WO2019137711A1 - Verfahren zur einstellung der oberflächenrauheit eines metallischen bauteils - Google Patents

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Wilhelm Herzog
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Definitions

  • the invention relates to a method for adjusting a surface roughness of a metallic component, which is Herge by a generative manufacturing process is.
  • Metallic components such as, for example, components of an internal combustion engine or turbomachine, are increasingly produced by means of additive manufacturing processes, in particular via 3D printing processes.
  • metallic components Using a generative manufac turing procedure produced, metallic components have a relatively large surface roughness in the order of R a of up to 20 pm on its surface. It is therefore necessary to reduce the surface roughness of metallic components produced by an additive manufacturing process.
  • the invention has the object, a novel Ver drive to adjust the surface roughness of a metallic component to create.
  • This object is achieved by a method for adjusting the surface roughness of a metallic component according to claim 1.
  • the first produced by a generative manufacturing process metallic component at least one roughness with respect to the surface to be machined surface is subjected to an erosive manufacturing process un. Subsequently, the component is subjected to a coating process on the respective surface to be treated with respect to the surface roughness.
  • a generative manufacturing process set the combination of an erosive pro duction process with a subsequent coating process to be carried out ren proposed to adjust the surface roughness of a metallic component, wel Ches was prepared by a generative manufacturing process set. The combination of the abrasive manufacturing process with the subsequent coating process allows a particularly efficient setting of a desired surface roughness, which could drive either by the erosive Heinrichsver alone or by the coating process alone.
  • the surface area to be machined with respect to the surface roughness is subjected to an electrochemical Abtragverfah ren, preferably an electropolishing.
  • an electrochemical removal process such as electropolishing is particularly preferred.
  • the respective surface roughness to be machined surface after the electro-Abtragver drive an electrochemical coating process, preferably a galvanic nickel plating subjected.
  • an electrochemical coating process such as electroplating after the electrochemical removal process is particularly preferred.
  • the combi nation of the electrochemical Abtragvons with the subsequent electrochemical coating process allows a highly efficient setting of the desired surface roughness on a metallic component, which was produced by a generative manufacturing process.
  • Fig. 1 is a block diagram to illustrate the Ver invention for adjusting a surface roughness of a metallic component, which is Herge by a generative manufacturing process is.
  • the present invention relates to the production of metallic components having a desired surface roughness.
  • a metallic component is manufactured via a manufacturing process such as 3D printing.
  • a definite th surface roughness is set at the at least one surface thereof on the produced by a generative manufacturing method, metallic component.
  • the metallic component is first subjected to an abtra ing manufacturing process in a first step 2 on a surface to be machined surface roughness.
  • the respective surface to be machined with respect to the surface roughness of the metallic component is preferably subjected to an electrochemical removal method such as electropolishing.
  • the component to be machined is at least partially positioned in an electrolyte, wherein material is Testtra by applying an electrical voltage from the surface to be machined of the metallic component. Details of the electropolishing are familiar to the person mentioned here.
  • the construction part at the respective surface to be treated with respect to the surface roughness is subjected to a coating process, preferably an electrochemical coating process.
  • a coating process preferably an electrochemical coating process.
  • galvanic nickel plating most preferably nickel-plating, is preferably used. Details of galvanic nickel plating are also familiar to the person skilled in the art.
  • the invention thus relates to the combination of an ablative production process, preferably an electrochemical removal process, with a subsequent coating process to be carried out thereon, in particular an electrochemical coating process, with high efficiency on a surface of a metallic component which is driven by a generative manufacturing process was prepared to set a desired surface roughness.
  • a surface roughness Ra in the order of magnitude of between 5 ⁇ m and 20 ⁇ m
  • a roughness Ra of not more than 1.0 ⁇ m can be given particularly preferably by combining the abrading production method with the coating method on the respective surface of the metallic component to be processed of a maximum of 0.8 pm.

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Abstract

Verfahren zur Einstellung einer Oberflächenrauheit eines metallischen Bauteils, welches durch ein generatives Fertigungsverfahren hergestellt ist. Zunächst wird das durch ein generatives Fertigungsverfahren hergestellte, metallische Bauteil an mindestens einer hinsichtlich der Oberflächenrauheit zu bearbeitenden Oberfläche einem abtragenden Fertigungsverfahren unterzogen. Anschließend hieran wird das Bauteil an der jeweiligen hinsichtlich der Oberflächenrauheit zu bearbeitenden Oberfläche einem Beschichtungsverfahren unterzogen.

Description

Verfahren zur Einstellung der Oberflächenrauheit eines metallischen Bauteils
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Einstellung einer Oberflächenrauheit eines metallischen Bauteils, welches durch ein generatives Fertigungsverfahren herge stellt ist.
Metallische Bauteile, wie zum Beispiele Bauteile einer Brennkraftmaschine oder Strömungsmaschine werden zunehmend über generative Fertigungsverfahren, insbesondere über 3D-Druckverfahren, hergestellt. Mithilfe eines generativen Fer tigungsverfahrens hergestellte, metallische Bauteile verfügen über eine relativ große Rauheit in der Größenordnung von Ra bis zu 20 pm an deren Oberfläche. Es ist daher erforderlich, die Oberflächenrauheit metallischer Bauteile, die durch ein generatives Fertigungsverfahren hergestellt worden sind, zu reduzieren.
Fliervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein neuartiges Ver fahren zur Einstellung der Oberflächenrauheit eines metallischen Bauteils zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Einstellung der Oberflächenrauheit eines metallischen Bauteils nach Anspruch 1 gelöst.
Erfindungsgemäß wird zunächst das durch ein generatives Fertigungsverfahren hergestellte, metallische Bauteil an mindestens einer hinsichtlich der Oberflächen rauheit zu bearbeitenden Oberfläche einem abtragenden Fertigungsverfahren un terzogen. Anschließend hieran wird das Bauteil an der jeweiligen hinsichtlich der Oberflächenrauheit zu bearbeitenden Oberfläche einem Beschichtungsverfahren unterzogen. Mit der hier vorliegenden Erfindung wird die Kombination eines abtragenden Ferti gungsverfahrens mit einem nachfolgend durchzuführenden Beschichtungsverfah ren vorgeschlagen, um die Oberflächenrauheit eines metallischen Bauteils, wel ches durch ein generatives Fertigungsverfahren hergestellt wurde, einzustellen. Die Kombination des abtragenden Fertigungsverfahrens mit dem nachfolgenden Beschichtungsverfahren erlaubt dabei eine besonders effiziente Einstellung einer gewünschten Oberflächenrauheit, die weder durch das abtragende Fertigungsver fahren alleine noch durch das Beschichtungsverfahren alleine hergestellt werden könnte.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung wird die jeweilige hinsichtlich der Oberflä chenrauheit zu bearbeitende Oberfläche einem elektrochemischen Abtragverfah ren, vorzugsweise einem Elektropolieren, unterzogen. Das Nutzen eines elektro chemischen Abtragverfahrens wie Elektropolieren ist besonders bevorzugt.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung wird die jeweilige hinsichtlich der Oberflä chenrauheit zu bearbeitende Oberfläche nach dem elektrochemischen Abtragver fahren einem elektrochemischen Beschichtungsverfahren, vorzugsweise einem galvanischen Vernickeln, unterzogen. Das Verwenden eines elektrochemischen Beschichtungsverfahrens wie galvanisches Vernickeln im Anschluss an das elekt rochemische Abtragverfahren ist besonders bevorzugt. Insbesondere die Kombi nation des elektrochemischen Abtragverfahrens mit dem nachfolgenden elektro chemischen Beschichtungsverfahren erlaubt ein hocheffizientes Einstellen der gewünschten Oberflächenrauheit an einem metallischen Bauteil, welches durch ein generatives Fertigungsverfahren hergestellt wurde.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprü chen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt: Fig. 1 ein Blockschaltbild zur Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Ver fahren zur Einstellung einer Oberflächenrauheit eines metallischen Bauteils, welches durch ein generatives Fertigungsverfahren herge stellt ist.
Die hier vorliegende Erfindung betrifft das Herstellen von metallischen Bauteilen mit einer gewünschten Oberflächenrauheit.
In einem Schritt 1 wird ein metallisches Bauteil hergestellt, und zwar über ein ge neratives Fertigungsverfahren wie 3D-Drucken.
Nachfolgend wird an dem durch ein generatives Fertigungsverfahren hergestell ten, metallischen Bauteil an mindestens einer Oberfläche desselben eine definier te Oberflächenrauheit eingestellt.
Hierzu wird zunächst in einem ersten Schritt 2 an einer hinsichtlich der Oberflä chenrauheit zu bearbeitenden Oberfläche das metallische Bauteil einem abtra genden Fertigungsverfahren unterzogen. Hierbei wird die jeweilige hinsichtlich der Oberflächenrauheit zu bearbeitende Oberfläche des metallischen Bauteils vor zugsweise einem elektrochemischen Abtragverfahren wie Elektropolieren unter zogen.
Beim Elektropolieren wird das zu bearbeitende Bauteil zumindest abschnittsweise in einem Elektrolyt positioniert, wobei durch Anlegen einer elektrischen Spannung von der zu bearbeitenden Oberfläche des metallischen Bauteils Material abgetra gen wird. Details des Elektropolierens sind dem hier angesprochenen Fachmann geläufig. Anschließend an das elektrochemische Abtragverfahren in Schritt 2 wird das Bau teil an der jeweiligen hinsichtlich der Oberflächenrauheit zu bearbeitenden Ober fläche einem Beschichtungsverfahren, vorzugsweise einem elektrochemischen Beschichtungsverfahren, unterzogen. Als elektrochemisches Beschichtungsver- fahren findet dabei vorzugsweise galvanisches Vernickeln, höchst bevorzugt Glanzvernickeln, Verwendung. Details des galvanischen Vernickelns sind dem hier angesprochenen Fachmann ebenfalls geläufig.
Die Erfindung betrifft also die Kombination eines abtragenden Fertigungsverfah- rens, bevorzugt eines elektrochemischen Abtragverfahrens, mit einem anschlie ßend hieran auszuführenden Beschichtungsverfahren, insbesondere einem elekt rochemischen Beschichtungsverfahren, um so mit hoher Effizienz an einer Ober fläche eines metallischen Bauteils, welches durch ein generatives Fertigungsver fahren hergestellt wurde, eine gewünschte Oberflächenrauheit einzustellen. Aus- gehend von einer Oberflächenrauheit Ra in der Größenordnung zwischen 5 pm und 20 pm kann so durch die Kombination des abtragenden Fertigungsverfahrens mit dem Beschichtungsverfahren an der jeweiligen Oberfläche des zu bearbeiten den metallischen Bauteils eine Rauheit Ra von maximal 1 ,0 pm, besonders bevor zugt von maximal 0,8 pm, eingestellt werden.
Obwohl die Kombination eines elektrochemischen Abtragverfahrens mit einem nachfolgenden elektrochemischen Beschichtungsverfahrens für eine hocheffizien te Einstellung der Oberflächenrauheit an einem metallischen, generativ hergestell ten Bauteil besonders bevorzugt ist, ist es grundsätzlich möglich, als abtragendes Fertigungsverfahren auch ein abrasives Verfahren, wie Schleifen, zu nutzen. Die Verwendung eines elektrochemischen Abtragverfahrens in Kombination mit einem elektrochemischen Beschichtungsverfahren ist jedoch besonders bevorzugt. Bezugszeichenliste
1 Schritt
2 Schritt
3 Schritt

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Einstellung einer Oberflächenrauheit eines metallischen Bau teils, welches durch ein generatives Fertigungsverfahren hergestellt ist, gekennzeichnet durch folgende Schritte
zunächst wird das durch ein generatives Fertigungsverfahren herge stellte, metallische Bauteil an mindestens einer hinsichtlich der Oberflächen rauheit zu bearbeitenden Oberfläche einem abtragenden Fertigungsverfah ren unterzogen,
anschließend hieran wird das Bauteil an der jeweiligen hinsichtlich der
Oberflächenrauheit zu bearbeitenden Oberfläche einem Beschichtungsver fahren unterzogen.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige hinsichtlich der Oberflächenrauheit zu bearbeitende Oberfläche einem elekt rochemischen Abtragverfahren unterzogen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als elektro chemisches Abtragverfahren Elektropolieren verwendet wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige hinsichtlich der Oberflächenrauheit zu bearbeitende Ober fläche im Anschluss die Bearbeitung mit dem Abtragverfahren einem elektro chemischen Beschichtungsverfahren unterzogen wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass als elektro chemisches Beschichtungsverfahren galvanisches Vernickeln verwendet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass als galvani sches Vernickeln Glanzvernickeln verwendet wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das durch ein generatives Fertigungsverfahren hergestellte, metallische Bauteil an der jeweiligen hinsichtlich der Oberflächenrauheit zu bearbeiten den Oberfläche eine Rauheit Ra in der Größenordnung zwischen 5 pm und 20 pm aufweist, wobei durch die Kombination des abtragenden Fertigungs verfahrens und des sich anschließenden Beschichtungsverfahren an der je weiligen hinsichtlich der Oberflächenrauheit zu bearbeitenden Oberfläche ei- ne Rauheit Ra von maximal 1 ,0 pm eingestellt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass an der jeweili gen hinsichtlich der Oberflächenrauheit zu bearbeitenden Oberfläche eine Rauheit Ra von maximal 0,8 pm eingestellt wird.
PCT/EP2018/084123 2018-01-11 2018-12-10 Verfahren zur einstellung der oberflächenrauheit eines metallischen bauteils WO2019137711A1 (de)

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