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WO2025082667A1 - Verfahren zum herstellen von ingots, insbesondere zur verwendung in einer viga-anlage oder einer eiga-anlage - Google Patents

Verfahren zum herstellen von ingots, insbesondere zur verwendung in einer viga-anlage oder einer eiga-anlage Download PDF

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Publication number
WO2025082667A1
WO2025082667A1 PCT/EP2024/075328 EP2024075328W WO2025082667A1 WO 2025082667 A1 WO2025082667 A1 WO 2025082667A1 EP 2024075328 W EP2024075328 W EP 2024075328W WO 2025082667 A1 WO2025082667 A1 WO 2025082667A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
ingot
starting material
manufacturing
ingot body
plant
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.)
Pending
Application number
PCT/EP2024/075328
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Fuad OSMANLIC
Christian Lehnert
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.)
ALD Vacuum Technologies GmbH
Original Assignee
ALD Vacuum Technologies GmbH
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 ALD Vacuum Technologies GmbH filed Critical ALD Vacuum Technologies GmbH
Publication of WO2025082667A1 publication Critical patent/WO2025082667A1/de
Pending legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
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    • B22F10/28—Powder bed fusion, e.g. selective laser melting [SLM] or electron beam melting [EBM]
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    • 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

  • Processes for the industrial production of metal powder usually comprise one or more sub-processes in which the grain size of the individual powder grains is distributed around a statistical mean.
  • a starting metal is melted and fed in the form of a thin melt jet into a nozzle, through and/or to which an inert gas stream is simultaneously passed.
  • the melt is accelerated as it passes through the nozzle and, due to contact with the inert gas stream and/or acceleration, is atomized into small droplets, which then solidify into powder.
  • the size of an individual powder grain is determined by the respective droplet size, which in turn is sometimes randomly determined during the atomization of the melt jet.
  • Processes of this type include, for example, the so-called EIGA (Electrode Induction Melting Inert Gas Atomization) process and the so-called VIGA (Vacuum Induction Melting Inert Gas Atomization) process.
  • Metal powders are particularly frequently used in additive manufacturing processes.
  • a workpiece is typically manufactured from a powder bed by selective melting.
  • residues of the powder bed often remain after the workpiece is manufactured.
  • Workpiece blanks are also often subjected to machining during further processing, which generates chips of the workpiece material.
  • a method for producing an ingot which is particularly intended for use in a VIGA plant or an EIGA plant, is described.
  • the method comprises providing a granular ingot starting material.
  • the method further comprises producing an ingot body from the ingot starting material, wherein the production comprises melting portions of the ingot starting material, and the ingot starting material is melted to a greater extent in a region of a shell of the ingot body to be produced than in a region of a core of the ingot body to be produced.
  • This process makes it possible to produce an ingot body and, provided the ingot body already meets all the shape requirements for an ingot for a specific application, also an ingot without completely melting the material used. This reduces the energy required to produce an ingot.
  • the process also favors the use of ingot feedstock with non-uniform grain sizes. This is possible because the dimensional accuracy requirements for an ingot for common applications are lower than the dimensional accuracy of the shell of the ingot body, as can typically be achieved using known manufacturing processes for common grain sizes of the feedstock.
  • the possibility of using ingot feedstock with non-uniform grain sizes for the process favors the use of reclaimed material as the ingot feedstock. This applies in particular to reclaimed grain-related production rejects from powder production, reclaimed powder bed residues from additive manufacturing, and/or reclaimed machining chips from machining. This reduces losses from a valuable materials cycle.
  • An ingot produced by this process is also particularly suitable for melting It is advantageously used for further processing, particularly in a VIGA plant or an EIGA plant for powder production, in casting plants, and other processing plants where complete melting of the ingot material to be processed necessarily takes place before further processing. Voids and/or gas inclusions in the ingot body escape or can be removed in this way without requiring additional energy expenditure and/or additional processing effort.
  • the granular ingot starting material may be suitable for processing using an additive manufacturing process. Furthermore, the production of the ingot body may be additive manufacturing.
  • the production of the ingot body can further comprise forming the ingot starting material into a raw form of the ingot body.
  • Melting parts of the ingot starting material can comprise remelting the raw form of the ingot body to produce the shell.
  • the forming and remelting can be carried out by means of a heatable mold designed to form the ingot starting material into the raw form of the ingot body and to melt the raw form in the region of an outer side of the raw form to produce the shell while the raw form is located in the heatable mold.
  • the remelting can be carried out outside of a shaping device used to form the ingot starting material into the raw form.
  • Manufacturing the ingot body by additive manufacturing or by forming and remelting a raw form favors the use of ingot starting material with non-uniform grain sizes. This is possible because the requirements for the dimensional accuracy of an ingot for common applications are lower than the dimensional accuracy of the shell of the ingot body, as can typically be achieved using additive manufacturing processes or by forming and remelting processes for common grain sizes of the starting material. This particularly favors the use of recovered material as the ingot starting material. Losses from a recycling cycle can be avoided in particular by reduce.
  • the shell may surround the core at least partially, preferably completely.
  • the ingot starting material can be melted in the area of the shell, preferably completely.
  • the ingot starting material in the core region may remain at least partially, preferably completely, unmelted and unsintered.
  • the ingot may be intended for use in a VIGA system and/or a crucible melting system.
  • the ingot starting material can be at least partially, preferably completely, sintered in the core region during manufacturing.
  • the ingot can be intended for use in an EIGA system.
  • Partially sintered can mean that the ingot starting material is partially sintered in the relevant areas.
  • Melting can be carried out at least partially by means of an electron beam and under vacuum. Additionally or alternatively, melting can be carried out at least partially by means of a laser beam and under a protective gas atmosphere.
  • Melting can be carried out at a melting rate between 200.0 cm 3 /h and 1500.0 cm 3 /h, preferably between 300.0 cm 3 /h and 1100.0 cm 3 /h. This allows for economically viable recycling of production rejects into new ingot bodies.
  • the ingot body can be manufactured using additive manufacturing, which takes place layer by layer.
  • the thickness of each of several manufacturing layers can be in the range between 0.02 and 5.0 millimeters, preferably between 0.2 and 0.8 millimeters, and more preferably between 0.3 and 0.5 millimeters.
  • the ingot body may have at least one cylindrical, in particular a generally cylindrical, section.
  • the ingot body may be manufactured by additive manufacturing, which takes place in a region of the cylindrical section such that a layering direction runs parallel to a cylinder axis of the cylindrical section.
  • the ingot body may have at least one rotationally symmetrical section.
  • the ingot body may be manufactured by additive manufacturing, which takes place in a region of the rotationally symmetrical section such that a layering direction runs parallel to a rotation axis of the rotationally symmetrical section.
  • the shape of the ingot body can correspond to any intended geometry, in particular an intended freeform.
  • the ingot body can be manufactured by additive manufacturing, which occurs in such a way that a layering direction is not predetermined by the shape of the ingot body.
  • the cross-section of the ingot body can be circular, rectangular, square, triangular, and/or polygonal.
  • the ingot body may have a length in the range between 10.0 and 150.0 centimeters, preferably between 20.0 and 100.0 centimeters, preferably between 30.0 and 90.0 centimeters.
  • the ingot body may have an average diameter in the range between 30.0 and 300.0 millimeters, preferably between 40 and 250 millimeters, preferably between 50.0 and 200.0 millimeters.
  • the production of the ingot body can be additive manufacturing, wherein the method comprises simultaneously producing a plurality of ingot bodies from the ingot starting material in a production zone of a system for producing the plurality of ingot bodies.
  • a distance between adjacent ingot bodies of the ingot bodies to be produced can be in the range between 0.5 and 5.0 millimeters, preferably between 1.0 and 5.0 millimeters.
  • the plurality of ingot bodies can be in the range between 2 and 200, preferably between 10 and 100.
  • a ratio between an average thickness of the shell of the ingot body to an average diameter of the core of the ingot body can be in the range between 0.05 and 1, preferably between 0.08 and 0.5, preferably between 0.1 and 0.2.
  • a ratio between an average diameter of the core of the ingot body to an average diameter of the ingot body may be in the range between 1/3 and 10/11, preferably between 1/2 and 6/7, preferably between 5/7 and 5/6.
  • a ratio between a total volume of the core to a total volume of the ingot body may be between 0.2 and 0.9, preferably between 0.5 and 0.85, preferably between 0.65 and 0.8.
  • a transition zone of the ingot body extending between the core and the shell may have an average thickness such that a ratio between the average thickness of the transition zone and an average diameter of the ingot body is less than 0.5, preferably less than 0.1, preferably less than 0.05.
  • the shell can enclose the core gas-tight.
  • Providing the ingot starting material may comprise recovering powder bed residues of at least one powder bed of one or more additive manufacturing devices, and providing the recovered powder bed residues at least as parts of the ingot starting material.
  • providing the ingot starting material may comprise recovering grain-related production rejects from one or more powder production devices, and providing the recovered production rejects at least as parts of the ingot starting material.
  • providing the ingot starting material may comprise recovering machining chips from one or more machining devices, and providing the recovered machining chips as at least parts of the ingot starting material.
  • manufacturing the ingot body may include forming at least one of one or more retaining notches and/or a melting tip as components of a shape of the ingot body.
  • an ingot particularly for use in a VIGA plant or an EIGA plant, is described.
  • the ingot is produced using a method of the type presented here.
  • a programmable system for producing an ingot which is intended in particular for use in a VIGA system or an EIGA system, is described.
  • the system is designed to produce an ingot body from a granular ingot starting material, preferably by means of additive manufacturing.
  • the system is further programmed to process the ingot starting material in to melt a larger proportion in an area of a shell of the ingot body to be manufactured than in an area of a core of the ingot body to be manufactured.
  • a programmable system for producing an ingot which is intended in particular for use in a VIGA system or an EIGA system, is described.
  • the system is designed to carry out a method of the type described above.
  • Fig. 1 shows an ingot body according to an example
  • Fig. 2 shows a method for producing an ingot according to an example
  • Fig. 3 shows an ingot according to an example
  • Fig. 4 shows a method for producing an ingot according to another example
  • Fig. 5 shows a plant for producing an ingot according to an example.
  • Fig. 1 schematically shows an example of an ingot body 100.
  • the ingot body 100 comprises a shell 110 and a core 120 surrounded by the shell 110.
  • the ingot body 110 is made of a granular ingot starting material, for example, metal powder and/or metal chips.
  • the granular ingot starting material is melted (and solidified) to a greater extent in the region of the shell 110 than in the region of the core 120.
  • the melting of the ingot starting material in the region of the shell 110 occurs, for example, by completely melting the ingot starting material in the region of the shell 110.
  • the granular ingot starting material is only partially melted, for example, partially melted and/or sintered, or has remained completely unmelted.
  • the ingot body 100 has a higher material density and greater strength in the region of the shell 110 than in the region of the core 120. Voids present between individual grains of the granular ingot starting material are at least largely displaced from the region of the shell 110.
  • the ingot starting material remains in the region of the core 120.
  • several of the initial voids merge into larger voids, for example, by partially fusing the grains of the ingot starting material in the region of the core 120, such as by melting or sintering the ingot starting material in the region of the core 120.
  • the higher strength of the ingot body 100 in the region of the shell 110 gives the ingot body 110 increased mechanical stability. This facilitates safe handling, for example, transport, of the ingot body 100. Furthermore, the shell 110 prevents the less firmly bonded material in the region of the core 120 from detaching from the ingot body 100.
  • the shell 110 encloses the core 120.
  • the shell 110 thereby also reduces gas exchange between cavities within the core 120 and the environment of the ingot body 100.
  • the shell 110 thus effectively reduces a surface of the ingot body 100 at which a chemical interaction between the ingot body 100 and the environment takes place.
  • the chemical stability of the ingot body 100 is therefore also promoted by the shell 110.
  • the ingot body 100 can be manufactured with less energy than would be the case if the entire ingot starting material were completely melted.
  • the remaining cavities in the region of the core 120 are also harmless for many uses of an ingot. This applies, for example, to uses in which the ingot is first completely melted before the molten ingot material is processed, such as in a casting system with one or more crucible melting devices, in a VIGA system for powder production, etc. During the melting of the ingot body 100, the cavities are automatically displaced by the forming melt before the melt is processed. In typical applications, no additional energy and/or process expenditure is required for this.
  • a total energy expenditure both for the production of an ingot corresponding to, or starting from (see below), the ingot body 100 as well as a melting further processing of the ingot is thus reduced compared to the energy required for the production and further processing of an ingot if the entire ingot material is completely melted both during the production of the ingot and during its further processing.
  • the ingot body 100 For intended uses of an ingot for which the ingot body 100 already meets all requirements, in particular all shape requirements, for an ingot after its production, the ingot body 100 already represents a finished ingot. In contrast, for intended uses that place further requirements on an ingot, in particular on one or more shape features of the ingot, the ingot body 100 is intended, for example, for post-processing in order to complete an ingot that meets the requirements starting from the ingot body 100.
  • the ingot body 100 is manufactured layer by layer using an additive manufacturing process.
  • a layering direction S1 corresponds, for example, to the axis of the ingot body 100.
  • the axis corresponds, for example, to at least one of a longitudinal axis, a (geometric) rotation axis, or a cylinder axis of at least a portion of the ingot body 100.
  • a longitudinal axis of the ingot body 100 is defined, for example, as an axis along a greatest extent of the ingot body 100.
  • a cylinder axis of at least a portion of the ingot body 100 is defined, for example, according to a general cylinder, i.e., as an axis along which the ingot body 100 has a constant cross-sectional profile.
  • the melting of parts of the ingot starting material is carried out at least partially using an electron beam and under vacuum. This ensures that no ambient air enters the core 120 during the production of the ingot body 100, or that air initially present in the cavities of the ingot starting material is removed before the ingot body 100 is manufactured, for example, by evacuating the manufacturing chamber. The chemical purity and chemical stability of the ingot body 100 can thus be improved.
  • the melting of portions of the ingot starting material to produce the ingot body 100 takes place under a protective gas atmosphere. This allows air initially present in the cavities of the ingot starting material to be displaced and replaced by the protective gas before the ingot body 100 is produced and/or prevents the penetration of ambient air into the core 120 during production.
  • the thickness of each of several manufacturing layers is, for example, between 0.02 and 5.0 mm, preferably between 0.2 and 0.8 mm, and more preferably between 0.3 and 0.5 mm. In this way, with known additive manufacturing systems, rapid production of the ingot body 100 with typical dimensions for intended applications is achievable. At the same time, a manufacturing quality of the ingot body 100 required for typical applications is achievable.
  • the ingot body 100 is manufactured by forming the ingot starting material into a green form of the ingot body 100, for example, by compression molding, and by subsequently remelting the green form of the ingot body 100 to form the shell 110. During the remelting of the green form, the green form is melted in the region of its outer surface, with the melt adhering to the remainder of the green form. The adhering melt is then allowed to solidify, forming the shell 110 around the core 120.
  • the ingot body 100 is manufactured, for example, by means of a heatable molding press, which heats the outer surface of the raw mold after or during the molding of the ingot starting material into the raw mold, so that the raw mold melts in the region of the shell 110.
  • a heatable molding press which heats the outer surface of the raw mold after or during the molding of the ingot starting material into the raw mold, so that the raw mold melts in the region of the shell 110.
  • the remelting of the outer surface of the raw mold takes place outside of a molding device that was used to form the raw mold.
  • the ingot starting material is sintered in the region of the core 120.
  • the material is bound in the core 120. This prevents material from the core 120 from breaking outward in an uncontrolled manner through the shell 110 under the influence of gravity when the shell 110 is melted at the bottom of the ingot body 100 during the EIGA process.
  • the use of an ingot in an EIGA system usually involves suspending the ingot in the system. This typically requires retaining notches on the ingot, i.e., contours used to attach and/or clamp the ingot in the system.
  • the ingot body 100 shown schematically in Fig. 1, for example, does not yet represent a finished ingot for such applications.
  • Post-processing of the ingot body 100 to the finished ingot for such an application comprises, for example, in a further process step the introduction or attachment of corresponding contours to the ingot body 100, for example by a machining process.
  • the production of the ingot body 100 already comprises the formation of corresponding contour features.
  • the ingot body 100 already represents a finished ingot for corresponding applications.
  • the ingot body 100 is intended for use as a finished ingot in a further processing plant, in which the ingot body 100 is completely melted before further processing of the molten ingot material.
  • the ingot starting material in the region of the core 120 is at least largely unmelted and unsintered, for example, still in the initial state of the ingot starting material. In the applications mentioned, melting or sintering of the material in the core 120 is unnecessary, since uncontrolled escape of core material during melting is harmless. The energy required to produce the ingot body 100 can thus be minimized.
  • the ingot body 100 has a length in the range between 10 cm and 150 cm, preferably between 20 cm and 100 cm, and preferably between 30 cm and 90 cm. Additive manufacturing devices that enable such dimensions along a layering direction are known.
  • a ratio between an average thickness of the shell 110 and an average diameter of the core 120 is between 0.05 and 1, preferably between 0.08 and 0.5, more preferably between 0.1 and 0.2. Furthermore, in some examples, a ratio between an average diameter of the core 120 and an average diameter of the ingot body 100 is between 1/3 and 10/11, preferably between 1/2 and 6/7, more preferably between 5/7 and 5/6.
  • a small thickness of the shell 110 promotes energy savings during production of the ingot body 100, since a proportion of the ingot starting material that is melted is lower.
  • a large thickness of the shell 110 promotes stability of the ingot body 100 in mechanical and/or chemical terms.
  • a ratio between a thickness of the shell 110 and a diameter of the ingot body 100 can be variably selected, for example, when producing the ingot body 100.
  • a transition zone 130 is usually formed in the ingot body 100 between the shell 110 and the core of the ingot body 120.
  • a proportion to which the ingot starting material is melted in the transition zone 130 lies between the proportion of molten material in the area of the shell 110 and the proportion of molten material in the Area of the core 120.
  • a thickness of the transition zone typically varies depending on several manufacturing parameters, for example, the selected ingot starting material, the selected dimensions of the ingot body 100, a process control during the manufacture of the ingot body 100, etc.
  • the transition zone 130 has an average thickness dimensioned such that a ratio between the average thickness of the transition zone 130 and an average diameter of the ingot body 100 is less than 0.5, preferably less than 0.1, preferably less than 0.05.
  • the average sizes correspond, for example, to an averaging of the respective size in the same cross-sectional plane and/or an averaging of the respective size across multiple cross-sectional planes of the ingot body 100.
  • the ingot starting material for producing the ingot body 100 comprises, in some examples, powder bed residues from a powder bed of one or more additive manufacturing devices. Furthermore, in some examples, the ingot starting material comprises production rejects from one or more powder production devices and/or machining chips from one or more workpiece machining devices. These materials are often recyclable materials that are waste from conventional processes. The ingot body 100 and the process used to produce it, as described herein, promote the reuse of these materials. Losses from the recycling cycle can thereby be reduced.
  • Fig. 2 shows a flowchart of a method 200 for producing an ingot. This is, for example, an ingot corresponding to, or starting from, the ingot body 100 in Fig. 1.
  • the method 200 includes providing a granular ingot starting material, step 210.
  • the method 200 also includes manufacturing an ingot body from the ingot starting material, step 220.
  • Manufacturing includes melting portions of the ingot starting material. The ingot starting material is melted to a greater extent in a region of a shell of the ingot body to be manufactured than in a region of a core of the ingot body to be manufactured.
  • Fig. 3 shows schematically and exemplarily an ingot 300 according to a further example.
  • the ingot 300 comprises an ingot body 305 with a shell 310 and a body 320 surrounded by the shell 310.
  • the ingot body 300 has a transition zone 330 extending between the shell 310 and the core 320.
  • the ingot body 305 is manufactured using an additive process.
  • a layering direction S3 extends along a longitudinal axis of the ingot body 305. This can also be, for example, a rotational axis and/or cylinder axis of the ingot body 305.
  • a retaining notch 350 is formed in the ingot body 305 in the region of the upper side.
  • the retaining notch 350 serves, for example, to attach the ingot 300 to a further processing system, for example, to suspend the ingot 300 in an EIGA system.
  • the ingot body 305 has a melting tip 340 on its underside.
  • the melting tip 340 facilitates the use of the ingot 300 in an EIGA system.
  • the ingot In the EIGA process, the ingot is typically melted at its lower end. Due to near-surface heating, thermodynamic effects, and gravity, a tip forms on the underside of the ingot, partly from resolidifying melt. EIGA systems are therefore typically designed to melt a pointed ingot end for the most efficient operation.
  • the formation of the melting tip 340 on the ingot body 305 is therefore advantageous in enabling efficient processing of the ingot 300 in an EIGA system right from the start.
  • the ingot body 305 after its production by means of the method described above, already meets all requirements, in particular all shape requirements, of an intended use for an ingot, the ingot body 305, after its production, already represents the finished ingot 300, as described in connection with Fig. 1.
  • the ingot 300 is finished by post-processing the ingot body 305 after its production, for example by grinding a surface of the manufactured ingot body 305 and/or by re-cutting the retaining notch 350, etc.
  • Fig. 4 shows a flowchart of a method 400 for producing an ingot according to another example.
  • method 400 includes providing a granular ingot
  • step 410 a subsequent production of an ingot body from the ingot starting material, step 430.
  • step 430 a subsequent production of an ingot body from the ingot starting material
  • the method 400 comprises recovering powder bed residues of at least one powder bed of one or more devices for additive manufacturing, step 412, and providing the recovered powder bed residues at least as parts of the ingot starting material, step 414.
  • the method 400 also comprises recovering grain-related production rejects of one or more devices for powder production, step 416, and providing the recovered production rejects at least as parts of the ingot starting material, step 418.
  • the method 400 comprises recovering machining chips of one or more devices for machining one or more workpieces, step 420, and providing the recovered machining chips at least as parts of the ingot starting material, step 422.
  • the steps 412-422 represent substeps of providing granular Ingot starting material, step 410.
  • the steps 412-422 are implemented or can be implemented in pairs in combination and/or alternatively to one another for providing granular ingot starting material.
  • the method 400 also includes reworking the ingot body produced in step 430 to form a finished ingot, step 440.
  • step 440 can also be implemented optionally, for example if an intended use places requirements on an ingot, in particular shape requirements, which are not fully met by the ingot body produced in step 430 using the method described above, as described by way of example in connection with Fig. 3.
  • Step 440 includes, for example, reworking a retaining notch of the ingot body, for example by recutting a thread in the retaining notch, and/or smoothing the surface of the ingot body, for example by grinding.
  • Fig. 5 schematically shows an exemplary system 500 for producing an ingot, as described above.
  • the system 500 comprises a controllable production arrangement 510 and a programmable control unit 520 operatively connected to the production arrangement 510.
  • the system 500 is designed to produce one or more ingot bodies by additive manufacturing from a granular ingot starting material by means of the production arrangement 510.
  • the control unit 520 is programmed to control the manufacturing arrangement 510 such that, during the manufacturing of the one or more ingot bodies, the ingot starting material is melted to a greater extent in a region of a shell to be manufactured of each of the one or more ingot bodies than in a region of a core to be manufactured of each of the one or more ingot bodies.

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Abstract

Ein Verfahren (200; 400) zum Herstellen eines Ingots (100; 305), der insbesondere zur Verwendung in einer VIGA-Anlage oder eine EIGA-Anlage vorgesehen ist, umfasst Bereitstellen (210; 410 – 422) eines granularen Ingot-Ausgangsmaterials. Das Verfahren (200; 400) umfasst außerdem Fertigen (220; 430) eines Ingot-Körpers (100; 305) aus dem Ingot-Ausgangsmaterial, wobei das Fertigen (220; 430) ein Schmelzen von Teilen des Ingot-Ausgangsmaterials umfasst, und das Ingot-Ausgangsmaterial in einem Bereich einer zu fertigenden Hülle (110; 310) des Ingot-Körpers (100; 305) zu einem größeren Anteil geschmolzen wird als in einem Bereich eines zu fertigenden Kerns (120; 320) des Ingot-Körpers (100; 305).

Description

Verfahren zum Herstellen von Ingots, insbesondere zur Verwendung in einer VIGA-Anlage oder einer EIGA-Anlage
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Ingots, insbesondere zur Verwendung in einer VIGA-Anlage oder eine EIGA-Anlage. Die Erfindung betrifft ferner ein Ingot und eine Anlage zum Herstellen von Ingots.
Technischer Hintergrund
Verfahren zur industriellen Herstellung von Metallpulver umfassen üblicherweise einen oder mehrere Teilprozesse, bei denen sich eine Korngröße der einzelnen Pulverkörner um ein statistisches Mittel verteilt einstellt. Beispielsweise wird in einigen Verfahren zur Pulverherstellung ein Ausgangsmetall geschmolzen und in Form eines dünnen Schmelzestrahls in eine Düse geführt, durch die und oder zu der gleichzeitig ein Inertgas-Strom geleitet wird. Die Schmelze wird beim Passieren der Düse beschleunigt und zerstäubt durch den Kontakt mit dem Inertgas-Strom und/oder die Beschleunigung in kleine Tröpfchen, die anschließend zu Pulver erstarren. Die Größe eines einzelnen Pulverkorns bestimmt sich dabei aus der jeweiligen Tröpfchengröße, die sich wiederum teilweise zufällig bei dem Zerstäuben des Schmelzestrahls einstellt. Zu Verfahren dieser Art zählen beispielsweise das sogenannte EIGA- (Electrode Induction Melting Inert Gas Atomization-) Verfahren und das sogenannte VIGA- (Vacuum Induction Melting Inert Gas Atomization-) Verfahren.
An die Korngröße eines Pulvers werden für viele Anwendungen hohe Einheitlichkeitsanforderungen gestellt. Bei der Herstellung von Pulvern erfolgt daher oft eine Sortierung der Pulverkörner gemäß der Korngröße. Diejenigen Pulveranteile, die den Anforderungen nicht genügen, fallen dabei herkömmlich als Produktionsausschüsse ab. Körnungsbedingte Produktionsausschüsse dieser Art bilden oft einen großen Anteil der produzierten Pulvermenge.
Besonders in additiven Fertigungsverfahren finden Metallpulver häufig Anwendung. Dabei wird ein Werkstück üblicherweise durch selektives Schmelzen aus einem Pulverbett gefertigt. Auch hierbei bleiben häufig Reste des Pulverbetts nach der Herstellung des Werkstücks zurück.
Werkstückrohlinge werden in der Weiterverarbeitung zudem oft einer spanenden Bearbeitung unterzogen. Dabei fallen Späne des Werkstückmaterials an.
Produktionsausschüsse aus der Pulverherstellung, Pulverbettreste aus der additiven Werkstückfertigung, Bearbeitungsspäne aus der Werkstückbearbeitung sowie unter weiteren Bedingungen anfallendes schmelzbares granuläres Material ist oft nicht für eine weitere Verwendung geeignet. In vielen Fällen wird solches Material deshalb entsorgt. Dadurch geht jedoch wertvoller Rohstoff aus dem Wertstoffkreislauf verloren. Soweit Material dieser Art rückgewonnen wird, ist dies oft mit hohem Energieaufwand verbunden und wirtschaftlich bei bekannten Verfahren nicht sinnvoll.
Es besteht daher eine Aufgabe darin, eine Lösung bereitzustellen, die die vorgenannten Nachteile abmildert oder vermeidet.
Abriss der Erfindung
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und ein Ingot nach Anspruch 15 gelöst.
Gemäß einem ersten Aspekt wird ein Verfahren zum Herstellen eines Ingots, der insbesondere zur Verwendung in einer VIGA-Anlage oder eine EIGA-Anlage vorgesehen ist, beschrieben. Das Verfahren umfasst Bereitstellen eines granulären Ingot-Ausgangsmaterials. Das Verfahren umfasst außerdem Fertigen eines Ingot-Körpers aus dem Ingot-Ausgangsmaterial, wobei das Fertigen ein Schmelzen von Teilen des Ingot-Ausgangsmaterials umfasst und das Ingot-Ausgangsmaterial in einem Bereich einer zu fertigenden Hülle des Ingot-Körpers zu einem größeren Anteil geschmolzen wird als in einem Bereich eines zu fertigenden Kerns des Ingot-Körpers.
Durch das Verfahren ist ermöglicht, einen Ingot-Körper und, sofern der Ingot-Körper bereits allen Formanforderungen an einen Ingot für eine vorgesehene Verwendung entspricht, damit auch bereits einen Ingot herzustellen, ohne dass das dafür verwendete Material vollständig geschmolzen wird. Ein Energiebedarf für die Herstellung eines Ingots lässt sich so reduzieren.
Das Verfahren begünstigt zudem die Verwendung von Ingot-Ausgangsmaterial mit uneinheitlicher Körnung. Das ist dadurch ermöglicht, dass die Anforderungen an die Formgenauigkeit eines Ingots für übliche Anwendungen geringer sind als eine Formgenauigkeit der Hülle des Ingot-Körpers, wie sie sich mittels bekannter Herstellungsverfahren für übliche Körnungen des Ausgangsmaterials typischerweise erzielen lässt. Die Möglichkeit, Ingot-Ausgangsmaterial mit uneinheitlicher Körnung für das Verfahren zu verwenden, begünstigt die Verwendung von rückgewonnenem Material als das Ingot-Ausgangsmaterial. Das gilt insbesondere für rückgewonnene körnungsbedingte Produktionsausschüsse aus einer Pulverherstellung, rückgewonnene Pulverbettreste aus einer additiven Fertigung und/oder rückgewonnene Bearbeitungsspäne aus einer spanenden Bearbeitung. Dadurch lassen sich Verluste aus einem Wertstoffkreislauf reduzieren.
Ein mittels des Verfahrens hergestellter Ingot ist zudem besonders für eine schmelzende Weiterverarbeitung, insbesondere in einer VIGA-Anlage oder eine EIGA-Anlage zur Pulverherstellung, in Gießanlagen und weiteren Verarbeitungsanlagen, vorteilhaft verwendbar, bei denen ein vollständiges Schmelzen des jeweils zu verarbeitenden Ingot-Materials vor einer weiteren Verarbeitung notwendigerweise erfolgt. Hohlräume und/oder Gaseinschlüsse in dem Ingot-Kör- per entweichen dabei bzw. lassen sich so entfernen, ohne dass dafür ein zusätzlicher Energieaufwand und/oder ein zusätzlicher Prozessaufwand erforderlich ist.
Indem das Ingot-Ausgangsmaterial in dem Bereich der Hülle des Ingot-Körpers zu einem größeren Anteil geschmolzen wird als in dem Bereich des Kerns des Ingot-Körpers, ist eine größere Festigkeit der Hülle im Verhältnis zum Kern des Ingot-Körpers erzielbar. Das begünstigt eine mechanische Stabilität und eine sichere Handhabung des Ingots. Es gestattet zudem, dass ein Gasaustausch zwischen Hohlräumen und/oder Gaseinschlüssen, die sich im Bereich des Kerns des Ingot-Körpers befinden, und einer Umgebung des Ingots reduziert ist. Eine chemische Stabilität des Ingots, insbesondere bei einer längeren Lagerung, ist dadurch ebenfalls begünstigt.
Das granuläre Ingot-Ausgangsmaterial kann zur Verarbeitung mittels eines additiven Fertigungsverfahrens geeignet sein. Zudem kann das Fertigen des Ingot-Körpers ein additives Fertigen sein.
Alternativ kann das Fertigen des Ingot-Körpers ferner ein Formen des Ingot-Ausgangsmaterials zu einer Rohform des Ingot-Körpers umfassen. Dabei kann das Schmelzen von Teilen des Ingot-Ausgangsmaterials ein Umschmelzen der Rohform des Ingot-Körpers zum Fertigen der Hülle umfassen. Das Formen und das Umschmelzen können mittels einer heizbaren Pressform erfolgen, die dazu ausgebildet ist, das Ingot-Ausgangsmaterial zu der Rohform des Ingot-Körpers zu formen und die Rohform im Bereich einer Außenseite der Rohform zum Fertigen der Hülle zu schmelzen, während sich die Rohform in der heizbaren Pressform befindet. Alternativ kann das Umschmelzen außerhalb einer Formgebungsvorrichtung, die zum Formen des Ingot- Ausgangsmaterials zu der Rohform verwendet wird, erfolgen.
Ein Fertigen des Ingot-Körpers mittels additiven Fertigens oder mittels Formen und Umschmelzen einer Rohform begünstigt die Verwendung von Ingot-Ausgangsmaterial mit uneinheitlicher Körnung. Das ist dadurch ermöglicht, dass die Anforderungen an die Formgenauigkeit eines Ingots für übliche Anwendungen geringer sind als eine Formgenauigkeit der Hülle des Ingot- Körpers, wie sie sich insbesondere mittels additiver Herstellungsverfahren bzw. mittels Formge- bungs- und Umschmelzverfahren für übliche Körnungen des Ausgangsmaterials typischerweise erzielen lässt. Das begünstigt insbesondere die Verwendung von rückgewonnenem Material als das Ingot-Ausgangsmaterial. Verluste aus einem Wertstoffkreislauf lassen sich insbesondere so reduzieren.
Die Hülle kann den Kern wenigstens teilweise, vorzugsweise vollständig, umgeben.
Während des Fertigens kann das Ingot-Ausgangsmaterial in dem Bereich der Hülle, vorzugsweise vollständig, geschmolzen werden.
Während des Fertigens kann das Ingot-Ausgangsmaterial in dem Bereich des Kerns wenigstens teilweise, vorzugsweise vollständig, ungeschmolzen und ungesintert bleiben. Der Ingot kann dabei zur Verwendung in einer VIGA-Anlage und/oder einer Tiegel-Schmelzanlage vorgesehen sein.
Alternativ kann während des Fertigens das Ingot-Ausgangsmaterial in dem Bereich des Kerns wenigstens teilweise, vorzugsweise vollständig, gesintert werden. Der Ingot kann dabei zur Verwendung in einer EIGA-Anlage vorgesehen sein. Teilweise gesintert kann bedeuten, dass das Ingot-Ausgangsmaterial in den betreffenden Bereichen angesintert ist.
Das Schmelzen kann wenigstens teilweise mittels eines Elektronenstrahls und unter Vakuum erfolgen. Zusätzlich oder alternativ kann das Schmelzen wenigstens teilweise mittels eines Laserstrahls und unter Schutzgasatmosphäre erfolgen.
Das Schmelzen kann mit einer Schmelzrate zwischen 200,0 cm3/h und 1500,0 cm3/h, vorzugsweise zwischen 300,0 cm3/h und 1100,0 cm3/h durchgeführt werden. Dies ermöglicht ein aus wirtschaftlichen Gesichtspunkten sinnvolles Recyceln von Produktionsausschüssen in neue Ingot-Körper.
Das Fertigen des Ingot-Körpers kann ein additives Fertigen sein, das schichtweise erfolgt. Dabei kann eine Dicke jeder von mehreren Fertigungsschichten im Bereich zwischen 0,02 und 5,0 Millimeter, vorzugsweise zwischen 0,2 und 0,8 Millimeter, bevorzugt zwischen 0,3 und 0,5 Millimeter, betragen.
Der Ingot-Körper kann wenigstens einen zylindrischen, insbesondere einen allgemein-zylindrischen, Abschnitt aufweisen. Dabei kann das Fertigen des Ingot-Körpers ein additives Fertigen sein, das in einem Bereich des zylindrischen Abschnitts derart erfolgt, dass eine Schichtungsrichtung parallel zu einer Zylinderachse des zylindrischen Abschnitts verläuft.
Zusätzlich oder alternativ kann der Ingot-Körper wenigstens einen rotationssymmetrischen Abschnitt aufweisen. Dabei kann das Fertigen des Ingot-Körpers ein additives Fertigen sein, das in einem Bereich des rotationssymmetrischen Abschnitts derart erfolgt, dass eine Schichtungsrichtung parallel zu einer Rotationsachse des rotationssymmetrischen Abschnitts verläuft. Zusätzlich oder alternativ kann eine Form des Ingot-Körpers jedweder vorgesehenen Geometrie, insbesondere einer vorgesehenen Freiform, entsprechen. Dabei kann das Fertigen des Ingot-Körpers ein additives Fertigen sein, das derart erfolgt, dass eine Schichtungsrichtung durch die Form des Ingot-Körpers nicht vorbestimmt ist. Der Querschnitt des Ingot-Körpers kann kreisförmig, rechteckig, quadratisch, dreieckig und/oder vieleckig sein.
Der Ingot-Körper kann eine Länge im Bereich zwischen 10,0 und 150,0 Zentimeter, vorzugsweise zwischen 20,0 und 100,0 Zentimeter, bevorzugt zwischen 30,0 und 90,0 Zentimeter aufweisen.
Der Ingot-Körper kann einen mittleren Durchmesser im Bereich zwischen 30,0 und 300,0 Millimeter, vorzugsweise zwischen 40 und 250 Millimeter, bevorzugt zwischen 50,0 und 200,0 Millimeter aufweisen.
Das Fertigen des Ingot-Körpers kann ein additives Fertigen sein, wobei das Verfahren ein gleichzeitiges Fertigen einer Mehrzahl von Ingot-Körpern aus dem Ingot-Ausgangsmaterial in einer Fertigungszone einer Anlage zum Herstellen der Mehrzahl von Ingot-Körpern umfasst. Ein Abstand zwischen benachbarten Ingot-Körpern der zu fertigenden Ingot-Körper kann dabei im Bereich zwischen 0,5 und 5,0 Millimeter betragen, vorzugsweise zwischen 1 ,0 und 5,0 Millimeter. Die Mehrzahl von Ingot-Körpern kann im Bereich zwischen 2 und 200, vorzugsweise zwischen 10 und 100, liegen.
Ein Verhältnis zwischen einer mittleren Dicke der Hülle des Ingot-Körpers zu einem mittleren Durchmesser des Kerns des Ingot-Körpers kann im Bereich zwischen 0,05 und 1 , vorzugsweise zwischen 0,08 und 0,5, bevorzugt zwischen 0,1 und 0,2, betragen.
Ein Verhältnis zwischen einem mittleren Durchmesser des Kerns des Ingot-Körpers zu einem mittleren Durchmesser des Ingot-Körpers kann im Bereich zwischen 1/3 und 10/11 , vorzugsweise zwischen 1/2 und 6/7, bevorzugt zwischen 5/7 und 5/6, betragen.
Ein Verhältnis zwischen einem Gesamtvolumen des Kerns zu einem Gesamtvolumen des Ingot-Körpers kann zwischen 0,2 und 0,9, vorzugsweise zwischen 0,5 und 0,85, bevorzugt zwischen 0,65 und 0,8, betragen.
Eine Übergangszone des Ingot-Körpers, die sich zwischen dem Kern und der Hülle erstreckt, kann eine mittlere Dicke aufweisen derart, dass ein Verhältnis zwischen der mittleren Dicke der Übergangszone zu einem mittleren Durchmesser des Ingot-Körpers kleiner ist als 0,5, vorzugsweise kleiner als 0,1 , bevorzugt kleiner als 0,05. Die Hülle kann den Kern gasdicht umschließen.
Das Bereitstellen des Ingot-Ausgangsmaterials kann Rückgewinnen von Pulverbettresten wenigstens eines Pulverbetts einer oder mehrerer Vorrichtungen für additives Fertigen, und Bereitstellen der rückgewonnenen Pulverbettreste wenigstens als Teile des Ingot-Ausgangsmaterials umfassen.
Zusätzlich oder alternativ kann das Bereitstellen des Ingot-Ausgangsmaterials Rückgewinnen von körnungsbedingten Produktionsausschüssen einer oder mehrerer Vorrichtungen zur Pulverherstellung, und Bereitstellen der rückgewonnenen Produktionsausschüsse wenigstens als Teile des Ingot-Ausgangsmaterials umfassen.
Zusätzlich oder alternativ kann das Bereitstellen des Ingot-Ausgangsmaterials Rückgewinnen von Bearbeitungsspänen einer oder mehrerer Vorrichtungen für spanende Bearbeitung, und Bereitstellen der rückgewonnenen Bearbeitungsspäne wenigstens als Teile des Ingot-Ausgangsmaterials umfassen.
Das Fertigen des Ingot-Körpers kann derart erfolgen, dass der Ingot-Körper jedwede Anforderung an eine Form eines Ingots für eine vorgesehene Schmelzanlage erfüllt. Anforderungen an eine Form des Ingots können wenigstens eines umfassen aus einer erforderlichen Oberflächenbeschaffenheit, insbesondere einer erforderlichen Oberflächenglätte, und/oder einer erforderlichen Kontur, insbesondere wenigstens einer Haltekerbe, zum Anbringen und/oder Aufspannen des Ingots in der vorgesehenen Schmelzanlage. Alternativ kann das Verfahren ein Nachbearbeiten des Ingot-Körpers gemäß wenigstens einer Anforderung an eine Form eines Ingots für eine vorgesehene Schmelzanlage umfassen.
Zusätzlich oder alternativ kann das Fertigen des Ingot-Körpers das Ausbilden wenigstens eines aus einer oder mehreren Haltekerben und/oder einer Schmelzspitze als Bestandteile einer Form des Ingot-Körpers umfassen.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Ingot, insbesondere zur Verwendung in einer VIGA-An- lage oder einer EIGA-Anlage, beschrieben. Der Ingot ist hergestellt mittels eines Verfahrens der hier vorgestellten Art.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine programmierbare Anlage zum Herstellen eines Ingots, der insbesondere zur Verwendung in einer VIGA-Anlage oder eine EIGA-Anlage vorgesehen ist, beschrieben. Die Anlage ist dazu ausgebildet, aus einem granulären Ingot-Ausgangsmate- rial einen Ingot-Körper herzustellen, vorzugsweise mittels additiven Fertigens. Die Anlage ist ferner dazu programmiert, zum Herstellen des Ingot-Körpers das Ingot-Ausgangsmaterial in einem Bereich einer zu fertigenden Hülle des Ingot-Körpers zu einem größeren Anteil zu schmelzen als in einem Bereich eines zu fertigenden Kerns des Ingot-Körpers.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine programmierbare Anlage zum Herstellen eines Ingots, der insbesondere zur Verwendung in einer VIGA-Anlage oder eine EIGA-Anlage vorgesehen ist, beschrieben. Die Anlage ist dazu ausgebildet, ein Verfahren der vorstehend beschriebenen Art durchzuführen.
Die hier in Bezug auf das Verfahren oder den Ingot beschriebenen Merkmale und technischen Vorteile gelten entsprechend für Ausführungsformen der Anlage.
Kurzbeschreibunq der Figuren
Weitere Merkmale, Ziele und Vorzüge der Erfindung werden anhand der Figuren und der ausführlichen Beschreibung deutlich. Es zeigen:
Fig. 1 einen Ingot-Körper gemäß einem Beispiel;
Fig. 2 ein Verfahren zum Herstellen eines Ingots gemäß einem Beispiel;
Fig. 3 einen Ingot gemäß einem Beispiel;
Fig. 4 ein Verfahren zum Herstellen eines Ingots gemäß einem weiteren Beispiel, und
Fig. 5 eine Anlage zum Herstellen eines Ingots gemäß einem Beispiel.
Ausführliche Beschreibung
Fig. 1 zeigt schematisch und exemplarisch einen Ingot-Körper 100. Der Ingot-Körper 100 umfasst eine Hülle 110 und einen Kern 120, der von der Hülle 110 umgeben ist. Der Ingot-Körper 110 ist aus einem granulären Ingot-Ausgangsmaterial, beispielsweise Metallpulver und/oder Metallspänen, hergestellt. Zum Bilden der Hülle 110 ist das granuläre Ingot-Ausgangsmaterial in dem Bereich der Hülle 110 zu einem größeren Anteil geschmolzen (und erstarrt) als in dem Bereich des Kerns 120.
Das Schmelzen des Ingot-Ausgangsmaterials in dem Bereich der Hülle 110 geschieht beispielsweise durch vollständiges Schmelzen des Ingot-Ausgangsmaterials in dem Bereich der Hülle 110. Dagegen ist in dem Bereich des Kerns 120 das granuläre Ingot-Ausgangsmaterial nur teilweise geschmolzen, beispielsweise angeschmolzen und/oder gesintert worden, oder vollständig ungeschmolzen geblieben. Infolge des Schmelzens des Ingot-Ausgangsmaterials in dem Bereich der Hülle 110 zu einem größeren Anteil als in dem Bereich des Kerns 120 während der Fertigung weist der Ingot-Kör- per 100 in dem Bereich der Hülle 110 eine höhere Materialdichte und eine höhere Festigkeit als in dem Bereich des Kerns 120 auf. Hohlräume, die zwischen einzelnen Körnern des granulären Ingot-Ausgangsmaterials vorhanden sind, werden dabei aus dem Bereich der Hülle 110 wenigstens großenteils verdrängt. Dagegen verbleiben in dem Bereich des Kerns 120 Hohlräume des Ingot-Ausgangsmaterials zu einem wesentlichen Teil. Davon unbeschadet verschmelzen in einigen Beispielen jeweils mehrere der anfänglichen Hohlräume zu größeren Hohlräumen, beispielsweise durch teilweise erfolgendes Verschmelzen der Körner des Ingot-Ausgangsmaterials in dem Bereich des Kerns 120, etwa durch Anschmelzen oder Sintern des Ingot-Ausgangsmaterials in dem Bereich des Kerns 120.
Die höhere Festigkeit des Ingot-Körpers 100 in dem Bereich der Hülle 110 verleiht dem Ingot- Körper 110 eine erhöhte mechanische Stabilität. Das erleichtert eine sichere Handhabung, beispielsweise einen Transport, des Ingot-Körpers 100. Zudem verhindert die Hülle 110 ein Herauslösen des weniger fest gebundenen Materials in dem Bereich des Kerns 120 aus dem Ingot- Körper 100.
In dem gezeigten Beispiel umschließt die Hülle 110 den Kern 120. Die Hülle 110 vermindert dadurch auch einen Gasaustausch zwischen Hohlräumen innerhalb des Kerns 120 und einer Umgebung des Ingot-Körpers 100. Die Hülle 110 reduziert damit effektiv eine Oberfläche des Ingot-Körpers 100, an der eine chemische Wechselwirkung des Ingot-Körpers 100 mit der Umgebung stattfindet. Eine chemische Stabilität des Ingot-Körpers 100 ist durch die Hülle 110 daher ebenfalls begünstigt.
Da das Ingot-Ausgangsmaterial in den Bereich des Kerns 120 in einem wenigstens teilweise ungeschmolzenen Zustand bleibt, ist eine Fertigung des Ingot-Körpers 100 mit geringeren Energieaufwand möglich, als es bei einem vollständigen Schmelzen des gesamten Ingot-Ausgangsmaterials der Fall wäre. Die verbleibenden Hohlräume in dem Bereich des Kerns 120 sind für viele Verwendungen eines Ingots zudem unschädlich. Das gilt beispielsweise für solche Verwendungen, bei denen zunächst ein vollständiges Schmelzen des Ingots vor einer Verarbeitung des geschmolzenen Ingot-Materials erfolgt, etwa in einer Gießanlage mit einer oder mehreren Tiegel-Schmelzvorrichtungen, in einer VIGA-Anlage zur Pulverherstellung, etc. Beim Schmelzen des Ingot-Körpers 100 werden dabei die Hohlräume automatisch durch die sich bildende Schmelze verdrängt, bevor die Schmelze verarbeitet wird. Bei üblichen Anwendungen ist hierfür außerdem kein zusätzlicher Energie- und/oder Prozessaufwand erforderlich. Ein gesamter Energieaufwand sowohl für die Herstellung eines Ingots entsprechend, bzw. ausgehend von (s. nachstehend), dem Ingot-Körper 100 als auch eine schmelzende Weiterverarbeitung des Ingots ist so verringert gegenüber einem Energieaufwand, der für die Herstellung und die Weiterverarbeitung eines Ingots erforderlich ist, wenn dabei jeweils das gesamte Ingot-Material sowohl bei der Herstellung des Ingots als auch bei dessen Weiterverarbeitung vollständig geschmolzen wird.
Bei vorgesehenen Verwendungen eines Ingots, für die der Ingot-Körper 100 nach seiner Fertigung bereits sämtliche Anforderungen, insbesondere sämtliche Formanforderungen, an einen Ingot erfüllt, stellt der Ingot-Körper 100 beispielsweise bereits einen fertigen Ingot dar. Dagegen ist bei vorgesehenen Verwendungen, die weitergehende Anforderungen an einen Ingot, insbesondere an ein oder mehrere Formmerkmale des Ingots, stellen, der Ingot-Körper 100 beispielsweise zu einer Nachbearbeitung vorgesehen, um ausgehend von dem Ingot-Körper 100 einen anforderungsgemäßen Ingot fertigzustellen.
In einigen Beispielen ist der Ingot-Körper 100 schichtweise mittels eines additiven Fertigungsverfahrens hergestellt. Wie in Fig. 1 schematisch dargestellt, entspricht eine Schichtungsrichtung S1 dabei beispielsweise Achse des Ingot-Körpers 100. Die Achse entspricht dabei beispielsweise wenigstens einem aus einer Längsachse, einer (geometrischen) Rotationsachse oder einer Zylinderachse wenigstens eines Abschnitts des Ingot-Körpers 100. Eine Längsachse des Ingot-Körpers 100 ist beispielsweise als eine Achse entlang einer größten Erstreckung des Ingot-Körpers 100 definiert. Eine Zylinderachse wenigstens eines Abschnitts des Ingot-Körpers 100 ist beispielsweise gemäß einem allgemeinen Zylinder definiert, d.h. als eine Achse, entlang der der Ingot-Körper 100 ein gleichbleibendes Querschnittsprofil aufweist.
In einigen Beispielen, bei denen der Ingot-Körper 100 mittels eines additiven Fertigungsverfahrens hergestellt ist, erfolgt das Schmelzen von Teilen des Ingot-Ausgangsmaterials wenigstens teilweise mittels eines Elektronenstrahl und unter Vakuum. So lässt sich erreichen, dass während der Herstellung des Ingot-Körpers 100 keine Umgebungsluft in den Kern 120 eintritt bzw. Luft, die in den Hohlräumen des Ingot-Ausgangsmaterials anfänglich vorhanden ist, vor dem Fertigen des Ingot-Körpers 100, beispielsweise durch Evakuieren der Fertigungskammer, entfernt wird. Eine chemische Reinheit und eine chemische Stabilität des Ingot-Körpers 100 lassen sich so verbessern.
In weiteren Beispielen erfolgt das Schmelzen von Teilen des Ingot-Ausgangsmaterials zum Fertigen des Ingot-Körpers 100 unter Schutzgasatmosphäre. So lässt sich Luft, die sich in den Hohlräumen des Ingot-Ausgangsmaterials anfänglich befindet, vor der Fertigung des Ingot-Körpers 100 durch das Schutzgas verdrängen und ersetzen und/oder das Eindringen von Umgebungsluft in den Kern 120 während der Herstellung vermeiden. In Beispielen, bei denen das Fertigen des Ingot-Körpers 100 schichtweise erfolgt, beträgt eine Dicke jeder von mehreren Fertigungsschichten beispielsweise zwischen 0,02 und 5,0 mm, vorzugsweise zwischen 0,2 und 0,8 mm, bevorzugt zwischen 0,3 und 0,5 mm. Auf diese Weise ist mit bekannten Anlagen für additive Fertigung einerseits eine zügige Fertigung des Ingot-Körpers 100 mit üblichen Abmessungen für vorgesehene Anwendungen erzielbar. Zugleich ist dabei eine für übliche Anwendungen erforderliche Fertigungsgüte des Ingot-Körpers 100 erreichbar.
In weiteren Beispielen erfolgt das Fertigen des Ingot-Körpers 100 durch Formen des Ingot-Aus- gangsmaterials zu einer Rohform des Ingot-Körpers 100, beispielsweise durch Formpressen, und durch anschließendes Umschmelzen der Rohform des Ingot-Körpers 100 zum Bilden der Hülle 110. Bei dem Umschmelzen der Rohform wird die Rohform im Bereich ihrer Außenseite geschmolzen, wobei die Schmelze am Rest der Rohform haften bleibt. Anschließend wird die haftende Schmelze erstarren gelassen, wodurch sich die Hülle 110 um den Kern 120 bildet.
Das Fertigen des Ingot-Körpers 100 erfolgt dabei beispielsweise mittels einer heizbaren Formpresse, die nach oder während des Formens des Ingot-Ausgangsmaterials zu der Rohform die Rohform an deren Außenseite erhitzt, so dass die Rohform im Bereich der Hülle 110 schmilzt. In anderen Beispielen erfolgt das Umschmelzen der Außenseite der Rohform außerhalb einer Formgebungsvorrichtung, die zum Formen der Rohform verwendet worden ist.
Bei einigen Beispielen des Ingot-Körpers 100, bei denen ein damit, bzw. daraus, hergestellter Ingot zur Verwendung in einer EIGA-Anlage vorgesehen ist, ist das Ingot-Ausgangsmaterial im Bereich des Kerns 120 gesintert. Durch Sintern des Ingot-Ausgangsmaterials in dem Bereich des Kerns 120 wird das Material in dem Kern 120 gebunden. Dadurch ist verhindert, dass Material aus dem Kern 120 unter Einwirkung der Schwerkraft durch die Hülle 110 unkontrolliert nach außen bricht, wenn die Hülle 110 während des EIGA-Prozesses an der Unterseite des Ingot- Körpers 100 geschmolzen wird.
Die Verwendung eines Ingots in einer EIGA-Anlage sieht üblicherweise ein Aufhängen des Ingots in der Anlage vor. Dafür sind üblicherweise Haltekerben, d.h. zum Anbringen und/oder Aufspannen des Ingots in der Anlage dienende Konturen, an dem Ingot erforderlich. Der in Fig. 1 schematisch dargestellte Ingot-Körper 100 stellt dabei beispielsweise noch nicht einen fertigen Ingot für solche Anwendungen dar. Ein Nachbearbeiten des Ingot-Körpers 100 zu dem fertigen Ingot für eine solche Anwendung umfasst beispielsweise in einem weiteren Verfahrensschritt das Einbringen bzw. Anbringen entsprechender Konturen an dem Ingot-Körper 100, beispielsweise durch ein spanendes Bearbeitungsverfahren. In anderen Beispielen umfasst die Herstellung des Ingot-Körpers 100 bereits das Ausbilden entsprechender Konturmerkmale. In solchen Beispielen stellt der Ingot-Körper 100 beispielsweise bereits einen fertigen Ingot für entsprechende Anwendungen dar.
Der Ingot-Körper 100 ist in einigen Beispielen zur Verwendung als fertiger Ingot in einer Weiterverarbeitungsanlage vorgesehen, bei der ein vollständiges Schmelzen des Ingot-Körpers 100 vor einer weiteren Verarbeitung des geschmolzenen Ingot-Materials erfolgt. Dabei ist in einigen Beispielen das Ingot-Ausgangsmaterial im Bereich des Kerns 120 zumindest weitgehend ungeschmolzen und ungesintert, beispielsweise noch in dem anfänglichen Zustand des Ingot-Aus- gangsmaterials. Bei den genannten Anwendungen ist ein Anschmelzen oder Sintern des Materials im Kern 120 entbehrlich, da ein unkontrolliertes Austreten von Kernmaterial während des Schmelzens unschädlich ist. Ein Energieaufwand zum fertigen des Ingot-Körpers 100 lässt sich so minimieren.
Gemäß einer jeweils vorgesehenen Verwendung des Ingots weist der Ingot-Körper 100 in einigen Beispielen eine Länge im Bereich zwischen 10 cm und 150 cm, vorzugsweise zwischen 20 cm und 100 cm, bevorzugt zwischen 30 cm und 90 cm auf. Vorrichtungen für additive Fertigung, die derartige Abmessungen entlang einer Schichtungsrichtung ermöglichen, sind bekannt.
In einigen Beispielen des Ingot-Körpers 100 beträgt ein Verhältnis zwischen einer mittleren Dicke der Hülle 110 zu einem mittleren Durchmesser des Kerns 120 zwischen 0,05 und 1 , vorzugsweise zwischen 0,08 und 0,5, bevorzugt zwischen 0,1 und 0,2. Zudem beträgt in einigen Beispielen ein Verhältnis zwischen einem mittleren Durchmesser des Kerns 120 zu einem mittleren Durchmesser des Ingot-Körpers 100 zwischen 1/3 und 10/11, vorzugsweise zwischen 1/2 und 6/7, bevorzugt zwischen 5/7 und 5/6. Eine geringe Dicke der Hülle 110 begünstigt dabei eine Energieeinsparung beim Herstellen des Ingot-Körpers 100, da so ein Anteil des Ingot-Aus- gangsmaterials, das geschmolzen wird, geringer ist. Eine große Dicke der Hülle 110 begünstigt dagegen eine Stabilität des Ingot-Körpers 100 in mechanischer und/oder chemischer Hinsicht. Je nach Anwendung bzw. Erfordernis ist ein Verhältnis zwischen einer Dicke der Hülle 110 und einem Durchmesser des Ingot-Körpers 100 beim Herstellen des Ingot-Körpers 100 beispielsweise variabel wählbar.
Fertigungsbedingt, beispielsweise infolge von Wärmefluss beim Umschmelzen der Rohform oder infolge einer begrenzten Fokussierung eines Fertigungsstrahls bei einer additiven Fertigung, bildet sich in dem Ingot-Körper 100 üblicherweise eine Übergangszone 130 zwischen der Hülle 110 und dem Kern des Ingot-Körpers 120 aus. Ein Anteil, zu dem das Ingot-Ausgangsmaterial in der Übergangszone 130 geschmolzen wird, liegt dabei zwischen dem Anteil geschmolzenen Materials im Bereich der Hülle 110 und dem Anteil geschmolzenen Materials in dem Bereich des Kerns 120.
Eine Dicke der Übergangszone variiert üblicherweise in Abhängigkeit von mehreren Herstellungsparametern, beispielsweise dem gewählten Ingot-Ausgangsmaterial, den gewählten Abmessungen des Ingot-Körpers 100, einer Prozessführung beim Fertigen des Ingot-Körpers 100, etc. Die Übergangszone 130 weist in einigen Beispielen eine mittlere Dicke auf, die so bemessen ist, dass ein Verhältnis zwischen der mittleren Dicke der Übergangszone 130 und einem mittleren Durchmesser des Ingot-Körpers 100 kleiner ist als 0,5, vorzugsweise kleiner als 0,1, bevorzugt kleiner als 0,05. Die mittleren Größen entsprechen dabei beispielsweise einer Mittelung der jeweiligen Größe in derselben Querschnittsebene und/oder einer Mittelung der jeweiligen Größe über mehrere Querschnittsebenen des Ingot-Körpers 100.
Das Ingot-Ausgangsmaterial für die Herstellung des Ingot-Körpers 100 umfasst in einigen Beispielen Pulverbettreste eines Pulverbetts von einer oder mehreren Vorrichtungen für additives Fertigen. Zudem umfasst in einigen Beispielen das Ingot-Ausgangsmaterial Produktionsausschüsse einer oder mehrerer Vorrichtungen zur Pulverherstellung und/oder Bearbeitungsspäne einer oder mehrerer Vorrichtungen für spanende Bearbeitung von Werkstücken. Bei diesen Materialien handelt es sich oft um Wertstoffe, die bei üblichen Verfahren abfallen. Der Ingot-Körper 100 sowie das zu seiner Herstellung verwendete Verfahren, wie vorliegend beschrieben, begünstigen die Wiederverwendung dieser Materialien. Verluste aus dem Wertstoffkreislauf lassen sich dadurch verringern.
Fig. 2 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens 200 zum Herstellen eines Ingots. Dabei handelt es sich beispielsweise um einen Ingot entsprechend, bzw. ausgehend von, dem Ingot-Körper 100 in Fig. 1.
Das Verfahren 200 umfasst ein Bereitstellen eines granulären Ingot-Ausgangsmaterials, Schritt 210. Das Verfahren 200 umfasst außerdem ein Fertigen eines Ingot-Körpers aus dem Ingot- Ausgangsmaterial, Schritt 220. Das Fertigen umfasst dabei ein Schmelzen von Teilen des Ingot-Ausgangsmaterials. Das Ingot-Ausgangsmaterial wird dabei in einem Bereich einer zu fertigenden Hülle des Ingot-Körpers zu einem größeren Anteil geschmolzen als in einem Bereich eines zu fertigenden Kerns des Ingot-Körpers.
Fig. 3 zeigt schematisch und exemplarisch einen Ingot 300 gemäß einem weiteren Beispiel.
Der Ingot 300 umfasst einen Ingot-Körper 305 mit einer Hülle 310 und einem Körper 320, der von der Hülle 310 umgeben ist. Zudem weist der Ingot-Körper 300 eine Übergangszone 330 auf, die sich zwischen der Hülle 310 und dem Kern 320 erstreckt. Für diese Merkmale des Ingots 300 gilt das im Zusammenhang mit dem Ingot-Körper 100, der Hülle 110, dem Körper 120 und der Übergangszone 130 im Zusammenhang mit Fig. 1 Gesagte entsprechend, sofern sich aus Fig. 3 und dem Nachstehenden nichts anderes ergibt.
In dem gezeigten Beispiel ist der Ingot-Körper 305 mittels eines additiven Verfahrens hergestellt. Eine Schichtungsrichtung S3 erstreckt sich dabei entlang einer Längsachse des Ingot- Körpers 305. Dabei handelt es sich beispielsweise auch um eine Rotationsachse und/oder Zylinderachse des Ingot-Körpers 305.
Im Bereich der Oberseite des Ingot-Körpers 305 ist in dem Ingot-Körper 305 eine Haltekerbe 350 ausgebildet. Die Haltekerbe 350 dient beispielsweise zur Anbringung des Ingots 300 an einer Weiterverarbeitungsanlage, beispielsweise zur hängenden Anbringung des Ingots 300 in einer EIGA-Anlage.
Der Ingot-Körper 305 weist an seiner Unterseite eine Schmelzspitze 340 auf. Die Schmelzspitze 340 begünstigt eine Verwendung des Ingots 300 in einer EIGA-Anlage. Bei dem EIGA-Prozess wird der Ingot üblicherweise an seinem unteren Ende abgeschmolzen. Bedingt durch eine oberflächennahe Erwärmung, thermodynamische Effekte und die Schwerkraft bildet sich dabei, teilweise aus wieder erstarrender Schmelze, eine Spitze an der Unterseite des Ingots aus. EIGA- Anlagen sind daher für einen möglichst effizienten Betrieb üblicherweise zum Abschmelzen eines spitz zulaufenden Ingot-Endes hergerichtet. Das Ausbilden der Schmelzspitze 340 an dem Ingot-Körper 305 ist daher vorteilhaft, um eine effiziente Verarbeitung des Ingot 300 in einer EIGA-Anlage von Beginn an zu ermöglichen.
In einigen Beispielen, bei denen der Ingot-Körper 305 nach seiner Herstellung mittels des voranstehend beschriebenen Verfahrens bereits sämtliche Anforderungen, insbesondere sämtliche Formanforderungen, einer vorgesehenen Verwendung an einen Ingot erfüllt, stellt der Ingot- Körper 305 nach seiner Herstellung bereits den fertigen Ingot 300 dar, wie im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben. In anderen Beispielen, bei denen der Ingot-Körper 305 nach seiner Herstellung mittels des voranstehend beschriebenen Verfahrens nicht bereits sämtliche Anforderungen, insbesondere nicht sämtliche Formanforderungen, einer vorgesehenen Verwendung an einen Ingot erfüllt, ist der Ingot 300 durch Nachbearbeiten des Ingot-Körpers 305 nach dessen Fertigung fertiggestellt, beispielsweise mittels Schleifen einer Oberfläche des gefertigten Ingot- Körpers 305 und/oder durch spanendes Nachschneiden der Haltekerbe 350, etc.
Fig. 4 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens 400 zum Herstellen eines Ingots gemäß einem weiteren Beispiel.
Ähnlich dem Verfahren 200 umfasst das Verfahren 400 ein Bereitstellen eines granulären Ingot-
Ausgangsmaterials, Schritt 410, sowie ein anschließendes Fertigen eines Ingot-Körpers aus dem Ingot-Ausgangsmaterial, Schritt 430. Für die vorgenannten Schritte des Verfahrens 400 gilt das im Zusammenhang mit dem Verfahren 200 Gesagte entsprechend, sofern sich aus Fig. 4 und dem Nachstehenden nichts anderes ergibt.
Das Verfahren 400 umfasst ein Rückgewinnen von Pulverbettresten wenigstens eines Pulverbetts einer oder mehrerer Vorrichtungen für additives Fertigen, Schritt 412, sowie ein Bereitstellen der rückgewonnenen Pulverbettreste wenigstens als Teile des Ingot-Ausgangsmaterials, Schritt 414. Das Verfahren 400 umfasst außerdem ein Rückgewinnen von körnungsbedingten Produktionsausschüssen einer oder mehrerer Vorrichtungen zur Pulverherstellung, Schritt 416, sowie ein Bereitstellen der rückgewonnenen Produktionsausschüsse wenigstens als Teile des Ingot-Ausgangsmaterials, Schritt 418. Außerdem umfasst das Verfahren 400 ein Rückgewinnen von Bearbeitungsspänen einer oder mehrerer Vorrichtungen für spanende Bearbeitung eines oder mehrerer Werkstücke, Schritt 420, sowie ein Bereitstellen der rückgewonnenen Bearbeitungsspäne wenigstens als Teile des Ingot-Ausgangsmaterials, Schritt 422. Die Schritte 412- 422 Stellen dabei Teilschritte des Bereitstellens von granulärem Ingot-Ausgangsmaterial, Schritt 410, dar.
In Beispielen des Verfahrens 400 sind die Schritte 412-422, wie in Fig. 4 schematisch gezeigt, jeweils paarweise in Kombination und/oder alternativ zueinander für das Bereitstellen von granulärem Ingot-Ausgangsmaterial umgesetzt bzw. umsetzbar.
Das Verfahren 400 umfasst außerdem in einigen Beispielen ein Nachbearbeiten des in Schritt 430 gefertigten Ingot-Körpers zu einem fertigen Ingot, Schritt 440. Der Schritt 440 ist zudem in einigen Beispielen des Verfahrens 400 optional umsetzbar, etwa wenn eine vorgesehene Verwendung Anforderungen an einen Ingot, insbesondere Formanforderungen, stellt, die von dem in Schritt 430 mittels des voranstehend beschriebenen Verfahrens gefertigten Ingot-Körper nicht vollständig erfüllt werden, wie im Zusammenhang mit Fig. 3 beispielhaft beschrieben. Der Schritt 440 umfasst dabei beispielsweise ein Nacharbeiten einer Haltekerbe des Ingot-Körpers, etwa durch spanendes Nachschneiden eines Gewindes in der Haltekerbe, und/oder ein Glätten der Oberfläche des Ingot-Körpers, beispielsweise mittels Schleifen.
Fig. 5 zeigt schematisch und exemplarisch eine Anlage 500 zum Herstellen eines Ingots, wie voranstehend beschrieben. Die Anlage 500 umfasst eine steuerbare Herstellungsanordnung 510 und eine programmierbare Steuerungseinheit 520, die mit der Herstellungsanordnung 510 operativ verbunden ist.
Die Anlage 500 ist dazu ausgebildet, mittels der Herstellungsanordnung 510 durch additives Fertigen aus einem granulären Ingot-Ausgangsmaterial einen oder mehrere Ingot-Körper herzustellen. Die Steuerungseinheit 520 ist dafür so programmiert, dass sie die Herstellungsanordnung 510 derart steuert, dass beim Herstellen des einen oder der mehreren Ingot-Körper das Ingot-Ausgangsmaterial in einem Bereich einer zu fertigenden Hülle jedes des einen oder der mehreren Ingot-Körper zu einem größeren Anteil geschmolzen wird als in einem Bereich eines zu fertigenden Kerns jedes des einen oder der mehreren Ingot-Körper.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren (200; 400) zum Herstellen eines Ingots (100; 300), der insbesondere zur Verwendung in einer VIGA-Anlage oder eine EIGA-Anlage vorgesehen ist, umfassend:
- Bereitstellen (210; 410 - 422) eines granulären Ingot-Ausgangsmaterials,
- Fertigen (220; 430) eines Ingot-Körpers (100; 305) aus dem Ingot-Ausgangsmaterial, wobei das Fertigen (220; 430) ein Schmelzen von Teilen des Ingot-Ausgangsmaterials umfasst und das Ingot-Ausgangsmaterial in einem Bereich einer zu fertigenden Hülle (110; 310) des Ingot-Körpers (100; 305) zu einem größeren Anteil geschmolzen wird als in einem Bereich eines zu fertigenden Kerns (120; 320) des Ingot-Körpers (100; 305).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei:
- das granuläre Ingot-Ausgangsmaterial zur Verarbeitung mittels eines additiven Fertigungsverfahrens geeignet ist, und wobei das Fertigen (220; 430) des Ingot-Körpers (100; 305) ein additives Fertigen ist, oder
- das Fertigen (220; 430) des Ingot-Körpers (100; 305) ferner ein Formen des Ingot-Ausgangsmaterials zu einer Rohform des Ingot-Körpers (100; 305) umfasst, und das Schmelzen von Teilen des Ingot-Ausgangsmaterials ein Umschmelzen der Rohform des Ingot-Körpers (100; 305) zum Fertigen der Hülle (110; 310) umfasst.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die Hülle (110; 310) den Kern (120; 320) wenigstens teilweise, vorzugsweise vollständig, umgibt.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei während des Fertigens (220; 430) das Ingot-Ausgangsmaterial in dem Bereich der Hülle (110; 310), vorzugsweise vollständig, geschmolzen wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei während des Fertigens (220; 430) das Ingot-Ausgangsmaterial in dem Bereich des Kerns (120; 320) wenigstens teilweise, vorzugsweise vollständig, ungeschmolzen und ungesintert bleibt, wobei der Ingot bevorzugt zur Verwendung in einer VIGA-Anlage vorgesehen ist.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei während des Fertigens (220; 430) das Ingot-Ausgangsmaterial in dem Bereich des Kerns (120; 320) wenigstens teilweise, vorzugsweise vollständig, gesintert wird, wobei der Ingot bevorzugt zur Verwendung in einer EIGA-Anlage vorgesehen ist.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Schmelzen wenigstens teilweise mittels eines Elektronenstrahls und unter Vakuum erfolgt, und/oder wobei das Schmelzen wenigstens teilweise mittels eines Laserstrahls und unter Schutzgasatmosphäre erfolgt.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche in Verbindung mit Anspruch 2, wobei das Fertigen (220; 430) des Ingot-Körpers (100; 305) ein additives Fertigen ist, das schichtweise erfolgt, und eine Dicke jeder von mehreren Fertigungsschichten im Bereich zwischen 0,02 und 5,0 Millimeter, vorzugsweise zwischen 0,2 und 0,8 Millimeter, bevorzugt zwischen 0,3 und 0,5 Millimeter, beträgt.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Ingot-Körper (100; 305) eine Länge im Bereich zwischen 10,0 und 150,0 Zentimeter, vorzugsweise zwischen 20.0 und 100.0 Zentimeter, bevorzugt zwischen 30.0 und 90.0 Zentimeter aufweist.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Verhältnis zwischen einer mittleren Dicke der Hülle (110; 310) des Ingot-Körpers (100; 305) zu einem mittleren Durchmesser des Ingot-Körpers (100; 305) im Bereich zwischen 0,05 und 1 , vorzugsweise zwischen 0,08 und 0,5, bevorzugt zwischen 0,1 und 0,2, beträgt.
11 . Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Hülle (110; 310) den Kern (120; 320) gasdicht umschließt.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Bereitstellen (410 - 422) des Ingot-Ausgangsmaterials wenigstens eines umfasst aus:
- Rückgewinnen (412) von Pulverbettresten wenigstens eines Pulverbetts einer oder mehrerer Vorrichtungen für additives Fertigen, und Bereitstellen (414) der rückgewonnenen Pulverbettreste wenigstens als Teile des Ingot-Ausgangsmaterials;
- Rückgewinnen (416) von körnungsbedingten Produktionsausschüssen einer oder mehrerer Vorrichtungen zur Pulverherstellung, und Bereitstellen (418) der rückgewonnenen Produktionsausschüsse wenigstens als Teile des Ingot-Ausgangsmaterials;
- Rückgewinnen (420) von Bearbeitungsspänen einer oder mehrerer Vorrichtungen für spanende Bearbeitung, und Bereitstellen (422) der rückgewonnenen Bearbeitungsspäne wenigstens als Teile des Ingot-Ausgangsmaterials.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei: das Fertigen (220; 430) des Ingot-Körpers (100; 305) derart erfolgt, dass der Ingot- Körper (100; 305) jedwede Anforderung an eine Form eines Ingots für eine vorgesehene Schmelzanlage erfüllt, und/oder
- das Fertigen (220; 430) das Ausbilden wenigstens eines aus einer oder mehreren Haltekerben (350) und/oder einer Schmelzspitze (340) als Bestandteile einer Form des Ingot- Körpers (305) umfasst.
14. Programmierbare Anlage zum Herstellen eines Ingots, der insbesondere zur Verwendung in einer VIGA-Anlage oder eine EIGA-Anlage vorgesehen ist, die dazu ausgebildet, aus einem granulären Ingot-Ausgangsmaterial einen Ingot-Körper herzustellen, wobei die Anlage zum Herstellen des Ingot-Körpers das Ingot-Ausgangsmaterial in einem Bereich einer zu fertigenden Hülle des Ingot-Körpers zu einem größeren Anteil schmilzt als in einem Bereich eines zu fertigenden Kerns des Ingot-Körpers.
15. Ingot (100; 300), insbesondere zur Verwendung in einer VIGA-Anlage oder einer EIGA-An- lage, hergestellt mittels eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 13.
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