WO2022167408A1 - Irradiation strategy for additive manufacturing with pulsed irradiation - Google Patents

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WO2022167408A1
WO2022167408A1 PCT/EP2022/052324 EP2022052324W WO2022167408A1 WO 2022167408 A1 WO2022167408 A1 WO 2022167408A1 EP 2022052324 W EP2022052324 W EP 2022052324W WO 2022167408 A1 WO2022167408 A1 WO 2022167408A1
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irradiation
energy input
pulsed energy
pulsed
material layer
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PCT/EP2022/052324
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Fabian GÖBEL
Timo HEITMANN
Jan Pascal Bogner
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Siemens Energy Global GmbH & Co. KG
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Definitions

  • the present invention relates to a method for irradiating a material layer in the additive manufacturing of a component, and a corresponding computer program or computer program product.
  • Said component is preferably provided for use in the hot gas path of a gas turbine.
  • the component relates to a component to be cooled with a thin-walled or filigree design.
  • the component can be a component for use in automobiles or in the aviation sector.
  • Such components are the subject of constant improvement, in particular to increase their efficiency in use.
  • additive manufacturing processes colloquially also referred to as 3D printing
  • powder bed processes such as selective laser melting (SLM) or laser sintering (SLS), or electron beam melting (EBM).
  • SLM selective laser melting
  • SLS laser sintering
  • EBM electron beam melting
  • Other additive processes are, for example, “ Directed Energy Deposition (DED) “methods, in particular laser deposition welding, electron beam or plasma powder welding, wire welding, metallic powder injection molding, so-called “sheet lamination” methods, or thermal spraying methods (VPS LPPS, GDCS).
  • DED Directed Energy Deposition
  • a method for selective laser melting with pulsed radiation is known, for example, from EP 3 022 008 B1.
  • Additive manufacturing methods have also proven to be particularly advantageous for complex or filigree components, for example labyrinth-like structures, cooling structures and/or lightweight structures.
  • additive manufacturing is advantageous due to a particularly short chain of process steps, since a manufacturing or manufacturing step of a component can be carried out largely on the basis of a corresponding CAD file and the selection of corresponding manufacturing parameters.
  • Components manufactured in a conventional way, for example by casting, are far behind the additive manufacturing route, for example in terms of their freedom of shape and also in relation to the required throughput time and the associated high costs and the manufacturing effort.
  • the powder bed process inherently creates high thermal stresses in the component structure.
  • irradiation paths or vectors that are too short lead to severe overheating, which in turn often leads to distortion of the structure.
  • Severe warping during the build process easily leads to structural detachments, thermal distortion, or geometric deviations outside of an allowable tolerance.
  • New LPBF process developments or related methods sometimes use a pulse-modulated ("pw" for "pulsed-wave”) laser for welding processing, in particular in order to weld thin-walled structures with wall thicknesses or Melting track widths of approx . Produce 100 pm or less .
  • This structural dissolution is limited in particular by the coupling of the solidification process to the discrete solidification of individual melting baths.
  • pw processes for thin-walled structures, as well as for other applications are only possible in comparatively low-frequency pulse ranges anyway. From a pulse frequency of around 4000 Hz upwards, the high temporal (and spatial) energy introduced by conventional pulsed energy injections means that there are effectively no more discrete melt pools or these can no longer solidify discretely.
  • the pw process means an improved spatial resolution of the structures to be built; but also significant limitations in process efficiency.
  • One aspect of the present invention relates to a method for irradiating a material layer in the additive, in particular powder bed-based, production of a component, comprising determining a first pulsed energy input into the material layer along an irradiation vector, the first energy input having a plurality of separate, in particular discrete or spaced apart, Schmelz zbaden in the material layer causes. There is expediently no overlap between these separate melting baths.
  • the method also includes specifying a second and/or third or further, in particular offset, pulsed energy input into the material layer along the same irradiation vector, with this second and/or further energy input irradiating material regions between the separate melt baths caused by the first pulsed energy input effected, wherein layer material is uniformly or is continuously irradiated or may be solidified along the irradiation vector.
  • this procedure can be used to decouple the process from the necessary cooling time of discrete melting baths.
  • the use of an irradiation of the material layer based on the two modes or Energy inputs that individual discrete melting baths of each material layer cool down in parallel (simultaneously) and a melting track, which was interrupted by the first pulsed energy inputs can advantageously be completed by the second or further pulsed energy inputs to form a continuous melting track.
  • the pulsed energy inputs described are advantageously, but not necessarily, of the same species or uniform. A difference in these energy inputs may only be due to the arrangement or local application of these energy inputs by an energy beam, for example a laser or an electron beam, can be determined in the powder bed.
  • the approach described increases a maximum possible frequency in the pulsed irradiation by decoupling it from the cooling time, which increases productivity or Ef fi ciency of selective additive manufacturing processes, as a significant limitation, can be significantly increased or improved.
  • the first and the second pulsed energy input each bring about a discrete solidification of material in the layer.
  • the second pulsed energy input is determined in such a way that a plurality of separate melt pools is also created in the material layer, with these melt pools being offset along the said irradiation vector, preferably in terms of time and/or space in relation to those brought about by the first pulsed energy input Schmel zbaden are arranged.
  • This embodiment expediently enables the technical improvements described above.
  • the second pulsed energy input is applied with a time delay relative to the first pulsed energy input, in particular in order to achieve the discrete solidification of the molten baths resulting therefrom.
  • the energy inputs mentioned are defined in such a way that melting baths or Traces of melting of the (solidified) layer material, which result from the irradiation with the first pulsed energy input and melting pools, which result from the irradiation with the second pulsed energy input in the material layer, between 30% and 60%, in particular 50%, a melting pool width with overlap the different melting baths in each case in order to achieve continuous material hardening.
  • the melting bath width can measure the melting baths that result from the first energy input and/or those that result from the second energy input.
  • a melting trace or a material application or a welding track which results from the irradiation with the first and/or the second pulsed energy input, a, in particular average, width which corresponds to one to one and a half times the diameter of the energy beam.
  • the melt track width can be appropriately dimensioned based on the corresponding beam diameter.
  • a melting trace or an application of material or a trace of welding which results from the irradiation with the first and/or the second pulsed energy input, a, in particular average, width of, for example, less than 100 ⁇ m, preferably between 80 ⁇ m and 100 ⁇ m.
  • the first and/or the second pulsed energy input for selective irradiation of the material layer is determined, with the particular aim of increasing or doubling the productivity of the process—compared to conventional irradiation - A two- to ten-fold irradiation speed, in particular four-fold irradiation speed and furthermore a two- to ten-fold irradiation power, in particular four-fold irradiation power, selected for the process.
  • an absolute irradiation speed which is used for irradiation according to the first and/or the second energy input, is between 50 mm/s and 10, for example. 000 mm/s, in particular between 50 mm/s and 1500 mm/s.
  • the first and second pulsed energy inputs are brought about by an energy beam from the same beam source, for example a laser or electron source.
  • the advantages according to the invention can even be used in simple additive manufacturing systems that do not include a plurality of radiation sources.
  • this configuration is inherently limited by the singular beam source in terms of the irradiation vector length to be scanned. Because, after a critical cooling time, shrinkage or Solidification effects that lead to a disadvantageous structural result of the weld track and possibly to a loss of homogeneity and resolution of the material application.
  • the critical dimension of the irradiation vector length is defined by an interaction of the raw material used, the set irradiation speed, the heat input and, if necessary, further parameters .
  • the first and second pulsed energy inputs are brought about by energy beams from different beam sources.
  • the limitation of this irradiation strategy to a critical vector length can advantageously be circumvented, in contrast to irradiation with only a single energy beam.
  • the first and second pulsed energy inputs can be coordinated or applied here in such a way that, on the one hand, discrete solidification is still is performed, but on the other hand no shrinkage or solidification effects occur.
  • the irradiation method is a computer-implemented method.
  • Another aspect of the present invention relates to a computer program or Computer program product, comprising instructions which, when a corresponding program is executed by a computer, for example for controlling the irradiation in an additive manufacturing system, cause the computer to generate irradiation vectors in an additive manufacturing process according to the specified first pulsed energy input and the specified second pulsed energy input as described, to irradiate .
  • a CAD file or a computer program product can, for example, be used as a (volatile or non-volatile) storage or playback medium, e.g. B. a memory card, a USB stick, a CD-ROM or DVD, or in the form of a downloadable file provided or included by a server and/or in a network.
  • the provision can also be made, for example, in a wireless communication network by transferring a corresponding file with the computer program product.
  • a computer program product can be program code, machine code or include numerical control instructions, such as G-code and/or other executable program instructions in general.
  • the computer program product can also contain geometry data or design data in a three-dimensional format or included as CAD data or . include a program or program code for providing this data.
  • Configurations, features and/or advantages that relate to the irradiation method in the present case can also directly relate to the computer program product or a correspondingly manufactured component, and vice versa.
  • the term "and/or” or “or,” when used in a series of two or more items, means that each of the listed items may be used alone; or any combination of two or more of the listed items may be used.
  • FIG. 1 uses a schematic sectional view to indicate basic process steps of a powder bed-based, additive manufacturing process.
  • FIG. 2 shows a schematic sketch of a sequence of pulsed energy inputs along an irradiation vector in additive manufacturing.
  • FIG. 3 compares a sequence of energy inputs similar to FIG. 2 with a corresponding pulse shape of an energy beam.
  • FIG. 4 indicates a sequence of pulsed energy inputs according to the invention for additive manufacturing.
  • FIG. 1 shows an additive manufacturing system 100 .
  • the manufacturing system 100 is preferably designed as an LPBF system (selective laser melting) and for the additive construction of construction share or components designed from a powder bed.
  • LPBF selective laser melting
  • the system 100 can also be a system for electron beam melting or selective laser sintering.
  • the system has a construction platform 1 .
  • a component 10 to be produced additively is produced in layers on the construction platform 1 .
  • the powder bed is formed by a powder 6 which can be distributed in layers on the construction platform 1 by a coating device 3 .
  • each powder layer L usually with a preset layer thickness t—areas of the layer L are selectively melted according to the predetermined geometry of the component 10 with an energy beam 5 , preferably a laser beam, from a radiation device 2 and then solidified.
  • the dashed line which is also marked with the reference sign 5, is intended to indicate that the laser can also be operated in a pulsed irradiation mode (pw) in addition or as an alternative to a continuous irradiation mode (cw), in particular for particularly thin-walled structures for a to realize component 10 .
  • pw pulsed irradiation mode
  • cw continuous irradiation mode
  • the construction platform 1 is preferably lowered by an amount corresponding to the layer thickness t (compare the downward-pointing arrow in FIG. 1).
  • the thickness t is usually only between 20 ⁇ m and 80 ⁇ m, preferably 40 ⁇ m, so that the entire process can easily involve irradiating tens of thousands of layers.
  • the geometry of the component is usually defined by a CAD file ("Computer-Aided-Design"). After reading such a file into the manufacturing system 100, the process then first requires the definition of a suitable irradiation strategy, for example by means of the CAM, which also the component geometry is divided into the individual layers.
  • a preferred irradiation strategy including the determination of essential irradiation parameters for the additive manufacturing process of the component 10, already bears the basic inventive idea and with a simple execution of a corresponding irradiation process, the component is inevitably equipped with advantageous structural properties.
  • the advantageous technical properties are already imprinted on the component 10 by the definition of corresponding irradiation parameters.
  • a computer program, computer program product CP or a data carrier comprising such, which already includes the manufacturing instructions that are decisive for the technical success of the component, is part of the present invention.
  • the computer program CP can be executed accordingly via a processor or a data processing device or a control unit for the irradiation device 2 .
  • the component 10 can be a component of a turbomachine, for example a component for the hot gas path of a gas turbine.
  • the component can be a moving or guide vane, a ring segment, a combustion chamber or burner part, such as a burner tip, a skirt, a shield, a heat shield, a nozzle, a seal, a filter, an orifice or lance, a resonator, a denote stamp or a swirler, or a corresponding transition, insert, or a corresponding aftermarket part.
  • FIG. 2 schematically shows a sequence of energy inputs, E, along an irradiation vector or irradiation path V, as must be traversed many times over each raw material layer L for the solidification of a component structure.
  • the irradiation takes place in a pulsed manner via a plurality of individual energy inputs in such a way that a coherent molten bath or a coherent, solidified weld track or material track can then be produced.
  • the individual energy inputs E are expediently defined, arranged or selected in such a way that an overlap occurs between adjacent individual (discrete) melting baths. These overlapping areas are represented by the lens-shaped contours in FIG.
  • a melting bath width is marked accordingly with the reference character b.
  • the melting bath width b usually corresponds to a dimension of about 200 ⁇ m or more. Only after a cooling time and a solidification of this molten bath does the molten material shrink slightly, as a result of which the width b' for the solidified material track is slightly reduced.
  • the dimension b' (compare the smaller arrow in FIG. 2) is reduced by 10% to 30% compared to the width b.
  • FIG. 3 shows the course of a laser pulse or a corresponding pulse modulation of an energy beam (above).
  • a melting bath length s m and an offset so of the melting baths shown resulting from the two energy inputs are drawn in.
  • An overlap is preferably between 30% and 60% of the width b described above and/or the melting bath length Sm •
  • the combination of the frequency f and the exposure speed v must preferably be selected in such a way that discrete solidification is made possible and at the same time an overlapping of the melting baths is ensured.
  • FIG. 4 indicates a schematic representation similar to the representation in FIG. 3, which illustrates method steps according to the invention.
  • the method according to the invention is a method for irradiating a material layer L in the additive manufacturing of a component 10 .
  • the method includes determining a first pulsed energy input El into the material layer L along an irradiation vector V, the first energy input El causing a plurality of separate melting baths S 1 in the material layer L.
  • the method also includes specifying a second pulsed energy input E2 into the material layer L along the same irradiation vector V, with the second energy input E2 irradiating (melting and solidifying) material regions between the separate melt baths S1 caused by the first pulsed energy input El causes layer material by irradiation with the first and the second pulsed energy input El, E2 uniform or. is continuously irradiated along the irradiation vector V .
  • the first and the second pulsed energy input E1, E2 each expediently bring about a discrete solidification of material in the layer L. This is preferably achieved by a spatial and temporal offset of the energy inputs E2 relative to the energy inputs E2 (here indicated by dashed lines).
  • the second energy inputs E2 are preferably defined along the irradiation vector V (for the sake of clarity, only one melting bath S2 is marked in intermediate regions between the two energy inputs El in Figure 4) in such a way that a plurality of separate melting baths S2 are also created in the material layer L , which, however, only later lead to a welding track or solidify in a solidified track of material.
  • the second pulsed energy input which can be formulated similarly or identically to the first pulsed energy input, can only be used in a second step for (re)exposure of the irradiation vector - with spatially offset melting baths (see above). .
  • this strategy allows the process efficiency to be significantly increased (see below).
  • this type of energy input during the irradiation allows the formation of an advantageously small or thin material track or weld bead, which preferably corresponds to a dimension b′ of less than 100 ⁇ m, for example between 80 ⁇ m and 100 ⁇ m, or less.
  • melt pools S1 which result from the irradiation with the first pulsed energy input E1 and melt pools S2, which result from the irradiation with the second pulsed energy input E2 in the material layer L, overlap by between 30% and 60%, preferably 50% Melting bath width b with the respective different kinds of melting baths in order to achieve continuous material hardening.
  • the proposed strategy advantageously allows the selection of an irradiation speed v that is two to ten times greater than that of a conventional (pulsed) type of irradiation in an additive manufacturing process, in particular four times the irradiation speed, and/or a two to ten times greater irradiation power P, in particular four times irradiation power .
  • the irradiation power is preferably increased in the same way as the irradiation speed in order to reduce the amount of energy or energy introduced into the material layer over time. to keep the energy density constant.
  • a pulse frequency f that is one to five times higher can be selected, and the process efficiency can thus also be significantly increased.
  • the first and the second pulsed energy input E1, E2 can be brought about by an energy beam 5 from the same beam source. This brings about the advantages described above.
  • the second pulsed energy input El, E2 caused melting baths SI, S2.
  • the third pulsed energy input E3 can be similar to the first and/or the second pulsed energy input E1, E2. The same applies analogously to the correspondingly generated melting baths.
  • the further pulsed energy input E3 can also preferably be offset or offset along the irradiation vector V. delayed to those of the first or the second pulsed energy input E1, E2 caused melting baths SI, S2 are arranged in order to irradiate layer material continuously along the irradiation vector V.
  • the first and the second pulsed energy input E1, E2 can be brought about by energy beams 5 from different beam sources.
  • the cooling time can be adjusted as desired depending on the material and process parameters due to the variable time offset of the two lasers or electron beams, so that the limitation of the critical vector length of the irradiation vector V mentioned can be advantageously circumvented.
  • the frequency f a defined by the ratio of pulse width T p and period T work cycle or. an exposure speed v is selected or coordinated in such a way that a discrete solidification of the individual melting baths SI, S2 or S3 is enabled.
  • the pulse width T p can be changed proportionally to the irradiation speed v.

Abstract

The invention relates to a method for irradiating a material layer (L) during additive manufacturing of a component (10). The method comprises defining a first pulsed energy input (E1) into the material layer (L) along an irradiation vector (V), wherein the first energy input (E1) results in a plurality of separate melt pools (S1) in the material layer (L), and defining a second pulsed energy input (E2) into the material layer (L) along the same irradiation vector (V), wherein the second energy input (E2) results in an irradiation of material regions between the separate melt pools (S1) caused by the first pulsed energy input (E1), and wherein layer material is continuously irradiated along the irradiation vector (V) by irradiation with the first and the second pulsed energy inputs (E1, E2). The invention further relates to a corresponding computer program and computer program product.

Description

Beschreibung description
Bestrahlungsstrategie für die additive Herstellung mit gepulster Bestrahlung Irradiation strategy for additive manufacturing with pulsed irradiation
Die vorliegende Erfindung betri f ft ein Verfahren zur Bestrahlung einer Materialschicht in der additiven Herstellung eines Bauteils , sowie ein entsprechendes Computerprogramm bzw . Computerprogrammprodukt . The present invention relates to a method for irradiating a material layer in the additive manufacturing of a component, and a corresponding computer program or computer program product.
Das genannte Bauteil ist vorzugsweise für den Einsatz im Heißgaspfad einer Gasturbine vorgesehen . Beispielsweise betri f ft das Bauteil eine zu kühlende Komponente mit einem dünnwandigen oder filigranen Design . Alternativ oder zusätzlich kann es sich bei dem Bauteil um eine Komponente für den Einsatz in der Automobilität oder im Luf t f ahrtsektor handeln . Solche Komponenten sind Gegenstand stetiger Verbesserung, um insbesondere ihre Ef fi zienz im Einsatz zu steigern . Said component is preferably provided for use in the hot gas path of a gas turbine. For example, the component relates to a component to be cooled with a thin-walled or filigree design. Alternatively or additionally, the component can be a component for use in automobiles or in the aviation sector. Such components are the subject of constant improvement, in particular to increase their efficiency in use.
Die generative oder additive Fertigung wird aufgrund ihres für die Industrie disruptiven Potenzials zunehmend interessant auch für die Serienherstellung dieser Bauteile . Due to its disruptive potential for industry, generative or additive manufacturing is also becoming increasingly interesting for the series production of these components.
Additive Herstellungsverfahren (AM : „additive manufacturing" ) , umgangssprachlich auch als 3D-Druck bezeichnet , umfassen beispielsweise als Pulverbettverfahren das selektive Laserschmel zen ( SLM) oder Lasersintern ( SLS ) , oder das Elektronenstrahlschmel zen (EBM) . Weitere additive Verfahren sind beispielsweise „Directed Energy Deposition ( DED) "-Verfahren, insbesondere Laserauftragschweißen, Elektronenstrahl- , oder Plasma-Pulverschweißen, Drahtschweißen, metallischer Pulverspritzguss , sogenannte „sheet lamination"-Verf ahren, oder thermische Spritzverfahren (VPS LPPS , GDCS ) . Additive manufacturing processes (AM: "additive manufacturing"), colloquially also referred to as 3D printing, include, for example, powder bed processes such as selective laser melting (SLM) or laser sintering (SLS), or electron beam melting (EBM). Other additive processes are, for example, " Directed Energy Deposition (DED) "methods, in particular laser deposition welding, electron beam or plasma powder welding, wire welding, metallic powder injection molding, so-called "sheet lamination" methods, or thermal spraying methods (VPS LPPS, GDCS).
Ein Verfahren zum selektiven Laserschmel zen mit gepulster Bestrahlung ist beispielsweise bekannt aus EP 3 022 008 Bl . Additive Fertigungsverfahren haben sich weiterhin als besonders vorteilhaft für komplexe oder filigran gestaltete Bauteile , beispielsweise labyrinthartige Strukturen, Kühlstrukturen und/oder Leichtbau-Strukturen erwiesen . Insbesondere ist die additive Fertigung durch eine besonders kurze Kette von Prozessschritten vorteilhaft , da ein Herstellungs- oder Fertigungsschritt eines Bauteils weitgehend auf Basis einer entsprechenden CAD-Datei und der Wahl entsprechender Fertigungsparameter erfolgen kann . Die Herstellung von Gasturbinenschaufeln mittels der beschriebenen pulverbett-basierten Verfahren ( LPBF englisch für „Laser Powder Bed Fusion" ) ermöglicht insbesondere die Implementierung von neuen Geometrien, Konzepten, Lösungen und/oder Design, welche die Herstellungskosten bzw . die Aufbau- und Durchlauf zeit reduzieren, den Herstellungsprozess optimieren und beispielsweise eine thermo-mechanische Auslegung oder Strapazierf ähigkeit der Komponenten verbessern können . A method for selective laser melting with pulsed radiation is known, for example, from EP 3 022 008 B1. Additive manufacturing methods have also proven to be particularly advantageous for complex or filigree components, for example labyrinth-like structures, cooling structures and/or lightweight structures. In particular, additive manufacturing is advantageous due to a particularly short chain of process steps, since a manufacturing or manufacturing step of a component can be carried out largely on the basis of a corresponding CAD file and the selection of corresponding manufacturing parameters. The manufacture of gas turbine blades using the described powder bed-based process (LPBF for "Laser Powder Bed Fusion") enables in particular the implementation of new geometries, concepts, solutions and/or designs that reduce the manufacturing costs or the assembly and throughput time , optimize the manufacturing process and, for example, improve a thermo-mechanical design or durability of the components.
Auf konventionelle Art , beispielsweise gusstechnisch, hergestellte Komponenten stehen der additiven Fertigungsroute , beispielsweise hinsichtlich ihrer Formgebungs freiheit und auch in Bezug auf die erforderliche Durchlauf zeit und den damit verbundenen hohen Kosten sowie dem fertigungstechnischen Aufwand, deutlich nach . Components manufactured in a conventional way, for example by casting, are far behind the additive manufacturing route, for example in terms of their freedom of shape and also in relation to the required throughput time and the associated high costs and the manufacturing effort.
Durch den Pulverbettprozess entstehen in der Bauteilstruktur inhärent j edoch hohe thermische Spannungen . Insbesondere führen zu kurz bemessene Bestrahlungswege oder -Vektoren zu starken Überhitzungen, die häufig wiederum zum Verzug der Struktur führen . Ein starker Verzug während des Aufbauprozesses führt leicht zu strukturellen Ablösungen, thermischen Verformungen oder geometrischen Abweichungen außerhalb einer zulässigen Toleranz . However, the powder bed process inherently creates high thermal stresses in the component structure. In particular, irradiation paths or vectors that are too short lead to severe overheating, which in turn often leads to distortion of the structure. Severe warping during the build process easily leads to structural detachments, thermal distortion, or geometric deviations outside of an allowable tolerance.
Neuartige LPBF-Prozessentwicklungen oder verwandte Verfahren verwenden zur schweißtechnischen Verarbeitung teilweise einen pulsmodulierten ( „pw" englisch für „pulsed-wave" ) Laser, um insbesondere dünnwandige Strukturen mit Wanddicken bzw . Schmel zspurbreiten von ca . 100 pm oder weniger zu produzieren . Diese Strukturauflösung ist insbesondere begrenzt durch die Kopplung des Verfestigungsprozesses an die diskrete Erstarrung einzelner Schmel zbäder . Aktuell sind pw-Prozesse für dünnwandige Strukturen wie auch für andere Anwendungen ohnehin nur in vergleichsweise niederfrequenten Pulsbereichen möglich . Ab einer Puls frequenz von etwa 4000 Hz aufwärts bewirkt die hohe zeitlich (und räumlich) eingebrachte Energie konventioneller gepulster Energieeinträge , dass ef fektiv gerade keine diskreten Schmel zbäder mehr vorliegen bzw . diese nicht mehr diskret erstarren können . New LPBF process developments or related methods sometimes use a pulse-modulated ("pw" for "pulsed-wave") laser for welding processing, in particular in order to weld thin-walled structures with wall thicknesses or Melting track widths of approx . Produce 100 pm or less . This structural dissolution is limited in particular by the coupling of the solidification process to the discrete solidification of individual melting baths. Currently, pw processes for thin-walled structures, as well as for other applications, are only possible in comparatively low-frequency pulse ranges anyway. From a pulse frequency of around 4000 Hz upwards, the high temporal (and spatial) energy introduced by conventional pulsed energy injections means that there are effectively no more discrete melt pools or these can no longer solidify discretely.
Dies wiederum bewirkt die gleichen Einschränkungen und Implikationen für die räumliche Auflösung, welche j a bekanntlich bei einem kontinuierlichen oder Dauerstrich- Bestrahlungsbetrieb ( „cw" englisch für „continuous-wave" ) deutlich schlechter ist . D . h . Wanddicken von 100 pm und weniger sind über eine kontinuierliche Bestrahlung bei sonst gleichen Randbedingungen nicht erreichbar . This in turn causes the same limitations and implications for the spatial resolution, which is known to be significantly poorer in the case of continuous or continuous wave irradiation operation (“cw” for “continuous-wave”). D. H . Wall thicknesses of 100 μm and less cannot be achieved with continuous irradiation under otherwise identical boundary conditions.
Zwar bedeutet der pw-Prozess eine verbesserte räumlichen Auflösung der auf zubauenden Strukturen; aber auch deutliche Einschränkungen der Prozessef fi zienz . Although the pw process means an improved spatial resolution of the structures to be built; but also significant limitations in process efficiency.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Prozessef fi zienz gepulster oder pulsmodulierter Energieeinträge für die selektive Bestrahlung im Bereich AM zu verbessern, wobei gleichzeitig vorzugsweise eine besonders gute strukturelle Abbildung dünnwandiger Strukturen ermöglicht wird . It is therefore an object of the present invention to improve the process efficiency of pulsed or pulse-modulated energy inputs for selective irradiation in the AM range, while at the same time preferably particularly good structural imaging of thin-walled structures is made possible.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst . Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche . This problem is solved by the subject matter of the independent patent claims. Advantageous configurations are the subject matter of the dependent patent claims.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung betri f ft ein Verfahren zur Bestrahlung einer Materialschicht in der additiven, insbesondere pulverbett-basierten, Herstellung eines Bauteils , umfassend das Festlegen eines ersten gepulsten Energieeintrags in die Materialschicht entlang eines Bestrahlungsvektors , wobei der erste Energieeintrag eine Mehrzahl von separaten, insbesondere diskreten bzw . voneinander beabstandeten, Schmel zbädern in der Materialschicht bewirkt . Zweckmäßigerweise besteht kein Überlapp dieser genannten separaten Schmel zbäder untereinander . One aspect of the present invention relates to a method for irradiating a material layer in the additive, in particular powder bed-based, production of a component, comprising determining a first pulsed energy input into the material layer along an irradiation vector, the first energy input having a plurality of separate, in particular discrete or spaced apart, Schmelz zbaden in the material layer causes. There is expediently no overlap between these separate melting baths.
Das Verfahren umfasst weiterhin das Festlegen eines zweiten und/oder dritten oder weiteren, insbesondere versetzten, gepulsten Energieeintrags in die Materialschicht entlang desselben Bestrahlungsvektors , wobei dieser zweite und/oder weitere Energieeintrag eine Bestrahlung von Materialbereichen zwischen den durch den ersten gepulsten Energieeintrag hervorgerufenen separaten Schmel zbädern bewirkt , wobei Schichtmaterial durch eine Bestrahlung mit dem ersten und dem zweiten gepulsten Energieeintrag gleichförmig bzw . durchgehend entlang des Bestrahlungsvektors bestrahlt wird oder verfestigt werden kann . The method also includes specifying a second and/or third or further, in particular offset, pulsed energy input into the material layer along the same irradiation vector, with this second and/or further energy input irradiating material regions between the separate melt baths caused by the first pulsed energy input effected, wherein layer material is uniformly or is continuously irradiated or may be solidified along the irradiation vector.
Durch diese Vorgehensweise kann - im Gegensatz zu konventionellen Verfahren, welche ebenfalls eine gepulste Bestrahlung solcher Materialschichten anwenden - eine Entkopplung des Prozesses von der notwendigen Abkühl zeit diskreter Schmel zbäder erreicht werden . Wie anhand der weiteren Aus führungsbeispiele vorliegend verdeutlicht , erlaubt die Anwendung einer Bestrahlung der Materialschicht anhand der beiden beschriebenen Modi bzw . Energieeinträge , dass einzelne diskrete Schmel zbäder einer j eden Materialschicht parallel ( gleichzeitig) abkühlen und eine Schmel zspur, welche durch die ersten gepulsten Energieeinträge noch unterbrochen war, durch die zweiten oder weiteren gepulsten Energieeinträge zu einer kontinuierlichen Schmel zspur vorteilhaft vervollständigt werden können . In diesem Kontext sind die beschriebenen gepulsten Energieeinträge vorteilhafterweise , aber nicht notwendigerweise , artgleich oder gleichförmig . Ein Unterschied dieser Energieeinträge mag lediglich durch die Anordnung oder lokale Anwendung dieser Energieeinträge durch einen Energiestrahl , beispielsweise einen Laser oder einen Elektronenstrahl , im Pulverbett bestimmt werden . In contrast to conventional methods, which also use pulsed irradiation of such material layers, this procedure can be used to decouple the process from the necessary cooling time of discrete melting baths. As illustrated by the other exemplary embodiments, the use of an irradiation of the material layer based on the two modes or Energy inputs that individual discrete melting baths of each material layer cool down in parallel (simultaneously) and a melting track, which was interrupted by the first pulsed energy inputs, can advantageously be completed by the second or further pulsed energy inputs to form a continuous melting track. In this context, the pulsed energy inputs described are advantageously, but not necessarily, of the same species or uniform. A difference in these energy inputs may only be due to the arrangement or local application of these energy inputs by an energy beam, for example a laser or an electron beam, can be determined in the powder bed.
Mit weiterhin anderen Worten wird durch den beschriebenen Ansatz eine maximal mögliche Frequenz in der gepulsten Bestrahlung durch die Abkopplung von der Abkühl zeit erhöht , wodurch die Produktivität bzw . Ef fi zienz selektiver additiver Herstellungsprozesse , als maßgebliche Limitierung, deutlich gesteigert oder verbessert werden kann . In other words, the approach described increases a maximum possible frequency in the pulsed irradiation by decoupling it from the cooling time, which increases productivity or Ef fi ciency of selective additive manufacturing processes, as a significant limitation, can be significantly increased or improved.
In einer Ausgestaltung bewirken der erste und der zweite gepulste Energieeintrag j eweils eine diskrete Erstarrung von Material in der Schicht . In one configuration, the first and the second pulsed energy input each bring about a discrete solidification of material in the layer.
In einer Ausgestaltung wird der zweite gepulste Energieeintrag so festgelegt , dass dadurch ebenfalls eine Mehrzahl von separaten Schmel zbädern in der Materialschicht entsteht , wobei diese Schmel zbäder entlang des besagten Bestrahlungsvektors , vorzugsweise zeitlich und/oder räumlich, versetzt zu den von dem ersten gepulsten Energieeintrag bewirkten Schmel zbädern angeordnet werden . Diese Ausgestaltung ermöglicht zweckmäßig die oben beschriebenen technischen Verbesserungen . In one embodiment, the second pulsed energy input is determined in such a way that a plurality of separate melt pools is also created in the material layer, with these melt pools being offset along the said irradiation vector, preferably in terms of time and/or space in relation to those brought about by the first pulsed energy input Schmel zbaden are arranged. This embodiment expediently enables the technical improvements described above.
In einer Ausgestaltung wird der zweite gepulste Energieeintrag zeitlich verzögert zu dem ersten gepulsten Energieeintrag angewendet , insbesondere um die diskrete Erstarrung der daraus hervorgehenden Schmel zbäder zu erreichen . In one embodiment, the second pulsed energy input is applied with a time delay relative to the first pulsed energy input, in particular in order to achieve the discrete solidification of the molten baths resulting therefrom.
In einer Ausgestaltung werden die genannten Energieeinträge derart festgelegt , dass Schmel zbäder bzw . Schmel zspuren des (verfestigten) Schichtmaterials , welche aus der Bestrahlung mit dem ersten gepulsten Energieeintrag und Schmel zbädern, welche durch die Bestrahlung mit dem zweiten gepulsten Energieeintrag in die Materialschicht hervorgehen, zwischen 30 % und 60 % , insbesondere 50 % , einer Schmel zbadbreite mit den j eweils andersartigen Schmel zbädern überlappen, um eine durchgehende Materialverfestigung zu bewirken . Die genannte Schmel zbadbreite kann dabei die Schmel zbäder, welche aus dem ersten Energieeintrag hervorgehen und/oder solche , welche aus dem zweiten Energieeintrag hervorgehen, bemessen . In one embodiment, the energy inputs mentioned are defined in such a way that melting baths or Traces of melting of the (solidified) layer material, which result from the irradiation with the first pulsed energy input and melting pools, which result from the irradiation with the second pulsed energy input in the material layer, between 30% and 60%, in particular 50%, a melting pool width with overlap the different melting baths in each case in order to achieve continuous material hardening. The mentioned In this case, the melting bath width can measure the melting baths that result from the first energy input and/or those that result from the second energy input.
In einer Ausgestaltung hat eine Schmel zspur bzw . ein Materialauftrag oder eine Schweißspur, welche aus der Bestrahlung mit dem ersten und/oder dem zweiten gepulsten Energieeintrag hervorgeht , eine , insbesondere mittlere , Breite , die dem Einbis Eineinhalbfachen eines Durchmessers des Energiestrahls entspricht . Gemäß dieser Ausgestaltung kann die Schmel zspurbreite zweckmäßig ausgehend von dem entsprechenden Strahldurchmesser dimensioniert werden . In one embodiment, a melting trace or a material application or a welding track, which results from the irradiation with the first and/or the second pulsed energy input, a, in particular average, width which corresponds to one to one and a half times the diameter of the energy beam. According to this embodiment, the melt track width can be appropriately dimensioned based on the corresponding beam diameter.
In einer Ausgestaltung hat eine Schmel zspur bzw . ein Materialauftrag oder eine Schweißspur, welche aus der Bestrahlung mit dem ersten und/oder dem zweiten gepulsten Energieeintrag hervorgeht , eine , insbesondere mittlere , Breite von beispielsweise weniger als 100 pm, vorzugsweise zwischen 80 pm und 100 pm . In one embodiment, a melting trace or an application of material or a trace of welding, which results from the irradiation with the first and/or the second pulsed energy input, a, in particular average, width of, for example, less than 100 μm, preferably between 80 μm and 100 μm.
In einer Ausgestaltung werden der erste und/oder der zweite gepulste Energieeintrag für eine selektive Bestrahlung der Materialschicht , insbesondere durch selektives Laserschmelzen, selektives Lasersintern oder Elektronenstrahlschmel zen, festgelegt , wobei insbesondere zur Erhöhung oder Verdopplung der Produktivität des Prozesses - im Vergleich zu einer konventionellen Bestrahlung - eine zwei- bis zehnfache Bestrahlungsgeschwindigkeit , insbesondere vierfache Bestrahlungsgeschwindigkeit und weiterhin eine zwei- bis zehnfache Bestrahlungsleistung, insbesondere vierfache Bestrahlungsleistung, für den Prozess gewählt . In one embodiment, the first and/or the second pulsed energy input for selective irradiation of the material layer, in particular by selective laser melting, selective laser sintering or electron beam melting, is determined, with the particular aim of increasing or doubling the productivity of the process—compared to conventional irradiation - A two- to ten-fold irradiation speed, in particular four-fold irradiation speed and furthermore a two- to ten-fold irradiation power, in particular four-fold irradiation power, selected for the process.
In einer Ausgestaltung beträgt eine absolute Bestrahlungsgeschwindigkeit , welche für eine Bestrahlung gemäß dem ersten und/oder dem zweiten Energieeintrag genutzt wird, beispielsweise zwischen 50 mm/ s und 10 . 000 mm/ s , insbesondere zwischen 50 mm/ s und 1500 mm/ s . In einer Ausgestaltung wird - im Vergleich zu einer konventionellen gepulsten Bestrahlung - eine ein- bis fünf fache Bestrahlungs frequenz bzw . Puls frequenz für den ersten gepulsten Energieeintrag bzw . dem zweiten gepulsten Energieeintrag gewählt . Durch diese Ausgestaltung kann die Produktivität der Bestrahlung und damit des gesamten Herstellungsprozesses entsprechend vorteilhaft verbessert werden . In one configuration, an absolute irradiation speed , which is used for irradiation according to the first and/or the second energy input, is between 50 mm/s and 10, for example. 000 mm/s, in particular between 50 mm/s and 1500 mm/s. In one embodiment - in comparison to conventional pulsed irradiation - a one- to five-fold irradiation frequency or. Pulse frequency for the first pulsed energy input or the second pulsed energy input chosen. With this configuration, the productivity of the irradiation and thus of the entire production process can be correspondingly advantageously improved.
In einer Ausgestaltung werden der erste und der zweite gepulste Energieeintrag durch einen Energiestrahl derselben Strahlquelle , beispielsweise Laser- oder Elektronenquelle , bewirkt . Gemäß dieser Ausgestaltung können die erfindungsgemäßen Vorteile sogar in einfachen additiven Herstellungsanlagen, welche keine Mehrzahl von Strahlungsquellen umfassen, genutzt werden . Diese Ausgestaltung ist j edoch durch die singuläre Strahlquelle inhärent in der abzutastenden Bestrahlungsvektorlänge begrenzt . Denn, nach einer kritischen Abkühl zeit setzen Schrumpfungs- bzw . Verfestigungsef fekte ein, die zu einem nachteilhaften Strukturergebnis der Schweißspur und gegebenenfalls zu einem Verlust von Homogenität und Auflösung des Materialauftrags führen . Das kritische Maß der Bestrahlungsvektorlänge wird definiert durch ein Zusammenspiel des verwendeten Rohmaterials , der eingestellten Bestrahlungsgeschwindigkeit , des Wärmeeintrags , und ggf . weiterer Parameter . In one embodiment, the first and second pulsed energy inputs are brought about by an energy beam from the same beam source, for example a laser or electron source. According to this configuration, the advantages according to the invention can even be used in simple additive manufacturing systems that do not include a plurality of radiation sources. However, this configuration is inherently limited by the singular beam source in terms of the irradiation vector length to be scanned. Because, after a critical cooling time, shrinkage or Solidification effects that lead to a disadvantageous structural result of the weld track and possibly to a loss of homogeneity and resolution of the material application. The critical dimension of the irradiation vector length is defined by an interaction of the raw material used, the set irradiation speed, the heat input and, if necessary, further parameters .
In einer alternativen Ausgestaltung werden der erste und der zweite gepulste Energieeintrag durch Energiestrahlen aus verschiedenen Strahlquellen bewirkt . Durch diese Ausgestaltung kann mit Vorteil und im Gegensatz zu der Bestrahlung mit nur einem einzigen Energiestrahl , die Limitierung dieser Bestrahlungsstrategie auf eine kritische Vektorlänge , umgangen werden . Energiestrahlen, bzw . die ersten und zweiten gepulsten Energieeinträge können hier derart abgestimmt oder angewendet werden, dass einerseits noch eine diskrete Erstarrung gewähr- leistet wird, andererseits aber noch keine Schrumpfungs- oder Verfestigungsef fekte auftreten . In an alternative embodiment, the first and second pulsed energy inputs are brought about by energy beams from different beam sources. With this configuration, the limitation of this irradiation strategy to a critical vector length can advantageously be circumvented, in contrast to irradiation with only a single energy beam. energy beams, the first and second pulsed energy inputs can be coordinated or applied here in such a way that, on the one hand, discrete solidification is still is performed, but on the other hand no shrinkage or solidification effects occur.
In einer Ausgestaltung ist das Bestrahlungsverfahren ein com- puter-implementiertes Verfahren . In one embodiment, the irradiation method is a computer-implemented method.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betri f ft ein Computerprogramm bzw . Computerprogrammprodukt , umfassend Befehle , die bei der Aus führung eines entsprechenden Programms durch einen Computer, beispielsweise zur Steuerung der Bestrahlung in einer additiven Herstellungsanlage , diesen veranlassen, Bestrahlungsvektoren in einem additiven Herstellungsprozess gemäß dem festgelegten ersten gepulsten Energieeintrag und dem festgelegten zweiten gepulsten Energieeintrag wie beschrieben, zu bestrahlen . Another aspect of the present invention relates to a computer program or Computer program product, comprising instructions which, when a corresponding program is executed by a computer, for example for controlling the irradiation in an additive manufacturing system, cause the computer to generate irradiation vectors in an additive manufacturing process according to the specified first pulsed energy input and the specified second pulsed energy input as described, to irradiate .
Eine CAD-Datei oder ein Computerprogrammprodukt , kann beispielsweise als ( flüchtiges oder nicht- flüchtiges ) Speicheroder Wiedergabemedium, wie z . B . eine Speicherkarte , ein USB- Stick, eine CD-ROM oder DVD, oder auch in Form einer herunterladbaren Datei von einem Server und/oder in einem Netzwerk bereitgestellt oder umfasst werden . Die Bereitstellung kann weiterhin zum Beispiel in einem drahtlosen Kommunikationsnetzwerk durch die Übertragung einer entsprechenden Datei mit dem Computerprogrammprodukt erfolgen . Ein Computerprogrammprodukt kann Programmcode , Maschinencode bzw . numerische Steuerungsanweisungen, wie G-Code und/oder andere aus führbare Programmanweisungen im Allgemeinen beinhalten . A CAD file or a computer program product can, for example, be used as a (volatile or non-volatile) storage or playback medium, e.g. B. a memory card, a USB stick, a CD-ROM or DVD, or in the form of a downloadable file provided or included by a server and/or in a network. The provision can also be made, for example, in a wireless communication network by transferring a corresponding file with the computer program product. A computer program product can be program code, machine code or include numerical control instructions, such as G-code and/or other executable program instructions in general.
Das Computerprogrammprodukt kann weiterhin Geometriedaten oder Konstruktionsdaten in einem dreidimensionalen Format bzw . als CAD-Daten enthalten bzw . ein Programm oder Programmcode zum Bereitstellen dieser Daten umfassen . The computer program product can also contain geometry data or design data in a three-dimensional format or included as CAD data or . include a program or program code for providing this data.
Ausgestaltungen, Merkmale und/oder Vorteile , die sich vorliegend auf das Bestrahlungsverfahren beziehen, können ferner das Computerprogrammprodukt oder ein entsprechend hergestelltes Bauteil direkt betref fen, und umgekehrt . Der hier verwendete Ausdruck „und/oder" oder „bzw . " , wenn er in einer Reihe von zwei oder mehreren Elementen benutzt wird, bedeutet , dass j edes der aufgeführten Elemente alleine verwendet werden kann; oder es kann j ede Kombination von zwei oder mehr der auf geführten Elemente verwendet werden . Configurations, features and/or advantages that relate to the irradiation method in the present case can also directly relate to the computer program product or a correspondingly manufactured component, and vice versa. As used herein, the term "and/or" or "or," when used in a series of two or more items, means that each of the listed items may be used alone; or any combination of two or more of the listed items may be used.
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren beschrieben . Further details of the invention are described below with reference to the figures.
Figur 1 deutet anhand einer schematischen Schnittansicht grundlegende Verfahrensschritte eines pulverbettbasierten, additiven Herstellungsverfahrens an . FIG. 1 uses a schematic sectional view to indicate basic process steps of a powder bed-based, additive manufacturing process.
Figur 2 zeigt eine schematische Ski z ze einer Abfolge von gepulsten Energieeinträgen entlang eines Bestrahlungsvektors in der additiven Herstellung . FIG. 2 shows a schematic sketch of a sequence of pulsed energy inputs along an irradiation vector in additive manufacturing.
Figur 3 stellt eine Abfolge von Energieeinträgen ähnlich zur Figur 2 mit einer entsprechenden Puls form eines Energiestrahls gegenüber . FIG. 3 compares a sequence of energy inputs similar to FIG. 2 with a corresponding pulse shape of an energy beam.
Figur 4 deutet ähnlich zur Figur 3 eine erfindungsgemäße Abfolge gepulster Energieeinträge für die additive Herstellung an . Similar to FIG. 3, FIG. 4 indicates a sequence of pulsed energy inputs according to the invention for additive manufacturing.
In den Aus führungsbeispielen und Figuren können gleiche oder gleichwirkende Elemente j eweils mit den gleichen Bezugs zeichen versehen sein . Die dargestellten Elemente und deren Größenverhältnisse untereinander sind grundsätzlich nicht als maßstabsgerecht anzusehen, vielmehr können einzelne Elemente , zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben dick oder groß dimensioniert dargestellt sein . In the exemplary embodiments and figures, elements that are the same or have the same effect can each be provided with the same reference symbols. The elements shown and their proportions to one another are not to be regarded as true to scale, rather individual elements may be shown with exaggerated thickness or large dimensions for better representation and/or better understanding.
Figur 1 zeigt eine additive Herstellungsanlage 100 . Die Herstellungsanlage 100 ist vorzugsweise als LPBF-Anlage ( selektives Laserschmel zen) und für den additiven Aufbau von Bau- teilen oder Komponenten aus einem Pulverbett ausgestaltet .FIG. 1 shows an additive manufacturing system 100 . The manufacturing system 100 is preferably designed as an LPBF system (selective laser melting) and for the additive construction of construction share or components designed from a powder bed.
Die Anlage 100 kann alternativ auch eine Anlage zum Elektronenstrahlschmel zen oder selektiven Lasersintern betref fen . Alternatively, the system 100 can also be a system for electron beam melting or selective laser sintering.
Demgemäß weist die Anlage eine Bauplattform 1 auf . Auf der Bauplattform 1 wird ein additiv herzustellendes Bauteil 10 schichtweise hergestellt . Das Pulverbett wird durch ein Pulver 6 gebildet , welches durch eine Beschichtungseinrichtung 3 schichtweise auf der Bauplattform 1 verteilt werden kann . Accordingly, the system has a construction platform 1 . A component 10 to be produced additively is produced in layers on the construction platform 1 . The powder bed is formed by a powder 6 which can be distributed in layers on the construction platform 1 by a coating device 3 .
Nach dem Aufträgen einer j eden Pulverschicht L - üblicherweise mit einer voreingestellten Schichtdicke t - werden gemäß der vorgegebenen Geometrie des Bauteils 10 selektiv Bereiche der Schicht L mit einem Energiestrahl 5 , vorzugsweise einem Laserstrahl , von einer Bestrahlungseinrichtung 2 aufgeschmol zen und anschließend verfestigt . Die gestrichelte Linie , welche ebenfalls mit dem Bezugs zeichen 5 gekennzeichnet ist , soll andeuten, dass der Laser zusätzlich oder alternativ zu einem kontinuierlichen Bestrahlungsbetrieb ( cw) wahlweise auch in einem gepulsten Bestrahlungsbetrieb (pw) betrieben werden kann, insbesondere um besonders dünnwandige Strukturen für ein Bauteil 10 zu realisieren . After the application of each powder layer L—usually with a preset layer thickness t—areas of the layer L are selectively melted according to the predetermined geometry of the component 10 with an energy beam 5 , preferably a laser beam, from a radiation device 2 and then solidified. The dashed line, which is also marked with the reference sign 5, is intended to indicate that the laser can also be operated in a pulsed irradiation mode (pw) in addition or as an alternative to a continuous irradiation mode (cw), in particular for particularly thin-walled structures for a to realize component 10 .
Nach j eder Schicht L wird die Bauplattform 1 vorzugsweise um ein der Schichtdicke t entsprechendes Maß abgesenkt (vergleiche nach unten gerichteter Pfeil in Figur 1 ) . Die Dicke t beträgt üblicherweise lediglich zwischen 20 pm und 80 pm, vorzugsweise 40 pm, so dass der gesamte Prozess leicht eine Bestrahlung von Zehntausenden von Schichten umfassen kann . After each layer L, the construction platform 1 is preferably lowered by an amount corresponding to the layer thickness t (compare the downward-pointing arrow in FIG. 1). The thickness t is usually only between 20 μm and 80 μm, preferably 40 μm, so that the entire process can easily involve irradiating tens of thousands of layers.
Dabei können durch den lediglich sehr lokal wirkenden Energieeintrag weiterhin hohe Temperaturgradienten, von beispielsweise 106 K/ s oder mehr auftreten . Dementsprechend groß ist selbstverständlich während des Aufbaus und danach auch ein Verspannungs zustand des Bauteils , was die additiven Herstellungsprozesse erheblich verkompli ziert . Solche Verspannungs zustände sind umso kritischer, j e filigraner oder dünnwandiger ein Bauteilbereich (vgl . Figur 2 weiter unten) aus- gestaltet werden soll , da die Verspannung dann zu starkem geometrischen Verzug, Rissneigung oder sogar zur Zerstörung des Bauteils führen kann . High temperature gradients of, for example, 10 6 K/s or more can still occur as a result of the only very locally acting energy input. Of course, there is also a correspondingly large amount of stress in the component during assembly and afterwards, which considerably complicates the additive manufacturing processes. Such states of stress are all the more critical, the more filigree or thin-walled a component area (cf. Figure 2 below) should be designed, as the tension can then lead to strong geometric distortion, cracking tendency or even the destruction of the component.
Die Geometrie des Bauteils wird üblicherweise durch eine CAD- Datei ( „Computer-Aided-Design" ) festgelegt . Nach dem Einlesen einer solchen Datei in die Herstellungsanlage 100 erfordert der Prozess anschließend zunächst die Festlegung einer geeigneten Bestrahlungsstrategie beispielsweise durch Mittel des CAM, wodurch auch ein Aufteilen der Bauteilgeometrie in die einzelnen Schichten erfolgt . The geometry of the component is usually defined by a CAD file ("Computer-Aided-Design"). After reading such a file into the manufacturing system 100, the process then first requires the definition of a suitable irradiation strategy, for example by means of the CAM, which also the component geometry is divided into the individual layers.
Es ist ersichtlich, dass die Wahl einer bevorzugten Bestrahlungsstrategie , umfassend die Festlegung wesentlicher Bestrahlungsparameter für den additiven Herstellungsprozess des Bauteils 10 , bereits die erfinderischen Grundgedanken trägt und bei einer simplen Aus führung eines entsprechenden Bestrahlungsvorgangs das Bauteil unweigerlich mit vorteilhaften strukturellen Eigenschaften ausstattet wird . Mit anderen Worten werden die vorteilhaften technischen Eigenschaften dem Bauteil 10 bereits durch die Festlegung von entsprechenden Bestrahlungsparametern auf geprägt . Demgemäß ist ein Computerprogramm, Computerprogrammprodukt CP oder ein, ein solches umfassender Datenträger, welches bereits die für den technischen Erfolg des Bauteils maßgeblichen Herstellungsanweisungen umfasst , Teil der vorliegenden Erfindung . Das Computerprogramm CP, kann, wie angedeutet , über einen Prozessor oder eine Datenverarbeitungseinrichtung oder eine Steuerungseinheit für die Bestrahlungseinrichtung 2 dementsprechend ausgeführt werden . It can be seen that the choice of a preferred irradiation strategy, including the determination of essential irradiation parameters for the additive manufacturing process of the component 10, already bears the basic inventive idea and with a simple execution of a corresponding irradiation process, the component is inevitably equipped with advantageous structural properties. In other words, the advantageous technical properties are already imprinted on the component 10 by the definition of corresponding irradiation parameters. Accordingly, a computer program, computer program product CP or a data carrier comprising such, which already includes the manufacturing instructions that are decisive for the technical success of the component, is part of the present invention. As indicated, the computer program CP can be executed accordingly via a processor or a data processing device or a control unit for the irradiation device 2 .
Bei dem Bauteil 10 kann es sich um ein Bauteil einer Strömungsmaschine , beispielsweise um ein Bauteil für den Heißgaspfad einer Gasturbine , handeln . Insbesondere kann das Bauteil eine Lauf- oder Leitschauf el , ein Ringsegment , ein Brennkammer- oder Brennerteil , wie eine Brennerspitze , eine Zarge , eine Schirmung, ein Hitzeschild, eine Düse , eine Dichtung, einen Filter, eine Mündung oder Lanze , einen Resonator, einen Stempel oder einen Wirbler bezeichnen, oder einen entsprechenden Übergang, Einsatz , oder ein entsprechendes Nachrüstteil . The component 10 can be a component of a turbomachine, for example a component for the hot gas path of a gas turbine. In particular, the component can be a moving or guide vane, a ring segment, a combustion chamber or burner part, such as a burner tip, a skirt, a shield, a heat shield, a nozzle, a seal, a filter, an orifice or lance, a resonator, a denote stamp or a swirler, or a corresponding transition, insert, or a corresponding aftermarket part.
Figur 2 zeigt schematisch eine Abfolge von Energieeinträgen, E entlang eines Bestrahlungsvektors oder Bestrahlungspfades V, wie er viel fach für die Verfestigung einer Bauteilstruktur über einer j eden Rohmaterialschicht L abgefahren werden muss . In der Darstellung der Figur 2 , welche vorzugsweise einer Aufsicht auf eine Bauteilschicht entspricht , erfolgt die Bestrahlung gepulst über eine Mehrzahl von einzelnen Energieeinträgen derart , dass dennoch ein zusammenhängendes Schmel zbad bzw . anschließend eine zusammenhängende verfestigte Schweißspur oder Materialspur hergestellt werden kann . Dazu werden die einzelnen Energieeinträge E zweckmäßigerweise so festgelegt , angeordnet oder gewählt , dass ein Überlapp zwischen benachbarten einzelnen ( diskreten) Schmel zbädern entsteht . Diese Überlappbereiche sind durch die linsenförmigen Konturen in der Figur 2 dargestellt . FIG. 2 schematically shows a sequence of energy inputs, E, along an irradiation vector or irradiation path V, as must be traversed many times over each raw material layer L for the solidification of a component structure. In the illustration in FIG. 2, which preferably corresponds to a top view of a component layer, the irradiation takes place in a pulsed manner via a plurality of individual energy inputs in such a way that a coherent molten bath or a coherent, solidified weld track or material track can then be produced. For this purpose, the individual energy inputs E are expediently defined, arranged or selected in such a way that an overlap occurs between adjacent individual (discrete) melting baths. These overlapping areas are represented by the lens-shaped contours in FIG.
Eine Schmel zbadbreite ist entsprechend mit dem Bezugs zeichen b eingezeichnet . Üblicherweise entspricht die Schmel zbadbreite b in einem konventionellen Prozess einem Maß von etwa 200 pm oder mehr . Erst nach einer Abkühl zeit und einer Verfestigung dieses Schmel zbades tritt ein leichter Schrumpf des aufgeschmol zenen Materials auf , wodurch sich die Breite b ' für die verfestigte Materialspur noch leicht verkleinert . Beispielsweise ist das Maß b ' (vergleiche kleinerer Pfeil in Figur 2 ) um 10 % bis 30 % gegenüber der Breite b verkleinert . A melting bath width is marked accordingly with the reference character b. In a conventional process, the melting bath width b usually corresponds to a dimension of about 200 μm or more. Only after a cooling time and a solidification of this molten bath does the molten material shrink slightly, as a result of which the width b' for the solidified material track is slightly reduced. For example, the dimension b' (compare the smaller arrow in FIG. 2) is reduced by 10% to 30% compared to the width b.
Figur 3 zeigt zusätzlich zur Figur 2 und gegenübergestellt zu zwei überlappenden diskreten Schmel zbädern (unten) den Verlauf eines Laserpulses bzw . einer entsprechenden Pulsmodulation eines Energiestrahls ( oben) . Es ist im mittleren Teil des Bildes insbesondere eine Schmel zbadlänge sm sowie ein Versatz so, der aus den beiden Energieeinträgen hervorgegangenen dargestellten Schmel zbädern, eingezeichnet . Die gestrichelten vertikalen Linien verdeutlichen den Zusammenhang der Schmel zbäder mit einer entsprechenden Periode oder Periodendauer T = 1 / f auf der Zeitachse , wobei f der Puls frequenz entspricht , sowie Tp einer Pulsweite . In addition to FIG. 2, FIG. 3 shows the course of a laser pulse or a corresponding pulse modulation of an energy beam (above). In the middle part of the figure, a melting bath length s m and an offset so of the melting baths shown resulting from the two energy inputs are drawn in. The dashed vertical lines illustrate the relationship between the melt baths and a corresponding period or period duration T=1/f on the time axis, where f corresponds to the pulse frequency and T p corresponds to a pulse width.
Wie auch in Figur 2 dargestellt , überlappen die beiden Schmel zbäder E insbesondere , um eine gleichförmige durchgängige Materialspur entlang des Bestrahlungsvektors V zu bewirken . Ein Überlapp beträgt vorzugsweise zwischen 30 % und 60 % der oben beschriebenen Breite b und/oder der Schmel zbadlänge Sm • In particular, as also shown in FIG. An overlap is preferably between 30% and 60% of the width b described above and/or the melting bath length Sm •
Damit tatsächlich eine diskrete Erstarrung erfolgt , und um zu verhindern, dass sich entlang des Vektors V ein durchgehendes Schmel zbad einstellt , muss beispielsweise nach dem ersten Energieeintrag ( links ) eine Abkühl zeit abgewartet werden . Nur dann können die Vorteile einer gepulsten Bestrahlung, insbesondere der Möglichkeit besonders dünnwandige Strukturen herzustellen, erreicht werden . In order for discrete solidification to actually take place and to prevent a continuous melt pool from forming along vector V, a cooling time must be allowed to elapse after the first energy input (left), for example. Only then can the advantages of pulsed irradiation, in particular the possibility of producing particularly thin-walled structures, be achieved.
Insbesondere muss weiterhin vorzugsweise die Kombination aus der Frequenz f und der Belichtungsgeschwindigkeit v so gewählt werden, dass eine diskrete Erstarrung ermöglicht wird und gleichzeitig ein Überlappen der Schmel zbäder sichergestellt ist . In particular, the combination of the frequency f and the exposure speed v must preferably be selected in such a way that discrete solidification is made possible and at the same time an overlapping of the melting baths is ensured.
Unten in der Darstellung der Figur 3 ist der entsprechende Bestrahlungsvektor V beschrieben, wobei die Parameter v und P eine entsprechend gewählte oder festgelegte Bestrahlungsgeschwindigkeit andeuten sollen . The corresponding irradiation vector V is described at the bottom of the illustration in FIG.
Figur 4 deutet eine zu der Darstellung der Figur 3 ähnliche schematische Darstellung an, welche erfindungsgemäße Verfahrensschritte illustriert . FIG. 4 indicates a schematic representation similar to the representation in FIG. 3, which illustrates method steps according to the invention.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist ein Verfahren zur Bestrahlung einer Materialschicht L in der additiven Herstellung eines Bauteil 10 . Das Verfahren umfasst das Festlegen eines ersten gepulsten Energieeintrags El in die Materialschicht L entlang eines Bestrahlungsvektors V, wobei der erste Energieeintrag El eine Mehrzahl von separaten Schmel zbädern S 1 in der Materialschicht L bewirkt . The method according to the invention is a method for irradiating a material layer L in the additive manufacturing of a component 10 . The method includes determining a first pulsed energy input El into the material layer L along an irradiation vector V, the first energy input El causing a plurality of separate melting baths S 1 in the material layer L.
Das Verfahren umfasst weiterhin das Festlegen eines zweiten gepulsten Energieeintrags E2 in die Materialschicht L entlang desselben Bestrahlungsvektors V, wobei der zweite Energieeintrag E2 eine Bestrahlung (Auf schmel zen und Verfestigen) von Materialbereichen zwischen den durch den ersten gepulsten Energieeintrag El hervorgerufenen separaten Schmel zbädern S 1 bewirkt , wobei Schichtmaterial durch eine Bestrahlung mit dem ersten und dem zweiten gepulsten Energieeintrag El , E2 gleichförmig bzw . durchgehend entlang des Bestrahlungsvektors V bestrahlt wird . The method also includes specifying a second pulsed energy input E2 into the material layer L along the same irradiation vector V, with the second energy input E2 irradiating (melting and solidifying) material regions between the separate melt baths S1 caused by the first pulsed energy input El causes layer material by irradiation with the first and the second pulsed energy input El, E2 uniform or. is continuously irradiated along the irradiation vector V .
Wie oben beschrieben, bewirken der erste und der zweite gepulste Energieeintrag El , E2 zweckmäßigerweise j eweils eine diskrete Erstarrung von Material in der Schicht L . Dies wird vorzugsweise durch einen räumlichen und zeitlichen Versatz der Energieeinträge E2 relativ zu den Energieeinträgen E2 (vorliegend gestrichelt gekennzeichnet ) , erreicht . As described above, the first and the second pulsed energy input E1, E2 each expediently bring about a discrete solidification of material in the layer L. This is preferably achieved by a spatial and temporal offset of the energy inputs E2 relative to the energy inputs E2 (here indicated by dashed lines).
Die zweiten Energieeinträge E2 sind entlang des Bestrahlungsvektors V ( der Übersichtlichkeit halber ist in Figur 4 lediglich ein Schmel zbad S2 in Zwischenbereichen zwischen den beiden Energieeinträgen El gekennzeichnet ) vorzugsweise so festgelegt , dass dadurch ebenfalls eine Mehrzahl von separaten Schmel zbädern S2 in der Materialschicht L entsteht , die j edoch durch eine zeitliche Verzögerung erst später zu einer Schweißspur bzw . einer verfestigten Materialspur erstarren . Mit anderen Worten kann der zweite gepulste Energieeintrag, welcher ähnlich oder gleich zu dem ersten gepulsten Energieeintrag konfektioniert sein kann, erst in einem zweiten Schritt zu einer ( erneuten) Belichtung des Bestrahlungsvektors - mit räumlich versetzten Schmel zbädern (vgl . So oben) - angewendet werden . Durch diese Strategie lässt sich vorteilhafterweise die Prozessef fi zienz deutlich steigern ( siehe unten) . Gleichzeitig erlaubt diese Art der Energieeinträge während der Bestrahlung die Ausbildung einer vorteilhaft kleinen oder dünnen Materialspur oder Schweißraupe , welche vorzugsweise einem Maß b ' von weniger als 100 pm, beispielsweise zwischen 80 pm und 100 pm, oder weniger entspricht . The second energy inputs E2 are preferably defined along the irradiation vector V (for the sake of clarity, only one melting bath S2 is marked in intermediate regions between the two energy inputs El in Figure 4) in such a way that a plurality of separate melting baths S2 are also created in the material layer L , which, however, only later lead to a welding track or solidify in a solidified track of material. In other words, the second pulsed energy input, which can be formulated similarly or identically to the first pulsed energy input, can only be used in a second step for (re)exposure of the irradiation vector - with spatially offset melting baths (see above). . Advantageously, this strategy allows the process efficiency to be significantly increased (see below). At the same time, this type of energy input during the irradiation allows the formation of an advantageously small or thin material track or weld bead, which preferably corresponds to a dimension b′ of less than 100 μm, for example between 80 μm and 100 μm, or less.
Zweckmäßigerweise überlappen Schmel zbäder S l , welche aus der Bestrahlung mit dem ersten gepulsten Energieeintrag El und Schmel zbäder S2 , welche durch die Bestrahlung mit dem zweiten gepulsten Energieeintrag E2 in die Materialschicht L hervorgehen , zwischen 30 % und 60 % , vorzugsweise 50 % , der Schmel zbadbreite b mit den j eweils andersartigen Schmel zbädern, um eine durchgehende Materialverfestigung zu bewirken . Expediently, melt pools S1, which result from the irradiation with the first pulsed energy input E1 and melt pools S2, which result from the irradiation with the second pulsed energy input E2 in the material layer L, overlap by between 30% and 60%, preferably 50% Melting bath width b with the respective different kinds of melting baths in order to achieve continuous material hardening.
Die vorgeschlagene Strategie erlaubt vorteilhafterweise die Wahl einer - im Vergleich zu einer konventionellen ( gepulsten) Bestrahlungsweise in einem additiven Herstellungsprozess - zwei- bis zehnfach vergrößerten Bestrahlungsgeschwindigkeit v, insbesondere vierfachen Bestrahlungsgeschwindigkeit , und/oder weiterhin eine zwei- bis zehnfach vergrößerte Bestrahlungsleistung P, insbesondere vierfache Bestrahlungsleistung . Vorzugsweise wird die Bestrahlungsleistung in gleicher Weise wie die Bestrahlungsgeschwindigkeit erhöht , um die zeitliche in die Materialschicht eingebracht Energie bzw . Energiedichte konstant zu halten . The proposed strategy advantageously allows the selection of an irradiation speed v that is two to ten times greater than that of a conventional (pulsed) type of irradiation in an additive manufacturing process, in particular four times the irradiation speed, and/or a two to ten times greater irradiation power P, in particular four times irradiation power . The irradiation power is preferably increased in the same way as the irradiation speed in order to reduce the amount of energy or energy introduced into the material layer over time. to keep the energy density constant.
Weiterhin kann - im Vergleich zu einer konventionellen ( gepulsten) Bestrahlung - eine ein- bis fünf fache Puls frequenz f gewählt , und damit die Prozessef fi zienz ebenfalls deutlich gesteigert werden . Furthermore - in comparison to conventional (pulsed) irradiation - a pulse frequency f that is one to five times higher can be selected, and the process efficiency can thus also be significantly increased.
Der erste und der zweite gepulste Energieeintrag El , E2 können durch einen Energiestrahl 5 derselben Strahlquelle bewirkt werden . Dies bewirkt die oben beschriebenen Vorteile . Wie durch die Bezugs zeichen S3 und E3 in Figur 4 angedeutet ist , kann das Verfahren weiterhin die Festlegung eines dritten oder weiteren gepulsten Energieeintrags E3 entlang des Bestrahlungsvektors V umfassen, wobei der weitere Energieeintrag E3 weiterhin eine Bestrahlung von Materialbereichen zwischen den durch den ersten bzw . den zweiten gepulsten Energieeintrag El , E2 hervorgerufenen Schmel zbädern S I , S2 bewirkt . Der dritte gepulste Energieeintrag E3 kann gleichartig zu dem ersten und/oder dem zweiten gepulste Energieeintrag El , E2 sein . Gleiches gilt für die entsprechend generierten Schmel zbäder analog . Der weitere gepulste Energieeintrag E3 kann entlang des Bestrahlungsvektors V ebenfalls vorzugsweise versetzt bzw . zeitlich verzögert zu den von dem ersten bzw . dem zweiten gepulsten Energieeintrag El , E2 bewirkten Schmel zbädern S I , S2 angeordnet werden, um Schichtmaterial durchgehend entlang des Bestrahlungsvektors V zu bestrahlen . The first and the second pulsed energy input E1, E2 can be brought about by an energy beam 5 from the same beam source. This brings about the advantages described above. As indicated by the reference symbols S3 and E3 in FIG. the second pulsed energy input El, E2 caused melting baths SI, S2. The third pulsed energy input E3 can be similar to the first and/or the second pulsed energy input E1, E2. The same applies analogously to the correspondingly generated melting baths. The further pulsed energy input E3 can also preferably be offset or offset along the irradiation vector V. delayed to those of the first or the second pulsed energy input E1, E2 caused melting baths SI, S2 are arranged in order to irradiate layer material continuously along the irradiation vector V.
Alternativ können der erste und der zweite gepulste Energieeintrag El , E2 durch Energiestrahlen 5 aus verschiedenen Strahlquellen bewirkt werden . Dies bewirkt die ebenfalls oben beschriebenen Vorteile . Insbesondere kann, wie dargelegt , durch den variablen zeitlichen Versatz der beiden Laser oder Elektronenstrahlen die Abkühl zeit j e nach Material und Prozessparametern beliebig angepasst werden, sodass die Limitierung der genannten kritischen Vektorlänge des Bestrahlungsvektors V vorteilhaft umgangen werden kann . Insbesondere werden die Frequenz f , ein durch das Verhältnis aus Pulsweite Tp und Periodendauer T definierter Arbeits zyklus bzw . eine Belichtungsgeschwindigkeit v so gewählt oder aufeinander abgestimmt , dass eine diskrete Erstarrung der einzelnen Schmel zbäder S I , S2 bzw . S3 ermöglicht wird . Beispielsweise kann die Pulsweite Tp dabei proportional zur Bestrahlungsgeschwindigkeit v verändert werden . Alternatively, the first and the second pulsed energy input E1, E2 can be brought about by energy beams 5 from different beam sources. This brings about the advantages also described above. In particular, as explained, the cooling time can be adjusted as desired depending on the material and process parameters due to the variable time offset of the two lasers or electron beams, so that the limitation of the critical vector length of the irradiation vector V mentioned can be advantageously circumvented. In particular, the frequency f, a defined by the ratio of pulse width T p and period T work cycle or. an exposure speed v is selected or coordinated in such a way that a discrete solidification of the individual melting baths SI, S2 or S3 is enabled. For example, the pulse width T p can be changed proportionally to the irradiation speed v.

Claims

Patentansprüche patent claims
1. Verfahren zur Bestrahlung einer Materialschicht (L) in der additiven Herstellung eines Bauteils (10) , umfassend das:1. A method for irradiating a material layer (L) in the additive manufacturing of a component (10), comprising:
- Festlegen eines ersten gepulsten Energieeintrags (El) in die Materialschicht (L) entlang eines Bestrahlungsvektors (V) , wobei der erste Energieeintrag (El) eine Mehrzahl von separaten Schmelzbädern (Sl) in der Materialschicht (L) bewirkt, und das - Defining a first pulsed energy input (El) into the material layer (L) along an irradiation vector (V), the first energy input (El) causing a plurality of separate molten pools (Sl) in the material layer (L), and that
- Festlegen eines zweiten gepulsten Energieeintrags (E2) in die Materialschicht (L) entlang desselben Bestrahlungsvektors (V) , wobei der zweite Energieeintrag (E2) eine Bestrahlung von Materialbereichen zwischen den durch den ersten gepulsten Energieeintrag (El) hervorgerufenen separaten Schmelzbädern (Sl) bewirkt, wobei Schichtmaterial durch eine Bestrahlung mit dem ersten und dem zweiten gepulsten Energieeintrag (El, E2) durchgehend entlang des Bestrahlungsvektors (V) bestrahlt wird. - Defining a second pulsed energy input (E2) in the material layer (L) along the same irradiation vector (V), the second energy input (E2) causing an irradiation of material regions between the first pulsed energy input (El) caused separate molten baths (Sl). , wherein layer material is irradiated continuously along the irradiation vector (V) by irradiation with the first and the second pulsed energy input (E1, E2).
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der erste und der zweite gepulste Energieeintrag (El, E2) jeweils eine diskrete Erstarrung von Material in der Schicht (L) bewirken. 2. The method according to claim 1, wherein the first and the second pulsed energy input (E1, E2) each bring about a discrete solidification of material in the layer (L).
3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der zweite gepulste Energieeintrag (E2) so festgelegt wird, dass dadurch ebenfalls eine Mehrzahl von separaten Schmelzbädern (S2) in der Materialschicht (L) entsteht, wobei diese Schmelzbäder (S2) entlang des Bestrahlungsvektors (L) versetzt zu den von dem ersten gepulsten Energieeintrag (El) bewirkten Schmelzbädern (Sl) angeordnet werden. 3. The method according to claim 1 or 2, wherein the second pulsed energy input (E2) is determined in such a way that a plurality of separate molten pools (S2) also arises in the material layer (L), these molten pools (S2) along the irradiation vector ( L) offset to the first pulsed energy input (E1) caused molten baths (Sl) are arranged.
4. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zweite gepulste Energieeintrag (E2) zeitlich verzögert zu dem ersten gepulsten Energieeintrag (El) angewendet wird . 4. The method according to any one of the preceding claims, wherein the second pulsed energy input (E2) delayed in time to the first pulsed energy input (E1) is applied.
5. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Schmelzbäder (Sl) , welche aus der Bestrahlung mit dem ersten gepulsten Energieeintrag (El) und Schmelzbäder (S2) , welche durch die Bestrahlung mit dem zweiten gepulsten Energieeintrag (E2) in die Materialschicht (L) hervorgehen, zwischen 30 % und 60 % einer Schmelzbadbreite (b) mit den jeweils andersartigen Schmelzbädern überlappen, um eine durchgehende Materialverfestigung zu bewirken. 5. The method according to any one of the preceding claims, wherein molten baths (Sl) resulting from the irradiation with the first pulsed energy input (El) and melt pools (S2), which result from the irradiation with the second pulsed energy input (E2) in the material layer (L), overlap between 30% and 60% of a melt pool width (b) with the respective different melt pools, in order to achieve a continuous solidification of the material.
6. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Schmelzspur, welche aus der Bestrahlung mit dem ersten und/oder dem zweiten gepulsten Energieeintrag (El, E2) hervorgeht, eine Breite hat, die dem Ein- bis Eineinhalbfachen eines Durchmessers eines entsprechenden Energiestrahls entspricht . 6. The method according to any one of the preceding claims, wherein a melting track, which results from the irradiation with the first and/or the second pulsed energy input (E1, E2), has a width that corresponds to one to one and a half times the diameter of a corresponding energy beam .
7. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Schmelzspur, welche aus der Bestrahlung mit dem ersten und dem zweiten gepulsten Energieeintrag (El, E2) hervorgeht, eine Breite (b') von weniger als 100 pm hat. 7. The method as claimed in one of the preceding claims, in which a melting track which results from the irradiation with the first and the second pulsed energy input (E1, E2) has a width (b') of less than 100 μm.
8. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste und der zweite gepulste Energieeintrag (E2) für eine selektive Bestrahlung der Materialschicht (L) festgelegt werden, und wobei - im Vergleich zu einer konventionellen Bestrahlung eine zwei- bis zehnfache Bestrahlungsgeschwindigkeit (v) , insbesondere vierfache Bestrahlungsgeschwindigkeit, und weiterhin eine zwei- bis zehnfache Bestrahlungsleistung (P) , insbesondere vierfache Bestrahlungsleistung, gewählt werden . 8. The method according to any one of the preceding claims, wherein the first and the second pulsed energy input (E2) for a selective irradiation of the material layer (L) are determined, and wherein - in comparison to conventional irradiation, a two- to ten-fold irradiation speed (v) , in particular four times the irradiation speed, and furthermore a two to ten times the irradiation power (P), in particular four times the irradiation power, can be selected.
9. Verfahren gemäß Anspruch 8, wobei - im Vergleich zu einer konventionellen gepulsten Bestrahlung - eine ein- bis fünffache Frequenz (f) gewählt wird. 9. The method according to claim 8, wherein - compared to a conventional pulsed irradiation - a one to five times the frequency (f) is selected.
10. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend das Festlegen eines weiteren gepulsten Energieeintrags (E3) entlang des Bestrahlungsvektors (V) , wobei der weitere Energieeintrag (E3) eine Bestrahlung von Materialbereichen zwischen den durch den ersten bzw. den zweiten ge- 19 pulsten Energieeintrag (El, E2) hervorgerufenen Schmelzbädern (SI, S2) bewirkt, und wobei durch den weiteren gepulsten Energieeintrag hervorgerufene Schmelzbäder entlang des Bestrahlungsvektors (V) versetzt bzw. zeitlich verzögert zu den von dem ersten bzw. dem zweiten gepulsten Energieeintrag (El, E2) bewirkten Schmelzbädern (SI, S2) angeordnet werden, um Schichtmaterial durchgehend entlang des Bestrahlungsvektors (V) zu bestrahlen. 10. The method according to any one of the preceding claims, comprising the determination of a further pulsed energy input (E3) along the irradiation vector (V), wherein the further energy input (E3) an irradiation of material regions between the through the first and the second ge- 19 pulsed energy input (El, E2) caused molten pools (SI, S2), and by the further pulsed energy input caused melt pools along the irradiation vector (V) offset or delayed in time to the first or the second pulsed energy input (El , E2) effected molten pools (SI, S2) are arranged in order to irradiate layer material continuously along the irradiation vector (V).
11. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste und der zweite gepulste Energieeintrag (El, E2) durch einen Energiestrahl (5) derselben Strahlquelle bewirkt werden . 11. The method according to any one of the preceding claims, wherein the first and the second pulsed energy input (E1, E2) are effected by an energy beam (5) of the same beam source.
12. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der erste und der zweite gepulste Energieeintrag (El, E2) durch Energiestrahlen (5) von verschiedenen Strahlquellen bewirkt werden . 12. The method according to any one of claims 1 to 10, wherein the first and the second pulsed energy input (E1, E2) are effected by energy beams (5) from different beam sources.
13. Computerprogrammprodukt (CP) , umfassend Befehle, die bei der Ausführung eines entsprechenden Programms durch einen Computer (4) , beispielsweise zur Steuerung der Bestrahlung in einer additiven Herstellungsanlage (100) , diesen veranlassen, Bestrahlungsvektoren (V) in einem additiven Herstellungsprozess gemäß dem festgelegten ersten gepulsten Energieeintrag (El) und dem festgelegten zweiten gepulsten Energieeintrag (E2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche zu bestrahlen. 13. Computer program product (CP), comprising instructions that cause the execution of a corresponding program by a computer (4), for example for controlling the irradiation in an additive manufacturing system (100), this irradiation vectors (V) in an additive manufacturing process according to the to irradiate specified first pulsed energy input (E1) and the specified second pulsed energy input (E2) according to one of the preceding claims.
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