用于制造至少两件式的结构的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于制造至少两件式的结构的方法，其中，单独地制造第一结构(2a)和第二结构(2b)，并且随后将第一结构(2a)和第二结构(2b)彼此接合，其特征在于，第一结构(2a)和第二结构(2b)分别分层地通过粉末(6)的选择性激光熔化或选择性电子束熔化制造。本发明专利技术简化了两件式的结构、尤其是用于超导线的半成品的制造。

A method for making at least two pieces of structure

The present invention relates to a method for making at least two pieces of structure, in which the first structure (2a) and the second structure (2b) are manufactured separately, and the first structure (2a) and the second structure (2b) are subsequently joined together, characterized by the selective laser of the first structure (2A) and the second structure (2b) respectively through the powder (6). Melting or selective melting of electron beams. The invention simplifies the manufacture of the two piece structure, especially the semi-finished product used for superconducting wires.

【技术实现步骤摘要】
用于制造至少两件式的结构的方法
本专利技术涉及一种用于制造至少两件式的结构、尤其是用于超导线的半成品的方法。其中，单独地制造第一结构和第二结构，并且随后将第一结构和第二结构彼此接合。
技术介绍
这样的方法例如由DE202012102334U1已知。超导线、例如NbTi超导线用于实际上无损耗地引导大的电流、尤其是在超导的励磁线圈中用于产生强的磁场。NbTi在此具有良好的延展性的优点，这使材料的处理变得容易；尤其是能良好地实现塑性的成形。超导材料、如NbTi在此只在临界的温度(也称为跃变温度)之下是超导的并且因此必须例如利用液氦在运行中冷却。在许多应用中，设置由超导材料制成的丝，所述丝设置在正常导电的通常由铜制成的基体中。基体材料应该具有良好的导热性，从而确保超导的丝的冷却，并且基体材料也具有良好的导电性(在跃变温度时)，从而在超导(急冷(Quench))的局部的损耗的情况中有备用电流路径可供使用，以便保护超导线以防击穿。为了将超导的丝引入基体中已知的是，将一个或多个棒状的由NbTi制成(或包含NbTi)的元件引入深孔钻孔的由基体材料(例如铜)制成的块中，例如参见DE202012102334U1。也可称为半成品的填充的基质块最后拉成线，通常在另一个安装和一个或多个中间成捆步骤之后。深孔钻孔对于较狭窄的并且较深的孔总是较困难的，从而通常多次的成束和拉出是需要的，以便将超导的丝以期望的数量和期望的直径设置在超导线中。这意味着在制造时显著的花费。此外，在提供含有NbTi的元件时的特点是在制造含有NbTi的元件时快速冷却的需求，以避免不期望的α相的形成。通过急冷可以冻结出较好地可延展的β相，但这使含有NbTi的元件变得昂贵。为了借助CAD数据制造金属的构件已知的是，在层中通过利用激光束或电子束局部地熔化金属粉末来制造构件(“选择性激光熔化”或“选择性电子束熔化”)，例如参见网站http://netzkonstrukteur.de/fertigungstechnik/3d-druck/selektives-laserschmelzen/(2016.7.6调用)，亦或网站http://netzkonstrukteur.de/fertigungstechnik/3d-druck/selektives-elektronenstrahlschmelzen/(2016.11.22调用)。所述制造方法不需要负模并且能够实现背切。
技术实现思路
本专利技术的任务是，简化两件式的结构的制造，尤其是用于超导线的半成品。本专利技术的短的说明该任务通过开头所述类型的方法解决，其特征在于，分别分层地通过对粉末的选择性激光熔化或选择性电子束熔化来制造第一结构和第二结构。通过分别通过选择性激光熔化或选择性电子束熔化分层地制造两个(部分)结构能实现：在一个或优选两个结构中使用高的纵横比，该纵横比通过机械的方法、如深孔钻孔或车削不可能实现或只能非常困难地实现。此外，所述至少两个结构在其相应的单件生产之后才组合，从而在结构的相应的制造过程期间仅同时需要或处理一种粉末材料；这避免第一和第二结构的材料的横向沾染。但组合的整个结构于是可以无问题地将多种不同的材料、即第一结构和第二结构并且必要时另一个(部分)结构的材料进行组合。由此能实现，将整个结构、如其对于电导线、尤其是超导线的半成品所需要的那样以简单的方式制造。尤其是可以将NbTi元件(作为第二结构或第二结构的部件)引入Cu块(作为第一结构)中，其中，通过高的纵横比(并且利用第二结构的足够多的NbTi元件)可以减少直到完成的含有NbTi的超导线的中间成捆步骤的数量。通过单独制造第一和第二结构，通常可以无问题地避免NbTi引入(沾染)到Cu块中，由此可以保证在Cu相中的高的剩余阻抗比(RRR)。此外，通过激光熔化或电子束熔化的分层制造原则上伴随相对快速的材料冷却，从而在材料系统中，NbTi固有地(亦即没有附加消耗或额外费用地)避免不期望的α相的形成。要注意，本专利技术对于其他材料系统、尤其是对于非超导的复合系统(例如Al/Cu)也可以使用。典型地，第一结构在(第一设备的)第一3D打印机中制造，并且第二结构在(第二设备的)第二3D打印机中制造，如果期望的话也(同时)彼此并行进行。备选地，第一结构和第二结构也可以依次地在同一3D打印机(设备)中制造。同样可能的是，利用选择性激光熔化制造第一结构并且利用选择性电子束熔化制造第二结构，或反之。第一结构和第二结构典型地如正和负那样彼此对应，从而在组合之后(除去用于彼此插入所需要的间隙)没有空腔在内部保留。备选地，其他的部分结构也还可以(附加于第一和第二结构)组装成整个结构，从而典型地又没有空腔保留。彼此插入典型地通过沿轴向彼此嵌入进行。通过选择性激光熔化或选择性电子束熔化对结构的分层制造在增材制造(additivemanufacturing)或3D打印的范围中已知。在此，在每个层中分别设有一个区域，所述区域被激光束或电子束扫过并且由此局部熔化，从而在那里粉粒彼此连接(“激光照射的区域”或“电子束照射的区域”，也简称为“被照射的区域”)。激光照射的或电子束照射的区域在此也可以包括多个未连接的部分区域。此外，通常相应的层的另一个区域也不由激光束或电子束扫过，从而在那里粉粒保持未连接(“未被照射的区域”)。未被照射的区域在此同样可以包括多个未连接的部分区域。通常将多个层(通常100层或更多)依次并且彼此重叠地制造，其中，在每个层中，相应的那里的被激光照射的或被电子束照射的区域被加固。在制造所有的层之后，剩余的粉末被去除，并且获得完成的结构。典型的第一或第二结构典型地具有30cm和1.50m之间、优选50cm和1m之间的轴向总长度，并且此外典型地具有5cm和50cm之间、优选10cm和25cm之间的总直径。典型的第一或第二结构典型地沿轴向具有恒定的外横截面(必要时除端板之外，所述端板典型地在彼此嵌入之后被去除)。本专利技术的优选的变型方案在按照本专利技术的方法的一种优选的变型方案中，第一结构和第二结构由不同的材料制造。由此能够以简单的方式实现：获得整个结构，所述结构借助通过激光熔化或电子束熔化的分层的制造来制造并且在此组合不同的材料。通过在单独制造两个结构之后进行组合，两种材料可以在无需使两种粉末材料同时在唯一一个结构上分层地处理的情况下进行组合。在该实施形式中，制造第一和第二结构的粉末相应不同地组成；典型地，其中一种粉末包含超导材料(或为此要熔化的成分)并且另一种粉末包含正常导电的材料(或为此要熔化的成分)。此外优选一种变型方案，其中，第一结构制造成带有多个轴向的空隙部，并且第二结构制造成带有多个互补的轴向突起。通过该变型方案能实现：将沿轴向伸展的区(子结构)制造成与包围的基体具有不同的特性(尤其是在高的纵横比时)。所述轴向突起尤其是可以作为超导的丝在正常导电的基体中使用。空隙部或突起典型地穿过相应结构的整个轴向长度，必要时端板除外。在该变型方案的一种有利的进一步改进方案中，第一结构制造成带有至少7个、优选至少19个轴向空隙部并且第二结构制造成带有至少7个、优选至少19个互补(gegengleich)的轴向突起。在另一种变型方案中，也可以设置至少6个空隙部或突起。通过大量的空隙部或突本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于制造至少两件式的结构(43)、尤其是用于超导线的半成品的方法，其中，单独地制造第一结构(2a)和第二结构(2b)，并且随后将第一结构(2a)和第二结构(2b)彼此接合，其特征在于，分别分层地通过粉末(6)的选择性激光熔化或选择性电子束熔化来制造所述第一结构(2a)和第二结构(2b)。

【技术特征摘要】
2017.01.23 DE 102017201035.51.用于制造至少两件式的结构(43)、尤其是用于超导线的半成品的方法，其中，单独地制造第一结构(2a)和第二结构(2b)，并且随后将第一结构(2a)和第二结构(2b)彼此接合，其特征在于，分别分层地通过粉末(6)的选择性激光熔化或选择性电子束熔化来制造所述第一结构(2a)和第二结构(2b)。2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，由不同的材料制成所述第一结构(2a)和第二结构(2b)。3.按照上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，将所述第一结构(2a)制造成带有多个轴向空隙部(23)，并且将所述第二结构(2b)制造成带有多个互补的轴向突起(21)。4.按照权利要求3所述的方法，其特征在于，将所述第一结构(2a)制造成带有至少7个、优选至少19个轴向空隙部(23)，并且将所述第二结构(2b)制造成带有至少7个、优选至少19个互补的轴向突起(21)。5.按照权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述第二结构(2b)的轴向突起(21)具有至少20的突起纵横比FAV。6.按照权利要求3至5之一所述的方法，其特征在于，所述第一结构(2a)的轴向连桥区域(25)具有至少20的连桥纵横比SAV，在所述轴向连桥区域中构成有轴向空隙部(23)。7.按照权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·施伦格，V·阿贝阿赫尔利，B·赛勒，M·托内，M·瓦尼尔，
申请(专利权)人：布鲁克EAS有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE