用于附加形成部件的至少一個部件區的裝置和方法
【專利說明】用于附加形成部件的至少一個部件區的裝置和方法
[0001]本發明涉及用于生成性地形成根據權利要求1和8的序文所述的、部件(特別是液流供料機的部件)的至少一個部件區域的裝置。此外，本發明涉及用于生成性地形成部件的至少一個部件區域的方法，以及在用于生成性地形成部件的至少一個部件區域的裝置中使用的抽吸和/或氣體供入裝置。
[0002]用于形成部件的方法和裝置大部分是已知的。具體而言，生成性的制造方法(所謂的快速制造或快速成型方法)是已知的，其中通過粉末層基的附加制造方法以分層的方式構建所述的部件。例如可以通過激光或電子束熔融或燒結方法來形成主要的金屬部件。其中，至少一種粉末狀部件材料首先被施加于裝置的分層的、構建和連接區的區域的部件平臺上。隨后，通過至少一種高能射束(例如電子束或激光束)向分層的構建和連接區的區域的部件材料提供能量而局部熔融和/或燒結部件材料。其中，根據待形成的各個部件層的層信息來控制高能射束。在熔融和/或燒結后，通過層中預定的層厚度來降低部件平臺。此后，重復所提及的步驟直至最終完成所述的部件。
[0003]由現有技術來看，具體而言，用于形成液流供料機的部件(例如航空發動機或燃氣渦輪的部件)的生成性形成方法也是已知的，例如DE 10 2009 051 479 Al中所述的方法，或者用于形成液流供料機的部件的相應裝置。
[0004]在所述的這種方法中，通過向分層的構建和連接區的區域的部件平臺中施加至少一種粉末狀部件材料以及通過在分層的構建和連接區的區域中供入的能量局部熔融或燒結所述的部件，從而形成相應的部件。其中，能量的供入是通過激光束(例如CO2激光，Nd:YAG激光，Yb光纖激光以及二極管激光)或電子束來實施的。此外，在DE 10 2009 051 479Al中所述的方法中，通過區域熔爐將所形成的部件或者構建和連接區加熱至恰好低于部件材料的熔點之下的溫度，從而保持定向固化的或單晶的晶體結構。
[0005]通過DE 10 2006 058 949 Al，用于快速形成和修理燃氣渦輪(特別是航空發動機)的葉片的葉片末端也是已知的，其中使用誘導加熱以及激光或電子束燒結。
[0006]此外，誘導加熱待形成的部件與借助于選擇性激光熔融而生成性形成部件的結合在EP 2 359 964 Al中有所描述。
[0007]WO 2008/071165 Al描述了通過粉末熔敷焊接來修理燃氣渦輪的渦輪葉片的裝置和方法，其中類似于激光或電子束之類的輻射源用于熔敷焊接。同時，通過感應線圈提供用于加熱待修理葉片的加熱裝置。
[0008]DE 10 2012 206 122 Al描述了通過激光粉末熔敷焊接和/或選擇性地輻射粉末層來生成性形成部件的裝置，其中所述的裝置具有相對于一個或多個粉末層空間移動設置的至少一個感應線圈。其中，感應線圈可以沿著分開形成的線圈組件線性移動。通過局部誘導加熱部件(其分別適應于待形成的部件的幾何形狀)，在部件的形成中可以可靠地防止熱裂的形成，特別是使用高溫合金用于生成性制造更是如此。
[0009]但是，在已知的裝置中，以下背景被認為是不利的:除去在生成性形成方法中產生的沉淀、斑點和工藝廢氣僅僅是不勝任可行方式，或者具有相對高的儀器費用。
[0010]因此，本發明的目的是提供開始體積的一種裝置，其允許除去在生成性形成方法中產生的沉淀、斑點和/或工藝廢氣，并具有相對低的儀器費用。
[0011]根據本發明，本發明的目的是通過以下方法解決的:具有權利要求1所述的特征的、用于生成性形成部件的至少一個部件區域;具有權利要求8所述的特征的、用于生成性形成部件的至少一個部件區域的裝置;具有權利要求14所述的特征的方法；以及具有權利要求15所述的特征的抽吸和/或氣體供入裝置。便于研發本發明的有利構造在各個從屬權利要求中描述，其中所述的裝置的有利構造被認為是所述的方法以及抽吸和/或氣體供入裝置的有利的構造，反之亦然。
[0012]本發明的第一個方面涉及用于生成性形成部件的至少一個部件區域的裝置，特別是液流供料機的部件。其中，所述的裝置包含至少一個較低的部件平臺，其具有用于接收部件材料的至少一個粉末層的至少一個構建和連接區；可以相對于部件平臺移動的至少一個加熱裝置；以及用于生成至少一個高能射束的至少一個輻射源，通過該輻射源，粉末層可以局部熔融和/或與構建和連接區的區域中的部件層燒結。此外，此外，所述的裝置包含設置于加熱裝置上的至少一個抽吸和/或氣體供入裝置。通過抽吸和/或氣體供入裝置在加熱裝置上的排布，可以可靠地除去在輻射區域暴露于輻射源或高能射束之前和/或過程中和/或之后由生成性形成工藝在構建和/或連接區形成的沉淀、斑點和/或工藝廢氣。此外，已經提出的用于生成性形成部件的裝置可以容易地裝配相應的抽吸和/或氣體供入裝置，其設置于加熱裝置之上。術語“設置的”或“排布”應該理解為抽吸和/或氣體供入裝置可以直接或間接與加熱裝置連接。例如與加熱裝置形成機械連接是可行的。此外，通過加熱裝置來加熱部件材料，可以可靠地避免熱裂的形成，特別是使用高溫合金作為部件材料。由于抽吸和/或氣體供入裝置被設置在可移動的加熱裝置上，所以可以省略用于將抽吸和/或氣體供入裝置移動至部件的構建和連接區的區域中的其他移動單元。此外，可以將氣體供入部件的構建和連接區，即，供入高能射束的工作和操作區域，用于控制該區域的流動狀況。而且，還可以將惰性氣體通過氣體供入裝置將惰性氣體供入部件的構建和連接區，用于改良所生產的部件的連接品質。此外，抽吸和/或氣體供入裝置可以設置在加熱裝置上，使得構建和連接區的區域中的高能射束的工作和操作區域至少大部分或完全處于抽吸和/或氣體供入裝置的操作區域中。因此，可以特別可靠地除去由構建和連接區的區域中得到的沉淀、斑點和/或工藝廢氣。
[0013]在根據本發明的裝置的其他有利的構造中，抽吸和/或氣體供入裝置可以移動地或不可移動地設置于加熱裝置上。抽吸和/或氣體供入裝置可以不可移動地設置在加熱裝置上，使得其可以通過加熱裝置的移動而沿著部件平臺的構建和連接區或者在部件平臺的構建和連接區上移動。因此，構成了裝置總體的簡單的構建結構。此外，可以通過相應的移動單元將抽吸和/或氣體供入裝置可移動地設置在加熱裝置上。因此，還可以有利地形成抽吸和/或氣體供入裝置沿著加熱裝置的移動方向相反的方向移動，因此增加了抽吸和/或氣體供入裝置的操作區域。術語“設置的”或“設置”應該理解為抽吸和/或氣體供入裝置可以與加熱裝置直接或間接連接，反之亦然。例如機械連接是可行的。
[0014]在根據本發明的裝置的其他有利的構造中，其具有用于將部件材料的至少一個粉末層施加在部件平臺的構建和連接區上的至少一個涂敷機，其中所述的涂敷機可以相對于部件平臺移動。其中，加熱裝置可以不可移動地設置在涂敷機上，使得其可以通過涂敷機的移動而沿著部件平臺的構建和連接區或者在部件平臺的構建和連接區上移動。因此，構成了裝置總體的簡單的構建結構。此外，已經提出的用于生成性形成部件的裝置可以裝配相應的加熱裝置，其設置在涂敷機上。接著，加熱裝置可以通過涂敷機的相應的移動單元在部件平臺的構建和連接區上與涂敷機一起移動。此外，至少一個加熱裝置可以可移動地設置在涂敷機上。其中，涂敷機可以包含至少一個移動單元，在該移動單元上依次設置有至少一個加熱裝置。由此，還可以有利地形成加熱裝置沿著涂敷機的移動方向相反的方向移動，以便由此能夠使構建和連接區的其他區域被加熱裝置所加熱。
[0015]可以通過相應的移動單元來移動加熱裝置和/或涂敷機，或者通過移動部件平臺來影響加熱裝置和/或涂敷機相對于部件平臺的相對移動性。在上文提及的實施方案中，可以可任選地省略加熱裝置或涂敷機的分開的移動單元。
[0016]在根據本發明的裝置的其他有利的構造中，加熱裝置為感應線圈。其中，在本發明的范圍內，各個裝置可以理解為感應線圈，其能夠產生感應加熱(因此例如與纏繞的數量無關)，這樣感應線圈還可以稱為例如感應回路(induct1n loop)。其中，所述的裝置可以包含多個可移動的或可變化的感應線圈，其設置于與構建和連接區的表面平行的一個或多個平面上。具體而言，2個感應線圈可以以彼此交叉排列的方式操作，其中具體而言可以在輻射源的高能射束的交叉區域中提供用于熔融和/或燒結粉末狀部件材料。在其他的構造中，感應線圈可以不可移動地設置在涂敷機上，并且其他的感應線圈可以通過移動單元可移動地設置在涂敷機上。
[0017]在根據本發明的裝置的有利構造中，高能射束為激光或電子束。
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