[发明专利]生成式制造的构件的多频感应加热

说明书

技术领域

本发明涉及用于通过生成式制造方法制造构件的一种方法以及一种设备，尤其是一种借助对粉末床选择性地照射的方法。

背景技术

由现有技术已知一些用于快速制造原型或用于制造构件的生成式制造方法，所述构件很难以其他方法制造。另外为此使用如下方法，如选择性激光熔化(SLM Selective Laser Melting)或直接金属激光烧结(DMLS Direct Metal Laser Sintering)。由现有技术尤其是还已知一些用于制造流体机械的构件、像例如飞机发动机或燃气轮机的构件的生成式制造方法，例如在DE10 2009 051 479A1中所述的方法或用于制造流体机械的构件的对应的设备。

在这种方法中，通过在构造和接合区的区域中将至少一种粉末状的构件材料一层一层地涂敷在构件平台上以及借助在构造和接合区的区域中输入的能量一层一层的和局部的熔化或烧结构件材料来制造对应的构件。能量输入在这里通过激光束例如CO₂激光器、Nd：YAG激光器、Yb纤维激光器以及二极管激光器或通过电子束进行。在DE10 2009 051 479A1中所述的方法中，此外借助区炉将产生的构件或构造和接合区加热到在构件材料的熔点稍微之下的温度，以便维持定向凝结的或单晶的晶体结构。

由DE10 2004 022 385A1同样已知用于快速地制造微体的一种设备和一种方法，其中附加于借助激光束对颗粒的选择性的熔化或烧结，在构造和接合区的区域中设置磁场，以用于压实涂敷的层的颗粒。此外设置作用到颗粒表面上的例如以大功率的卤素灯照明装置形式的辐射加热装置和构件支架的加热装置。

WO2008/071165A1再次说明用于借助粉末堆焊修理燃气轮机涡轮叶片的一种设备和一种方法，其中辐射源如激光或电子束用于堆焊。同时通过感应线圈提供用于加热要修复的叶片的加热装置。

因此尽管由现有技术已知，在其中粉末颗粒借助照射被熔化或烧结以用于形成构件的生成式制造方法中，附加地设置构件的加热并且借助感应加热实现该附加的加热，此外这样的生成式制造方法对于不可熔化或不可焊接的高温合金的使用存在问题，因为在这样的合金中经常出现不可接受的热裂纹。

发明内容

因此本发明的任务是提供用于由倾向于热裂纹的材料生成式制造构件的一种方法和一种设备，其中同时应该尽可能少地限制所述生成式制造过程的几何构造自由度。此外该方法应该可简单实施并且可简单制造和可容易地运行对应的设备。

上述任务通过具有权利要求1的特征的方法以及具有权利要求9的特征的设备解决。有利的设计是从属权利要求的主题。

本发明基于如下想法，即，通过使用至少两个具有不同频率的交流电压，对制造的构件的区域的针对性的感应加热是可能的，从而在对应的构件区域中可取得足够高的温度并且同时避免所述生成式制造过程通过感应加热被限制。交流电压在这里理解为任何形式适合的感应交流电压，如方波电压、锯齿波电压、不对称的交流电压或类似物。

生成式制造方法可以通过直接的金属激光烧结或选择性的激光熔化实现。完全一般地可以使用任何高能辐射、如激光束或电子束，以用于选择性地熔化和/或烧结粉末床中的粉末颗粒，以便制造对应的构件。重要的仅是，被制造的构件同时被感应加热，其中使用具有不同频率的至少两个感应交流电压，以便可以调节针对性确定的作用区域，以便这样尤其是在下一层构造在其中的平面中取得制造的构件的足够的加热，从而可以避免通过不均匀的冷却的引起裂纹的温度梯度或应力。

对于感应加热可以设置具有至少一个线圈的感应装置，其中在所述线圈上具有不同频率的两个或更多的感应交流电压可以叠加。

此外也可能提供多个线圈，其中所述线圈不仅可以分别单独地以再次彼此不同的单独的交流电压加载，而且多个线圈可以分别以具有不同频率的多个交流电压运行。尤其是具有不同频率的多个叠加的感应交流电压的各单独的线圈与其中分别只施加一个交流电压的线圈的任意组合是可能的。

此外在所述方法和/或在所述设备中可以这样选择单个或多个线圈的布置，使得在构件制造过程中不产生对生成式制造过程的影响，因此不产生对构造自由度的影响。