[go: up one dir, main page]

WO2018046361A1 - Verfahren zum erzeugen eines bauteils mit einem pulverbettbasierten additiven fertigungsverfahren und pulver zur verwendung in einem solchen verfahren - Google Patents

Verfahren zum erzeugen eines bauteils mit einem pulverbettbasierten additiven fertigungsverfahren und pulver zur verwendung in einem solchen verfahren Download PDF

Info

Publication number
WO2018046361A1
WO2018046361A1 PCT/EP2017/071725 EP2017071725W WO2018046361A1 WO 2018046361 A1 WO2018046361 A1 WO 2018046361A1 EP 2017071725 W EP2017071725 W EP 2017071725W WO 2018046361 A1 WO2018046361 A1 WO 2018046361A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
powder
particles
alloy
component
shell
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2017/071725
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Christian Brunhuber
Martin Schäfer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
Priority to CA3035696A priority Critical patent/CA3035696C/en
Priority to US16/330,505 priority patent/US11426797B2/en
Priority to CN201780054773.XA priority patent/CN109641271B/zh
Priority to EP17768686.2A priority patent/EP3487651A1/de
Priority to SG11201901816QA priority patent/SG11201901816QA/en
Publication of WO2018046361A1 publication Critical patent/WO2018046361A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F5/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product
    • B22F5/009—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product of turbine components other than turbine blades
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/17—Metallic particles coated with metal
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/20—Direct sintering or melting
    • B22F10/28—Powder bed fusion, e.g. selective laser melting [SLM] or electron beam melting [EBM]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y70/00—Materials specially adapted for additive manufacturing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/04—Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
    • C22C1/0433—Nickel- or cobalt-based alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C19/00—Alloys based on nickel or cobalt
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C27/00—Alloys based on rhenium or a refractory metal not mentioned in groups C22C14/00 or C22C16/00
    • C22C27/04—Alloys based on tungsten or molybdenum
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F12/00—Apparatus or devices specially adapted for additive manufacturing; Auxiliary means for additive manufacturing; Combinations of additive manufacturing apparatus or devices with other processing apparatus or devices
    • B22F12/10—Auxiliary heating means
    • B22F12/13—Auxiliary heating means to preheat the material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F12/00—Apparatus or devices specially adapted for additive manufacturing; Auxiliary means for additive manufacturing; Combinations of additive manufacturing apparatus or devices with other processing apparatus or devices
    • B22F12/40—Radiation means
    • B22F12/44—Radiation means characterised by the configuration of the radiation means
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a component, in particular from a superalloy, with a powder-based additive manufacturing method.
  • the component is layer by layer in a powder bed by melting the powder bed forming particles with an energy beam such. B. an electron beam or a laser beam.
  • the powder bed is preheated to a temperature below the melting temperature of the particles before and while the particles are melted.
  • the invention relates to a powder suitable for use in a powder bed-based additive manufacturing process consisting of a metal alloy.
  • a method of the type described above is known for example from EP 1 355 760 Bl.
  • the method for selective laser melting (SLM), which is discussed in this document is intended to be capable of high-melting materials to verar ⁇ BEITEN. Since there is an interest in producing components from high-melting materials that are of low value
  • the components are produced in layers in a powder bed. These processes are therefore also referred to as powder bed-based additive manufacturing processes.
  • a position of the powder in the powder bed is generated by the energy source (laser or electron beam). beam) is then melted locally in those regions or sintered, in which the component is to entste ⁇ hen.
  • the component is successively produced in layers and can be removed after completion of the powder bed.
  • H-SLM Temperature-Selective Laser Melting
  • Al powders which consist of a metal alloy.
  • the particles of this powder have a core and a shell, wherein the core consists of a higher melting alloy content, as the shell.
  • These particles should be in accordance with the above-mentioned document particularly well suited to produce components by sintering. The reason for this is stated in the fact that the particles melt faster than if they were made homogeneously from the desired alloy composition. Thus, lower sintering temperatures are possible in the sintering treatment . During the sintering treatment, the desired alloy composition finally sets in the sintered component.
  • the object is achieved with the method specified at the outset by using a powder of a metal alloy, wherein particles of the powder consist of a core and a shell.
  • a first metallic alloying portion is present and a second metallic alloying portion is present in the shell.
  • the first and second metallic alloy portions may thus themselves consist of a metal or a metal alloy.
  • the first Leg istsan ⁇ part has a lower melting temperature than the second alloy content.
  • Metal alloy of the particle deviates.
  • the alloy composition of a respective particle thus consists of al ⁇ len the particle-forming alloying elements in total.
  • the Each alloy of the core (also called core) and the shell (also called shell) must therefore be chosen so that in total, taking into account the respective mass fraction of core and shell on the particle, the desired metal alloy of the powder is formed.
  • To end ⁇ valid alloying a melting or sintering of the powder is then used terrea, which results in a diffusion of the alloy components and the formation of the desired metal alloy composition ⁇ (this hereinafter even more).
  • possibly alloying elements evaporate during the manufacturing process and therefore must be present in a concentration equalizing the evaporation loss in the particles (ie in the core and / or in the shell).
  • the higher-melting alloy content is used as the shell of the particles, even if this causes just the opposite of the purpose stated in this document, namely that the particle surfaces melt is reached only at higher temperatures.
  • the inventive particles tend at a processing in powder bed additive manufacturing process based far less likely verbett in powder diffractometer (ie outside the construction volume of the produced ⁇ partly) to cake together.
  • caking by sintering or at least sintering of the powder particles can therefore be avoided so that they are advantageously available for subsequent production processes.
  • Advantageously au ⁇ ßerdem that is facilitated from internal voids through the lower tendency for sintering of the coated particles, the powder removal, what makes complex, delicate structures, as occur for example at the leading and trailing edges of gas turbine blades, to produce.
  • Intra-sintering means not complete sintering, but the generation of a certain releasable adhesion effect between the particles.
  • the layer on the particles have a thickness of 0.1 ym to 3 ym.
  • This thickness of the shell is sufficient to shield the core of the particles sufficiently so that the effect of caking does not occur.
  • the particles can advanta- size of at least 10 ym and ym Hoechsmann ⁇ least 50, preferably have an average particle size of 25 .mu.m to 30 .mu.m have.
  • the dimensioning of the particle diameter, and thus also the core diameter and the thickness of the shell he ⁇ enables insofar adjustment of Leg istszusammenset ⁇ wetting of the total particles.
  • a nickel base as a superalloy, a nickel base
  • the powder is advantageously preheated in this material to ei ⁇ ne temperature of at least 800 ° C and at most 1000 ° C or even up to at most 1200 ° C.
  • Preheating enters the powder bed, ensuring that the cooling is cooled after the manufacture of the component at a rate of at most 1 ° C per second.
  • ⁇ ⁇ precipitates of intermetallic phases can form in the component from the nickel-base superalloy, which precipitates the typical structure of the nickel-based superalloy. characterize.
  • the growth of cuboid ⁇ ⁇ precipitates is suppressed by too rapid cooling. If the component is cooled down at a slower rate than 1 ° C per second, however, the drops mentioned above are produced when the temperature falls below the y x -solidus temperature.
  • the solidus temperature is 1150 ° C. To ensure a slow cooling from this temperature level, the temperature of the powder bed must be slightly lower. A temperature level between 900 ° C and at most 1000 ° C has proved to be advantageous.
  • the object is achieved by the Pul ⁇ ver specified above, wherein in this powder particles consist of a core and a shell.
  • a first metallic alloy component is present in the shell and a second me ⁇ on-metal alloy component with a different from the first alloy ⁇ share alloy composition.
  • the first alloying fraction has a lower melting temperature than the second alloying fraction.
  • the core of the particles contains mainly nickel (1455 ° C.) and the shell of the particles contains one or more of the following metals: cobalt (1495 ° C.), iron (1538 ° C.), chromium ( 1907 ° C), molybdenum (2623 ° C), tantalum (3020 ° C) or tungsten (3422 ° C).
  • cobalt 1495 ° C.
  • iron 1538 ° C.
  • chromium 1907 ° C
  • molybdenum 2623 ° C
  • tantalum (3020 ° C) or tungsten (3422 ° C).
  • the temperature data in parentheses indicate in each case the melting temperature of the metals.
  • the core (as measured by the target alloy predetermined by the particles) contains disproportionately much nickel and the shell contains disproportionately much of an element with a higher melting point than nickel, eg Co, Cr, Mo, Wo, Ta.
  • the alloys which can be produced with these metals are nickel-based alloys which are preferably used for high-temperature applications, such as, for example, high-temperature applications.
  • B. turbine components, in particular turbine blades, are suitable. This recycled to pul ver ⁇ materials can advantageously be used in an ad ⁇ ditiven manufacturing method, wherein a heating of the powder bed is possible because the construction of the PUL- avoids sintering of the powder bed advantageous verp personality with the core and shell, or selectively influenced makes
  • the particles may, for example, have the alloy composition of Mar M 247, CM 247 LC or Rene 80, wherein the shell preferably contains tungsten or, in the case of Rene 80, also chromium.
  • the composition of these alloys can be found in Table 1. Table 1
  • alloy compositions can also be made of a nickel-based single crystal alloy, such. CMSX-4.
  • CMSX-4 a nickel-based single crystal alloy
  • the shell of the particles of the single crystal alloys preferably contains tungsten and / or tantalum.
  • the shell is more than 99% by mass, preferably completeness ⁇ dig from a single metallic alloy element be ⁇ .
  • a complete existence of an alloying element encounters technical limitations, so that up to a mass% of other alloying constituents can be allowed.
  • alloying element To produce alloying element, is that in the shell substantially no alloy compositions are present, which usually have a lower melting point than their elemental alloying constituents due to formation of eutectics. This can be advantageous to the
  • At least one alloying element of the shell is also contained in the core, wherein the concentration of this alloying element is lower in the core, as in the shell.
  • the casing is produced in a required thickness, so to speak überschüs ⁇ Siges material of the shell-forming alloy element is not subjected to a further increase of the thickness of the shell herange-, but is present as an alloying element in the core.
  • the required diffusion process of the alloying element of the shell is shortened into the core, which advantageously supports the alloy formation during melting of the powder or reduces the required diffusion processes in the forming component.
  • Section of the component being produced is shown in section, and
  • FIG. 5 shows a detail of an embodiment of the component according to the invention, which has been prepared according to the figures 2 to 4.
  • FIG. 1 schematically shows a system 11 for laser melting.
  • This has a process chamber 12, in which a powder bed 13 can be produced.
  • a distribution device in the form of a doctor blade 14 is moved over a powder supply 15 and then over the powder bed 13, whereby a thin layer of powder is formed in the powder bed 13.
  • a laser 16 then generates a laser beam 17 which is moved by means of an optical deflection device with mirror 18 over the surface of the powder bed 13.
  • the powder is melted at the point of impact of the laser beam 17, whereby a component 19 is formed.
  • the powder bed 13 is formed on a building platform 20, which can be gradually lowered by an actuator 21 in a pot-shaped housing 22 by one powder layer thickness.
  • heaters 23 in the form of electrical resistance heaters (al- ternatively also induction coils are possible) are provided, which can pre-heat the emerging component 19 and the Parti ⁇ angle of the powder bed 13. To the Energybe ⁇ may limit for preheating, is located on the housing 22 outside an insulation 24 of low thermal conductivity.
  • FIG. 2 shows an edge of the component 19 to be produced, which, for example, in an installation according to FIG. gur 1 could be produced.
  • This component is located in the powder bed 13, whose edges are indicated by a dot-dash line.
  • 13 selected particles 25 are shown from the powder bed, which consist of the material of a nickel-based alloy.
  • the manufactured component can, for. B. be a turbine blade.
  • the particles 25 each consist of a core 26 and a shell 27.
  • the core 26 mainly comprises nickel and other constituents of the nickel-based alloy.
  • the sleeve 27 is be ⁇ for example, tungsten and otherwise from contami ⁇ nigenden alloying elements in technically irrelevant screen.
  • the surface of the particles 25 has a melting ⁇ temperature of about 3400 ° C. This allows a preheating of the powder bed to up to 1000 ° C without adjacent particles 25 caked together.
  • the particles 25 are shown schematically, wherein the size ratios between the core 26 and the shell 27 are not to scale. Also, a discrete transition between core 26 and shell 27, as shown in Figure 2, not necessarily neces ⁇ sary. Also conceivable are gradient layers in which a transition between core 26 and sheath 27 does not occur abruptly but with a concentration gradient (not shown). This advantageously promotes the diffusion processes which lead to alloying in the composition intended for the component as a result of melting of the particles. For the melting temperature at the surface of the particles 25, it is only necessary that the shell 27 has the composition required to reach the melting temperature present there.
  • gradient layers can also be achieved in the preparation of the particles when ge ⁇ know diffusion processes of alloying elements in the core 26 and / or the shell 27 occur.
  • manufacturing ⁇ procedures for the particles can, for example, galvanic or electroless electrochemical coating processes are used, as have already been described in DE 198 23 341 AI.
  • ALD Atomic Layer Deposition
  • atomic layers are applied to the particles, preferably very thin
  • FIG. 3 shows how a part of the powder bed 13 is melted by means of the laser beam 17, namely that part which lies on the edge of the component 19.
  • the cores 26 of the particles 25 melt.
  • the sheaths 27 around the cores 26 have a higher melting point and remain initially in the molten bath, whereby resulting Frag ⁇ elements 28 of the envelope in the molten material verblei ⁇ ben and there dissolve (alloying with the desired alloy composition of the particles).
  • This process can be very fast and is shown here only as a model.
  • FIG. 4 shows how the laser 17 is moved over the powder bed 13, wherein the molten bath, as shown in FIG. 4, travels from left to right.
  • one of the layer thickness d is formed of the powder bed corresponding position of the delivering forth ⁇ component 19th Migrates the laser ⁇ beam 17 on, the material solidified at the simultaneous formation of the component volume.
  • the heating indicated in FIG. 1 causes the cooling rate of the material of the component 19 being produced to be less than 1 ° C. per second and the alloying formation is not disturbed by an excessive cooling rate.
  • the finished component can be seen.
  • the ⁇ ses is shown schematically as a grinding pattern.
  • the Materi ⁇ al, from which the component 19 is made, is a nickel-based superalloy.
  • ⁇ ⁇ precipitates 30 from intermetallic phases. These are embedded in a matrix 31 of the component. Since ⁇ with serschmelzens can achieve a component structure by the inventive selective laser, as has been previously generated, for example turbine blades according to the prior art only by casting. The microstructure thus differs from the structure of the processed particles.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen eines Bauteils (19) mit einem pulverbettbasierten additiven Herstellungsverfahren, wie z. B. dem Laserschmelzen. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, ein Pulver zu verwenden, welches Partikel 25, bestehend aus einem Kern (26) und einer Hülle (27), aufweist. Dabei weisen die Partikel (25) als Ganzes betrachtet die Legierungszusammensetzung des Bauteils (19) auf. Allerdings ist die Konzentration von höher schmelzenden Legierungselementen in der Hülle (27) größer und von niedriger Schmelzlegierungselementen im Kern (26), so dass die Oberfläche der Partikel (25) im Vergleich zu Partikeln mit einer konstanten Legierungszusammensetzung höher liegt. Die verhindert vorteilhaft ein Zusammenbacken der Partikel (25) im Pulverbett während der Herstellung des Bauteils (19), so dass das Pulverbett auch mit hohen Vorwärmtemperaturen von bis zu 1000°C beaufschlagt werden kann. Die Erfindung betrifft auch ein Pulver, was zur Verwendung in dem oben genannten Verfahren geeignet ist.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Erzeugen eines Bauteils mit einem pulverbettba- sierten additiven Fertigungsverfahren und Pulver zur Verwen- dung in einem solchen Verfahren
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen eines Bauteiles, insbesondere aus einer Superlegierung, mit einem pul- verbettbasierten additiven Herstellungsverfahren. Bei diesem Verfahren wird das Bauteil lagenweise in einem Pulverbett durch Aufschmelzen von das Pulverbett bildenden Partikeln mit einem Energiestrahl wie z. B. einem Elektronenstrahl oder einem Laserstrahl aufgebaut. Hierbei wird das Pulverbett auf eine Temperatur unterhalb der Schmelztemperatur der Partikel vorgewärmt, bevor und während die Partikel aufgeschmolzen werden. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Pulver, geeignet zur Anwendung in einem pulverbettbasierten additiven Herstellungsverfahren, bestehend aus einer Metalllegierung. Ein Verfahren der eingangs angegebenen Art ist beispielsweise aus der EP 1 355 760 Bl bekannt. Das Verfahren zum selektiven Laserschmelzen (SLM) , das in diesem Dokument diskutiert wird, soll dazu geeignet sein, hochschmelzende Werkstoffe zu verar¬ beiten. Da ein Interesse daran besteht, auch aus hochschmel- zenden Werkstoffen Bauteile herzustellen, die ein geringes
Maß an Eigenspannungen aufweisen, wird gemäß diesem Dokument vorgeschlagen, dass eine Vorheizung des Werkstoffpulvers auf eine Temperatur von mindestens 500 °C einem Aufschmelzen des Pulvers vorgelagert wird. Diese Temperatur muss jedoch noch eindeutig unter dem Schmelzpunkt des Materials des Pulvers liegen. Alternative Verfahren sind das selektive Lasersintern (SLS) und das Elektronenstrahlschmelzen (EBM) .
Beim SLM, SLS und EBM werden die Bauteile lagenweise in einem Pulverbett hergestellt. Diese Verfahren werden daher auch als pulverbettbasierte additive Fertigungsverfahren bezeichnet. Es wird jeweils eine Lage des Pulvers in dem Pulverbett er¬ zeugt, die durch die Energiequelle (Laser oder Elektronen- strahl) anschließend in denjenigen Bereichen lokal aufgeschmolzen oder gesintert wird, in denen das Bauteil entste¬ hen soll. So wird das Bauteil sukzessive lagenweise erzeugt und kann nach Fertigstellung dem Pulverbett entnommen werden.
Weiterhin besteht gemäß Y.-C. Hagedorn at al „Processing of Nickel based super alloy MAR M-247 bei means of High
Temperature-Selective Laser Melting (HT-SLM) " High Value Ma- nufacturing, Seiten 291 bis 295, London 2014, der Wunsch, auch Materialien aus Superlegierungen als Pulver mittels des selektiven Laserschmelzens zu verarbeiten. Hierbei tritt je¬ doch das Problem auf, dass die hergestellten Produkte hohen Eigenspannungen unterworfen sind, und aufgrund dieser Tatsache Risse auftreten können. Die Autoren schlagen daher eine intensivere Vorwärmung des Pulvers vor.
Andererseits ist es bekannt, das Pulver, die stark vorgeheizt werden, nach dem Mechanismus des Sinterns miteinander
verbacken. Beim selektiven Laserschmelzen ergibt sich daraus das Problem, dass das Pulverbett sich verfestigt und außerdem mit der Oberfläche des hergestellten Bauteiles verbacken kann. Eine saubere Herauslösung des hergestellten Bauteiles aus dem Pulverbett ist dann nicht mehr möglich. Außerdem lässt sich das Pulver nicht wieder verwenden, wenn die Parti- kel miteinander verbacken. Dies verteuert das Verfahren, da regelmäßig Rohmaterial verworfen werden muss. Das Verbacken des Pulverbettes kann zusätzlich dazu führen, dass die Ober¬ fläche des Pulverbettes nicht eben bleibt. Der Auftrag erneu¬ ter Pulverschichten wird damit erschwert und es können geo- metrische Fehler in der Oberfläche des Pulverbettes auftre¬ ten. Hierdurch wird die Qualität der herzustellenden Bauteile beeinträchtigt .
Gemäß der DE 198 23 341 AI sind Pulver bekannt, die aus einer Metalllegierung bestehen. Die Partikel dieses Pulvers weisen einen Kern und eine Hülle auf, wobei der Kern aus einem höher schmelzenden Legierungsanteil besteht, als die Hülle. Diese Partikel sollen sich gemäß dem oben angegebenen Dokument be- sonders gut eignen, um Bauteile durch Sintern herzustellen. Der Grund hierfür wird in dem Umstand angegeben, dass die Partikel schneller schmelzen, als wenn diese homogen aus der gewünschte Legierungszusammensetzung gefertigt sein würden. Damit sind geringere Sintertemperaturen bei der Sinterbehand¬ lung möglich. Während der Sinterbehandlung stellt sich in den gesinterten Bauteil am Ende die gewünschte Legierungszusammensetzung ein. Es ist daher Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zum Erzeugen eines Bauteiles, insbesondere aus einer Superlegierung, mit einem pulverbettbasierten additiven Herstellungsverfahren anzugeben, mit dem sich Bauteile herstellen lassen, die den an die Bauteile gestellten Anforderungen genügen. Außerdem ist es Aufgabe der Erfindung, ein Pulver anzugeben, welches in einem solchen Verfahren Verwendung findet.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit dem eingangs angegebenen Verfahren dadurch gelöst, dass ein Pulver aus einer Metallle- gierung verwendet wird, wobei Partikel des Pulvers aus einem Kern und einer Hülle bestehen. Im Kern ist ein erster metallischer Legierungsanteil vorhanden und in der Hülle ist ein zweiter metallischer Legierungsanteil vorhanden. Der erste und der zweite metallische Legierungsanteil können somit selbst aus einem Metall oder einer Metalllegierung bestehen. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der erste Legierungsan¬ teil eine geringere Schmelztemperatur aufweist als der zweite Legierungsanteil . Durch eine abweichende Legierungszusammensetzung von Kern und Hülle, wobei auch ein Kern oder eine Hülle aus nur einem Me¬ tall als abweichende Legierungszusammensetzung verstanden werden soll, bewirkt zwangsläufig, dass sowohl die Legie¬ rungszusammensetzung des Kerns als auch die Legierungszusam- mensetzung der Hülle von der Legierungszusammensetzung der
Metalllegierung des Partikels abweicht. Die Legierungszusammensetzung eines betreffenden Partikels besteht somit aus al¬ len das Partikel bildenden Legierungselementen in Summe. Die Legierungszusammensetzung jeweils des Kerns (auch Core genannt) und der Hülle (auch Shell genannt) müssen daher so ge¬ wählt werden, dass in Summe unter Berücksichtigung des jeweiligen Masseanteils von Kern und Hülle an dem Partikel die ge- wünschte Metalllegierung des Pulvers gebildet wird. Zur end¬ gültigen Legierungsbildung wird dann ein Schmelz- oder Sin- terprozess des Pulvers verwendet, der zu einer Diffusion der Legierungsanteile und zur Ausbildung der gewünschten Metall¬ legierungszusammensetzung führt (hierzu im Folgenden noch mehr) . Ferner ist zu berücksichtigen, dass eventuell Legierungselemente während des Herstellungsprozesses verdampfen und daher in einer den Verdampfungsverlust ausgleichenden Konzentration in den Partikeln (d. h. im Kern und/oder in der Hülle) vorhanden sein müssen.
Anders, als in der vorstehend angeführten DE 198 23 341 AI vorgeschlagen, wird erfindungsgemäß also der höher schmelzende Legierungsanteil als Hülle der Partikel verwendet, auch wenn dies gerade das Gegenteil des in diesem Dokument inten- dierten Zwecks bewirkt, nämlich, dass ein Anschmelzen der Partikeloberflächen erst bei höheren Temperaturen erreicht wird. Es hat sich jedoch gezeigt, dass die erfindungsgemäßen Partikel bei einer Verarbeitung in pulverbettbasierten additiven Fertigungsverfahren weit weniger dazu neigen, im Pul- verbett (also außerhalb des Volumens des herzustellenden Bau¬ teils) miteinander zu verbacken. Bei Verfahren wie dem Laserschmelzen und dem Lasersintern kann daher ein Verbacken durch Versintern oder zumindest Ansintern der Pulverpartikel vermieden werden, so dass diese vorteilhaft für nachfolgende Fertigungsprozesse zur Verfügung stehen. Vorteilhaft ist au¬ ßerdem, dass durch die geringere Neigung zum Ansintern der beschichteten Teilchen die Pulverentfernung aus inneren Hohlräumen erleichtert wird, was komplexe, filigrane Strukturen, wie sie zum Beispiel bei den Vorder- und Hinterkanten von Gasturbinenschaufeln vorkommen, herstellbar macht.
Beim Elektronenstrahlschmelzen fällt es erfindungsgemäß leichter, die Partikel im Pulverbett nur anzusintern, um den sogenannten Smoke-Effekt zu verhindern. Hierunter versteht man ein Aufwirbeln der metallischen Partikel aufgrund der beim Elektronenstrahlschmelzen wirkenden elektrischen Felder, wobei es bereits ausreicht, wenn eine gewisse Haftung der Partikel im Pulverbett aneinander erzeugt wird, die
optimalerweise reversibel, also wieder lösbar, ist. Mit
Ansintern ist also ein nicht vollständiges Versintern, sondern die Erzeugung eines gewissen lösbaren Haftungseffekts zwischen den Partikeln untereinander gemeint.
Vorteilhaft kann die Schicht auf den Partikeln eine Dicke von 0,1 ym bis 3 ym aufweisen. Diese Dicke der Hülle reicht aus, um den Kern der Partikel genügend abzuschirmen, so dass der Effekt eines Anbackens nicht auftritt. Dabei können vorteil- haft die Partikel eine Größe von mindestens 10 ym und höchs¬ tens 50 ym, bevorzugt eine mittlere Partikelgröße von 25 ym bis 30 ym aufweisen. Dies stellt sicher, dass der Kern ein genügendes Volumen aufweist, damit eine gewünschte Legie¬ rungszusammensetzung zwischen Kern und Hülle eingestellt wer- den kann. Die Dimensionierung des Partikeldurchmessers und damit auch des Kerndurchmessers sowie der Dicke der Hülle er¬ möglicht insofern eine Einstellung der Legierungszusammenset¬ zung der Gesamtpartikel. Vorteilhaft wird als Superlegierung eine Nickel-Basis-
Superlegierung verwendet. Aus diesen Superlegierungen können beispielsweise die Schaufeln von Gasturbinen hergestellt wer¬ den. Das Pulver wird bei diesem Werkstoff vorteilhaft auf ei¬ ne Temperatur von mindestens 800 °C und höchstens 1000 °C oder sogar bis höchstens 1200 °C vorgewärmt. Außerdem wird mittels der Vorrichtung, die die Wärme zum Zwecke der
Vorwärmung in das Pulverbett einträgt, sichergestellt, dass die Abkühlung nach der Herstellung des Bauteiles mit einer Geschwindigkeit von höchstens 1 °C pro Sekunde abgekühlt wird. Vorteilhaft lässt sich damit erreichen, dass sich in dem Bauteil aus der Nickel-Basis-Superlegierung γλ- Ausscheidungen von intermetallischen Phasen ausbilden können, die das typische Gefüge der Nickel-Basis-Superlegierung cha- rakterisieren . Für die Bildung dieser Ausscheidungen ist es allgemein bekannt, dass das Wachstum der kuboiden γλ- Ausscheidungen bei einer zu schnellen Abkühlung unterdrückt wird. Wird das Bauteil langsamer als mit 1° C pro Sekunde ab- gekühlt, entstehen jedoch bei Unterschreiten der yx-Solidus- Temperatur die genannten Ausscheidungen. Die Solidus- Temperatur liegt bei 1150 °C. Um aus diesem Temperatur-Niveau eine langsame Abkühlung zu gewährleisten, muss die Temperatur des Pulverbettes geringfügig tiefer liegen. Ein Temperatur- Niveau zwischen 900 °C und höchstens 1000 °C hat sich hierbei als vorteilhaft erwiesen.
Weiterhin wird die Aufgabe durch das eingangs angegebene Pul¬ ver gelöst, wobei bei diesem Pulver Partikel aus einem Kern und einer Hülle bestehen. Im Kern ist ein erster metallischer Legierungsanteil vorhanden und in der Hülle ein zweiter me¬ tallischer Legierungsanteil mit einer vom ersten Legierungs¬ anteil abweichenden Legierungszusammensetzung. Der erste Legierungsanteil weist eine geringere Schmelztemperatur auf, als der zweite Legierungsanteil. Bei Einsatz eines solchen erfindungsgemäßen Pulvers in einem pulverbettbasierten additiven Fertigungsverfahren werden die oben genannten Vorteile erzielt, welche ebenfalls für das Pulver gelten. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Pulvers ist vorgesehen, dass der Kern der Partikel hauptsächlich Nickel (1455°C) und die Hülle der Partikel eines oder mehrere der folgenden Metalle enthält: Cobalt (1495°C), Eisen (1538°C), Chrom (1907°C), Molybdän (2623°C), Tantal (3020°C) oder Wolf- ram (3422°C) . Die Temperaturangaben in Klammern geben jeweils die Schmelztemperatur der Metalle an. Hierdurch kann erreicht werden, dass der Kern (gemessen an der durch das die Partikel vorgegebene Ziele-Legierung) überproportional viel Nickel enthält und die Hülle überproportional viel eines Elements mit höherem Schmelzpunkt als Nickel, z.B. Co, Cr, Mo, Wo, Ta enthält. Bei den mit diesen Metallen erzeugbaren Legierungen handelt es sich um Nickelbasislegierungen, die vorzugsweise für Hochtemperaturanwendungen, wie z. B. Turbinenbauteile, insbesondere Turbinenschaufeln, geeignet sind. Diese zu Pul¬ ver aufbereiteten Werkstoffe können vorteilhaft bei einem ad¬ ditiven Herstellungsverfahren eingesetzt werden, wobei eine Erwärmung des Pulverbetts möglich ist, da der Aufbau der Pul- verpartikel mit Kern und Hülle ein Versintern des Pulverbetts vorteilhaft vermeidet oder gezielt beeinflussbar macht
(Ansintern) .
Vorteilhaft können die Partikel beispielsweise die Legie- rungszusammensetzung von Mar M 247, CM 247 LC oder Rene 80 aufweisen, wobei die Hülle vorzugsweise Wolfram oder bei Rene 80 auch Chrom enthält. Die Zusammensetzung dieser Legierungen lassen sich Tabelle 1 entnehmen. Tabelle 1
Figure imgf000009_0001
Weiterhin können die Legierungszusammensetzungen auch aus einer nickelbasierten Einkristall-Legierung, wie z. B. CMSX-4, bestehen. Durch geeignete Abkühlung des Pulverbetts können mit dieser additiv hergestellte Bauteile mit einer
einkristallinen Struktur bzw. einer Struktur mit sehr großen Körnern hergestellt werden. Beispiele für Einkristall- Legierungen auf der Basis von Nickel lassen sich der Tabelle 2 entnehmen. Tabelle 2
Figure imgf000010_0001
Die Hülle der Partikel der Einkristall-Legierungen enthält vorzugsweise Wolfram und/oder Tantal. Um in der Hülle einen möglichst hohen Schmelzpunkt zu erreichen, kann gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen werden, dass die Hülle zu mehr als 99 Masse-%, vorzugsweise vollstän¬ dig aus einem einzigen metallischen Legierungselement be¬ steht. Ein vollständiges Bestehen aus einem Legierungselement stößt jedoch an technische Grenzen, so dass bis ein Masse-% an anderen Legierungsbestandteilen zugelassen werden kann. Der Vorteil, die Hülle nur aus einem einzigen metallischen
Legierungselement zu erzeugen, liegt darin, dass in der Hülle im Wesentlichen keine Legierungszusammensetzungen vorhanden sind, die aufgrund von Bildung von Eutektika normalerweise einen geringeren Schmelzpunkt haben als deren elementare Le- gierungsbestandteile . Hierdurch lässt sich vorteilhaft die
Schmelztemperatur durch Wahl des entsprechenden Metalls optimal erhöhen, konkret bis zu den oben jeweils (angegebenen) Schmelztemperaturen. Die größte Erhöhung der Schmelztempera- tur der Hülle lässt sich vorteilhaft mit dem Legierungsele¬ ment der betreffenden Legierungszusammensetzung des Partikels erreichen, welches die höchste Schmelztemperatur hat. Voraussetzung für die Auswahl des Legierungselements der Hül¬ le ist, dass dieses in der Legierungszusammensetzung des Partikels in genügendem Umfang vorhanden ist. Um eine Hülle mit genügender Dicke ausbilden zu können, wird ein Legierungsanteil von 5 Masse-% als ausreichend angesehen. Legierungsan- teile von bis zu 10 % führen zu dickeren Hüllen, die vorteil¬ haft den Kern noch besser schützen. Größere Legierungsanteile würden zu noch dickeren Hüllen führen, was allerdings bezüglich der Legierungsbildung beim Aufschmelzen der Partikel als nachteilhaft angesehen wird, da eine zu starke Entmischung der Legierung durch Aufteilung der Legierungselemente auf jeweils den Kern und die Hülle des Partikels die Folge wären. Daher wird in diesem Fall gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass mindestens ein Legierungselement der Hülle auch im Kern enthalten ist, wobei die Konzentration dieses Legierungselements im Kern geringer ist, als in der Hülle. Mit anderen Worten wird die Hülle in einer erforderlichen Dicke hergestellt, wobei sozusagen überschüs¬ siges Material des die Hülle bildenden Legierungselements nicht zu einer weiteren Erhöhung der Dicke der Hülle herange- zogen wird, sondern als Legierungselement im Kern vorhanden ist. Hierdurch wird der erforderliche Diffusionsprozess des Legierungselements der Hülle in den Kern hinein verkürzt, was vorteilhaft die Legierungsbildung beim Aufschmelzen des Pulvers unterstützt bzw. die erforderlichen Diffusionsvorgänge in dem sich ausbildenden Bauteil verringert.
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben. Gleiche oder sich entsprechende Zeichnungselemente sind jeweils mit den gleichen Bezugszei- chen versehen und werden nur insoweit mehrfach erläutert, wie sich Unterschiede zwischen den einzelnen Figuren ergeben. Es zeigen : Figur 1 eine Laserschmelzanlage, in der ein Ausfüh¬ rungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens durchgeführt wird, geschnitten,
Fig. 2 bis 4 ausgewählte Schritte bei der Durchführung des
Verfahrens gemäß Figur 1, wobei ein kleiner
Ausschnitt des in Herstellung befindlichen Bauteiles geschnitten dargestellt ist, und
Figur 5 einen Ausschnitt aus einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Bauteiles, welches gemäß den Figuren 2 bis 4 herstellt wurde.
In Figur 1 ist eine Anlage 11 zum Laserschmelzen schematisch darstellt. Diese weist eine Prozesskammer 12 auf, in der ein Pulverbett 13 hergestellt werden kann. Zur Herstellung je- weils einer Lage des Pulverbettes 13 wird eine Verteilungs¬ einrichtung in Form einer Rakel 14 über einen Pulvervorrat 15 und anschließend über das Pulverbett 13 bewegt, wodurch eine dünne Schicht an Pulver im Pulverbett 13 entsteht. Ein Laser 16 erzeugt dann einen Laserstrahl 17, der mittels einer opti- sehen Umlenkvorrichtung mit Spiegel 18 über die Oberfläche des Pulverbettes 13 bewegt wird. Dabei wird das Pulver am Auftreffpunkt des Laserstrahls 17 aufgeschmolzen, wodurch ein Bauteil 19 entsteht. Das Pulverbett 13 entsteht auf einer Bauplattform 20, welche über einen Aktor 21 in einem topfförmigen Gehäuse 22 schrittweise um jeweils eine Pulverlagendicke abgesenkt werden kann. In dem Gehäuse 22 sowie der Bauplattform 20 sind Heizeinrichtungen 23 in Form von elektrischen Widerstandsheizungen (al- ternativ sind auch Induktionsspulen möglich) vorgesehen, welche das in Entstehung befindliche Bauteil 19 sowie die Parti¬ kel des Pulverbettes 13 vorwärmen können. Um den Energiebe¬ darf zur Vorwärmung zu begrenzen, befindet sich an dem Gehäuse 22 außen eine Isolation 24 mit geringer thermischer Leit- fähigkeit.
In Figur 2 ist eine Kante des herzustellenden Bauteiles 19 dargestellt, welches beispielsweise in einer Anlage gemäß Fi- gur 1 hergestellt werden könnte. Dieses Bauteil befindet sich im Pulverbett 13, dessen Ränder durch eine strichpunktierte Linie angedeutet sind. Außerdem sind aus dem Pulverbett 13 ausgewählte Partikel 25 dargestellt, die aus dem Material ei- ner Nickel-Basis-Legierung bestehen. Das herzustellende Bauteil kann z. B. eine Turbinenschaufel sein.
Die Partikel 25 bestehen jeweils aus einem Kern 26 und einer Hülle 27. Der Kern 26 weist hauptsächlich Nickel und weitere Bestandteile der Nickel-Basis-Legierung auf. Die Hülle 27 be¬ steht beispielsweise aus Wolfram und ansonsten aus verunrei¬ nigenden Legierungselementen in technisch irrelevanten Umfang. Damit hat die Oberfläche der Partikel 25 eine Schmelz¬ temperatur von über 3400 °C. Dies ermöglicht eine Vorwärmung des Pulverbettes auf bis zu 1000 °C, ohne dass benachbarte Partikel 25 miteinander verbacken.
In Figur 2 (wie auch in den Figuren 3 und 4) sind die Partikel 25 schematisch dargestellt, wobei die Größenverhältnisse zwischen dem Kern 26 und der Hülle 27 nicht maßstabsgetreu sind. Auch ist ein diskreter Übergang zwichen Kern 26 und Hülle 27, wie in Figur 2 dargestellt, nicht unbedingt erfor¬ derlich. Denkbar sind auch Gradientenschichten, bei denen ein Übergang zwischen Kern 26 und Hülle 27 nicht abrupt, sondern mit einem Konzentrationsgefälle auftritt (nicht dargestellt) . Dies unterstützt vorteilhaft die Diffusionsvorgänge, welche durch ein Aufschmelzen der Partikel zur Legierungsbildung in der für das Bauteil intendierten Zusammensetzung führen. Für die Schmelztemperatur an der Oberfläche der Partikel 25 ist es lediglich erforderlich, dass dort die Hülle 27 die zur Erreichung der dort vorliegenden Schmelztemperatur erforderliche Zusammensetzung aufweist.
Die Ausbildung von Gradientenschichten kann auch bei der Her- Stellung der Partikel schon zustande kommen, wenn hierbei ge¬ wisse Diffusionsvorgänge von Legierungselementen im Kern 26 und/oder der Hülle 27 auftreten. Als mögliche Herstellungs¬ verfahren für die Partikel können beispielsweise galvanische oder stromlose elektrochemische Beschichtungsverfahren zur Anwendung kommen, wie diese bereits in der DE 198 23 341 AI beschrieben wurden. Eine andere Möglichkeit ist die Herstel¬ lung mit in der Fachwelt bekannten ALD-Verfahren (ALD steht für Atomic Layer Deposition) . Hierbei werden auf den Partikeln Atomlagen aufgebracht, um vorzugsweise sehr dünne
Schichten auszubilden. Zur Erzeugung der nötigen Schichtdicke sind ggf. mehrere Beschichtungsschritte des ALD-Verfahrens erforderlich .
In Figur 3 ist dargestellt, wie mittels des Laserstrahls 17 ein Teil des Pulverbettes 13 aufgeschmolzen wird, nämlich derjenige Teil, der an der Kante des Bauteils 19 liegt. Dabei schmelzen die Kerne 26 der Partikel 25 auf. Die Hüllen 27 um die Kerne 26 haben einen höheren Schmelzpunkt und verbleiben zunächst noch im Schmelzbad, wobei daraus entstehende Frag¬ mente 28 der Hülle in dem aufgeschmolzenen Werkstoff verblei¬ ben und sich dort auflösen (Legierungsbildung mit der gewünschten Legierungszusammensetzung der Partikel) . Dieser Vorgang kann sehr schnell ablaufen und ist hier nur modellhaft dargestellt.
In Figur 4 ist zu erkennen, wie der Laser 17 über das Pulverbett 13 bewegt wird, wobei das Schmelzbad, wie in Figur 4 dargestellt, von links nach rechts wandert. Hierbei wird eine der Lagendicke d des Pulverbettes entsprechende Lage des her¬ zustellenden Bauteiles 19 ausgebildet. Wandert der Laser¬ strahl 17 weiter, erstarrt das Material bei gleichzeitiger Ausbildung des Bauteilvolumens. Die in Figur 1 angedeutete Heizung bewirkt, dass die Abkühlgeschwindigkeit des Materials des in Herstellung befindlichen Bauteiles 19 bei weniger als 1 °C pro Sekunde liegt und die Legierungsbildung nicht durch eine zu große Abkühlgeschwindigkeit gestört wird. In Figur 5 ist das fertiggestellte Bauteil zu erkennen. Die¬ ses ist schematisch als Schliffbild dargestellt. Das Materi¬ al, aus dem das Bauteil 19 gefertigt ist, ist eine Nickel- Basis-Superlegierung . Durch die kontrollierte Abkühlgeschwin- digkeit ist es gelungen, einen hohen Anteil so genannter γλ- Ausscheidungen 30 aus intermetallischen Phasen zu erzielen. Diese sind in einer Matrix 31 des Bauteiles eingebettet. Da¬ mit lässt sich mittels des erfindungsgemäßen selektiven La- serschmelzens ein Bauteilgefüge erreichen, wie dies gemäß dem Stand der Technik bisher nur durch Gießen beispielsweise von Turbinenschaufeln erzeugt werden konnte. Das Gefüge unterscheidet sich damit von dem Gefüge der verarbeiteten Partikel.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Erzeugen eines Bauteils (19) mit einem pul- verbettbasierten additiven Herstellungsverfahren,
bei dem das Bauteil (19) lagenweise in einem Pulverbett (13) durch Aufschmelzen von das Pulverbett (13) bildenden Partikeln (25) aus einer Metalllegierung mit einem Energiestrahl (17) aufgebaut wird, wobei das Pulverbett (13) auf eine Tem¬ peratur unterhalb der Schmelztemperatur der Partikel (25) ergewärmt wird,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass ein Pulver aus einer Metalllegierung verwendet wird, wobei Partikel (25) des Pulvers aus einem Kern (26) und einer Hülle (27) bestehen, wobei
· im Kern (26) ein erster metallischer Legierungsanteil vorhanden ist und in der Hülle (27) ein zweiter metallischer Legierungsanteil mit einer vom ersten Legierungs¬ anteil abweichenden Legierungszusammensetzung vorhanden ist und
· der erste Legierungsanteil eine geringere Schmelztempe¬ ratur aufweist, als der zweite Legierungsanteil.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass die Hülle (27) auf den Partikeln (25) eine Dicke von mindestens 0,1 ym und höchstens 3 ym aufweist.
3. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass Partikel (25) mit einer Partikelgröße von mindestens 10 ym und höchstens 100 ym, bevorzugt mit einer mittleren
Partikelgröße von 25 ym bis 30 ym verwendet werden.
4. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass als additives Fertigungsverfahren eine Elektronenstrahlschmelzen (EBM) durchgeführt wird, wobei die Partikel (25) im Pulverbett angesintert werden.
5. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass als Metalllegierung eine Superlegierung, insbesondere Nickelbasis-Superlegierung verwendet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass das Pulverbett (13) auf eine Temperatur von mindestens 800 °C und höchstens 1200 °C erwärmt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass das Bauteil (19) nach dessen Fertigstellung mit einer Geschwindigkeit von höchstens 1 °C / s abgekühlt wird.
8. Pulver, geeignet zur Anwendung in einem pulverbettbasier- ten additiven Herstellungsverfahren, bestehend aus einer Me- talllegierung,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass Partikel (25) des Pulvers aus einem Kern (26) und einer Hülle (27) bestehen, wobei
• im Kern (26) ein erster metallischer Legierungsanteil vorhanden ist und in der Hülle (27) ein zweiter metalli- scher Legierungsanteil mit einer vom ersten Legierungs¬ anteil abweichenden Legierungszusammensetzung vorhanden ist und
• der erste Legierungsanteil eine geringere Schmelztempe¬ ratur aufweist, als der zweite Legierungsanteil.
9. Pulver nach Anspruch 8,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass
• der Kern (26) der Partikel (25) hauptsächlich Nickel enthält und
• die Hülle (27) der Partikel Cobalt und/oder Eisen
und/oder Chrom und/oder Molybdän und/oder Tantal
und/oder Wolfram enthält.
10. Pulver nach Anspruch 9,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass die Partikel die Legierungszusammensetzung von Mar M 247, CM 247 LC oder Rene 80 aufweisen.
11. Pulver nach Anspruch 10,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass die Hülle (27) Wolfram oder bei der Legierungszusammen- setzung Rene 80 Chrom enthält.
12. Pulver nach Anspruch 9,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass die Partikel die Legierungszusammensetzung einer Nickel basierten Einkristall-Legierung aufweisen.
13. Pulver nach Anspruch 12,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass die Hülle (27) Wolfram und/oder Tantal enthält.
14. Pulver nach einem der Ansprüche 8 bis 13,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass die Hülle (27) zu mehr als 99 Masse ~6 aus einem einzigen metallischen Legierungselement besteht.
15. Pulver nach Anspruch 8, 9, 10 oder 13,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass die Hülle (27) zu mehr als 99 Masse-% aus demjenigen me¬ tallischen Legierungselement besteht, welches in der Legie¬ rungszusammensetzung des Partikels (25) die höchste Schmelztemperatur hat.
16. Pulver nach einem der Ansprüche, 8 bis 15,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass mindestens ein Legierungselement der Hülle (27) auch im Kern (26) enthalten ist, wobei die Konzentration dieses Legierungselementes im Kern (26) geringer ist, als in der Hülle (27) .
PCT/EP2017/071725 2016-09-06 2017-08-30 Verfahren zum erzeugen eines bauteils mit einem pulverbettbasierten additiven fertigungsverfahren und pulver zur verwendung in einem solchen verfahren Ceased WO2018046361A1 (de)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CA3035696A CA3035696C (en) 2016-09-06 2017-08-30 Method for generating a component by a powder-bed-based additive manufacturing method and powder for use in such a method
US16/330,505 US11426797B2 (en) 2016-09-06 2017-08-30 Method for generating a component by a power-bed-based additive manufacturing method and powder for use in such a method
CN201780054773.XA CN109641271B (zh) 2016-09-06 2017-08-30 用于用基于粉末床的增材制造方法来产生构件的方法和用于使用在这样的方法中的粉末
EP17768686.2A EP3487651A1 (de) 2016-09-06 2017-08-30 Verfahren zum erzeugen eines bauteils mit einem pulverbettbasierten additiven fertigungsverfahren und pulver zur verwendung in einem solchen verfahren
SG11201901816QA SG11201901816QA (en) 2016-09-06 2017-08-30 Method for generating a component by a powder-bed-based additive manufacturing method and powder for use in such a method

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016216859.2 2016-09-06
DE102016216859.2A DE102016216859A1 (de) 2016-09-06 2016-09-06 Verfahren zum Erzeugen eines Bauteils mit einem pulverbettbasierten additiven Fertigungsverfahren und Pulver zur Verwendung in einem solchen Verfahren

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2018046361A1 true WO2018046361A1 (de) 2018-03-15

Family

ID=59901474

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2017/071725 Ceased WO2018046361A1 (de) 2016-09-06 2017-08-30 Verfahren zum erzeugen eines bauteils mit einem pulverbettbasierten additiven fertigungsverfahren und pulver zur verwendung in einem solchen verfahren

Country Status (7)

Country Link
US (1) US11426797B2 (de)
EP (1) EP3487651A1 (de)
CN (1) CN109641271B (de)
CA (1) CA3035696C (de)
DE (1) DE102016216859A1 (de)
SG (1) SG11201901816QA (de)
WO (1) WO2018046361A1 (de)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020237145A1 (en) * 2019-05-23 2020-11-26 Saudi Arabian Oil Company Additive manufacturing of mld-enhanced drilling tools
US11572752B2 (en) 2021-02-24 2023-02-07 Saudi Arabian Oil Company Downhole cable deployment
US11624265B1 (en) 2021-11-12 2023-04-11 Saudi Arabian Oil Company Cutting pipes in wellbores using downhole autonomous jet cutting tools
US11727555B2 (en) 2021-02-25 2023-08-15 Saudi Arabian Oil Company Rig power system efficiency optimization through image processing
US11846151B2 (en) 2021-03-09 2023-12-19 Saudi Arabian Oil Company Repairing a cased wellbore
US11867012B2 (en) 2021-12-06 2024-01-09 Saudi Arabian Oil Company Gauge cutter and sampler apparatus
US12203366B2 (en) 2023-05-02 2025-01-21 Saudi Arabian Oil Company Collecting samples from wellbores

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3584804A1 (de) * 2018-06-20 2019-12-25 Siemens Healthcare GmbH Verfahren zur herstellung eines gitterartigen strahlkollimators, gitterartiger strahlkollimator, strahlungsdetektor und medizinische bildgebungsvorrichtung
US11379637B2 (en) * 2019-04-12 2022-07-05 Iowa State University Research Foundation, Inc. Interstitial control during additive manufacturing
CN110480008B (zh) * 2019-09-03 2021-10-15 北京工业大学 一种利用激光3d打印制备三维连通钨基复合材料及方法
EP4058225A1 (de) 2019-11-11 2022-09-21 Carpenter Technology Corporation Weichmagnetische verbundwerkstoffe sowie verfahren und pulver zu ihrer herstellung
KR102321875B1 (ko) * 2020-12-17 2021-11-04 (주)아이작리서치 3d 프린팅용 금속소재 및 이를 이용한 3d 프린팅 방법
KR102321854B1 (ko) * 2020-12-17 2021-11-04 (주)아이작리서치 고강도 성형물을 위한3d 프린팅용 금속소재 및 이를 이용한 3d 프린팅 방법
EP4257270A1 (de) * 2022-04-05 2023-10-11 Linde GmbH Verfahren und system zur erzeugung eines dreidimensionalen werkstücks

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19823341A1 (de) 1998-05-26 1999-12-02 Wolfgang Semrau Beschichtetes Metallpulver und Verfahren zu seiner Herstellung
EP1355760B1 (de) 2001-02-02 2005-05-04 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren und vorrichtung zum selektiven laserschmelzen von metallischen werkstoffen
DE102010046468A1 (de) * 2010-09-24 2012-03-29 Mtu Aero Engines Gmbh Generatives Herstellverfahren und Pulver hierzu
US20160167133A1 (en) * 2014-12-12 2016-06-16 Materion Corporation Additive manufacturing of articles comprising beryllium
DE102015205316A1 (de) * 2015-03-24 2016-09-29 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum Erzeugen eines Bauteiles aus einer Superlegierung mit einem pulverbettbasierten additiven Herstellungsverfahren und Bauteil aus einer Superlegierung

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE9018138U1 (de) * 1989-09-05 1996-02-08 Board of Regents, the University of Texas System, Austin, Tex. Vorrichtung für selektives Strahlungssintern
GB2475064B (en) 2009-11-04 2011-12-14 Rolls Royce Plc A method of producing an oxide coated nickel-base superalloy and a method of producing an oxide dispersion strengthened nickel-base superalloy
US20150336219A1 (en) 2011-01-13 2015-11-26 Siemens Energy, Inc. Composite materials and methods for laser manufacturing and repair of metals
CN102672365B (zh) 2011-03-07 2016-08-03 三星半导体(中国)研究开发有限公司 焊球及其制造方法
US9833838B2 (en) * 2011-07-29 2017-12-05 Baker Hughes, A Ge Company, Llc Method of controlling the corrosion rate of alloy particles, alloy particle with controlled corrosion rate, and articles comprising the particle
CH705662A1 (de) * 2011-11-04 2013-05-15 Alstom Technology Ltd Prozess zur Herstellung von Gegenständen aus einer durch Gamma-Prime-Ausscheidung verfestigten Superlegierung auf Nickelbasis durch selektives Laserschmelzen (SLM).
FR3008014B1 (fr) * 2013-07-04 2023-06-09 Association Pour La Rech Et Le Developpement De Methodes Et Processus Industriels Armines Procede de fabrication additve de pieces par fusion ou frittage de particules de poudre(s) au moyen d un faisceau de haute energie avec des poudres adaptees au couple procede/materiau vise
US20150132173A1 (en) 2013-11-12 2015-05-14 Siemens Energy, Inc. Laser processing of a bed of powdered material with variable masking
EP3096909B1 (de) 2014-01-24 2024-11-27 RTX Corporation Legieren von metallmaterialien während der additiven fertigung von einem oder mehreren teilen
WO2015155745A1 (en) * 2014-04-10 2015-10-15 Ge Avio S.R.L. Process for forming a component by means of additive manufacturing, and powder dispensing device for carrying out such a process
AT14301U1 (de) 2014-07-09 2015-07-15 Plansee Se Verfahren zur Herstellung eines Bauteils
DE102015118441A1 (de) * 2014-11-05 2016-05-12 Siemens Energy, Inc. Verbundmaterialien und Verfahren zur Laserfertigung und -reparatur von Metallen
CN105642885B (zh) 2016-03-30 2018-10-30 西安交通大学 一种具有包覆复合结构的热喷涂自粘结金属合金粉末

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19823341A1 (de) 1998-05-26 1999-12-02 Wolfgang Semrau Beschichtetes Metallpulver und Verfahren zu seiner Herstellung
EP1355760B1 (de) 2001-02-02 2005-05-04 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren und vorrichtung zum selektiven laserschmelzen von metallischen werkstoffen
DE102010046468A1 (de) * 2010-09-24 2012-03-29 Mtu Aero Engines Gmbh Generatives Herstellverfahren und Pulver hierzu
US20160167133A1 (en) * 2014-12-12 2016-06-16 Materion Corporation Additive manufacturing of articles comprising beryllium
DE102015205316A1 (de) * 2015-03-24 2016-09-29 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum Erzeugen eines Bauteiles aus einer Superlegierung mit einem pulverbettbasierten additiven Herstellungsverfahren und Bauteil aus einer Superlegierung

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3487651A1
TIAN JIA-JIA ET AL: "An effective approach for creating metallurgical self-bonding in plasma-spraying of NiCr-Mo coating by designing shell-core-structured powders", ACTA MATERIALIA, ELSEVIER, OXFORD, GB, vol. 110, 21 March 2016 (2016-03-21), pages 19 - 30, XP029497130, ISSN: 1359-6454, DOI: 10.1016/J.ACTAMAT.2016.03.020 *
Y.-C. HAGEDORN: "Processing of Nickel based super alloy MAR M-247 bei means of High Temperature-Selective Laser Melting (HT-SLM", HIGH VALUE MANUFACTURING, 2014, pages 291 - 295

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020237145A1 (en) * 2019-05-23 2020-11-26 Saudi Arabian Oil Company Additive manufacturing of mld-enhanced drilling tools
US11724340B2 (en) 2019-05-23 2023-08-15 Saudi Arabian Oil Company Additive manufacturing of MLD-enhanced drilling tools
US11572752B2 (en) 2021-02-24 2023-02-07 Saudi Arabian Oil Company Downhole cable deployment
US11727555B2 (en) 2021-02-25 2023-08-15 Saudi Arabian Oil Company Rig power system efficiency optimization through image processing
US11846151B2 (en) 2021-03-09 2023-12-19 Saudi Arabian Oil Company Repairing a cased wellbore
US11624265B1 (en) 2021-11-12 2023-04-11 Saudi Arabian Oil Company Cutting pipes in wellbores using downhole autonomous jet cutting tools
US11867012B2 (en) 2021-12-06 2024-01-09 Saudi Arabian Oil Company Gauge cutter and sampler apparatus
US12203366B2 (en) 2023-05-02 2025-01-21 Saudi Arabian Oil Company Collecting samples from wellbores

Also Published As

Publication number Publication date
CN109641271B (zh) 2021-06-08
DE102016216859A1 (de) 2018-03-08
SG11201901816QA (en) 2019-04-29
US11426797B2 (en) 2022-08-30
CA3035696C (en) 2021-08-24
CA3035696A1 (en) 2018-03-15
CN109641271A (zh) 2019-04-16
EP3487651A1 (de) 2019-05-29
US20190193160A1 (en) 2019-06-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2018046361A1 (de) Verfahren zum erzeugen eines bauteils mit einem pulverbettbasierten additiven fertigungsverfahren und pulver zur verwendung in einem solchen verfahren
WO2016150720A1 (de) Verfahren zum erzeugen eines bauteiles aus einer superlegierung mit einem pulverbettbasierten additiven herstellungsverfahren und bauteil aus einer superlegierung
EP2794152B1 (de) Verfahren zur fertigung eines kompakten bauteils sowie mit dem verfahren herstellbares bauteil
DE102010046468B4 (de) Generatives Herstellverfahren und Pulver hierzu
EP2548685B2 (de) Lot zum Hochtemperaturlöten und Verfahren zum Reparieren bzw. Herstellen von Bauteilen unter Verwendung dieses Lotes
WO2019068117A1 (de) Additiv gefertigtes bauteil und herstellungsverfahren davon
EP3166741B1 (de) Verfahren zur herstellung eines bauteils
DE102009051479A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Bauteils einer Strömungsmaschine
DE102007018126A1 (de) Herstellverfahren für Hochtemperaturbauteile sowie damit hergestelltes Bauteil
WO2005075136A1 (de) Reparatur-lotverfahren zum reparieren eines bauteils, welches ein basismaterial mit einer gerichteten mikrostruktur umfasst
DE102015216802A1 (de) Verfahren zum Herstellen einer Kapsel für ein heiß-isostatisches Pressen
DE102017113780A1 (de) Gegenstand und additives Fertigungsverfahren für die Herstellung
EP3249064A1 (de) Additive fertigung von hochtemperaturbauteilen aus tial
DE102015115963A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur additiven Fertigung eines Formkörpers aus einem metallischen Werkstoffgemisch
DE102014207622A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Bauteils
EP2952276B1 (de) Verfahren zur wärmebehandlung eines werkstücks aus einer nickelbasislegierung
EP3269838A1 (de) Hochwarmfeste tial-legierung und herstellungsverfahren hierfür sowie bauteil aus einer entsprechenden tial-legierung
DE102019200620A1 (de) Verfahren zur Herstellung von Laufschaufeln aus Ni-Basislegierungen und entsprechend hergestellte Laufschaufel
DE102017103650A1 (de) Verfahren für das selektive laserstrahlhartlöten
EP3427866A2 (de) Verfahren zur herstellung eines kriechbeständigen werkstoffs
EP2781622A1 (de) Generatives Verfahren insbesondere zur Herstellung eines Überzugs, Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, Überzug und ein Bauteilfertigungsverfahren sowie ein Bauteil
DE102013226257A1 (de) Verfahren zur Herstellung von Kontaktmaterialstücken für Vakuumschaltröhren
DE102016207893A1 (de) Bauplattform für die additive Herstellung und Verfahren
WO2013004637A2 (de) Verfahren zur herstellung einer porösen keramik
EP3656490A1 (de) Verfahren zum bereitstellen von daten für eine adaptive temperaturregelung

Legal Events

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

Ref document number: 17768686

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 3035696

Country of ref document: CA

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2017768686

Country of ref document: EP

Effective date: 20190225