WO2015131989A1 - Method for producing a metal workpiece in layers by means of laser-assisted additive manufacturing - Google Patents

Method for producing a metal workpiece in layers by means of laser-assisted additive manufacturing Download PDF

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WO2015131989A1
WO2015131989A1 PCT/EP2015/000453 EP2015000453W WO2015131989A1 WO 2015131989 A1 WO2015131989 A1 WO 2015131989A1 EP 2015000453 W EP2015000453 W EP 2015000453W WO 2015131989 A1 WO2015131989 A1 WO 2015131989A1
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gas
metallurgical
layers
gas composition
workpiece
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PCT/EP2015/000453
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Ernst Miklos
Jim Fieret
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Linde Aktiengesellschaft
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    • B22F3/101Changing atmosphere
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    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25Process efficiency

Definitions

  • the invention relates to a method for the layered production of a metallic workpiece by laser-assisted additive manufacturing, in particular by
  • a three-dimensional object or a workpiece can be produced in layers from a metallic material.
  • the produced workpiece is composed of different metallurgical layers, which are produced one after the other in the course of the additive manufacturing process.
  • the metallic material may for example be applied in powder form and solidified.
  • the applied material may for example be applied in powder form and solidified.
  • the material can be subjected in this way, for example, a sintering or melting process, whereby the material is solidified.
  • the next layer can be produced in an analogous manner.
  • additive manufacturing processes are also referred to as rapid prototyping.
  • rapid prototyping for example, tools, workpieces or components can be produced for different purposes.
  • Additive manufacturing processes can work in different areas
  • a well-known additive manufacturing process is the so-called laser melting (laser melting or laser sintering, LS).
  • a carrier plate on which a workpiece to be produced is formed layer by layer is in this case usually arranged in a production chamber. The entire manufacturing process takes place in this Production chamber instead.
  • Laser melting is therefore also referred to as chamber technology.
  • the production chamber is usually closed in itself.
  • a gas atmosphere can be introduced with a specific composition.
  • the metallic material can be influenced.
  • inert gases argon, helium
  • reactive gases which can react with the metallic material can also be used for the gas atmosphere.
  • WO 2009/156316 A1 describes laser melting of materials with refractory metals, ie with refractory metals.
  • the gas atmosphere in the production chamber is changed in order to change, for example, a creep resistance of the workpiece or hard phases in the
  • an inert gas or, temporarily, an active gas can be supplied to specific points of the melting material in order to locally change compositions in the workpiece.
  • a metallurgical notch is a sudden, hard transition between regions or layers with different metallurgical properties.
  • the metallurgical properties of the workpiece change abruptly in such metallurgical notches accordingly. These areas of the workpiece may possibly behave very differently under load, resulting in high mechanical
  • This object is achieved by a method for producing a layer by layer
  • the laser melting is carried out in a production chamber.
  • the manufactured workpiece is composed of different metallurgical layers, which are produced one after the other.
  • the individual metallurgical layers of the workpiece are each produced by providing a metallic material for each metallurgical layer and applying a laser beam to it. This is done under a gas atmosphere in the production chamber.
  • the inventive method is thus based on a known method in which metallurgical layers of a workpiece are produced by each provided in a production chamber for each metallurgical layer, a metallic material and is acted upon by a laser beam and in the loading of the layers of the metallic material in the Production chamber one
  • the invention provides that the gas atmosphere for different metallurgical layers of the workpiece is provided with different gas composition, and that for each adjacent metallurgical layers, for which the additional gas is provided with different gas composition, the
  • Gas composition is chosen in each case such that by the
  • Gas composition influenced metallurgical properties of each adjacent metallurgical layers have predetermined differences and a change in the metallurgical properties of the metallurgical layers along a direction of extension of the workpiece perpendicular to a
  • One or more of the metallurgical layers of the workpiece may each use a gas composition of a gas atmosphere in the production chamber, but the gas composition is changed after the production of one or more metallurgical layers.
  • the gas composition for the metallurgical layers is selected in each case such that metallurgical properties in each case
  • the gas composition is selected in each case in particular such that metallurgical properties of respectively adjacent metallurgical layers of the workpiece in particular do not abruptly change, in particular further
  • each adjacent metallurgical layer Ensures properties of each adjacent metallurgical layers.
  • the metallurgical properties of respectively adjacent metallurgical layers are thus matched to one another or adapted to one another, in particular over the complete longitudinal extent of the workpiece.
  • the finished workpiece thus has an anisotropic distribution of metallurgical properties.
  • each metallurgical layer per se has constant, isotropic metallurgical properties in each case, so that the manufactured workpiece also has a constant, also constant, width along its transverse extent. has isotropic metallurgical properties. Along its longitudinal extent change the
  • the invention ensures that the metallurgical
  • each metallurgical layer In the course of the production of each metallurgical layer, an isotropic homogeneous gas atmosphere with the respective gas composition prevails, in particular in the entire production chamber. Through this each isotropic gas atmosphere The metallurgical properties of the respective complete metallurgical layer can be changed accordingly in a simple, low-cost and cost-effective manner. Thus, it is not necessary to selectively supply certain gases to certain areas of the reflowing material.
  • Properties of the respective metallurgical layer (s) are each set to predetermined values. By choosing the gas composition, the metallurgical properties of each metallurgical layer are thus selectively influenced. Thus, the metallurgical properties of adjacent metallurgical layers can be particularly easily matched or matched.
  • the set value of a metallurgical property of a specific metallurgical layer depends on the set value of this metallurgical property of the respectively adjacent metallurgical layer.
  • the gas composition for each or more of the metallurgical layer (s) is in each case selected such that the values of the metallurgical properties of respectively adjacent metallurgical layers each have a maximum of one
  • predetermined threshold differ from each other.
  • This threshold value is chosen in particular such that no metallurgical notch is formed between the respectively adjacent metallurgical layers. Preferably, this is
  • Threshold 5% more particularly 2.5%, more particularly 1% of one or more metallurgical properties (see metallurgical properties usable herein below).
  • the threshold value in particular a smooth, flowing transition between the metallurgical properties of respectively adjacent metallurgical layers can be ensured. Furthermore, it is ensured by appropriate choice of the threshold that the change of the metallurgical
  • the gas atmosphere is provided with different gas composition in the production chamber, that it is completely renewed. Before a new metallurgical layer is produced with altered gas composition of the gas atmosphere is

Abstract

The invention relates to a method for producing a metal workpiece in layers by means of additive manufacturing, wherein metallurgical layers of the workpiece are produced by providing a particular metal material in a production chamber for each metallurgical layer and applying a laser beam to said metal material and providing a gas atmosphere in the production chamber during the application of the laser beam to the metal material. According to the invention, the gas atmosphere is provided with different gas composition for different metallurgical layers of the workpiece and, for adjacent metallurgical layers for which the additional gas is provided with different gas composition, the gas composition is selected in such a way that metallurgical properties of the adjacent metallurgical layers influenced by the gas composition have specified differences and a change of the metallurgical properties of the metallurgical layers in a direction of extent of the workpiece perpendicular to a direction of extent of the metallurgical layers follows a specified gradient, a specified profile, and/or a specified distribution.

Description

Beschreibung  description
Verfahren zum schichtweisen Herstellen eines metallischen Werkstücks durch laserunterstützte additive Fertigung Process for the layered production of a metallic workpiece by laser-assisted additive manufacturing
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum schichtweisen Herstellen eines metallischen Werkstücks durch laserunterstützte additive Fertigung, insbesondere durch The invention relates to a method for the layered production of a metallic workpiece by laser-assisted additive manufacturing, in particular by
Laserschmelzen in einer Fertigungskammer, und ein hierzu verwendbares Laser melting in a production chamber, and a usable for this purpose
Gasgemisch. Gas mixture.
Stand der Technik State of the art
Im Zuge generativer bzw. additiver Fertigungsverfahren kann ein dreidimensionaler Gegenstand bzw. ein Werkstück schichtweise aus einem metallischen Werkstoff hergestellt werden. Das hergestellte Werkstück setzt sich aus unterschiedlichen metallurgischen Schichten zusammen, die im Zuge des additiven Fertigungsverfahrens einzeln nacheinander erzeugt werden. Für jede dieser metallurgischen Schichten des Werkstücks kann der metallische Werkstoff beispielsweise in Pulverform aufgebracht und verfestigt werden. Zu diesem Zweck kann der aufgebrachte Werkstoff In the course of generative or additive manufacturing processes, a three-dimensional object or a workpiece can be produced in layers from a metallic material. The produced workpiece is composed of different metallurgical layers, which are produced one after the other in the course of the additive manufacturing process. For each of these metallurgical layers of the workpiece, the metallic material may for example be applied in powder form and solidified. For this purpose, the applied material
beispielsweise mit einem Laser- und/oder Elektronenstrahl beaufschlagt werden. Der Werkstoff kann auf diese Weise beispielsweise einem Sinter- oder Schmelzprozess unterzogen werden, wodurch der Werkstoff verfestigt wird. Nach Erzeugen einer metallurgischen Schicht kann die nächste Schicht auf analoge Weise erzeugt werden. For example, be acted upon with a laser and / or electron beam. The material can be subjected in this way, for example, a sintering or melting process, whereby the material is solidified. After producing a metallurgical layer, the next layer can be produced in an analogous manner.
Je nach Anwendungsgebiet werden additive Fertigungsverfahren auch als Rapid Prototyping bezeichnet. Im Zuge eines Rapid Prototypings können beispielsweise Werkzeuge, Werkstücke oder Bauelemente für unterschiedliche Zwecke hergestellt werden. Additive Fertigungsverfahren können in unterschiedlichen Gebieten Depending on the field of application, additive manufacturing processes are also referred to as rapid prototyping. In the course of a rapid prototyping, for example, tools, workpieces or components can be produced for different purposes. Additive manufacturing processes can work in different areas
Anwendung finden, beispielsweise in der Architektur, im Maschinenbau, in der Luft- und Raumfahrt, in der Medizintechnik oder in der Automobilindustrie. Ein bekanntes additives Fertigungsverfahren ist das sogenannte Laserschmelzen (engl. Laser Melting oder Laser Sintering, LS). Eine Trägerplatte, auf der ein herzustellendes Werkstück Schicht für Schicht ausgebildet wird, ist hierbei zumeist in einer Fertigungskammer angeordnet. Der gesamte Fertigungsprozess findet in dieser Fertigungskammer statt. Das Laserschmelzen wird daher auch als Kammertechnik bezeichnet. Applicable, for example in architecture, mechanical engineering, in the aerospace industry, in medical technology or in the automotive industry. A well-known additive manufacturing process is the so-called laser melting (laser melting or laser sintering, LS). A carrier plate on which a workpiece to be produced is formed layer by layer is in this case usually arranged in a production chamber. The entire manufacturing process takes place in this Production chamber instead. Laser melting is therefore also referred to as chamber technology.
Die Fertigungskammer ist zumeist in sich geschlossen. In die Fertigungskammer kann eine Gasatmosphäre mit einer bestimmten Zusammensetzung eingebracht werden. Je nach gewählter Zusammensetzung der Gasatmosphäre in der Fertigungskammer kann der metallische Werkstoff beeinflusst werden. The production chamber is usually closed in itself. In the production chamber, a gas atmosphere can be introduced with a specific composition. Depending on the selected composition of the gas atmosphere in the production chamber, the metallic material can be influenced.
Wenn für die Gasatmosphäre Inertgase (Argon, Helium) gewählt werden, findet keine Reaktion mit dem metallischen Werkstoff statt. Für die Gasatmosphäre können jedoch auch Reaktivgase verwendet werden, welche mit dem metallischen Werkstoff reagieren können. Durch die Wahl der Gasatmosphäre können somit metallurgische Eigenschaften des Werkstücks verändert werden. Derartige Verfahren sind beispielsweise aus der WO 2012/055398 A1 und der If inert gases (argon, helium) are chosen for the gas atmosphere, no reaction takes place with the metallic material. However, reactive gases which can react with the metallic material can also be used for the gas atmosphere. By choosing the gas atmosphere thus metallurgical properties of the workpiece can be changed. Such methods are known for example from WO 2012/055398 A1 and the
WO 2009/156316 A1 bekannt. Die WO 2012/055398 A1 beschreibt Laserschmelzen von Werkstoffen mit Refraktärmetallen, also mit hochschmelzenden Metallen. Die Gasatmosphäre in der Fertigungskammer wird dabei verändert, um beispielsweise eine Kriechfestigkeit des Werkstücks zu verändern oder um Hartphasen in dem  WO 2009/156316 A1. WO 2012/055398 A1 describes laser melting of materials with refractory metals, ie with refractory metals. The gas atmosphere in the production chamber is changed in order to change, for example, a creep resistance of the workpiece or hard phases in the
Werkstück zu erzeugen. To produce a workpiece.
Gemäß der WO 2009/156316 A1 kann beim Laserschmelzen gezielt ein Inertgas oder zeitweilig ein Aktivgas bestimmten Stellen des aufschmelzenden Werkstoffs zugeführt werden, um lokal Zusammensetzungen in dem Werkstück zu verändern. According to WO 2009/156316 A1, during laser melting, an inert gas or, temporarily, an active gas can be supplied to specific points of the melting material in order to locally change compositions in the workpiece.
Bei additiven Fertigungsverfahren der erläuterten Art besteht oftmals die Gefahr, dass in dem Werkstück sogenannte metallurgische Kerben entstehen. Als metallurgische Kerbe wird ein schlagartiger, harter Übergang zwischen Bereichen bzw. Schichten mit unterschiedlichen metallurgischen Eigenschaften bezeichnet. Die metallurgischen Eigenschaften des Werkstücks ändern sich bei derartigen metallurgischen Kerben demgemäß schlagartig. Diese Bereiche des Werkstücks können sich bei Belastung gegebenenfalls sehr unterschiedlich verhalten, was zu hohen mechanischen In additive manufacturing processes of the type explained, there is often the risk that so-called metallurgical notches will be created in the workpiece. A metallurgical notch is a sudden, hard transition between regions or layers with different metallurgical properties. The metallurgical properties of the workpiece change abruptly in such metallurgical notches accordingly. These areas of the workpiece may possibly behave very differently under load, resulting in high mechanical
Spannungen bzw. Ungleichmäßigkeiten in dem Werkstück führen kann. An derartigen metallurgischen Kerben können daher sehr schnell Bruchstellen bzw. Defekte des Werkstücks entstehen. Es ist daher wünschenswert, ein entsprechendes Verfahren dahingehend zu verbessern, dass ein Werkstück ohne metallurgische Kerben hergestellt werden kann. Offenbarung der Erfindung Can lead to stresses or irregularities in the workpiece. At such metallurgical notches can therefore very quickly fractures or defects of the workpiece arise. It is therefore desirable to improve a corresponding method in that a workpiece can be produced without metallurgical notches. Disclosure of the invention
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum schichtweisen Herstellen eines This object is achieved by a method for producing a layer by layer
Werkstücks durch laserunterstützte additive Fertigung, insbesondere Laserschmelzen, mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Die Erfindung betrifft ferner ein Gasgemisch mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10. Vorteilhafte Workpiece by laser-assisted additive manufacturing, in particular laser melting, solved with the features of claim 1. The invention further relates to a gas mixture with the features of claim 10. Advantageous
Ausgestaltungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.  Embodiments are the subject of the respective subclaims and the following description.
Das Laserschmelzen wird in einer Fertigungskammer durchgeführt. Das hergestellte Werkstück setzt sich aus unterschiedlichen metallurgischen Schichten zusammen, die einzeln nacheinander erzeugt werden. Die einzelnen metallurgischen Schichten des Werkstücks werden jeweils erzeugt, indem für jede metallurgische Schicht jeweils ein metallischer Werkstoff bereitgestellt und mit einem Laserstrahl beaufschlagt wird. Dies erfolgt unter einer Gasatmosphäre in der Fertigungskammer. The laser melting is carried out in a production chamber. The manufactured workpiece is composed of different metallurgical layers, which are produced one after the other. The individual metallurgical layers of the workpiece are each produced by providing a metallic material for each metallurgical layer and applying a laser beam to it. This is done under a gas atmosphere in the production chamber.
Das erfindungsgemäße Verfahren geht also von einem bekannten Verfahren aus, bei dem metallurgische Schichten eines Werkstücks erzeugt werden, indem in einer Fertigungskammer für jede metallurgische Schicht jeweils ein metallischer Werkstoff bereitgestellt und mit einem Laserstrahl beaufschlagt wird und bei der Beaufschlagung der Schichten des metallischen Werkstoffs in der Fertigungskammer eine The inventive method is thus based on a known method in which metallurgical layers of a workpiece are produced by each provided in a production chamber for each metallurgical layer, a metallic material and is acted upon by a laser beam and in the loading of the layers of the metallic material in the Production chamber one
Gasatmosphäre bereitgestellt wird. Gas atmosphere is provided.
Die einzelnen metallurgischen Schichten haben insbesondere eine Dicke im Bereich von 20 μιη bis 100 μηι. Der metallische Werkstoff kann beispielsweise in Pulverform oder in Form einer Stange oder eines Bandes aufgebracht werden. Das herzustellende Werkstück ist insbesondere auf einer Trägerplatte angeordnet. Nach Erzeugen einer metallurgischen Schicht wird die Trägerplatte insbesondere um die Dicke dieser erzeugten Schicht abgesenkt und die nächste Schicht wird auf analoge Weise erzeugt. Die Trägerplatte ist insbesondere in der Fertigungskammer angeordnet. Der Laserstrahl kann beispielsweise von außen in die Fertigungskammer eingestrahlt werden oder ein entsprechender Laserkopf kann in der Fertigungskammer angeordnet sein. Der Laserstrahl kann insbesondere von einer Steuereinheit gesteuert werden. In dieser Steuereinheit können Daten wie beispielsweise CAD-Daten hinterlegt sein, welche das herzustellende Werkstück charakterisieren. Die Steuereinheit kann den Laserstrahl basierend auf diesen Daten ansteuern und über die Trägerplatte verfahren. The individual metallurgical layers have, in particular, a thickness in the range from 20 μm to 100 μm. The metallic material can be applied, for example, in powder form or in the form of a rod or a belt. The workpiece to be produced is arranged in particular on a carrier plate. After producing a metallurgical layer, the support plate is lowered, in particular, by the thickness of this generated layer, and the next layer is produced in an analogous manner. The support plate is arranged in particular in the production chamber. The laser beam can for example be radiated from the outside into the production chamber or a corresponding laser head can be arranged in the production chamber. The laser beam can be controlled in particular by a control unit. In this control unit data such as CAD data can be stored, which characterize the workpiece to be produced. The control unit can control the laser beam based on these data and move over the carrier plate.
Die Erfindung sieht vor, dass die Gasatmosphäre für unterschiedliche metallurgische Schichten des Werkstücks mit unterschiedlicher Gaszusammensetzung bereitgestellt wird, und dass für jeweils benachbarte metallurgische Schichten, für die das Zusatzgas mit unterschiedlicher Gaszusammensetzung bereitgestellt wird, die The invention provides that the gas atmosphere for different metallurgical layers of the workpiece is provided with different gas composition, and that for each adjacent metallurgical layers, for which the additional gas is provided with different gas composition, the
Gaszusammensetzung jeweils derart gewählt wird, dass durch die Gas composition is chosen in each case such that by the
Gaszusammensetzung beeinflusste metallurgische Eigenschaften der jeweils benachbarten metallurgischen Schichten vorgegebene Unterschiede aufweisen und eine Änderung der metallurgischen Eigenschaften der metallurgischen Schichten entlang einer Erstreckungsrichtung des Werkstücks senkrecht zu einer Gas composition influenced metallurgical properties of each adjacent metallurgical layers have predetermined differences and a change in the metallurgical properties of the metallurgical layers along a direction of extension of the workpiece perpendicular to a
Erstreckungsrichtung der metallurgischen Schichten einem vorgegebenem Gradienten, einem vorgegebenem Profil und/oder einer vorgegebenen Verteilung folgt. Für eine oder mehrere der metallurgischen Schichten des Werkstücks kann jeweils eine Gaszusammensetzung einer Gasatmosphäre in der Fertigungskammer verwendet werden, die Gaszusammensetzung wird jedoch nach der Herstellung einer oder mehrerer metallurgischer Schichten verändert. Durch die jeweilige Extension direction of the metallurgical layers a predetermined gradient, a predetermined profile and / or a predetermined distribution follows. One or more of the metallurgical layers of the workpiece may each use a gas composition of a gas atmosphere in the production chamber, but the gas composition is changed after the production of one or more metallurgical layers. By the respective
Gaszusammensetzung der Gasatmosphäre in der Fertigungskammer werden auch metallurgische Eigenschaften der jeweiligen metallurgischen Schichten des Gas composition of the gas atmosphere in the production chamber are also metallurgical properties of the respective metallurgical layers of the
Werkstücks verändert. Die Gaszusammensetzung für die metallurgischen Schichten wird jeweils derart gewählt, dass sich metallurgische Eigenschaften jeweils  Workpiece changed. The gas composition for the metallurgical layers is selected in each case such that metallurgical properties in each case
benachbarter metallurgischer Schichten des Werkstücks jeweils nach vorgegebenen Kriterien verändern. Change each adjacent metallurgical layers of the workpiece according to predetermined criteria.
Die Gaszusammensetzung wird jeweils insbesondere derart gewählt, dass sich metallurgische Eigenschaften jeweils benachbarter metallurgischer Schichten des Werkstücks insbesondere nicht schlagartig verändern, weiter insbesondere The gas composition is selected in each case in particular such that metallurgical properties of respectively adjacent metallurgical layers of the workpiece in particular do not abruptly change, in particular further
kontinuierlich bzw. graduell verändern und dass weiter insbesondere keine "Sprünge" bzw. keine sprunghaften Änderungen in den metallurgischen Eigenschaften jeweils benachbarter metallurgischer Schichten auftreten. continuously or gradually change and that in particular no "jumps" or no sudden changes in the metallurgical properties of each adjacent metallurgical layers occur.
Vorteile der Erfindung Advantages of the invention
Ohne Beschränkung der Allgemeinheit wird nachfolgend zu Zwecken der Erläuterung die Erstreckungsrichtung entsprechender (flacher) Schichten als "Querausdehnung" des Werkstücks und die Richtung senkrecht dazu, also die Richtung, in der Schicht für Schicht aufgetragen wird, als "Längsausdehnung" des Werkstücks bezeichnet. Without limiting the generality, the direction of extension of corresponding (flat) layers as "transverse dimension" of the workpiece and the direction perpendicular thereto, ie the direction in which layer by layer is applied, are referred to below as "longitudinal extent" of the workpiece.
Durch die Erfindung wird es ermöglicht, dass in dem Werkstück keine metallurgischen Kerben entstehen. Entlang der gesamten Längsausdehnung des Werkstücks ändern sich die metallurgischen Eigenschaften nach den vorgegebenen Kriterien. Somit wird insbesondere ein sanfter, fließender Übergang zwischen den metallurgischen The invention enables no metallurgical notches to be created in the workpiece. Along the entire longitudinal extent of the workpiece, the metallurgical properties change according to the predetermined criteria. Thus, in particular, a smooth, flowing transition between the metallurgical
Eigenschaften jeweils benachbarter metallurgischer Schichten gewährleistet. Die metallurgischen Eigenschaften jeweils benachbarter metallurgischer Schichten sind somit aufeinander abgestimmt bzw. aneinander angepasst, insbesondere über die komplette Längsausdehnung des Werkstücks. Das gefertigte Werkstück weist somit eine anisotrope Verteilung von metallurgischen Eigenschaften auf. Jede metallurgische Schicht an sich weist zwar jeweils konstante, isotrope metallurgische Eigenschaften auf, so dass das gefertigte Werkstück auch entlang seiner Querausdehnung jeweils konstante, d.h. isotrope metallurgische Eigenschaften aufweist. Entlang seiner Längsausdehnung ändern sich die Ensures properties of each adjacent metallurgical layers. The metallurgical properties of respectively adjacent metallurgical layers are thus matched to one another or adapted to one another, in particular over the complete longitudinal extent of the workpiece. The finished workpiece thus has an anisotropic distribution of metallurgical properties. Although each metallurgical layer per se has constant, isotropic metallurgical properties in each case, so that the manufactured workpiece also has a constant, also constant, width along its transverse extent. has isotropic metallurgical properties. Along its longitudinal extent change the
metallurgischen Eigenschaften jedoch und weisen eine anisotrope Verteilung auf. metallurgical properties, however, and have an anisotropic distribution.
Dennoch wird durch die Erfindung gewährleistet, dass die metallurgischen Nevertheless, the invention ensures that the metallurgical
Eigenschaften entlang der Längsausdehnung des Werkstücks vorgegebenen Properties along the longitudinal extent of the workpiece predetermined
Gesetzmäßigkeiten folgen und nicht willkürlich verteilt sind. Insbesondere wird durch die Erfindung gewährleistet, dass keine Sprünge bzw. sprunghaften Änderungen der metallurgischen Eigenschaften entlang der Längsausdehnung auftreten. Regularities follow and are not distributed arbitrarily. In particular, it is ensured by the invention that no cracks or abrupt changes in the metallurgical properties occur along the longitudinal extent.
Im Zuge der Erzeugung jeder metallurgischen Schicht herrscht insbesondere in der kompletten Fertigungskammer jeweils eine isotrope homogene Gasatmosphäre mit der jeweiligen Gaszusammensetzung. Durch diese jeweils isotrope Gasatmosphäre können auf einfache, aufwandsarme und kostengünstige Weise die metallurgischen Eigenschaften der jeweiligen kompletten metallurgischen Schicht entsprechend verändert werden. Somit ist es nicht notwendig, bestimmte Gase gezielt zu bestimmten Bereichen des aufschmelzenden Werkstoffs zuzuführen. In the course of the production of each metallurgical layer, an isotropic homogeneous gas atmosphere with the respective gas composition prevails, in particular in the entire production chamber. Through this each isotropic gas atmosphere The metallurgical properties of the respective complete metallurgical layer can be changed accordingly in a simple, low-cost and cost-effective manner. Thus, it is not necessary to selectively supply certain gases to certain areas of the reflowing material.
Vorzugsweise wird die Gaszusammensetzung für jede oder mehrere der Preferably, the gas composition for each or more of the
metallurgischen Schichten jeweils derart gewählt, dass die metallurgischen metallurgical layers each chosen such that the metallurgical
Eigenschaften der jeweiligen metallurgischen Schicht(en) jeweils auf vorgegebene Werte eingestellt werden. Durch die Wahl der Gaszusammensetzung werden somit die metallurgischen Eigenschaften jeder metallurgischen Schicht gezielt beeinflusst. Somit können die metallurgischen Eigenschaften benachbarter metallurgischer Schichten besonders einfach aneinander angepasst bzw. aufeinander abgestimmt werden. Properties of the respective metallurgical layer (s) are each set to predetermined values. By choosing the gas composition, the metallurgical properties of each metallurgical layer are thus selectively influenced. Thus, the metallurgical properties of adjacent metallurgical layers can be particularly easily matched or matched.
Insbesondere hängt der eingestellte Wert einer metallurgischen Eigenschaft einer speziellen metallurgischen Schicht jeweils von dem eingestellten Wert dieser metallurgischen Eigenschaft der jeweils benachbarten metallurgischen Schicht ab. In particular, the set value of a metallurgical property of a specific metallurgical layer depends on the set value of this metallurgical property of the respectively adjacent metallurgical layer.
Bevorzugt wird die Gaszusammensetzung für jede oder mehrere der metallurgischen Schicht(en) jeweils derart gewählt, dass die Werte der metallurgischen Eigenschaften jeweils benachbarter metallurgischer Schichten jeweils maximal um einen Preferably, the gas composition for each or more of the metallurgical layer (s) is in each case selected such that the values of the metallurgical properties of respectively adjacent metallurgical layers each have a maximum of one
vorgegebenen Schwellwert voneinander abweichen. Dieser Schwellwert wird insbesondere derart gewählt, dass zwischen den jeweils benachbarten metallurgischen Schichten keine metallurgische Kerbe entsteht. Vorzugsweise beträgt dieser predetermined threshold differ from each other. This threshold value is chosen in particular such that no metallurgical notch is formed between the respectively adjacent metallurgical layers. Preferably, this is
Schwellwert 5%, weiter insbesondere 2,5%, weiter insbesondere 1 % einer oder mehrerer metallurgischer Eigenschaften (siehe unten zu hierbei verwendbaren metallurgischen Eigenschaften). Threshold 5%, more particularly 2.5%, more particularly 1% of one or more metallurgical properties (see metallurgical properties usable herein below).
Durch zweckmäßige Wahl des Schwellwerts kann insbesondere ein sanfter, fließender Übergang zwischen den metallurgischen Eigenschaften jeweils benachbarter metallurgischer Schichten gewährleistet werden. Weiterhin wird durch zweckmäßige Wahl des Schwellwerts gewährleistet, dass die Änderung der metallurgischen By suitably selecting the threshold value, in particular a smooth, flowing transition between the metallurgical properties of respectively adjacent metallurgical layers can be ensured. Furthermore, it is ensured by appropriate choice of the threshold that the change of the metallurgical
Eigenschaften entlang der Ausbreitungsrichtung bzw. Längsausdehnung des Properties along the propagation direction or longitudinal extent of
Werkstücks dem entsprechenden Gradienten, Profil bzw. der entsprechenden Workpiece the corresponding gradient, profile or the corresponding
Verteilung folgt. Gemäß einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung wird die Gasatmosphäre dadurch mit unterschiedlicher Gaszusammensetzung in der Fertigungskammer bereitgestellt, dass sie vollständig erneuert wird. Bevor eine neue metallurgische Schicht mit geänderter Gaszusammensetzung der Gasatmosphäre erzeugt wird, wird Distribution follows. According to an advantageous embodiment of the invention, the gas atmosphere is provided with different gas composition in the production chamber, that it is completely renewed. Before a new metallurgical layer is produced with altered gas composition of the gas atmosphere is
insbesondere die aktuell in der Fertigungskammer vorhandene Gasatmosphäre aus der Fertigungskammer entfernt. Die Gasatmosphäre kann beispielsweise abgepumpt werden, die Fertigungskammer kann insbesondere evakuiert werden. Anschließend wird eine neue Gasatmosphäre mit der jeweiligen Zusammensetzung für die jeweilige metallurgische Schicht in die Fertigungskammer eingebracht. Somit kann sichergestellt werden, dass in der Fertigungskammer auch tatsächlich die Gasatmosphäre mit der gewünschten Gaszusammensetzung vorhanden ist und dass die metallurgische Eigenschaft der jeweiligen metallurgischen Schicht wie gewünscht verändert bzw. eingestellt werden kann. Alternativ oder zusätzlich, d.h. bei bestimmten, insbesondere geringfügigen, In particular, the currently existing in the production chamber gas atmosphere removed from the production chamber. The gas atmosphere can be pumped off, for example, and the production chamber can in particular be evacuated. Subsequently, a new gas atmosphere with the respective composition for the respective metallurgical layer is introduced into the production chamber. Thus, it can be ensured that the gas atmosphere with the desired gas composition is actually present in the production chamber and that the metallurgical property of the respective metallurgical layer can be changed or adjusted as desired. Alternatively or additionally, i. in certain, especially minor,
Veränderungen der Gasatmosphäre, kann die Gasatmosphäre auch dadurch mit unterschiedlicher Gaszusammensetzung in der Fertigungskammer bereitgestellt werden, dass eine vorgegebene Menge der Gasatmosphäre aus der  Changes in the gas atmosphere, the gas atmosphere can also be provided by different gas composition in the production chamber, that a predetermined amount of the gas atmosphere from the
Fertigungskammer entnommen und/oder ein oder mehrere Gase in die Removed manufacturing chamber and / or one or more gases in the
Fertigungskammer eingespeist werden. In diesem Fall ist es insbesondere nicht notwendig, die aktuell in der Fertigungskammer vorhandene Gasatmosphäre vor dem Erzeugen einer neuen metallurgischen Schicht komplett aus der Fertigungskammer zu entfernen. Durch Abfuhr der zweckmäßigen Menge von Gas und durch die Zufuhr einer zweckmäßigen Menge einzelner Gase wird die Gaszusammensetzung der Gasatmosphäre insbesondere auf den für die jeweilige metallurgische Schicht gewünschten Wert eingestellt. Hierdurch lässt sich Gas einsparen. Manufacturing chamber are fed. In this case, in particular, it is not necessary to completely remove the gas atmosphere currently present in the production chamber from the production chamber before producing a new metallurgical layer. By removing the appropriate amount of gas and by supplying a convenient amount of individual gases, the gas composition of the gas atmosphere is adjusted in particular to the desired value for each metallurgical layer. This can save gas.
Diese beiden Möglichkeiten, um die Gaszusammensetzung einzustellen, können zweckmäßig kombiniert werden. Beispielsweise kann für einige metallurgische These two ways of adjusting the gas composition can be conveniently combined. For example, for some metallurgical
Schichten die Gasatmosphäre komplett erneuert werden, für andere metallurgische Schichten können bestimmten Mengen an Gas zu- bzw. abgeführt werden. Layers of the gas atmosphere are completely renewed, for other metallurgical layers can be added to or removed from certain amounts of gas.
Bevorzugt werden durch die jeweilige Gaszusammensetzung der Gasatmosphäre in der Fertigungskammer eine Kriechfestigkeit, eine Härte, eine Steifigkeit, eine thermische Leitfähigkeit, eine elektrische Leitfähigkeit, ein Schmelzpunkt, eine Korrosionsbeständigkeit, eine Abnutzungs- bzw. Verschleißbeständigkeit, eine Creep resistance, hardness, rigidity, thermal conductivity, electrical conductivity, a melting point, are preferred by the respective gas composition of the gas atmosphere in the production chamber Corrosion resistance, wear resistance, a
Duktilität, elektromagnetische Eigenschaften und/oder eine Porosität als metallurgische Eigenschaften der jeweiligen metallurgischen Schichten des Werkstücks verändert. Bevorzugt wird das Werkstück aus einem niedrig schmelzenden Metall hergestellt. Zu diesem Zweck wird für jede metallurgische Schicht jeweils das niedrig schmelzende Metall als metallischer Werkstoff bereitgestellt. Als niedrig schmelzende Metalle werden hierbei Metalle angesehen, die einen Schmelzpunkt von maximal 1500 °C aufweisen, bevorzugt von maximal 1200 °C, weiter bevorzugt von maximal 1000 °C und mindestens 500 °C. Beispielsweise werden Aluminium, Zinn, Blei, Zink und/oder Silber bzw. entsprechende Mischungen bzw. Legierungen als niedrig schmelzende Metalle verwendet. Entsprechende Legierungen können auch aus unterschiedlichen metallischen Werkstoffen erzeugt werden, indem unterschiedliche Ductility, electromagnetic properties and / or porosity as metallurgical properties of the respective metallurgical layers of the workpiece changed. Preferably, the workpiece is made of a low-melting metal. For this purpose, the low-melting metal is provided as a metallic material for each metallurgical layer. As low-melting metals here metals are considered, which have a melting point of at most 1500 ° C, preferably of at most 1200 ° C, more preferably of at most 1000 ° C and at least 500 ° C. For example, aluminum, tin, lead, zinc and / or silver or corresponding mixtures or alloys are used as low-melting metals. Corresponding alloys can also be produced from different metallic materials by different
Komponentengemische eingebracht werden. Component mixtures are introduced.
Weiter bevorzugt wird das Werkstück nicht aus einem Refraktärmetall bzw. einem hoch schmelzenden Metall hergestellt. Demgemäß wird bevorzugt kein Refraktärmetall bzw. kein hoch schmelzendes Metall als metallischer Werkstoff aufgeschmolzen. More preferably, the workpiece is not made of a refractory metal or a refractory metal. Accordingly, preferably no refractory metal or high-melting metal is melted as a metallic material.
Refraktärmetalle bzw. hoch schmelzende Metalle weisen insbesondere einen Refractory metals or high-melting metals have in particular one
Schmelzpunkt von mindestens 1500 °C auf. Bei derartig hohen Temperaturen verhalten sich Gase anders, als bei vergleichsweise niedrigen Temperaturen von insbesondere maximal 1500 °C. Eigenschaften von Gasen sowie ablaufende Melting point of at least 1500 ° C on. At such high temperatures, gases behave differently than at comparatively low temperatures, in particular at most 1500 ° C. Properties of gases as well as expiring
Reaktionen sind bei derartig hohen und derartig niedrigen Temperaturen deutlich unterschiedlich. Insbesondere gelten bei den hohen Temperaturen andere Gesetze der Thermodynamik als bei derartig niedrigen Temperaturen. Bei hohen Temperaturen ist es insbesondere sehr viel aufwendiger, spezielle metallurgische Eigenschaften der metallurgischen Schichten zu erzeugen, als bei niedrigen Temperaturen. Es ist jedoch möglich, Refraktärmetalle oder andere Komponenten, beispielsweise zur Herstellung von besonders abriebfesten Werkstücken, in eine Matrix aus niedrig schmelzenden Metallen einzubetten, beispielsweise um Verbundmaterialien zu schaffen. Reactions are significantly different at such high and low temperatures. In particular, other laws of thermodynamics apply at high temperatures than at such low temperatures. In particular, at high temperatures it is much more expensive to produce special metallurgical properties of the metallurgical layers than at low temperatures. However, it is possible to embed refractory metals or other components, for example for the production of particularly abrasion-resistant workpieces, in a matrix of low-melting metals, for example in order to create composite materials.
Insgesamt umfasst das Werkstück damit jedoch bevorzugt ein niedrig schmelzendes Metall und das Laserschmelzen wird bevorzugt bei niedrigen Temperaturen von maximal 1500 °C, weiter bevorzugt von maximal 1200 °C, weiter bevorzugt von maximal 1000 °C, durchgeführt. Bei derartig niedrigen Temperaturen kann das Overall, however, the workpiece thus preferably comprises a low-melting metal and the laser melting is preferably carried out at low temperatures of at most 1500 ° C., more preferably of at most 1200 ° C., more preferably of maximum 1000 ° C, carried out. At such low temperatures, the
Werkstück einfach, aufwandsarm und kostengünstig hergestellt werden. Workpiece simple, low-effort and inexpensive to manufacture.
Vorzugsweise wird für die metallurgischen Schichten eine Gaszusammensetzung als Gasatmosphäre jeweils aus einem reinen Reaktivgas oder aus einem Gasgemisch mit wenigstens einem Reaktivgas als Gaskomponente verwendet. Insbesondere wird ein Gasgemisch verwendet, das ausschließlich unterschiedliche Reaktivgase als Preferably, for the metallurgical layers, a gas composition is used as the gas atmosphere in each case from a pure reactive gas or from a gas mixture with at least one reactive gas as the gas component. In particular, a gas mixture is used, the only different reactive gases than
Gaskomponenten aufweist. Durch die Konzentration der einzelnen Reaktivgase der Gasatmosphäre werden insbesondere die gewünschten metallurgischen Eigenschaften der jeweiligen metallurgischen Schicht erzeugt. Vorzugsweise wird der Gasatmosphäre eine Gaszusammensetzung aus Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid und/oder Kohlenwasserstoffen als Reaktivgas(e) zugeführt. Has gas components. Due to the concentration of the individual reactive gases of the gas atmosphere, in particular the desired metallurgical properties of the respective metallurgical layer are produced. Preferably, the gas atmosphere is supplied with a gas composition of hydrogen, oxygen, nitrogen, carbon monoxide, carbon dioxide and / or hydrocarbons as the reactive gas (e).
Beispielsweise kann durch die Verwendung von Stickstoff in der For example, by using nitrogen in the
Gaszusammensetzung die Kriechfestigkeit, Härte und/oder Steifigkeit als Gas composition creep resistance, hardness and / or rigidity than
metallurgische Eigenschaften der jeweiligen metallurgischen Schichten des metallurgical properties of the respective metallurgical layers of the
Werkstücks verändert werden. Insbesondere werden durch den Stickstoff in den jeweiligen metallurgischen Schichten Nitride erzeugt, welche zu erhöhter Workpiece to be changed. In particular, nitrides are produced in the respective metallurgical layers by the nitrogen, which are too high
Kriechfestigkeit, Härte und/oder Steifigkeit führen. Creep resistance, hardness and / or stiffness lead.
Durch die Verwendung von Kohlendioxid in der Gaszusammensetzung für die By using carbon dioxide in the gas composition for the
Gasatmosphäre können in den jeweiligen metallurgischen Schichten beispielsweise Karbide erzeugt werden. Durch Kohlendioxid in der Gaszusammensetzung können Härte und/oder Abnutzungs- bzw. Verschleißbeständigkeit als metallurgische Gas atmosphere can be produced in the respective metallurgical layers, for example carbides. By carbon dioxide in the gas composition can hardness and / or wear or wear resistance as metallurgical
Eigenschaften der metallurgischen Schichten des Werkstücks verändert werden. Properties of the metallurgical layers of the workpiece are changed.
Durch die Verwendung von Sauerstoff in der Gaszusammensetzung können in den jeweiligen metallurgischen Schichten Oxide, insbesondere Metalloxide erzeugt werden. Auf diese Weise kann insbesondere die Duktilität bzw. Dehnbarkeit und Verformbarkeit als metallurgische Eigenschaften der jeweiligen metallurgischen Schichten des By using oxygen in the gas composition, oxides, in particular metal oxides, can be produced in the respective metallurgical layers. In this way, in particular the ductility or ductility and deformability as metallurgical properties of the respective metallurgical layers of the
Werkstücks verändert werden. Workpiece to be changed.
Beispielsweise können durch Verwendung von Wasserstoff in der For example, by using hydrogen in the
Gaszusammensetzung spröde, brüchige Schichten des Werkstücks erzeugt werden. Auf diese Weise können Sollbruchstellen in dem Werkstück erzeugt werden. Vorteilhafterweise wird eine Gaszusammensetzung für die Gasatmosphäre verwendet, die weniger Sauerstoff als Luft unter Normalbedingungen enthält. Bevorzugt beträgt der Anteil an Sauerstoff der Gaszusammensetzung zwischen 0,01 % und 21 %. Durch eine derartige Gaszusammensetzung wird es ermöglicht, dass unterschiedliche Komponenten der Fertigungskammer (z.B. Ventile, Dichtungen, Schläuche, usw.) verwendet werden können, die aus preisgünstigen Materialien gefertigt sind, welche für Druckluft geeignet sind. Somit ist es nicht notwendig, dass teure Materialien verwendet werden müssen, die explizit für den Gebrauch in sauerstoffreichen Atmosphären zertifiziert sind. Gaszusammensetzungen mit derartigem Sauerstoffanteil eignen sich besonders, um in der Fertigungskammer eine kontrollierte Oxidation bzw. kontrollierte Reaktionen zu ermöglichen. Somit können gewünschte metallurgische Eigenschaften der jeweiligen metallurgischen Schichten eingestellt werden. Bevorzugt wird eine Gaszusammensetzung für die Gasatmosphäre verwendet, wobei ein Anteil an brennbaren oder explosiven Gasen geringer ist, als die untere Gas composition brittle, brittle layers of the workpiece are generated. In this way, predetermined breaking points can be generated in the workpiece. Advantageously, a gas composition is used for the gas atmosphere containing less oxygen than air under normal conditions. Preferably, the proportion of oxygen in the gas composition is between 0.01% and 21%. Such a gas composition enables different components of the manufacturing chamber (eg, valves, gaskets, hoses, etc.) made of inexpensive materials suitable for compressed air to be used. Thus, it is not necessary to use expensive materials that are explicitly certified for use in oxygen-rich atmospheres. Gas compositions with such an oxygen content are particularly suitable for allowing controlled oxidation or controlled reactions in the production chamber. Thus, desired metallurgical properties of the respective metallurgical layers can be adjusted. Preferably, a gas composition is used for the gas atmosphere, wherein a proportion of combustible or explosive gases is lower than the lower
Zündgrenze des jeweiligen Gases in der Gaszusammensetzung, weiter bevorzugt geringer als die untere Zündgrenze des jeweiligen Gases in Luft. Als brennbare oder explosive Gase werden insbesondere Wasserstoff und/oder Kohlenwasserstoffe verwendet. Ignition limit of the respective gas in the gas composition, more preferably less than the lower ignition limit of the respective gas in air. In particular, hydrogen and / or hydrocarbons are used as combustible or explosive gases.
Wenn für die Gaszusammensetzung ein vergleichsweise geringer Sauerstoffanteil gewählt wird oder wenn die Gaszusammensetzung keinen Sauerstoff enthält, ist die Zündgrenze von brennbaren oder explosiven Gasen in der Gaszusammensetzung zumeist größer als in Luft. In derartigen sauerstoffarmen Gaszusammensetzungen kann insbesondere ein vergleichsweise hoher Anteil an brennbaren oder explosiven Gasen gewählt werden. Während des Fertigungsprozesses besteht in einer derartigen sauerstoffarmen Gasatmosphäre trotz erhöhtem Anteil an brennbaren oder explosiven Gasen keine oder zumindest kaum Explosions- bzw. Brandgefahr. Insbesondere wird eine derartige Gasatmosphäre vor Öffnen der Fertigungskammer komplett aus selbiger entfernt, um eine erhöhte Explosions- bzw. Brandgefahr beim Öffnen der If a comparatively low oxygen content is chosen for the gas composition or if the gas composition contains no oxygen, the ignition limit of combustible or explosive gases in the gas composition is usually greater than in air. In such low-oxygen gas compositions, in particular a comparatively high proportion of combustible or explosive gases can be selected. During the manufacturing process exists in such an oxygen-poor gas atmosphere despite increased proportion of combustible or explosive gases no or at least hardly explosion or fire hazard. In particular, such a gas atmosphere is completely removed from the same before opening the production chamber to an increased risk of explosion or fire when opening the
Fertigungskammer durch Eindringen von Sauerstoff zu verhindern. Prevent manufacturing chamber by penetration of oxygen.
Weiter bevorzugt ist der maximale Anteil an brennbaren oder explosiven Gasen in der Gaszusammensetzung 10% geringer als die Zündgrenze des jeweiligen Gases in der Gaszusammensetzung oder in Luft. Dadurch wird gewährleistet, dass der Anteil der Gase zu keiner Zeit die jeweilige Zündgrenze überschreitet, auch wenn sich der Anteil des jeweiligen Gases beispielsweise aufgrund von Reaktionen der Gasatmosphäre mit dem Werkstück ändert. More preferably, the maximum proportion of combustible or explosive gases in the gas composition is 10% less than the ignition limit of the respective gas in the gas Gas composition or in air. This ensures that the proportion of gases at no time exceeds the respective ignition limit, even if the proportion of the respective gas changes, for example due to reactions of the gas atmosphere with the workpiece.
Vorzugsweise wird eine Gaszusammensetzung mit einem maximalen Anteil an Kohlenmonoxid von 30 ppm und/oder mit einem maximalen Anteil an Kohlendioxid von 5000 ppm für die Gasatmosphäre verwendet. Eine derartige Gaszusammensetzung bietet sich insbesondere an, wenn keine Sicherheitsvorkehrung vorhanden ist, durch welche verhindert wird, dass die Fertigungskammer geöffnet werden kann, bevor die Gasatmosphäre komplett entfernt wurde. Durch diese Gaszusammensetzung kann in einem derartigen Fall verhindert werden, dass ein Benutzer oder Mitarbeiter gesundheitliche Schäden erleidet. Wenn eine derartige Sicherheitsvorkehrung vorhanden ist, kann der Anteil an Kohlenmonoxid und/oder Kohlendioxid bevorzugt höher als 30 ppm bzw. 5000 ppm gewählt werden. Preferably, a gas composition having a maximum carbon monoxide content of 30 ppm and / or a maximum carbon dioxide content of 5000 ppm is used for the gas atmosphere. Such a gas composition is particularly useful if there is no safety precaution which prevents the production chamber from being opened before the gas atmosphere has been completely removed. This gas composition can be prevented in such a case that a user or employee suffers health damage. If such a safety precaution is present, the proportion of carbon monoxide and / or carbon dioxide may be selected to be preferably higher than 30 ppm or 5000 ppm.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zum schichtweisen Herstellen eines metallischen Werkstücks durch additive Fertigung, bei dem metallurgische Schichten des Werkstücks erzeugt werden, indem in einer Fertigungskammer für jede metallurgische Schicht jeweils ein metallischer Werkstoff bereitgestellt und mit einem Laserstrahl beaufschlagt wird, und bei dem bei der Beaufschlagung der Schichten des metallischen Anspruch [en] A method of producing a metallic workpiece by additive manufacturing, in which metallurgical layers of the workpiece are produced by providing a metallic material and a laser beam to each of the metallurgical layers in a manufacturing chamber, and applying them to the layers of the metallic one
Werkstoffs in der Fertigungskammer eine Gasatmosphäre bereitgestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasatmosphäre für unterschiedliche metallurgische Schichten des Werkstücks mit unterschiedlicher  Material in the production chamber, a gas atmosphere is provided, characterized in that the gas atmosphere for different metallurgical layers of the workpiece with different
Gaszusammensetzung bereitgestellt wird und dass für jeweils benachbarte metallurgische Schichten, für die die Gasatmosphäre mit unterschiedlicher Gaszusammensetzung bereitgestellt wird, die Gaszusammensetzung jeweils derart gewählt wird, dass durch die Gaszusammensetzung beeinflusste  Gas composition is provided and that for each adjacent metallurgical layers, for which the gas atmosphere is provided with a different gas composition, the gas composition is in each case chosen such that influenced by the gas composition
metallurgische Eigenschaften der jeweils benachbarten metallurgischen Schichten vorgegebene Unterschiede aufweisen und eine Änderung der metallurgischen Eigenschaften der metallurgischen Schichten entlang einer Erstreckungsrichtung des Werkstücks senkrecht zu einer Erstreckungsrichtung der metallurgischen Schichten einem vorgegebenem Gradienten, einem vorgegebenem Profil und/oder einer vorgegebenen Verteilung folgt.  Metallurgical properties of the respective adjacent metallurgical layers have predetermined differences and a change in the metallurgical properties of the metallurgical layers along an extension direction of the workpiece perpendicular to a direction of extension of the metallurgical layers a predetermined gradient, a predetermined profile and / or a predetermined distribution follows.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei die Gaszusammensetzung der Gasatmosphäre jeweils derart gewählt wird, dass die Werte der metallurgischen Eigenschaften der benachbarten metallurgische Schichten, für die die Gasatmosphäre mit 2. The method of claim 1, wherein the gas composition of the gas atmosphere is selected in each case such that the values of the metallurgical properties of the adjacent metallurgical layers, for the gas atmosphere with
unterschiedlicher Gaszusammensetzung bereitgestellt wird, jeweils maximal um einen vorgegebenen Schwellwert voneinander abweichen.  different gas composition is provided, in each case deviate from each other by a predetermined threshold at most.
3. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Gasatmosphäre dadurch mit unterschiedlicher Gaszusammensetzung in der Fertigungskammer bereitgestellt wird, dass sie vollständig erneuert wird. A method according to any one of the preceding claims, wherein the gas atmosphere is provided with different gas composition in the manufacturing chamber, that it is completely renewed.
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Gasatmosphäre dadurch mit unterschiedlicher Gaszusammensetzung in der Fertigungskammer bereitgestellt wird, dass eine vorgegebene Menge der Gasatmosphäre aus der Fertigungskammer entnommen und/oder ein oder mehrere Gase in die 4. The method according to any one of the preceding claims, wherein the gas atmosphere is thereby provided with different gas composition in the production chamber that a predetermined amount of the gas atmosphere from the Removed manufacturing chamber and / or one or more gases in the
Fertigungskammer eingespeist werden.  Manufacturing chamber are fed.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei durch die jeweilige Gaszusammensetzung der Gasatmosphäre in der Fertigungskammer eine 5. The method according to any one of the preceding claims, wherein by the respective gas composition of the gas atmosphere in the production chamber a
Kriechfestigkeit, eine Härte, eine Steifigkeit, eine thermische Leitfähigkeit, eine elektrische Leitfähigkeit, ein Schmelzpunkt, eine Korrosionsbeständigkeit, eine Abnutzungsbeständigkeit, eine Verschleißbeständigkeit, eine Duktilität,  Creep resistance, hardness, rigidity, thermal conductivity, electrical conductivity, melting point, corrosion resistance, wear resistance, wear resistance, ductility,
elektromagnetische Eigenschaften und/oder eine Porosität als metallurgische Eigenschaften der jeweiligen metallurgischen Schichten des Werkstücks verändert werden.  Electromagnetic properties and / or porosity as metallurgical properties of the respective metallurgical layers of the workpiece to be changed.
6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei für die Gasatmosphäre für die metallurgischen Schichten jeweils ein reines Reaktivgas verwendet wird oder ein Gasgemisch mit wenigstens einem Reaktivgas als Gaskomponente. 6. The method according to any one of the preceding claims, wherein in each case a pure reactive gas is used for the gas atmosphere for the metallurgical layers or a gas mixture with at least one reactive gas as the gas component.
7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Gasatmosphäre Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid und/oder Kohlenwasserstoffe als 7. The method according to claim 6, wherein the gas atmosphere is hydrogen, oxygen, nitrogen, carbon monoxide, carbon dioxide and / or hydrocarbons as
Reaktivgas aufweist.  Has reactive gas.
8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei jeweils niedrig 8. The method according to any one of the preceding claims, wherein each low
schmelzendes Metall als metallischer Werkstoff bereitgestellt wird.  melting metal is provided as a metallic material.
9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei das niedrig schmelzende Metall einen 9. The method of claim 8, wherein the low melting point metal
Schmelzpunkt von maximal 1500 °C, insbesondere von maximal 1200 °C, weiter insbesondere von maximal 1000 °C aufweist.  Melting point of a maximum of 1500 ° C, in particular of at most 1200 ° C, more particularly of at most 1000 ° C.
10. Gaszusammensetzung zur Verwendung in einem Verfahren nach einem der A gas composition for use in a method according to any one of
vorstehenden Ansprüche, wobei die Gaszusammensetzung ein reines Reaktivgas oder ein Gasgemisch mit wenigstens einem Reaktivgas als Gaskomponente enthält.  preceding claims, wherein the gas composition contains a pure reactive gas or a gas mixture with at least one reactive gas as the gas component.
1 1. Gaszusammensetzung nach Anspruch 10, mit Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff, Kohlendioxid und/oder Kohlenwasserstoffe als Reaktivgas. 1 1. A gas composition according to claim 10, comprising hydrogen, oxygen, nitrogen, carbon dioxide and / or hydrocarbons as a reactive gas.
12. Gaszusammensetzung nach Anspruch 10 oder 1 1 , mit einem Anteil an Sauerstoff zwischen 0,01 % und 21 %. 12. A gas composition according to claim 10 or 1 1, with a proportion of oxygen between 0.01% and 21%.
13. Gaszusammensetzung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei ein Anteil an brennbaren oder explosiven Gasen, insbesondere an Wasserstoff und/oder Kohlenwasserstoffen, geringer ist, als die untere Zündgrenze des jeweiligen Gases in der Gaszusammensetzung oder geringer, als die untere Zündgrenze des jeweiligen Gases in Luft. 13. A gas composition according to any one of claims 10 to 12, wherein a proportion of combustible or explosive gases, in particular of hydrogen and / or hydrocarbons, is less than the lower ignition limit of the respective gas in the gas composition or less than the lower ignition limit of the respective Gas in air.
14. Gaszusammensetzung nach Anspruch 13, wobei ein maximaler Anteil an 14. A gas composition according to claim 13, wherein a maximum proportion of
brennbaren oder explosiven Gasen, insbesondere an Wasserstoff und/oder Kohlenwasserstoffen, um 10% geringer ist, als die untere Zündgrenze des jeweiligen Gases in der Gaszusammensetzung oder um 10% geringer, als die untere Zündgrenze des jeweiligen Gases in Luft.  flammable or explosive gases, in particular of hydrogen and / or hydrocarbons, by 10% less than the lower limit of ignition of the respective gas in the gas composition or by 10% less than the lower limit of ignition of the respective gas in air.
Gaszusammensetzung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, mit einem A gas composition according to any one of claims 10 to 14, having a
maximalen Anteil an Kohlenmonoxid von 30 ppm und/oder mit einem maximalen Anteil an Kohlendioxid von 5000 ppm.  maximum content of carbon monoxide of 30 ppm and / or with a maximum content of carbon dioxide of 5000 ppm.
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