WO2019034259A1 - Vefahren zur bearbeitung einer werkstoffschicht mit energetischer strahlung variabler energieverteilung - Google Patents

Vefahren zur bearbeitung einer werkstoffschicht mit energetischer strahlung variabler energieverteilung Download PDF

Info

Publication number
WO2019034259A1
WO2019034259A1 PCT/EP2017/070916 EP2017070916W WO2019034259A1 WO 2019034259 A1 WO2019034259 A1 WO 2019034259A1 EP 2017070916 W EP2017070916 W EP 2017070916W WO 2019034259 A1 WO2019034259 A1 WO 2019034259A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
material layer
energetic
directed
spot
melting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2017/070916
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Florian EIBL
Wilhelm Meiners
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV filed Critical Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Priority to PCT/EP2017/070916 priority Critical patent/WO2019034259A1/de
Publication of WO2019034259A1 publication Critical patent/WO2019034259A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/34—Laser welding for purposes other than joining
    • B23K26/342—Build-up welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/20—Direct sintering or melting
    • B22F10/28—Powder bed fusion, e.g. selective laser melting [SLM] or electron beam melting [EBM]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/30—Process control
    • B22F10/36—Process control of energy beam parameters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/30—Process control
    • B22F10/36—Process control of energy beam parameters
    • B22F10/366—Scanning parameters, e.g. hatch distance or scanning strategy
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F5/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product
    • B22F5/10—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product of articles with cavities or holes, not otherwise provided for in the preceding subgroups
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/0604—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by a combination of beams
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y50/00—Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • B33Y50/02—Data acquisition or data processing for additive manufacturing for controlling or regulating additive manufacturing processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F12/00—Apparatus or devices specially adapted for additive manufacturing; Auxiliary means for additive manufacturing; Combinations of additive manufacturing apparatus or devices with other processing apparatus or devices
    • B22F12/40—Radiation means
    • B22F12/44—Radiation means characterised by the configuration of the radiation means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2203/00—Controlling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2999/00—Aspects linked to processes or compositions used in powder metallurgy
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K15/00—Electron-beam welding or cutting
    • B23K15/004—Tandem beams or torches, i.e. working simultaneously with several beams or torches
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/352—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring for surface treatment
    • B23K26/354—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring for surface treatment by melting
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • 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 present invention relates to a method for processing a material layer with
  • energetic radiation in particular laser radiation
  • a plurality of separate energetic beams directed at least temporarily on the material layer and guided in a direction of movement over the material layer, wherein the material ⁇ layer is locally melted within a region to be machined to produce at least one coherent molten bath.
  • Laser radiation is carried out in many technical areas in which the surface is modified by this machining or components are to be built generatively on a substrate surface.
  • powder bed-based beam melting processes such as selective laser melting, the components are generated directly from 3D CAD models
  • a thin powder layer of typically less than 100 ⁇ thickness is applied by means of slider on a substrate plate and selectively melted in a next step with laser radiation according to the geometry information from the 3D-CAD model.
  • This cycle process allows the production of three-dimensional components with minor restrictions on the constructive complexity.
  • the compaction of the component is based on a complete melting of the powder and at least partially of the preceding layer. This achieves component densities of up to 100% and comparable mechanical properties with conventional production methods. Due to the layered
  • Manufacturing process provides selective laser melting ⁇ an almost unlimited geometric freedom and allows new design options for complex components. For industrial use of a
  • Components in a generative manufacturing process require an increase in the build-up rate, i. of the melted per unit time material volume.
  • Increase of the build-up rate precludes. To increase the build-up rate, it is also possible to increase the powder layer thickness. However, this also results in a reduced surface quality and detail resolution.
  • sheath-core strategy areas in which a high surface quality and detail resolution are required are processed with a small spot diameter, whereas inner component areas with larger layer thicknesses, spot diameters and higher laser power are produced, since only a high material density is required in these areas. This is called the sheath-core strategy
  • Laser beam source and beam deflection unit - be limited by the size of the associated scan fields. In this way, the build rate is increased without changing the actual process parameters.
  • the disadvantage here is the cost of the additional irradiation facilities and the constructive
  • WO 2016/128430 A1 discloses a device for laser processing, in which an optical system for generating a line intensity distribution is described.
  • This laser line is variable in size and can theoretically be adapted to the requirements of the construction process.
  • the intensity ⁇ distribution within the line itself is not actively influenced, but results from the properties of the radiation source and the particular optical system, ie, depending on the current line and shape - large.
  • the movement of this laser line over the building level is done by galvanometer scanner.
  • process-related aspects have a disadvantageous effect. Investigations show that when used
  • Apparatus for laser processing in which by means of an axis system, an exposure or processing head is moved over a powder bed, for example, to produce a linear intensity distribution.
  • the machining head forms by means of an optical
  • the laser beams are each generated by a separate beam source, guided by optical fibers to the processing head and modulated simultaneously to the movement of the processing ⁇ head according to the component geometry to be generated or turned on and off.
  • US 2017/0021454 A1 describes a method for generative production with laser beams, in which an array of laser spots is also used for the machining.
  • the individual laser spots are arranged in such a way that they produce spatially separate individual melt baths on the workpiece surface. In this way, the emergence of formed by interaction of several laser spots
  • the object of the present invention is a method for processing a material layer with energetic radiation, in particular
  • Laser radiation which can be used for the additive manufacturing of components and allows rapid component production without loss of surface quality and detail resolution.
  • a coherent molten bath is understood as meaning a molten bath which is formed by the interaction of several energetic rays and thus a greater extent
  • the optics of the machining head are designed such that the spots of respectively adjacent beams in the focal plane touch or overlap. It can also be used a plurality of these processing heads, which simultaneously performed on the material layer ⁇ but independent with respect to the emitted energy beams from each other
  • the proposed method is characterized in that by a variation of the radiation power and / or spot distance perpendicular to the direction of movement and / or the spot size of each directed in the area to be processed energetic beams and / or by setting a mutual offset of each in the zu
  • the molten bath bath the geometric shape of the molten bath, the molten bath depth, the molten bath depth profile,
  • adjacent beams with different radiation power can be directed into the area to be processed, without then changing this beam power during the processing of the respective material layer (spatial
  • the neighboring beams can also be processed with the same radiant power in the
  • Multispot arrays in the proposed method allows in a known manner an increase in the
  • the microstructure of the solidified material can also be influenced.
  • Melting trace is compared with a processing without such a variation or without such offset. This can be undesirable
  • a molten bath set at least partially different from each other, that the melting depth is made uniform over the area occupied by the molten bath.
  • Homogeneity of the material distribution within the melting trace can be achieved, for example, by setting a mutual offset of the energetic rays directed in each case into the region to be processed in the direction of movement, starting from a first side of the (contiguous) melt bath in the direction of the opposite one second side of the molten bath each adjacent beam has an offset in the direction of movement, and the radiant power of the energetic beams from the first side to the second side increases. In the same way, it can be influenced in such a way that the radiant power of the energetic beams is reduced or decreased from the first side to the second side.
  • a homogenization can also be targeted by appropriate adjustment or variation of the above parameters
  • Processing without such a variation of the parameters or without such an offset - are generated, for example, in one side of the fuse track or in the middle of which more material is accumulated than in the remaining area. Such redistribution may be beneficial for certain component geometries in additive manufacturing.
  • the variation of the parameters of the individual energy beams directed in each case into the area to be processed preferably takes place relatively in the proposed method
  • the proposed method is preferably used for generative production of a component in which a powdered material for the component is melted in layers according to the component geometry by irradiation with the energetic radiation, in particular for the method of selective laser melting or laser sintering.
  • laser radiation is used in the method.
  • the method is also suitable for the use of other energetic
  • Radiation such as electron beams.
  • energetic radiation can be both continuous (cw) as well as pulsed radiation, for example in the form of pulsed laser beams used.
  • the processing of the material layer takes place with the aid of a
  • Processing head from which the energetic rays are directed side by side and / or with their spots partially overlapping on the material layer, wherein the machining head moves over the material layer or the material layer relative to
  • irradiated area can be achieved.
  • Melting depth can be specifically induced.
  • the melting depth can be adapted to the component geometry to be generated, in particular within a single layer in the layered construction of
  • Radiation power of individual spots also makes it possible to influence the material distribution within the melting trace towards regions of higher or lower temperature, caused by material-dependent
  • an anti-aliasing element can be achieved by producing a melt flow.
  • Radiation power for one or more spots in the array can also be the melt pool locally increase or decrease. This can be an increase or
  • Melting trace can be achieved. Comparable effects can be achieved by enlarging or reducing the spot diameter on the material layer.
  • the edge accuracy allows for a reduction or enlargement of the overlap area between two adjacent spots. This also leads to a reduction or increase in the energy input in the overlapping area.
  • the melting or melting depth in the area between two adjacent spots can be adapted to the component geometry to be produced, in particular within a layer in the case of the layered construction of three-dimensional components. This measure also makes it possible to compensate for changed heat conduction conditions, caused by material distribution below the currently exposed layer, thereby avoiding temperature fluctuations. Furthermore, by this measure, the edge accuracy
  • the proposed method is primarily for the additive production of components, in particular for powder bed-based production techniques such as
  • the method can also be used for non-generative methods such as, for example, laser polishing, remelting or heat treatment.
  • FIG. 2 shows an example of the arrangement of the laser spots on the material layer on exposure to such a machining head
  • FIG. 3 shows an example of a mutual offset of the laser spots on the material layer in FIG.
  • Fig. 5 shows an example of the anti-aliasing
  • Fig. 6 shows an example of the influence of the variation of the spot distance in the proposed
  • Fig. 7 shows an example of the influence of the variation of the laser power with the proposed method.
  • Fig. 8 shows an example of the influence of
  • a machining head is preferably used, with which a plurality of separate laser beams are directed with their laser spots adjacent to one another or partially overlapping onto the material layer. This creates a coherent intensity distribution in the Machining plane generated, which is composed of the individual spots of the laser beams.
  • FIG. 1 shows an example of a machining head 1, with which in this example five a laser line
  • the laser spots 2 are each formed from fiber-coupled diode lasers whose radiation is guided via the optical fibers 3 to optical focusing elements 4 in the machining head 1 and focused with these focusing elements 4 onto the material layer.
  • the machining head 1 by means of linear axes in the x and y direction line by line over the material layer
  • Figure 2 shows an example of overlapping
  • Laser spots 2 as they can be generated with the machining head of Figure 1 on the material layer.
  • the spots 2 partially overlap and form a coherent line-shaped intensity distribution, which is moved in the direction of the arrow over the material layer.
  • processing area with at least two neigh ⁇ barter spots 2 of this multi-spot array is a
  • spot spacing Ay s , i and / or offset ⁇ 3 , in the direction of movement can be used in accordance with the proposed method to within the contiguous melt pool specifically to cause certain effects, as shown by way of example with reference to the melting traces of Figure 4 generated during processing.
  • This FIG. 4 shows in each case in the lower region in each case a transverse section through the material layer and in the upper area a plan view of the section
  • FIG. 4 show from left to right the result for a line array with identical power per spot, for a line array with a spot offset in the exposure direction, the power being reduced to trailing spots (here: right spots), and FIG
  • FIG. 3 schematically shows an offset of FIG
  • the melting depth profile is still approximately homogeneous, but the influences of the individual spots are to be recognized as semicircular structures.
  • the accumulation of material in the middle of the lane is clearly smoothed. This is due to the fact that by moving the spots in the exposure direction a Exposure break in the overlap areas is created, so that the respective sections can cool briefly. This affects the material distribution within the melting trace.
  • the reduction in power towards the trailing spots also results in a more uniform temperature field due to any preheat effects from the front spots.
  • FIG. 6 shows four examples in which the
  • Spot distance between two adjacent spots was varied.
  • the four partial images each represent transverse sections of the melting traces produced thereby.
  • the spot distance Ay s was gradually increased from the upper left sub-image to the lower right sub-image.
  • FIG. 7 shows the influence of the variation of
  • the laser power of the middle spot was in this case in the four sub-images, which in turn each represent a cross-section of the generated melting traces, with constant power of the respective outer spots starting from the upper left
  • Figure 8 shows a highly schematic representation, on the basis of the better adaptation enabled with the pre ⁇ chosen method to the component geometry in the manufacture dreidimensio ⁇ tional components is illustrated.
  • the left part of the figure is the left part of the figure
  • Target geometry 5 and to recognize in the right part of the figure with the conventional method using a single spot generated component 6.
  • the target geometry 5 is subdivided in a known manner into individual layers 7, which correspond to the layers in the layer structure of the three-dimensional component to be produced. Due to the illustrated
  • Target Geometry 5 is approached much better. This is achieved by suitably varying the power distribution 8 within the multispot array (here with 5 spots) and therefore within a layer to be exposed, with the proposed method, as shown in the figure for the various

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

Bei einem Verfahren zur Bearbeitung einer Werkstoffschicht mit energetischer Strahlung werden mehrere voneinander getrennte energetische Strahlen 2 zumindest zeitweise auf die Werkstoffschicht gerichtet und in einer Bewegungsrichtung über die Werkstoffschicht geführt, wobei die Werkstoffschicht innerhalb eines zu bearbeitenden Bereiches unter Erzeugung wenigstens eines zusammenhängenden Schmelzbades lokal aufgeschmolzen wird. Durch eine Variation der Strahlungsleistung und/oder des Spotabstands und/oder der Spotgröße von jeweils in den zu bearbeitenden Bereich gerichteten energetischen Strahlen 2 und/oder durch Einstellung eines gegenseitigen Versatzes von jeweils in den zu bearbeitenden Bereich gerichteten energetischen Strahlen in Bewegungsrichtung werden eine oder mehrere Eigenschaften des Schmelzbades und/oder einer durch Erstarren des Schmelzbades erzeugten Schmelzspur gezielt beeinflusst. Dadurch lässt sich bei generativen Fertigungsverfahren die Herstellungsdauer der Bauteile ohne Verringerung der Oberflächenqualität erhöhen und auch eine bessere Anpassung an die Bauteilgeometrie erreichen.

Description

Verfahren zur Bearbeitung einer WerkstoffSchicht mit energetischer Strahlung variabler Energieverteilung
Technisches Anwendungsgebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bearbeitung einer WerkstoffSchicht mit
energetischer Strahlung, insbesondere Laserstrahlung, bei dem mehrere voneinander getrennte energetische Strahlen zumindest zeitweise auf die WerkstoffSchicht gerichtet und in einer Bewegungsrichtung über die WerkstoffSchicht geführt werden, wobei die Werkstoff¬ schicht innerhalb eines zu bearbeitenden Bereiches unter Erzeugung wenigstens eines zusammenhängenden Schmelzbades lokal aufgeschmolzen wird. Die Bearbeitung von Werkstoffschichten mittels energetischer Strahlung, insbesondere mittels
Laserstrahlung, wird in vielen technischen Bereichen durchgeführt, in denen die Oberfläche durch diese Bearbeitung modifiziert oder Bauteile generativ auf einer Substratoberfläche aufgebaut werden sollen. Bei pulverbettbasierten Strahlschmelzverfahren wie zum Beispiel dem selektiven Laserschmelzen werden die Bauteile generativ direkt aus 3D-CAD-Modellen
gefertigt. In einem sich wiederholenden Prozess wird eine dünne Pulverschicht von typisch unter 100 μιη Dicke mittels Schieber auf einer Substratplatte aufgetragen und in einem nächsten Schritt mit Laserstrahlung selektiv entsprechend den Geometrieinformationen aus dem 3D-CAD-Modell geschmolzen. Dieser Kreislaufprozess erlaubt die Herstellung dreidimensionaler Bauteile mit geringen Einschränkungen bezüglich der konstruktiven Komplexität. Das Verdichten des Bauteils beruht auf einem vollständigen Schmelzen des Pulvers und zumindest teilweise der vorangegangenen Schicht. Dadurch werden Bauteildichten von bis zu 100% und mit konventionellen Fertigungsverfahren vergleichbare mechanische Eigenschaften erreicht. Aufgrund des schichtweisen
Herstellungsprozesses bietet das selektive Laser¬ schmelzen eine nahezu unbegrenzte Geometriefreiheit und ermöglicht neue Gestaltungsmöglichkeiten für komplexe Bauteile. Für den industriellen Einsatz eines
derartigen generativen Fertigungsverfahrens muss die Herstellungsdauer für die Bauteile möglichst gering ausfallen .
Eine Reduzierung der Herstellungsdauer von
Bauteilen bei einem generativen Fertigungsverfahren erfordert eine Erhöhung der Aufbaurate, d.h. des pro Zeiteinheit aufgeschmolzenen Materialvolumens.
Abgesehen von einer Erhöhung der Effizienz der
Absorption der Laserstrahlung im Pulverbett kann eine Steigerung der Aufbaurate nur durch einen größeren Energieeintrag erreicht werden. Für die aktuell
eingesetzten kreisförmigen Laserspots, aber auch für linienförmige Intensitätsverteilungen oder ebenfalls bereits bekannte zusammenhängende Spotarrays geht dies einher mit einer Vergrößerung der Abmessungen des
Schmelzbades, woraus zwei negative Effekte resultieren. Zum einen werden aufgrund der größeren Abmessungen des Schmelzbades sowohl Oberflächenqualität als auch erreichbare Detailauflösung reduziert. Zum anderen nehmen die durch fluiddynamische Phänomene hervor¬ gerufenen Strömungen innerhalb des Schmelzbades mit größeren zusammenhängenden Belichtungsbereichen zu, was zu Instabilitäten der nach dem Aushärten des Schmelzbades erhaltenen Schmelzspur führt. Um diesen Effekten entgegenzuwirken, muss die Belichtungsgeschwindigkeit reduziert werden, was jedoch wiederum dem Ziel der
Erhöhung der Aufbaurate entgegensteht. Zur Erhöhung der Aufbaurate ist es auch möglich, die Pulverschichtdicke zu erhöhen. Daraus resultiert jedoch ebenfalls eine verringerte Oberflächenqualität und Detailauflösung.
Stand der Technik
Zur Reduzierung der Herstellungsdauer ohne
Reduzierung der Detailauflösung und Oberflächenqualität sind bereits unterschiedliche Techniken bekannt. Zum einen sind Vorrichtungen bekannt, mittels derer der Prozess des selektiven Laserschmelzens mit unterschied¬ lichen Spotdurchmessern durchgeführt werden kann.
Hierbei werden Bereiche, in denen eine hohe Ober- flächenqualität und Detailauflösung gefordert sind, mit kleinem Spotdurchmesser bearbeitet, wohingegen innere Bauteilbereiche mit größeren Schichtdicken, Spotdurchmessern und höherer Laserleistung erzeugt werden, da in diesen Bereichen nur eine hohe Materialdichte benötigt wird. Diese als Hülle-Kern-Strategie bezeichnete
Vorgehensweise wird beispielsweise in der EP 2 596 901 Bl näher beschrieben. Auf diese Weise kann eine erhöhte Aufbaurate ohne negative Auswirkungen auf die Bauteil¬ qualität umgesetzt werden. Nachteilig ist jedoch, dass zur Erzeugung der unterschiedlichen Spotdurchmesser ein gegenüber konventionellen Systemen erhöhter technischer Aufwand notwendig ist. Darüber hinaus ist der
wirtschaftliche Nutzen stark von der Bauteilgeometrie abhängig. Dieser ist umso größer, je massiver das
Bauteil bzw. je größer dessen Kernvolumen ist. Daher ist die Anwendung dieses Verfahrens nur für bestimmte Bauteilklassen sinnvoll.
Diese Nachteile werden umgangen, indem anstelle einer Umschaltung des Strahldurchmessers mehrere, voneinander unabhängig gesteuerte einzelne Laserspots eingesetzt werden, wie dies beispielsweise aus der EP 2 875 897 Bl bekannt ist. Auf diese Weise wird der
Schmelzprozess parallelisiert und die Belichtungszeit proportional zur Anzahl der Anzahl der Einzelspots verringert. Zudem können mit derartigen Vorrichtungen auch die nutzbaren Bauräume entsprechender Anlagen vergrößert werden, da diese bei Verwendung einer einzelnen Bestrahlungseinrichtung - bestehend aus
Laserstrahlquelle und Strahlablenkeinheit - durch die Größe der zugehörigen Scanfelder begrenzt werden. Auf diese Weise wird die Aufbaurate erhöht, ohne die eigentlichen Prozessparameter zu verändern. Nachteilig wirken sich hier allerdings die Kosten der zusätzlichen Bestrahlungseinrichtungen sowie die konstruktive
Komplexität der anlagentechnischen Realisierung aus. Aufgrund ihrer Abmessungen ist die Anzahl an
Bestrahlungseinrichtungen, die eine bestimmte Fläche belichten können, begrenzt, so dass eine beliebige Erhöhung derselben immer auch mit einer Vergrößerung des Bauraums der Anlage einhergeht. Die WO 2016/128430 AI offenbart eine Vorrichtung zur Laserbearbeitung, in der ein optisches System zur Erzeugung einer Linienintensitätsverteilung beschrieben ist. Diese Laserlinie ist in ihren Abmessungen variabel und kann theoretisch ortsgebunden an die Erfordernisse des Bauprozesses angepasst werden. Die Intensitäts¬ verteilung innerhalb der Linie selbst wird nicht aktiv beeinflusst, sondern ergibt sich aus den Eigenschaften der Strahlquelle und des jeweiligen optischen Systems, d.h. in Abhängigkeit der aktuellen Linienform und - große. Die Bewegung dieser Laserlinie über die Bauebene erfolgt durch Galvanometerscanner. Neben den zusätzlichen Kosten zur Erzeugung der Laserlinie wirken sich jedoch insbesondere prozessbedingte Aspekte nachteilig aus. Untersuchungen zeigen, dass bei Verwendung
linienförmiger Intensitätsverteilungen mit im Vergleich zum Einzelspot unveränderter Gesamtintensität die
Scangeschwindigkeit verringert werden muss, um stabile Schmelzspuren zu erzeugen. Im Gegensatz dazu ist eine Erhöhung der Schichtstärke im Vergleich zum Einzelspot in wesentlich größerem Umfang möglich. Dadurch kann zwar eine erhöhte Aufbaurate erzielt werden, jedoch auf Kosten der möglichen Detailauflösung. Daher ist eine derartige Maßnahme nicht allgemein, sondern nur in geeigneten Anwendungsfällen möglich.
Auch die WO 2015/003804 AI beschreibt eine
Vorrichtung zur Laserbearbeitung, bei der mittels eines Achssystems ein Belichtungs- oder Bearbeitungskopf über ein Pulverbett bewegt wird, um beispielsweise eine linienförmige Intensitätsverteilung zu erzeugen. Der Bearbeitungskopf bildet mittels einer optischen
Vorrichtung hierzu mehrere einzelnen Laserstrahlen in einer Anordnung nebeneinander oder teilweise
überlappend auf die Bearbeitungsebene ab, beispiels¬ weise in einer Linienanordnung senkrecht zur Bewegungsrichtung des Bearbeitungskopfes. Die Laserstrahlen werden dabei jeweils von einer separaten Strahlquelle erzeugt, mittels Lichtleitfasern zum Bearbeitungskopf geführt und simultan zur Bewegung des Bearbeitungs¬ kopfes entsprechend der zu erzeugenden Bauteilgeometrie moduliert bzw. ein- und ausgeschaltet.
Die US 2017/0021454 AI beschreibt ein Verfahren zur generativen Fertigung mit Laserstrahlen, bei dem ebenfalls ein Array aus Laserspots für die Bearbeitung genutzt wird. Die einzelnen Laserspots sind dabei so angeordnet, dass sie auf der Werkstückoberfläche voneinander räumlich getrennte Einzelschmelzbäder erzeugen. Auf diese Weise wird die Entstehung von durch Zusammenwirken mehrerer Laserspots gebildeten
zusammenhängenden Schmelzbädern vermieden, so dass keine unerwünschte Schmelzbaddynamik auftreten kann.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Bearbeitung einer Werkstoff- schicht mit energetischer Strahlung, insbesondere
Laserstrahlung, anzugeben, das sich für die generative Fertigung von Bauteilen einsetzen lässt und eine schnelle Bauteilfertigung ohne Verlust an Oberflächenqualität und Detailauflösung ermöglicht.
Darstellung der Erfindung
Die Aufgabe wird mit dem Verfahren gemäß
Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind Gegenstand der abhängigen
Patentansprüche oder lassen sich der nachfolgenden Beschreibung sowie den Ausführungsbeispielen entnehmen. Bei dem vorgeschlagenen Verfahren zur Bearbeitung einer WerkstoffSchicht mit energetischer Strahlung, insbesondere mit Laserstrahlung, werden mehrere
voneinander getrennte energetische Strahlen zumindest zeitweise auf die WerkstoffSchicht gerichtet und in einer Bewegungsrichtung über die WerkstoffSchicht geführt, wobei die WerkstoffSchicht innerhalb eines zu bearbeitenden Bereiches unter Erzeugung wenigstens eines zusammenhängenden Schmelzbades lokal aufge- schmolzen wird. Unter einem zusammenhängenden Schmelzbad wird hierbei ein Schmelzbad verstanden, das durch Zusammenwirken von mehreren energetischen Strahlen gebildet wird und somit eine größere Ausdehnung
aufweist als ein durch einen einzelnen Strahl erzeugtes Einzelschmelzbad. In einer bevorzugten Ausgestaltung werden jeweils mehrere der energetischen Strahlen über einen Bearbeitungskopf auf die WerkstoffSchicht
gerichtet. Die Optik des Bearbeitungskopfes ist dabei so ausgebildet, dass sich die Spots jeweils benach- barter Strahlen in der Fokusebene berühren oder überlappen. Es können auch mehrere dieser Bearbeitungsköpfe eingesetzt werden, die simultan über die Werkstoff¬ schicht geführt, aber hinsichtlich der emittierten energetischen Strahlen unabhängig voneinander
angesteuert werden. Das vorgeschlagene Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass durch eine Variation der Strahlungsleistung und/oder Spotabstands senkrecht zur Bewegungsrichtung und/oder der Spotgröße der jeweils in den zu bearbeitenden Bereich gerichteten energetischen Strahlen und/oder durch Einstellung eines gegenseitigen Versatzes der jeweils in den zu
bearbeitenden Bereich gerichteten energetischen
Strahlen parallel zur Bewegungsrichtung eine oder mehrere Eigenschaften des Schmelzbades und/oder einer durch Erstarren des Schmelzbades erzeugten Schmelzspur beeinflusst werden. Unter den Eigenschaften des
Schmelzbades werden dabei insbesondere die Schmelzbad- ausdehnung, die geometrische Form des Schmelzbades, die Schmelzbadtiefe, das Schmelzbadtiefenprofil, die
Schmelzbaddynamik und die Temperaturverteilung
innerhalb des Schmelzbades verstanden. Unter den
Eigenschaften der erzeugten Schmelzspur werden
insbesondere die äußere Form der Schmelzspur und die
Materialverteilung bzw. das Höhenprofil der Schmelzspur verstanden. Unter einer Variation ist dabei sowohl eine räumliche als auch eine zeitliche Variation der
Parameter zu verstehen. So können bspw. benachbarte Strahlen mit unterschiedlicher Strahlungsleistung in den zu bearbeitenden Bereich gerichtet werden, ohne diese Strahlenleistung dann während der Bearbeitung der jeweiligen WerkstoffSchicht zu ändern (räumliche
Variation) . Die benachbarten Strahlen können auch mit gleicher Strahlungsleistung in den zu bearbeitenden
Bereich gerichtet werden und diese Strahlungsleistung dann während der Bearbeitung der jeweiligen Werkstoffschicht innerhalb des zu bearbeitenden Bereiches verändert werden (zeitliche Variation). Auch eine
Kombination der räumlichen und zeitlichen Variation ist möglich .
Der Einsatz des ein- oder zweidimensionalen
Multispot-Arrays bei dem vorgeschlagenen Verfahren ermöglicht in bekannter Weise eine Erhöhung des
Energieeintrags im Prozess und damit eine reduzierte Bearbeitungsdauer bzw. - bei der generativen Fertigung - eine reduzierte Herstellungsdauer dreidimensionaler Bauteile. Durch die vorgeschlagene Variation der angegebenen Parameter bzw. den gegenseitigen Versatz der jeweils in den zu bearbeitenden Bereich gerichteten energetischen Strahlen wird dem bisher bei Erzeugung zusammenhängender Schmelzbäder auftretenden negativen Effekten entgegengewirkt, so dass damit eine hohe
Oberflächenqualität und Detailauflösung erreicht werden kann. Insbesondere können durch diese Variation bzw. den gegenseitigen Versatz bestimmte, durch Schmelzbad- dynamik hervorgerufene Effekte gezielt verstärkt und genutzt werden. So wird durch eine Variation der genannten Parameter bzw. den gegenseitigen Versatz eine gezielte Veränderung des Temperaturfeldes innerhalb des zusammenhängenden Schmelzbades erreicht, welches wiederum Oberflächenspannungsgradienten in der Schmelze erzeugt und somit Schmelzbadströmungen induziert. Dies wirkt sich insbesondere auf die Materialverteilung innerhalb der Schmelzspur, aber auch auf das
Aufschmelz- bzw. Schmelzbadtiefenprofil und die lokalen Erstarrungsbedingungen aus, die dadurch gezielt
beeinflusst oder eingestellt werden können. Über die Veränderung der lokalen Erstarrungsbedingungen lässt sich auch die Mikrostruktur des verfestigten Materials beeinflussen .
In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann
beispielsweise die Strahlungsleistung und/oder der Spotabstand und/oder die Spotgröße und/oder der
gegenseitige Versatz der jeweils in den zu
bearbeitenden Bereich gerichteten energetischen
Strahlen so variiert oder zumindest teilweise
voneinander abweichend (räumliche Variation)
eingestellt werden, dass die Materialverteilung innerhalb der bei der Bearbeitung entstandenen
Schmelzspur gegenüber einer Bearbeitung ohne eine derartige Variation bzw. ohne einen derartigen Versatz vergleichmäßigt wird. Damit können unerwünschte
Materialerhöhungen innerhalb der Schmelzspur vermieden werden .
In einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung werden die genannten Parameter so variiert oder
zumindest teilweise voneinander abweichend eingestellt, dass die Aufschmelztiefe über den vom Schmelzbad eingenommenen Bereich vergleichmäßigt wird. Eine
Vergleichmäßigung der Materialverteilung innerhalb der Schmelzspur kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass ein gegenseitiger Versatz der jeweils in den zu bearbeitenden Bereich gerichteten energetischen Strahlen in Bewegungsrichtung eingestellt wird, bei dem ausgehend von einer ersten Seite des (zusammenhängenden) Schmelzbades jeder in Richtung der gegenüber- liegenden zweiten Seite des Schmelzbades jeweils benachbarte Strahl einen Versatz in Bewegungsrichtung aufweist, und die Strahlungsleistung der energetischen Strahlen von der ersten Seite zur zweiten Seite hin ansteigt. In gleicher Weise kann eine Beeinflussung dahingehend erfolgen, dass die Strahlungsleistung der energetischen Strahlen von der ersten Seite zur zweiten Seite hin verringert wird bzw. abnimmt. Anstelle einer Vergleichmäßigung kann durch geeignete Einstellung bzw. Variation der obigen Parameter auch eine gezielte
Materialumverteilung - jeweils bezogen auf eine
Bearbeitung ohne eine derartige Variation der Parameter bzw. ohne einen derartigen Versatz - erzeugt werden, bei der beispielsweise an einer Seite der Schmelzspur oder in deren Mitte mehr Material angehäuft wird als im verbleibenden Bereich. Eine derartige Umverteilung kann für bestimmte Bauteilgeometrien bei der generativen Fertigung von Vorteil sein. Die Variation der Parameter der einzelnen jeweils in den zu bearbeitenden Bereich gerichteten energetischen Strahlen erfolgt bei dem vorgeschlagenen Verfahren vorzugsweise relativ
zueinander, so dass zumindest zeitweise nicht alle in den zu bearbeitenden Bereich gerichteten Strahlen die gleichen Parameter aufweisen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung werden die genannten Parameter so variiert oder
zumindest teilweise voneinander abweichend eingestellt, dass die Schmelzbadkonvektion innerhalb des zusammenhängenden Schmelzbades verringert oder gezielt hervor¬ gerufen oder verstärkt wird. Dies hängt von dem
gewünschten Effekt bzw. der gewünschten Wirkung auf die resultierende Schmelzspur ab.
Das vorgeschlagene Verfahren wird vorzugsweise zur generativen Fertigung eines Bauteils eingesetzt, bei der ein pulverförmiger Werkstoff für das Bauteil entsprechend der Bauteilgeometrie schichtweise durch Bestrahlung mit der energetischen Strahlung aufgeschmolzen wird, insbesondere für das Verfahren des selektiven Laserschmelzens oder Lasersinterns .
Vorzugsweise wird bei dem Verfahren Laserstrahlung eingesetzt. Prinzipiell eignet sich das Verfahren jedoch auch für den Einsatz anderer energetischer
Strahlung, beispielsweise von Elektronenstrahlen. Als energetische Strahlung kann sowohl kontinuierliche (cw) als auch gepulste Strahlung, beispielsweise in Form gepulster Laserstrahlen, eingesetzt werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung erfolgt die Bearbeitung der WerkstoffSchicht mit Hilfe eines
Bearbeitungskopfes, von dem die energetischen Strahlen nebeneinander und/oder mit ihren Spots teilweise überlappend auf die WerkstoffSchicht gerichtet werden, wobei der Bearbeitungskopf über die WerkstoffSchicht bewegt oder die WerkstoffSchicht relativ zum
Bearbeitungskopf bewegt wird. Auch der simultane
Einsatz mehrerer Bearbeitungsköpfe zur gleichzeitigen Bearbeitung einer größeren Fläche ist selbstverständ¬ lich möglich.
Bei dem vorgeschlagenen Verfahren kann durch
Erhöhung oder Verringerung der Leistung für einen oder mehrere energetische Strahlen im Array eine
Vergrößerung oder Verkleinerung der Temperatur in dem von den jeweiligen Strahlen bzw. Spots gerade
bestrahlten Bereich erreicht werden. Dadurch kann unter anderen eine Vergrößerung oder Verkleinerung der
Aufschmelztiefe gezielt hervorgerufen werden. Damit lässt sich die Aufschmelztiefe an die zu erzeugende Bauteilgeometrie anpassen, insbesondere innerhalb einer einzelnen Schicht beim schichtweisen Aufbau von
Bauteilen. Die Erhöhung oder Verringerung der
Strahlungsleistung einzelner Spots ermöglicht auch die Beeinflussung der Materialverteilung innerhalb der Schmelzspur hin zu Bereichen höherer oder niedrigerer Temperatur, hervorgerufen durch materialabhängige
Oberflächenspannungsgradienten. Dies ermöglicht die Anpassung der Materialverteilung an die zu erzeugende Bauteilgeometrie innerhalb des zu erzeugenden
dreidimensionalen Bauteils. In Randbereichen des
Bauteils kann hierdurch auch eine Kantenglättung durch Erzeugen von Schmelzetluss erreicht werden.
Durch die Erhöhung oder Verringerung der
Strahlungsleistung für einen oder mehrere Spots im Array lässt sich auch das Schmelzbad lokal vergrößern oder verkleinern. Damit kann eine Erhöhung oder
Verringerung der Erstarrungsdauer und dadurch eine Beeinflussung der Mikrostruktur in der erstarrten
Schmelzspur erreicht werden. Vergleichbare Effekte lassen sich durch Vergrößerung oder Verkleinerung des Spotdurchmessers auf der WerkstoffSchicht erreichen.
Eine Vergrößerung oder Verkleinerung des
Spotabstandes senkrecht zur Bewegungsrichtung
ermöglicht eine Verkleinerung oder Vergrößerung des Überlappungsbereiches zwischen zwei benachbarten Spots. Dies führt auch zu einer Verringerung bzw. Erhöhung des Energieeintrags im Überlappungsbereich. Durch diese Maßnahme lässt sich die Ein- bzw. Aufschmelztiefe im Bereich zwischen zwei benachbarten Spots an die zu erzeugende Bauteilgeometrie anpassen, insbesondere innerhalb einer Schicht bei dem schichtweisen Aufbau dreidimensionaler Bauteile. Diese Maßnahme ermöglicht auch den Ausgleich von veränderten Wärmeleitungsbedingungen, hervorgerufen durch Materialverteilung unterhalb der aktuell belichteten Schicht, um dadurch Temperaturschwankungen zu vermeiden. Weiterhin kann durch diese Maßnahme die Kantengenauigkeit durch
Vergrößerung oder Verkleinerung der Größe des nicht belichteten Bereichs zwischen zwei benachbarten Spots erhöht werden, da der o.g. Schmelzefluss bzw.
Ausgleichsströmungen innerhalb des Schmelzbades neben der Strahlungsleistung je Spot maßgeblich vom Spotabstand abhängt bzw. abhängen.
Eine Vergrößerung oder Verkleinerung des
Spotabstandes parallel zur Belichtungsrichtung führt zu einer Vergrößerung oder Verkleinerung des zeitlichen Abstandes von Einzelbelichtungen im Überlappbereich. Dadurch kann die Abkühlphase des Schmelzbades
verlängert oder verkürzt werden, um dadurch das Einbzw. Aufschmelztiefenprofil sowie die Erstarrungs¬ bedingungen gezielt zu beeinflussen. Das vorgeschlagene Verfahren ist vor allem für die generative Fertigung von Bauteilen, insbesondere für pulverbettbasierte Fertigungstechniken wie das
selektive Laserschmelzen geeignet. Prinzipiell lässt sich das Verfahren jedoch auch für nicht-generative Verfahren wie beispielsweise das Laserpolieren, das Umschmelzstrukturieren oder zur Wärmebehandlung einsetzen .
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Das vorgeschlagene Verfahren wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen nochmals näher erläutert. Hierbei zeigen: Fig. 1 ein Beispiel für einen Aufbau eines
Bearbeitungskopfes zur Durchführung des vorgeschlagenen Verfahrens; Fig. 2 ein Beispiel für die Anordnung der Laserspots auf der WerkstoffSchicht bei Belichtung mit einem derartigen Bearbeitungskopf;
Fig. 3 ein Beispiel für einen gegenseitigen Versatz der Laserspots auf der WerkstoffSchicht in
Kombination mit einer Variation der
Strahlungsleistung;
Fig. 4 ein Beispiel für die Beeinflussung des
Aufschmelztiefenprofils und der Material- Verteilung mit dem vorgeschlagenen Verfahren;
Fig. 5 ein Beispiel für die Kantenglättung durch
ortsabhängige Anpassung der Intensitätsverteilung mit dem vorgeschlagenen Verfahren;
Fig. 6 ein Beispiel für den Einfluss der Variation des Spotabstandes beim vorgeschlagenen
Verfahren;
Fig. 7 ein Beispiel für den Einfluss der Variation der Laserleistung mit dem vorgeschlagenen Verfahren; und
Fig. 8 ein Beispiel für die Beeinflussung der
Bauteilgeometrie durch Variation der Strahlungsleistung mit dem vorgeschlagenen Verfahren . Wege zur Ausführung der Erfindung
Bei dem vorgeschlagenen Verfahren wird vorzugsweise ein Bearbeitungskopf eingesetzt, mit dem mehrere voneinander getrennte Laserstrahlen mit ihren Laserspots aneinandergrenzend oder teilweise überlappend auf die WerkstoffSchicht gerichtet werden. Dadurch wird eine zusammenhängende Intensitätsverteilung in der Bearbeitungsebene erzeugt, die sich aus den einzelnen Spots der Laserstrahlen zusammensetzt. Die Figur 1 zeigt hierzu ein Beispiel für einen Bearbeitungskopf 1, mit dem in diesem Beispiel fünf eine Laserlinie
bildende Laserspots 2 auf der WerkstoffSchicht erzeugt werden. Die Laserspots 2 werden hierbei jeweils aus fasergekoppelten Diodenlasern gebildet, deren Strahlung über die optischen Fasern 3 zu optischen Fokussier- elementen 4 im Bearbeitungskopf 1 geführt und mit diesen Fokussierelementen 4 auf die WerkstoffSchicht fokussiert wird. Im vorliegenden Beispiel wird der Bearbeitungskopf 1 mittels Linearachsen in x- und y- Richtung zeilenweise über die WerkstoffSchicht
verfahren .
Figur 2 zeigt ein Beispiel für überlappende
Laserspots 2, wie sie mit dem Bearbeitungskopf der Figur 1 auf der WerkstoffSchicht erzeugt werden können. Die Spots 2 überlappen dabei teilweise und bilden eine zusammenhängende linienförmige Intensitätsverteilung, die in Pfeilrichtung über die WerkstoffSchicht bewegt wird. Bei gleichzeitiger Belichtung eines zu
bearbeitenden Bereiches mit wenigstens zwei benach¬ barter Spots 2 dieses Multispot-Arrays wird ein
zusammenhängendes Schmelzbad erzeugt. Eine Veränderung der Spotanordnung (Spotabstand Ays, i und/oder Versatz Δχ3, ι in Bewegungsrichtung) , des Spotdurchmessers ds,± oder der Strahlungsleistung für die einzelnen Spots 2 kann gemäß dem vorgeschlagenen Verfahren dafür genutzt werden, um innerhalb des zusammenhängenden Schmelzbades gezielt bestimmte Effekte hervorzurufen, wie dies beispielhaft anhand der bei der Bearbeitung erzeugten Schmelzspuren der Figur 4 dargestellt ist. Diese Figur 4 zeigt jeweils im unteren Bereich jeweils einen Querschliff durch die WerkstoffSchicht und im oberen Bereich eine Draufsicht auf die
WerkstoffSchicht , in denen jeweils die Schmelzspur zu erkennen ist. Die Belichtungsrichtung ist durch den
Pfeil angedeutet. Die drei Teilabbildungen der Figur 4 zeigen von links nach rechts das Ergebnis bei einem Linienarray mit identischer Leistung je Spot, bei einem Linienarray mit einem Spotversatz in Belichtungs- richtung, wobei die Leistung zu nachlaufenden Spots (hier: rechte Spots) verringert wird, und einen
Spotversatz in Belichtungsrichtung, wobei die Leistung zu nachlaufenden Spots (hier: rechte Spots) erhöht wird. Im Querschliff ist bei identischer Leistung je Spot zu erkennen (linke Teilabbildung) , dass eine nahezu homogene Aufschmelztiefe über der Spurbreite erreicht wird, während sich eine deutliche
Materialanhäufung in der Schmelzspurmitte ergibt. Figur 3 zeigt schematisch einen Versatz der
Spotpositionen 2 parallel zu der durch den Pfeil angedeuteten Bewegungsrichtung bei gleichzeitiger
Verringerung der Strahlungsleistung PL, i in Richtung der nachlaufenden Spots (vgl. oberes Diagramm der Figur 3) . Wie der mittleren Teilabbildung der Figur 4 zu
entnehmen ist, werden dadurch sowohl das Aufschmelztiefenprofil als auch die Materialverteilung
beeinflusst. Das Aufschmelztiefenprofil ist immer noch näherungsweise homogen, jedoch sind die Einflüsse der Einzelspots als halbrunde Strukturen zu erkennen. Die Materialanhäufung in der Spurmitte wird deutlich geglättet. Dies ist darauf zurückzuführen, dass durch die Verschiebung der Spots in Belichtungsrichtung eine Belichtungspause in den Überlappbereichen entsteht, so dass die jeweiligen Teilbereiche kurzzeitig abkühlen können. Dies wirkt sich auf die Materialverteilung innerhalb der Schmelzspur aus. Die Verringerung der Leistung in Richtung der nachlaufenden Spots führt auch zu einem gleichmäßigeren Temperaturfeld aufgrund etwaiger Vorwärmeffekte durch die vorderen Spots.
Bei einer Umkehrung der Leistungsverteilung, d.h. einer Erhöhung der Leistung je Spot in Richtung der nachlaufenden Spots wird ein gegenteiliger Effekt hervorgerufen. Sowohl die Aufschmelztiefe als auch die Höhe des aufgebauten Materials werden in Richtung der nachlaufenden Spots größer (rechte Teilabbildung) . Die Begründung dafür liegt wiederum in einem veränderten Temperaturfeld. Vorteilhaft sind derartige Prozesss¬ trategien insbesondere zur Erhöhung der Detailauflösung einzusetzen, da damit die Materialverteilung während des Prozesses dynamisch der Geometrie des zu
erzeugenden Bauteils angepasst werden kann.
Eine weitere Möglichkeit, die sich durch eine Änderung des Energieeintrags ergibt, ist die Beein¬ flussung von Schmelzbadströmungen in Randbereichen des Bauteils. Im Allgemeinen werden die Spots des
Multispot-Arrays während der Überfahrt an einer
Bauteilkante entsprechend der Geometrie des Bauteils an- bzw. abgeschaltet. Abgesehen von wenigen Sonderfällen (z.B. Kanten senkrecht zur Belichtungsrichtung bei Verwendung eines Linienarrays ) erfolgt dies nicht zeitgleich. Durch den dadurch plötzlich wegfallenden Energieeintrag einzelner Spots erstarrt das Schmelzbad an diesen Stellen näherungsweise in der Form des Spots, d.h. typischerweise sichtbar halbkreisförmig. Dies ist in der linken Teilabbildung der Figur 5 dargestellt, die eine Draufsicht auf die auf diese Weise mit einem Linienarray (ohne Versatz der Spots in Bewegungs- richtung) erzeugte Schmelzspur darstellt. Durch eine stetige Erhöhung der Laserleistung des jeweils als nächstes abzuschaltenden Spots innerhalb des Arrays unter Ausnutzung des in der rechten Teilabbildung der Figur 4 beschriebenen Effekts lässt sich jedoch ein Glättungseffekt durch einen dadurch hervorgerufenen
Schmelzbadtransport erzielen. Das Ergebnis ist in der rechten Teilabbildung der Figur 5 dargestellt.
Figur 6 zeigt vier Beispiele, bei denen der
Spotabstand zwischen zwei nebeneinander liegenden Spots variiert wurde. Die vier Teilabbildungen repräsentieren jeweils Querschliffe der damit erzeugten Schmelzspuren. In diesem Beispiel wurde der Spotabstand Ays ausgehend von der linken oberen Teilabbildung bis zur rechten unteren Teilabbildung schrittweise erhöht. Die Unter- schiede im Schmelzbadtiefenprofil und der
Materialanhäufung in der Schmelzspur sind in den dargestellten Querschliffen deutlich zu erkennen. Die durchgezogene Linie kennzeichnet die Grenze zwischen aufgeschmolzenem und nicht aufgeschmolzenem Material.
Figur 7 zeigt den Einfluss der Variation der
Laserleistung bei drei nebeneinanderliegenden Spots. Die Laserleistung des mittleren Spots wurde hierbei in den vier Teilabbildungen, die wiederum jeweils einen Querschliff der erzeugten Schmelzspuren repräsentieren, bei gleichbleibender Leistung der jeweils außenliegenden Spots ausgehend von der linken oberen
Teilabbildung bis zur rechten unteren Teilabbildung schrittweise erhöht. Auch hier ist wiederum der
Einfluss auf das Aufschmelztiefenprofil und die
Materialverteilung innerhalb der Schmelzspur deutlich zu erkennen.
Figur 8 zeigt schließlich eine stark schematisierte Darstellung, anhand der die mit dem vorge¬ schlagenen Verfahren ermöglichte bessere Anpassung an die Bauteilgeometrie bei der Herstellung dreidimensio¬ naler Bauteile veranschaulicht wird. Im oberen Teil der Figur ist hierbei in der linken Teilabbildung die
Zielgeometrie 5 und in der rechten Teilabbildung das mit dem herkömmlichen Verfahren unter Verwendung eines einzelnen Spots generierte Bauteil 6 zu erkennen. Die Zielgeometrie 5 wird dabei in bekannter Weise in einzelne Schichten 7 unterteilt, die den Schichten beim Schichtaufbau des zu erzeugenden dreidimensionalen Bauteils entsprechen. Aufgrund der dargestellten
Schichten und der Bearbeitung mittels eines einzelnen Spots wird hier nur eine grobe Annäherung an die zu erzeugende Zielgeometrie 5 erreicht. Im unteren Teil der Figur sind die Verhältnisse bei der Nutzung des vorgeschlagenen Verfahrens dargestellt, bei dem das generierte Bauteil 6 (rechte Teilabbildung) der
Zielgeometrie 5 deutlich besser angenähert wird. Dies wird dadurch erreicht, dass die Leistungsverteilung 8 innerhalb des Multispot-Arrays (hier mit 5 Spots) und damit innerhalb einer gerade zu belichtenden Schicht mit dem vorgeschlagenen Verfahren geeignet variiert wird, wie dies in der Figur für die verschiedenen
Schichten angedeutet ist, so dass dadurch die
Materialverteilung auch innerhalb einer gerade
bearbeiteten Schicht gezielt beeinflusst werden kann. Bezugs zeichenliste
1 Bearbeitungskopf
2 Laserspot
3 optische Fasern
4 Fokussierelemente
5 Zielgeometrie
6 Bauteil
7 Schicht
8 Leistungsverteilung

Claims

Patentansprüche
Verfahren zur Bearbeitung einer WerkstoffSchicht mit energetischer Strahlung, insbesondere
Laserstrahlung, bei dem mehrere voneinander
getrennte energetische Strahlen zumindest zeitweise auf die WerkstoffSchicht gerichtet und in einer Bewegungsrichtung über die WerkstoffSchicht geführt werden, wobei die WerkstoffSchicht innerhalb eines zu bearbeitenden Bereiches unter Erzeugung
wenigstens eines zusammenhängenden Schmelzbades lokal aufgeschmolzen wird,
dadurch gekennzeichnet,
dass durch eine Variation einer Strahlungsleistung und/oder eines Spotabstands senkrecht zur
Bewegungsrichtung und/oder einer Spotgröße von jeweils in den zu bearbeitenden Bereich gerichteten energetischen Strahlen und/oder durch Einstellung eines gegenseitigen Versatzes von jeweils in den zu bearbeitenden Bereich gerichteten energetischen Strahlen parallel zur Bewegungsrichtung eine oder mehrere Eigenschaften des Schmelzbades und/oder einer durch Erstarren des Schmelzbades erzeugten Schmelzspur beeinflusst werden.
Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass zur Bearbeitung der WerkstoffSchicht ein
Bearbeitungskopf (1), von dem die energetischen Strahlen nebeneinander und/oder mit ihren Spots (2) teilweise überlappend auf die WerkstoffSchicht gerichtet werden, über die WerkstoffSchicht oder die WerkstoffSchicht relativ zum Bearbeitungskopf (1) bewegt wird.
Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass zur generativen Fertigung eines Bauteils (6) ein pulverförmiger Werkstoff für das Bauteil (6) entsprechend der Bauteilgeometrie schichtweise durch Bestrahlung mit der energetischen Strahlung aufgeschmolzen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
dass die Strahlungsleistung und/oder der
Spotabstand und/oder die Spotgröße und/oder der gegenseitige Versatz der jeweils in den zu bearbeitenden Bereich gerichteten energetischen Strahlen so variiert oder voneinander abweichend eingestellt wird oder werden, dass eine
Materialverteilung innerhalb der Schmelzspur vergleichmäßigt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
dass die Strahlungsleistung und/oder der
Spotabstand und/oder die Spotgröße und/oder der gegenseitige Versatz der jeweils in den zu bearbeitenden Bereich gerichteten energetischen Strahlen so variiert oder voneinander abweichend eingestellt wird oder werden, dass eine
Materialverteilung innerhalb der Schmelzspur gegenüber einer Bearbeitung ohne eine derartige Variation und/oder einen derartigen Versatz verändert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
dass die Strahlungsleistung und/oder der
Spotabstand und/oder die Spotgröße und/oder der gegenseitige Versatz der jeweils in den zu
bearbeitenden Bereich gerichteten energetischen Strahlen so variiert oder voneinander abweichend eingestellt wird oder werden, dass eine Schmelzbad- konvektion verringert oder gezielt hervorgerufen oder verstärkt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
dass die Strahlungsleistung und/oder der
Spotabstand und/oder die Spotgröße und/oder der gegenseitige Versatz der jeweils in den zu
bearbeitenden Bereich gerichteten energetischen Strahlen so variiert oder voneinander abweichend eingestellt wird oder werden, dass eine Aufschmelz¬ tiefe über den vom Schmelzbad eingenommenen Bereich vergleichmäßigt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
dass die Strahlungsleistung und/oder der
Spotabstand und/oder die Spotgröße und/oder der gegenseitige Versatz der jeweils in den zu
bearbeitenden Bereich gerichteten energetischen Strahlen so variiert oder voneinander abweichend eingestellt wird oder werden, dass ein Aufschmelztiefenprofil über den vom Schmelzbad eingenommenen Bereich gegenüber einer Bearbeitung ohne eine derartige Variation und/oder einen derartigen Versatz verändert wird.
Verfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein gegenseitiger Versatz der jeweils in den zu bearbeitenden Bereich gerichteten energetischen Strahlen in Bewegungsrichtung eingestellt wird, bei dem ausgehend von einer ersten Seite des Schmelzbades jeder in Richtung der gegenüberliegenden zweiten Seite des Schmelzbades jeweils benachbarte Strahl einen Versatz in Bewegungsrichtung aufweist, und die Strahlungsleistung der energetischen
Strahlen von der ersten Seite zur zweiten Seite hin ansteigt .
Verfahren nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein gegenseitiger Versatz der jeweils in den zu bearbeitenden Bereich gerichteten energetischen Strahlen in Bewegungsrichtung eingestellt wird, bei dem ausgehend von einer ersten Seite des Schmelzbades jeder in Richtung der gegenüberliegenden zweiten Seite des Schmelzbades jeweils benachbarte Strahl einen Versatz in Bewegungsrichtung aufweist, und die Strahlungsleistung der energetischen
Strahlen von der ersten Seite zur zweiten Seite hin abnimmt .
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, dass die Variation der Strahlungsleistung und/oder des Spotabstands und/oder der Spotgröße der jeweils in den zu bearbeitenden Bereich gerichteten
energetischen Strahlen relativ zueinander erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet,
dass die Strahlungsleistung und/oder der
Spotabstand und/oder die Spotgröße und/oder der gegenseitige Versatz der jeweils in den zu
bearbeitenden Bereich gerichteten energetischen Strahlen bei der generativen Fertigung von
Bauteilen (6) so variiert oder voneinander
abweichend eingestellt wird oder werden, dass eine zu erzeugende Bauteilgeometrie besser angenähert wird als bei einer Bearbeitung mit den
energetischen Strahlen ohne eine derartige
Variation und/oder einen derartigen Versatz.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet,
dass die Strahlungsleistung bei der generativen Fertigung von Bauteilen (6) so variiert wird, dass eine Aufschmelztiefe und/oder Materialverteilung an die zu erzeugende Bauteilgeometrie angepasst wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet,
dass die Strahlungsleistung bei der generativen Fertigung von Bauteilen (6) so variiert wird, dass in Randbereichen des Bauteils (6) durch
Schmelzetluss eine Kantenglättung erfolgt.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet,
dass der Spotabstand senkrecht zur Bewegungs¬ richtung bei der generativen Fertigung von
Bauteilen (6) so variiert wird, dass eine
Aufschmelztiefe an die zu erzeugenden Bauteil¬ geometrie angepasst wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Spotabstand senkrecht zur Bewegungs¬ richtung bei der generativen Fertigung von
Bauteilen (6) so variiert wird, dass Temperatur¬ schwankungen innerhalb der WerkstoffSchicht verringert werden.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Spotabstand senkrecht zur Bewegungs- richtung bei der generativen Fertigung von
Bauteilen (6) so variiert wird, dass durch
Verringerung des Spotabstandes eine Erhöhung der Kantengenauigkeit erreicht wird. 18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17,
dadurch gekennzeichnet,
dass die energetischen Strahlen mit mehreren
Laserstrahlquellen oder mit einer Laserstrahlquelle erzeugt werden, deren Laserstrahlung auf mehrere Laserstrahlen aufgeteilt wird.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18,
dadurch gekennzeichnet, dass zur Bearbeitung der WerkstoffSchicht mehrere Bearbeitungsköpfe (1), von denen jeweils die energetischen Strahlen nebeneinander und/oder mit ihren Spots teilweise überlappend auf die
WerkstoffSchicht gerichtet werden, simultan über die Werkstoffschicht bewegt werden oder die
WerkstoffSchicht relativ zu den Bearbeitungsköpfen (1) bewegt wird.
PCT/EP2017/070916 2017-08-18 2017-08-18 Vefahren zur bearbeitung einer werkstoffschicht mit energetischer strahlung variabler energieverteilung Ceased WO2019034259A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/EP2017/070916 WO2019034259A1 (de) 2017-08-18 2017-08-18 Vefahren zur bearbeitung einer werkstoffschicht mit energetischer strahlung variabler energieverteilung

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/EP2017/070916 WO2019034259A1 (de) 2017-08-18 2017-08-18 Vefahren zur bearbeitung einer werkstoffschicht mit energetischer strahlung variabler energieverteilung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2019034259A1 true WO2019034259A1 (de) 2019-02-21

Family

ID=59829329

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2017/070916 Ceased WO2019034259A1 (de) 2017-08-18 2017-08-18 Vefahren zur bearbeitung einer werkstoffschicht mit energetischer strahlung variabler energieverteilung

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2019034259A1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021222193A1 (en) * 2020-04-27 2021-11-04 Blade Dynamics Lllp Treatment of a fibre reinforced composite element
EP3944915A1 (de) * 2020-07-30 2022-02-02 The Boeing Company Laseranordnung zur laserpulverbettschmelzverarbeitung von metalllegierungen

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2596901B1 (de) 2011-11-24 2014-11-05 SLM Solutions GmbH Optische Bestrahlungsvorrichtung für eine Anlage zur Herstellung von dreidimensionalen Werkstücken durch Bestrahlen von Pulverschichten eines Rohstoffpulvers mit Laserstrahlung
DE102013011675A1 (de) * 2013-07-11 2015-01-15 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zur generativen Bauteilfertigung mit reduzierten thermischen Gradienten
WO2015003804A1 (de) 2013-07-11 2015-01-15 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Vorrichtung und verfahren zur generativen bauteilfertigung
EP2875897B1 (de) 2013-11-21 2016-01-20 SLM Solutions Group AG Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung eines Bestrahlungssystems zum Herstellen eines dreidimensionalen Werkstückes
WO2016128430A1 (de) 2015-02-10 2016-08-18 Trumpf Laser- Und Systemtechnik Gmbh Bestrahlungseinrichtung, bearbeitungsmaschine und verfahren zum herstellen einer schicht bzw. eines teilbereichs einer schicht eines dreidimensionalen bauteils
US20170021454A1 (en) 2015-06-10 2017-01-26 Ipg Photonics Corporation Multiple beam additive manufacturing
DE102015119745A1 (de) * 2015-11-16 2017-05-18 Cl Schutzrechtsverwaltungs Gmbh Vorrichtung zur generativen Herstellung eines dreidimensionalen Objekts

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2596901B1 (de) 2011-11-24 2014-11-05 SLM Solutions GmbH Optische Bestrahlungsvorrichtung für eine Anlage zur Herstellung von dreidimensionalen Werkstücken durch Bestrahlen von Pulverschichten eines Rohstoffpulvers mit Laserstrahlung
DE102013011675A1 (de) * 2013-07-11 2015-01-15 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zur generativen Bauteilfertigung mit reduzierten thermischen Gradienten
WO2015003804A1 (de) 2013-07-11 2015-01-15 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Vorrichtung und verfahren zur generativen bauteilfertigung
EP2875897B1 (de) 2013-11-21 2016-01-20 SLM Solutions Group AG Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung eines Bestrahlungssystems zum Herstellen eines dreidimensionalen Werkstückes
WO2016128430A1 (de) 2015-02-10 2016-08-18 Trumpf Laser- Und Systemtechnik Gmbh Bestrahlungseinrichtung, bearbeitungsmaschine und verfahren zum herstellen einer schicht bzw. eines teilbereichs einer schicht eines dreidimensionalen bauteils
US20170021454A1 (en) 2015-06-10 2017-01-26 Ipg Photonics Corporation Multiple beam additive manufacturing
DE102015119745A1 (de) * 2015-11-16 2017-05-18 Cl Schutzrechtsverwaltungs Gmbh Vorrichtung zur generativen Herstellung eines dreidimensionalen Objekts

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021222193A1 (en) * 2020-04-27 2021-11-04 Blade Dynamics Lllp Treatment of a fibre reinforced composite element
US20230158714A1 (en) * 2020-04-27 2023-05-25 Blade Dynamics Lllp Treatment of a fibre reinforced composite element
EP3944915A1 (de) * 2020-07-30 2022-02-02 The Boeing Company Laseranordnung zur laserpulverbettschmelzverarbeitung von metalllegierungen
CN114054770A (zh) * 2020-07-30 2022-02-18 波音公司 用于金属合金的激光器粉末床融合处理的激光器阵列
US11964324B2 (en) 2020-07-30 2024-04-23 The Boeing Company Laser array for laser powder bed fusion processing of metal alloys
CN114054770B (zh) * 2020-07-30 2025-01-07 波音公司 用于金属合金的激光器粉末床融合处理的激光器阵列
US12263524B2 (en) 2020-07-30 2025-04-01 The Boeing Company Laser array for laser powder bed fusion processing of metal alloys

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3256285B1 (de) Bestrahlungseinrichtung, bearbeitungsmaschine und verfahren zum herstellen einer schicht bzw. eines teilbereichs einer schicht eines dreidimensionalen bauteils
EP3866999B1 (de) Verfahren und vorrichtung zum herstellen eines dreidimensionalen werkstücks
WO2019091621A1 (de) Schichtselektive belichtung im überhangbereich bei der generativen fertigung
DE102017212565B4 (de) Verfahren zum Erzeugen eines zusammenhängenden Flächenbereichs, Bestrahlungseinrichtung und Bearbeitungsmaschine
EP3242762A1 (de) Vorrichtung und generatives schichtbauverfahren zur herstellung eines dreidimensionalen objekts mit mehrzahligen strahlen
EP3414044B1 (de) Verfahren zum herstellen mindestens eines teilbereichs einer schicht eines dreidimensionalen bauteils
EP2909007A1 (de) Vorrichtung und verfahren zur generativen bauteilfertigung
EP3523082B1 (de) Verfahren zum gravieren, markieren und/oder beschriften eines werkstückes mit einem laserplotter und laserplotter hierfür
DE102014222302A1 (de) Herstellen eines Bauteils durch Selektives Laserschmelzen
DE102017206792A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zum generativen Herstellen eines dreidimensionalen Objekts
EP3346314B1 (de) Vorrichtung und verfahren zur formung eines laserstrahls durch einen programmierbaren strahlformer
DE102013011675A1 (de) Verfahren zur generativen Bauteilfertigung mit reduzierten thermischen Gradienten
DE102011113246A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Strukturieren von Oberflächen durch Bearbeitung mit energetischer Strahlung
DE102020213711A1 (de) Planungseinrichtung und Verfahren zur Planung einer lokal selektiven Bestrahlung eines Arbeitsbereichs mit einem Energiestrahl, Computerprogrammprodukt zur Durchführung eines solchen Verfahrens, Fertigungseinrichtung mit einer solchen Planungseinrichtung, und Verfahren zum additiven Fertigen eines Bauteils aus einem Pulvermaterial
DE102016213420A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum generativen Herstellen eines Bauteils
WO2023078762A1 (de) Verfahren, planungsvorrichtung und computerprogrammprodukt zum planen einer lokal selektiven bestrahlung eines arbeitsbereichs mit einem energiestrahl, sowie verfahren, fertigungsvorrichtung und computerprogrammprodukt zum additiven fertigen von bauteilen aus einem pulvermaterial
DE102020209172A1 (de) Fertigungseinrichtung zum additiven Fertigen von Bauteilen aus einem Pulvermaterial, Verfahren zum Verändern eines Strahlprofils eines Energiestrahls, und Verwendung von wenigstens einem akustooptischen Deflektor
DE102021213599B4 (de) Verfahren zum Herstellen einer dünnwandigen Struktur
EP4185429A1 (de) Fertigungseinrichtung zum additiven fertigen von bauteilen aus einem pulvermaterial, verfahren zum verändern eines strahlprofils eines energiestrahls, und verwendung von wenigstens einem akustooptischen deflektor
EP4185428A1 (de) Fertigungseinrichtung und verfahren zum additiven herstellen eines bauteils aus einem pulvermaterial, sowie verfahren zum erzeugen eines bestimmten intensitätsprofils eines energiestrahls
EP4045212A1 (de) Verfahren zum betreiben einer einrichtung zur additiven herstellung eines dreidimensionalen objekts sowie verfahren zum erstellen eines prozessfensters zur durchführung des vorgenannten verfahrens
DE102015201552B4 (de) Herstellvorrichtung für die Herstellung von dreidimensionalen Objekten mittels Lasersintern
WO2019179604A1 (de) Vorrichtung und verfahren zur formung eines laserstrahls durch einen programmierbaren strahlformer
DE102020209173B4 (de) Fertigungseinrichtung und Verfahren zum additiven Herstellen eines Bauteils aus einem Pulvermaterial, sowie Verfahren zum Erzeugen eines bestimmten Intensitätsprofils eines Energiestrahls
DE102024116738A1 (de) Verfahren zum schichtweisen aufbau eines bauteils

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 17764514

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 17764514

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1