrahl mit anderen Parametern als denen, die zur Herstellung der Mate- rialschichten verwendet werden, eingesetzt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
die Parameter zur Erzeugung des porösen Gefüges stochastisch oder deterministisch variiert werden, so dass eine zufällige Porenverteilung innerhalb des Gefüges gebildet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
die Energiedichte des Energiestrahls während der Erzeugung des porösen Gefüges stochastisch oder deterministisch variiert wird und dadurch eine zufällige Porenverteilung innerhalb des Gefüges gebildet wird.
8. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
in einen Hohlraum des Gegenstandes ein magnetisches Material eingefügt wird, das das Markierungsmittel bildet, und der Hohlraum geschlossen wird.
9. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
innerhalb des zu markierenden Gegenstandes Pulverschicht¬ oder Flüssigkeitsmaterial belassen wird und das Pulver- Schicht- oder Flüssigkeitsmaterial das Markierungsmittel bil¬ det .
10. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
in dem Gegenstand durch das Markierungsmittel eine Markierung in Form eines zwei- oder dreidimensionalen Codes gebildet wird .
11. Verfahren nach Anspruch 10,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
in dem Gegenstand durch das Markierungsmittel eine Markierung in Form eines Barcodes gebildet wird.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
in dem Gegenstand durch das Markierungsmittel eine Markierung mit einer Prüfziffer gebildet wird.
13. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
als markierter Gegenstand eine Komponente einer Gas- oder Dampfturbine hergestellt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
als markierter Gegenstand eine Turbinenschaufel, insbesondere eine Laufschaufei , eine Leitschaufel oder eine Kompressor¬ schaufel hergestellt wird.
15. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
während des additiven Herstellungsverfahrens zumindest ein
Hohlraum erzeugt wird, in dem Hohlraum ein Markierungsmittel gebildet oder emge fügt wird und
der Hohlraum durch das additive Herstellungsverfahren geschlossen wird, wobei das Markierungsmittel in dem Hohl¬ raum eingeschlossen wird.
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