本发明专利技术涉及一种用于加成式制造方法，如选择性激光熔融的设施。所述设施具有加热装置(23)，以便调节粉末床(13)的温度，应在所述粉末床中制造构件。按照本发明专利技术规定，定义粉末床(13)的容积的侧边界(24)、优选还有底部结构(25)由绝缘结构(26、26a)包围，以使粉末床以及制造中的构件也能够被调节到更高的温度水平。同时，可以有利地限制构件的冷却速度，从而减少内应力的形成并且形成要求某个冷却速度的组织状态。以此途径例如能够由镍基超合金制造涡轮叶片，在所述涡轮叶片中，在冷却时在组织中形成γ’沉淀。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于加成式制造方法的具有用于粉末腔的加热装置的设施本专利技术涉及一种用于加成式制造方法的设施，其具有处理室，在处理室中设有用于容纳粉末床的设备。所述设备需要提供向上敞开的粉末腔，由此能够借助能量束，例如激光束或者电子束使粉末床中的粉末层式地熔融，以形成待制造的构件。据此粉末腔设计为槽状并且由底部结构和侧边界组成。此外，设置用于粉末腔的加热装置，通过所述加热装置能够调节粉末床和在粉末床中形成的、也就是待制造的构件的温度。本文开头所述类型的设施在EP1355760B1中被描述。在此其指的是用于选择性激光熔融的设施，其中，将粉末床在可以被加热的结构板上涂层。所述结构板同时用作待制造构件的衬垫，所述构件同样通过结构板加热。在此规定过程温度不超过500℃。与制造中的构件相比，粉末床是较差的热导体。因此，粉末通过结构板的加热在构件的制造过程中变得越来越难，因为粉末床的相应新的层的粉末颗粒与结构板越来越远。因此对构件的温度调节也越来越难，其中，热量不仅由构件排放到不能充分加热的粉末床上，而且向上排放到处理室中。按照DE102012206122A1建议，构件的温度调节也可以借助感应线圈实现，因此构件被感应加热。所使用的感应线圈在此相对于粉末床和形成中的构件运动，由此能够影响构件中的生热区域。通过感应的热量引入与构件的几何形状有关。因此，只有在相对简单的构件几何形状和紧凑的构件构造方式时能够实现均匀的构件加热。对于较复杂的几何形状，例如横截面凸起或者侧凹，在形成中的构件内的涡流形成被干扰，由此产生不均匀的构件加热。期望的是，能够尽可能在其整个体积上控制构件的温度调节并且尤其在整个构件中产生统一的时间上的温度特性。在此，尤其应有针对性地减慢熔池和刚产生的构件区域的迅速冷却。由此应抑制内应力的形成。此外，如果应实现某些组织状态，则构件中的冷却速度是重要的。例如在由镍基超合金构成的构件中，对于高温强度的设置重要的是，在组织中存在较大比例的γ’沉淀。然而，构件只有在约1150℃的γ’固相温度以下比约1℃/s更慢地冷却时，才形成γ’沉淀。因此在由镍基超合金制造构件时期望的是，将熔池附近的构件的冷却限制在冷却温度(至少低于γ’固相温度)。本专利技术所要解决的技术问题在于，对本文开头所述类型的设施进行扩展设计，从而能够相对均匀地和/或较慢地冷却在设施中制造的构件。该技术问题按本专利技术通过一种本文开头所述的设施由此解决，即用于容纳粉末床的设备具有包围粉末腔的热学的绝缘结构，所述绝缘结构(亦即绝热结构)在侧边界上并且在粉末腔下方包围粉末腔。按照本专利技术，热学的绝缘结构理解为相对于侧边界具有较低导热能力的固体，因此在待制造构件和粉末床中保存的热量经过侧边界被放慢。由此也降低了构件中的冷却速度并且可以借助加热装置对粉末床和制造中的构件进行有效的温度调节。尤其可行的是，粉末床在距离用于构件制造的衬垫(结构板，其可以通过底部结构提供或者固定在底部结构上)较远的层中也可以进行均匀的温度调节。由此尤其可行的是，控制制造中的构件的冷却速度，由此减少在构件中形成的应力。此外可以有利地实现某些组织状态，它们由于组织中的扩散过程只在冷却速度不过高时调节形成(例如在由镍基超合金构成的构件中形成γ’沉淀，其例如用于制造涡轮叶片)。按照本专利技术还规定，所述绝缘结构设计为槽状，其中，所述设备用于将粉末床容纳在绝缘结构的槽状凹处中。这具有的优点是，绝缘结构不只在侧边界上而且也在底部结构下方形成绝缘。底部结构可以与绝缘结构固定相连或者布置在绝缘结构下方，使得底部结构可以独立于绝缘结构地运动。也就是底部结构优选轴向可沿竖直方向运动地设计，以使其可以在制造粉末层时分级地下降，以将粉末床表面的水平保持恒定。对于用于使底部结构运动的执行器，可以在绝缘结构中设置适当的凹处或者开口。按照本专利技术的另一设计方案规定，所述绝缘结构和所述用于容纳粉末床的设备具有至少800℃的耐热性。由此确保了对于粉末床和待制造构件的温度调节，较高的温度也有利地是可行的。例如可以将由镍基超合金构成的粉末调节到1000℃，因此在达到γ’固相温度时与制造的构件的温度差只还有150℃。由此确保了1℃/s的冷却速度。此外可以有利地规定，所述绝缘结构具有最高0.5W/mK的导热性。所述导热性有利地导致粉末床向外的有效热绝缘。绝缘结构可以由多孔的矿物材料构成。尤其可以将膨胀的珠光岩用作材料。其通过在800-1000℃的温度时对珠光岩原料进行退火获得并且同时具有较高的耐热性和较低的密度。通过膨胀的珠光岩能够实现0.04至0.07W/mK的导热性，因此有利地确保了绝缘结构的较高热绝缘能力。按照本专利技术的另一设计方案规定，所述侧边界和/或底部结构具有至少20W/mK的导热性。这有利地构成热从加热装置快速地排放到粉末床的外部颗粒上的前提条件。同时，热绝缘结构使得加热装置的热量只以很小的程度排放到用于容纳粉末床的设备的周围环境中。这有利地限制了用于调节粉末床的温度的能耗并且同时改善了粉末床以及待制造构件中的温度的均匀性。所述侧边界和/或底部结构可以由金属，尤其是铜、钼或者钨构成，和/或由陶瓷尤其是碳化硅、氮化硼或者氮化铝构成。列举的材料例子针对较高温度的调节也具有足够的耐热性。此外，所述金属是非常好的热导体。陶瓷有利地降低了颗粒在侧边界以及底板上的粘附力。为了将较高导热性的优点与较低颗粒粘附力的优点相结合，也可以有利地规定，侧边界和/或底部结构由具有邻接在粉末床上的陶瓷涂层的金属制成。本专利技术的另一设计方案规定，所述侧边界和/或底部结构具有至少10mm的壁厚。这具有的优点是，例如可以由电阻加热装置构成的加热装置可以嵌入底部结构和/或侧边界中。侧边界和/或底部结构的壁厚同时确保了足够的热容量，以使在加热装置中产生的热量能够暂时地保存并且均匀地排放到邻接的粉末床或者处于底板上的工件上。如果所述底部结构如上所述地能够竖直地移动，则特别有利的是，所述底部结构通过刷式密封件在侧边界上密封。换而言之，刷式密封件的刷毛处于底部结构与侧边界之间的缝隙中，所述刷毛优选在底部结构中径向向外地直立地锚固。刷式密封件能够有利地补偿例如可能由于粘附在侧壁上的颗粒造成的公差。此外，刷式密封件防止了粉末流过底部结构与侧边界之间的缝隙。如果刷式密封件由导热良好的材料如金属制成，则还有利地确保了侧边界与底部结构之间的良好热传递。由此可以有利地统一侧边界与底部结构中的温度水平。根据应用情况也可行的是，只在底部结构或者只在侧边界中设置加热装置，其中，相应的另一结构的加热由刷式密封件确保。也有利的是，所述绝缘结构与用于容纳粉末床的设备形成模块，所述模块在处理室内装入容纳设备中。这实现了积木式结构或者说模块化结构，其由多个模块组成，所述模块在容纳设备中适配并且在粉末腔的尺寸方面彼此不同。业已证明，如果粉末床对于待制造构件的尺寸选择得尽可能小，也可以改善制造中构件的均匀的温度调节。换而言之，通过这种措施将热量从侧边界或者底板直至粉末床内的制造中构件所必须经过的路径最小化。因为粉末相比构件和侧边界以及底部结构是较差的热导体，所以由此可以有利地将粉末的绝缘效应最小化。同时，可以有利地以较少的粉末用量制造构件，这尤其对于昂贵的材料是有利的。以下根据附图描述本专利技术的其它细节。相同本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于加成式制造方法的设施，具有处理室(12)，在所述处理室中设有用于容纳粉末床(13)的设备(29)，其中，所述设备·具有用于粉末床(13)的向上敞开的粉末腔，所述粉末腔具有底部结构(25)和侧边界(24)，·具有用于粉末腔的加热装置(23)，·并且具有热学的绝缘结构(26)，所述绝缘结构在侧边界(24)上包围粉末腔，其特征在于，所述绝缘结构(26)设计为槽状，其中，所述设备(29)用于将粉末床容纳在绝缘结构的槽状凹处中。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.03.24 DE 102015205314.81.一种用于加成式制造方法的设施，具有处理室(12)，在所述处理室中设有用于容纳粉末床(13)的设备(29)，其中，所述设备·具有用于粉末床(13)的向上敞开的粉末腔，所述粉末腔具有底部结构(25)和侧边界(24)，·具有用于粉末腔的加热装置(23)，·并且具有热学的绝缘结构(26)，所述绝缘结构在侧边界(24)上包围粉末腔，其特征在于，所述绝缘结构(26)设计为槽状，其中，所述设备(29)用于将粉末床容纳在绝缘结构的槽状凹处中。2.按权利要求1所述的设施，其特征在于，所述绝缘结构(26)和所述用于容纳粉末床的设备(29)具有至少800℃的耐热性。3.按前述权利要求之一所述的设施，其特征在于，所述绝缘结构具有最高0.5W/mK的导热性。4.按权利要求3所述的设施，其特征在于，所述绝缘结构(26)由多孔的矿物材料、尤其是膨胀的珠光岩构成。5.按前述权利要求之一所述的设施，其特征在于，所述侧边界(24)和/或底部结构(25)具有至少20W/mK的导热性。6....
【专利技术属性】
技术研发人员：U克鲁格，D雷兹尼克，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE
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