ES2266909T3 - Procedimiento para producir un cuerpo de moldeo tridimensional. - Google Patents

Procedimiento para producir un cuerpo de moldeo tridimensional. Download PDF

Info

Publication number
ES2266909T3
ES2266909T3 ES03798113T ES03798113T ES2266909T3 ES 2266909 T3 ES2266909 T3 ES 2266909T3 ES 03798113 T ES03798113 T ES 03798113T ES 03798113 T ES03798113 T ES 03798113T ES 2266909 T3 ES2266909 T3 ES 2266909T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
molding body
partial
partial quantities
feed
layers
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.)
Expired - Lifetime
Application number
ES03798113T
Other languages
English (en)
Inventor
Georg Bostanjoglo
Rolf Wilkenhoner
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
Application granted granted Critical
Publication of ES2266909T3 publication Critical patent/ES2266909T3/es
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/60—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape characterised by shape
    • 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
    • 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
    • B22F12/50—Means for feeding of material, e.g. heads
    • B22F12/55—Two or more means for feeding material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P15/00—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass
    • B23P15/04—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass turbine or like blades from several pieces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10—Processes of additive manufacturing
    • B29C64/141—Processes of additive manufacturing using only solid materials
    • B29C64/153—Processes of additive manufacturing using only solid materials using layers of powder being selectively joined, e.g. by selective laser sintering or melting
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B11/00—Single-crystal growth by normal freezing or freezing under temperature gradient, e.g. Bridgman-Stockbarger method
    • 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
    • B22F10/30—Process control
    • B22F10/38—Process control to achieve specific product aspects, e.g. surface smoothness, density, porosity or hollow structures
    • 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
    • B22F12/10—Auxiliary heating means
    • B22F12/17—Auxiliary heating means to heat the build chamber or platform
    • 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
    • B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
    • 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
    • B22F2999/00—Aspects linked to processes or compositions used in powder metallurgy
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P2700/00—Indexing scheme relating to the articles being treated, e.g. manufactured, repaired, assembled, connected or other operations covered in the subgroups
    • B23P2700/12—Laminated parts
    • 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

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

Procedimiento para producir por capas un cuerpo de moldeo tridimensional completo con al menos dos cantidades parciales en capas (7, 10, 52) al menos de un primer material de partida, que producen el cuerpo de moldeo completo, caracterizado porque el material de partida (7, 10, 52) se recarga por fusión y se solidifica de forma dirigida, utilizándose una placa de arranque (4 con una estructura cristalina determinada, que prefija la estructura cristalina para el cuerpo de moldeo tridimensional, de tal modo que la compresión se produce mediante una solidificación dirigida por medio de crecimiento epitáctico, con lo que se unen entre sí las cantidades parciales (7, 10, 52) de al menos un material de partida.

Description

Procedimiento para producir un cuerpo de moldeo tridimensional.
La invención se refiere a un procedimiento para producir un cuerpo de moldeo tridimensional.
Del documento DE 199 03 436 C2 se conoce un procedimiento para producir cuerpos de moldeo tridimensionales, en el que en primer lugar se estructura un cuerpo envolvente y a continuación se rellena al menos parcialmente con un segundo material. El cuerpo envolvente es una premisa esencial para el procedimiento.
El documento EP 892 090 A1 muestra un procedimiento para reparar un cuerpo tridimensional, en el que sólo en la región próxima a la superficie se aplica una capa.
Los documentos US-PS 4,085,415, US-PS 3,939,895, US-PS 4,543,235 y US-PS 4,036,599 muestran procedimientos para introducir fibras en piezas constructivas fundidas.
Para fundir se necesitan coquillas de fundición.
El documento DE 100 24 343 A1 y el EP 0 799 904 B1 muestran procedimientos para generar gradientes en una estructura metálica o cerámica. El documento US-B-6355086 muestra un procedimiento conforme al preámbulo de la reivindicación 1.
Por ello es tarea de la invención indicar un procedimiento, en el que pueda producirse de forma y modo sencillos un cuerpo de moldeo tridimensional.
La tarea es resuelta mediante un procedimiento conforme a la reivindicación 1. Con ello se unen para formar un cuerpo de moldeo tridimensional diferentes consistencias de al menos dos cantidades parciales en capas, al menos de un material de partida.
De las reivindicaciones subordinadas se obtienen perfeccionamientos ventajosos de la invención.
Aquí muestran
la figura 1 un dispositivo a modo de ejemplo, con el que se lleva a cabo el procedimiento conforme a la invención,
la figura 2 otro paso de procedimiento del procedimiento conforme a la invención,
la figura 3 una sección transversal de una cantidad parcial, que se mecaniza mediante el procedimiento conforme a la invención y
la figura 4 otra sección transversal de una cantidad parcial,
la figura 5 una cantidad parcial con fibras,
la figura 6 otro dispositivo para llevar a cabo el procedimiento conforme a la invención, y
la figura 7 otro dispositivo a modo de ejemplo, con el que se lleva a cabo el procedimiento conforme a la invención.
La figura 1 muestra un dispositivo 1 a modo de ejemplo, para llevar a cabo el procedimiento conforme a la invención.
En el interior de una calefacción 34 disponible opcionalmente está dispuesta por ejemplo una placa de arranque 4, sobre la que está situada una primera cantidad parcial 7 en capas al menos de un primer material de partida.
La cantidad parcial 7 puede desplazarse con relación a la calefacción 34 en una dirección de estructuración 25 del cuerpo de moldeo tridimensional, o bien la calefacción 34 se desplaza con relación a la cantidad parcial 7 o al cuerpo de moldeo a estructurar.
A partir de la cantidad parcial 7 en capas se produce un cuerpo de moldeo tridimensional, por ejemplo una pala de turbina.
La cantidad parcial 7 es, desde el punto de vista de la consistencia, por ejemplo un macarrón prensado de pólvora en capas, una pesada de pólvora 52 por capas a estructurar (figura 6) o una chapa o una lámina metálica (ambas en capas).
En el caso de láminas metálicas o chapas corta por ejemplo al menos un láser 16 la geometría deseada para el cuerpo de moldeo tridimensional a producir, si ésta todavía no está disponible.
En uno de los primeros pasos de procedimiento se comprime por ejemplo la primera cantidad parcial 7 en capas. Esto es necesario en el caso de macarrones prensados de pólvora y pesadas de pólvora, pero no es imprescindible en el caso de chapas o láminas metálicas. Esto puede producirse mediante procedimientos de compresión térmicos conocidos (sinterizado) o con rayos láser 13 o rayos de electrones, que procedían del láser 16 e inciden en la cantidad parcial 7 (sinterizado láser).
Los rayos láser 13 pueden cubrir la primera cantidad parcial total o parcialmente y, dado el caso, incluso fundir el material de la primera cantidad parcial 7.
El láser 16 y/o sus rayos láser 13 pueden modificar su posición con relación a la primera cantidad parcial 7 en todas las direcciones espaciales. En una unidad de control 37 se archiva un modelo CAD del cuerpo de moldeo tridimensional, de tal modo que el láser 16/los rayos láser 13 se controlan de tal modo que, a partir de la primera cantidad parcial 7 y de cantidades parciales adicionales 10 (figura 2), se produce el deseado cuerpo de moldeo tridimensional con sus dimensiones exteriores e interiores conforme al modelo CAD.
El láser 16 puede producir que se comprima la cantidad parcial 7 y, dado el caso, se produzca una conformación de la primera cantidad parcial 7. Una conformación no debe producirse, por ejemplo, si el macarrón prensado de pólvora se corresponde en su forma a la parte correspondiente del cuerpo de moldeo tridimensional, por ejemplo después de su contracción tras la compresión.
Para el acabado del cuerpo de moldeo se necesitan tantas cantidades parciales 10 en capas, como corresponde a la altura del cuerpo de moldeo en la dirección de estructuración 25.
La figura 2 muestra otro paso de procedimiento del procedimiento conforme a la invención.
Sobre la primera cantidad parcial 7 se dispone una segunda cantidad parcial 10 en capas.
La segunda cantidad parcial 10 se compone, pero no necesariamente, por ejemplo de un segundo material de partida, para generar por ejemplo un gradiente de material en el cuerpo de moldeo.
La segunda cantidad parcial 10 se comprime por ejemplo igualmente, en especial mediante la irradiación con rayos láser 13.
El láser 16 produce, dado el caso, también una conformación de la segunda cantidad parcial 10.
Mediante el tratamiento térmico, por ejemplo mediante el tratamiento láser, se unen entre sí las cantidades parciales 7, 10 en capas, por ejemplo mediante sinterizado o fundición.
El procedimiento para producir un cuerpo de moldeo tridimensional consiste en que el cuerpo de moldeo tridimensional, a producir con al menos dos cantidades parciales 7, 10, presenta una estructura solidificada dirigida, es decir, una estructura monocristalina (SX) o sólo límites de granulado (DS) a lo largo de una dirección (dirección de estructuración 25). Esto se produce por medio de que la placa de arranque 4 presenta una estructura cristalina deseada del cuerpo de moldeo tridimensional a producir.
Para este procedimiento se recarga por fusión en el primer paso (figura 1) la primera cantidad parcial 7 y se enfría de forma controlada, obteniéndose la estructura cristalina deseada.
En un segundo paso (figura 2) se coloca encima la segunda cantidad parcial 10 y se recarga por fusión, con lo que se une a la primera cantidad parcial 7. Dado el caso se recarga por fusión ligeramente la primera cantidad parcial 7 sobre la superficie.
Mediante un guiado apropiado, por ejemplo de la calefacción 34 y/o un calentamiento mediante el láser 16, sigue desplazándose el frente de solidificación con la estructura cristalina deseada desde la primera cantidad parcial 7 a la segunda cantidad parcial 10.
Este procedimiento puede repetirse todas las veces que se quiera. Con relación a las condiciones de crecimiento para producir estructuras cristalinas por medio de crecimiento epitáctico se hace aquí referencia al documento EP 892 090 A1.
Mediante el uso del láser 16, es decir, de un movimiento correspondiente de los rayos láser sobre las cantidades parciales 7, 10, sólo se comprimen o recargan por fusión por ejemplo las regiones de las cantidades parciales 7, 10 que se corresponden con las masas del cuerpo de moldeo tridimensional a producir. Las cantidades parciales 7, 10 no tienen porqué corresponderse por lo tanto, en sus dimensiones, con el cuerpo de moldeo tridimensional deseado.
Aquí no es necesaria una forma o envuelta exterior, como por ejemplo en el caso de fundición.
La unión de las cantidades parciales en capas se repite con la frecuencia necesaria hasta que se obtenga el cuerpo de moldeo.
El cuerpo de moldeo se ha obtenido por completo sólo con capas, que tienen por ejemplo un grosor de entre 0,1 mm y 1 cm. El cuerpo de moldeo es en especial perpendicularmente a un plano, en el que se extienden las cantidades parciales 7, 10 en capas, más largo que la dilatación del cuerpo de moldeo en este plano, como es el caso por ejemplo en el caso de una paleta de turbina. Una paleta de turbina de este tipo se produce, por ejemplo, empezando con la base de paleta, capa a capa hasta la punta de paleta.
La figura 3 muestra una sección transversal de una cantidad parcial 7, 10 perpendicular a la dirección de estructuración 25.
La cantidad parcial 7 es por ejemplo un macarrón prensado de pólvora, que presenta en el interior una cavidad 19 que está abrazada por la pared 22. Tales piezas constructivas huecas se utilizan en especial como paletas de turbina (pieza constructiva tridimensional), que se refrigeran en el interior 19 y están abrazadas por una pared exterior 22.
La cantidad parcial 7, 10 puede ser también un macarrón prensado de pólvora, que no presenta ninguna cavidad 19.
Mediante un guiado apropiado de los rayos láser 13 sólo se comprimen o recargan por fusión las regiones de la cantidad parcial 7, 10 y se dejan solidificar, que se corresponden con la pared 22 de la pieza constructiva a producir (cuerpo de moldeo tridimensional). La pólvora prensada en el centro permanece sin comprimir y suelta y puede extraerse fácilmente después de la producción del cuerpo de moldeo tridimensional.
También pueden utilizarse chapas metálicas o láminas, que obtienen su forma exterior e interior mediante el láser 16 y después se recargan por fusión.
La figura 4 presenta otras cantidades parciales 7, 10.
La cantidad parcial 7, 10 es por ejemplo un macarrón prensado de pólvora y puede presentar en su composición un gradiente o una estructura en capas en la dirección de estructuración 25 o en el plano perpendicular a la dirección de estructuración 25. Esto último es el caso en la figura 4.
En una región interior 31 la cantidad parcial 7, 10 se compone por ejemplo de un material, por ejemplo una pólvora para una superaleación basada en níquel o cobalto. En la región exterior la región interior 31 está envuelta por una capa 28, que presenta una composición de material diferente a la de la región interior 31. Se trata por ejemplo de una pólvora para una capa MCrAIY, en donde M representa un elemento de los grupos hierro, cobalto o níquel.
En el caso de irradiación de las cantidades parciales 7, 10, 52 con los rayos láser 13 se adaptan dado el caso sus parámetros (intensidad, longitud de onda, tamaño,..) al gradiente.
La figura 5 muestra a modo de ejemplo una primera cantidad parcial 7, una segunda cantidad parcial 10, en la que están dispuestas fibras 40, y una cantidad parcial adicional 55.
Las fibras 40 pueden estar dispuestas desordenadamente de forma dirigida o aleatoria. También pueden utilizarse esteras de fibras. Las fibras 40 pueden estar prensadas a su vez en macarrones prensados de pólvora 7, 10 o estar ya disponibles en las chapas.
La siguiente cantidad parcial 55 en capas, sin embargo, no tiene porqué presentar también fibras ya que allí, por ejemplo, no es necesario un refuerzo mecánico. El cuerpo de moldeo tridimensional presenta de este modo un gradiente de material como el que se presenta básicamente también en la figura 4.
La figura 6 muestra otro dispositivo 1 para llevar a cabo el procedimiento conforme a la invención.
El láser 16 irradia con sus rayos láser 13 una pesada de pólvora 52, que representa una consistencia adicional de al menos un material de partida.
El procedimiento se inicia con una cantidad determinada de pólvora de un primer material de partida, que representa la pesada de pólvora 52 (primera cantidad parcial 7).
A través de una primera y/o también una segunda alimentación de material 46, 49 se alimenta continua o discontinuamente a la pesada de pólvora 52 material adicional en forma de pólvora (segunda cantidad parcial 10), de tal modo que la pesada de pólvora 52 aumenta por capas en la dirección de estructuración 25.
La composición del material alimentado puede modificarse con relación al primer material de partida mediante la adición de un segundo material de partida, para obtener una distribución uniforme de una fase secundaria (la alimentación de material para segundo material de partida es constante en tiempo y espacio, con relación a la pesada de pólvora 52) o para generar un gradiente de material en la cantidad parcial (alimentación de material para segundo material de partida diferente en espacio, con relación a la pesada de pólvora 52 y, dado el caso, en tiempo). Las alimentaciones de material 46, 49 pueden moverse localmente en todas las direcciones (x,y,z).
La primera alimentación de material 46 alimenta por ejemplo un material matriz y la segunda alimentación de material 49 puede alimentar por ejemplo fibras, fases secundarias u otros componentes.
Con los rayos láser 13 se comprimen sólo las regiones de la pesada de pólvora 52 que se han prefijado en un modelo CAD prefijado.
Después del acabado del cuerpo de moldeo tridimensional se extrae el material comprimido de la pesada de pólvora 52 suelta.
En la pesada de pólvora 52 pueden estar también disponibles fibras 40 u otras fases secundarias.
Igualmente es posible, mediante control en tiempo y/o espacio de las primeras y segundas alimentaciones de material 46, 49, producir gradientes de material en plano lateral (perpendicular a la dirección de estructuración 25) o en la dirección de estructuración 25. Mediante la primera alimentación de material 46 se alimenta por ejemplo el material matriz de la pieza constructiva a producir.
La segunda alimentación de material 49 puede alimentar localmente en diferentes concentraciones fibras, fases secundarias u otros componentes, para generar los gradientes. Las alimentaciones de material 46, 49 pueden moverse en el plano lateral y en la dirección de estructuración 25, de tal modo que en una región interior y en una exterior pueda producirse otra composición de material, por medio de que por ejemplo la primera alimentación de material 46, en la región interior 31 (figura 4), alimenta un material de una super-aleación y la segunda alimentación de material 49, en la región exterior 28 alimenta por ejemplo el mismo material, enriquecido por ejemplo con aluminio, cromo o MCrAlY (figura 4).
Un gradiente en la composición puede estar presente en la dirección de estructuración 25 y en el plano perpendicular a la misma.
De este modo una paleta de turbina puede presentar en su lado convexo una composición distinta a en su lado cóncavo. Esta clase de gradiente no puede materializarse con un procedimiento de fundición.
Igualmente puede generarse un gradiente de material mediante una composición modifica temporalmente del material, que se alimenta a través de alimentaciones de material 46, 49.
Si la alimentación de material 46, 49 por ejemplo del cuerpo de moldeo tridimensional a producir está orientada de tal modo, que allí el material debe presentar otra composición, se modifica la composición en las alimentaciones de material 46, 49 en el momento correspondiente. Esto puede repetirse de cuando en cuando.
Las ejecuciones para producir gradientes fases secundarias en el cuerpo de moldeo son válidas para los diferentes métodos que se describen en esta solicitud (figuras 2, 6 y 7).
La figura 7 muestra otro dispositivo 1 para llevar a cabo un procedimiento conforme a la invención.
También puede producirse un cuerpo de moldeo tridimensional sin macarrones prensados de pólvora 7, 10 o pesadas de pólvora 52.
Las cantidades parciales 7, 70 se alimentan en forma de pólvora, a través de la primera y/o segunda alimentación de material 46, 49 sobre la placa de arranque 4, sólo a los puntos en los que lo exija la geometría del cuerpo de moldeo tridimensional a producir. El material alimentado se une entre sí y se comprime, por ejemplo por medio de rayos de electrones o rayos láser 13 con un foco láser 43.
Las alimentaciones de material 46, 49 y el láser 16 o sus rayos láser 13 pueden guiarse en el espacio tridimensional de forma correspondiente a la geometría deseada del cuerpo de moldeo.

Claims (18)

1. Procedimiento para producir por capas un cuerpo de moldeo tridimensional completo con al menos dos cantidades parciales en capas (7, 10, 52) al menos de un primer material de partida, que producen el cuerpo de moldeo completo, caracterizado porque el material de partida (7, 10, 52) se recarga por fusión y se solidifica de forma dirigida, utilizándose una placa de arranque (4 con una estructura cristalina determinada, que prefija la estructura cristalina para el cuerpo de moldeo tridimensional, de tal modo que la compresión se produce mediante una solidificación dirigida por medio de crecimiento epitáctico, con lo que se unen entre sí las cantidades parciales (7, 10, 52) de al menos un material de partida.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque se lleva a cabo un tratamiento de compresión con al menos una de las cantidades parciales (7, 10, 52).
3. Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado porque se lleva a cabo un tratamiento de compresión térmica.
4. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque se utiliza un láser (16) para unir entre sí las cantidades parciales (7, 10, 52).
5. Procedimiento según la reivindicación 2 ó 3, caracterizado porque se utiliza un láser (16) para el tratamiento de compresión.
6. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque como cantidad parcial (7, 10) se utiliza un macarrón prensado de pólvora, una chapa o una lámina metálica.
7. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque mediante la solidificación dirigida se forma un cuerpo de moldeo tridimensional con congruencias, discurriendo las congruencias sólo en una dirección (25).
8. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque mediante la solidificación dirigida se forma un cuerpo de moldeo tridimensional monocristalino.
9. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el cuerpo de moldeo tridimensional se produce de tal modo que presenta un gradiente de material.
10. Procedimiento según la reivindicación 9, caracterizado porque al menos una de las cantidades parciales (7, 10, 52) presenta un gradiente de material.
11. Procedimiento según la reivindicación 9, caracterizado porque se usa al menos una alimentación de material (46, 49) para alimentar material para el cuerpo de moldeo, y porque el gradiente de material se produce mediante el control temporal y/o local de las alimentaciones de material (46, 49).
12. Procedimiento según la reivindicación 9 u 11, caracterizado porque se utiliza al menos una alimentación de material (46, 49) para la alimentación de cantidades parciales (7, 10, 52) al menos de un material de partida, y porque durante un determinado periodo de tiempo se alimenta material de partida mediante al menos una alimentación de material (46, 49), modificándose durante este periodo de tiempo la composición de material del material de partida, que se alimenta mediante el menos una alimentación de material (46, 49), de tal modo que se genera un gradiente de material en las cantidades parciales (7, 10, 52).
13. Procedimiento según la reivindicación 9 u 11, caracterizado porque mediante al menos dos alimentaciones de material (46, 49) se alimentan cantidades parciales (7, 10, 52) para el material de partida, alimentando la primera alimentación de material (46) una primera composición de material y la segunda alimentación de material (49) una segunda composición de material, y porque las dos alimentaciones de material (46, 49) alimentan en cada caso material a diferentes puntos, de tal modo que se genera un gradiente de material en las cantidades parciales (7, 10, 52).
14. Procedimiento según la reivindicación 4 ó 5, caracterizado porque la geometría del cuerpo de moldeo tridimensional a producir se determina mediante un movimiento de los rayos láser (13) del láser (16) sobre las cantidades parciales (7, 10, 52).
15. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque se utiliza una calefacción adicional (34), para calentar la placa de arranque 4) y/o el material de salida (7, 10, 52) mantener a una temperatura determinada.
16. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el cuerpo de moldeo se forma sólo con cantidades parciales (7, 10, 52) en capas.
17. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque se las cantidades parciales (7, 10) en capas tienen un grosor de entre 0,1 mm y 1 cm.
18. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el cuerpo de moldeo es perpendicularmente a un plano, en el que se extienden las cantidades parciales (7, 10) en capas, más largo que la dilatación del cuerpo de moldeo en este plano.
ES03798113T 2002-09-17 2003-08-20 Procedimiento para producir un cuerpo de moldeo tridimensional. Expired - Lifetime ES2266909T3 (es)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP02020817 2002-09-17
EP02020817A EP1400339A1 (de) 2002-09-17 2002-09-17 Verfahren zum Herstellen eines dreidimensionalen Formkörpers

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2266909T3 true ES2266909T3 (es) 2007-03-01

Family

ID=31896865

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES03798113T Expired - Lifetime ES2266909T3 (es) 2002-09-17 2003-08-20 Procedimiento para producir un cuerpo de moldeo tridimensional.

Country Status (5)

Country Link
US (1) US7455740B2 (es)
EP (2) EP1400339A1 (es)
DE (1) DE50304075D1 (es)
ES (1) ES2266909T3 (es)
WO (1) WO2004028786A1 (es)

Families Citing this family (51)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070163114A1 (en) * 2006-01-13 2007-07-19 General Electric Company Methods for fabricating components
DE102006044555A1 (de) 2006-09-21 2008-04-03 Mtu Aero Engines Gmbh Reparaturverfahren
DE102006049218A1 (de) * 2006-10-18 2008-04-30 Mtu Aero Engines Gmbh Verfahren zum Herstellen eines Gasturbinenbauteils
DE102006049216A1 (de) * 2006-10-18 2008-04-24 Mtu Aero Engines Gmbh Hochdruckturbinen-Rotor und Verfahren zur Herstellung eines Hochdruckturbinen-Rotors
JP4744480B2 (ja) * 2007-05-30 2011-08-10 株式会社日立製作所 仮想計算機システム
DE102007033715A1 (de) * 2007-07-19 2009-01-22 Siemens Ag Verfahren zum Aufbringen einer aus mehreren Materialien bestehenden Produktschicht auf einen Formkörper
US8029642B2 (en) 2007-07-27 2011-10-04 The Boeing Company Tape removal apparatus and process
US8345269B2 (en) 2007-09-22 2013-01-01 The Boeing Company Method and apparatus for measuring the width of composite tape
US7922856B2 (en) * 2008-01-02 2011-04-12 The Boeing Company Graphite tape supply and backing paper take-up apparatus
US8557074B2 (en) 2008-02-27 2013-10-15 The Boeing Company Reduced complexity automatic fiber placement apparatus and method
US8986482B2 (en) 2008-07-08 2015-03-24 The Boeing Company Method and apparatus for producing composite structures
DE102008056336A1 (de) * 2008-11-07 2010-05-12 Mtu Aero Engines Gmbh Reparaturverfahren
DE102008058613A1 (de) * 2008-11-22 2010-05-27 Mtu Aero Engines Gmbh Verfahren zum Herstellen oder Reparieren von Gasturbinenbauteilen
EP2226149A1 (de) * 2009-03-04 2010-09-08 Siemens Aktiengesellschaft Zweischritt-Schweissverfahren
US8308101B2 (en) 2009-03-09 2012-11-13 The Boeing Company Simplified fiber tensioning for automated fiber placement machines
US8454788B2 (en) 2009-03-13 2013-06-04 The Boeing Company Method and apparatus for placing short courses of composite tape
DE102009048665A1 (de) * 2009-09-28 2011-03-31 Siemens Aktiengesellschaft Turbinenschaufel und Verfahren zu deren Herstellung
DE102009051479A1 (de) 2009-10-30 2011-05-05 Mtu Aero Engines Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Bauteils einer Strömungsmaschine
DE102010011059A1 (de) 2010-03-11 2011-09-15 Global Beam Technologies Ag Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Bauteils
DE102010034337A1 (de) * 2010-08-14 2012-02-16 Mtu Aero Engines Gmbh Verfahren zum Verbinden einer Turbinenschaufel mit einer Turbinenscheibe oder einem Turbinenring
US8691333B2 (en) * 2011-06-28 2014-04-08 Honeywell International Inc. Methods for manufacturing engine components with structural bridge devices
DE102011080187A1 (de) * 2011-08-01 2013-02-07 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum Erzeugen einer Schaufel für eine Strömungskraftmaschine und Schaufel für eine Strömungskraftmaschine
DE102011081112A1 (de) 2011-08-17 2013-02-21 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Verfahren zur Herstellung eines Bauteils für hohe thermische Belastungen, ein Bauteil herstellbar mit dem Verfahren und ein Flugzeugtriebwerk mit dem Bauteil
DE102011086889A1 (de) 2011-11-22 2013-05-23 Mtu Aero Engines Gmbh Generatives Herstellen eines Bauteils
US9266170B2 (en) 2012-01-27 2016-02-23 Honeywell International Inc. Multi-material turbine components
DE102012212587A1 (de) * 2012-07-18 2014-01-23 Eos Gmbh Electro Optical Systems Vorrichtung und Verfahren zum schichtweisen Herstellen eines dreidimensionalen Objekts
EP2696028A1 (en) * 2012-08-06 2014-02-12 Siemens Aktiengesellschaft A turbomachine component for hot gas path of a gas turbine
US20140099476A1 (en) * 2012-10-08 2014-04-10 Ramesh Subramanian Additive manufacture of turbine component with multiple materials
ITCO20120058A1 (it) * 2012-12-13 2014-06-14 Nuovo Pignone Srl Metodi per produrre pale divise di turbomacchine mediante produzione additiva, pale di turbomacchina e turbomacchine
US9770781B2 (en) * 2013-01-31 2017-09-26 Siemens Energy, Inc. Material processing through optically transmissive slag
EP2815824A1 (de) * 2013-06-21 2014-12-24 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung einer Komponente
US20150030871A1 (en) * 2013-07-26 2015-01-29 Gerald J. Bruck Functionally graded thermal barrier coating system
EP2839905A1 (en) * 2013-08-22 2015-02-25 Astrium GmbH Manufacturing of components from parts made from different materials, particularly of space transportation components such as combustion chambers for thrusters
EP2843192B1 (fr) * 2013-08-28 2021-03-24 Safran Aero Boosters SA Aube composite réalisée par fabrication additive et procédé de fabrication associé
CN105705278B (zh) * 2013-11-14 2018-06-22 通用电气公司 单晶合金构件的分层制造
CA2931246C (en) 2013-11-27 2019-09-24 General Electric Company Fuel nozzle with fluid lock and purge apparatus
DE102013226298A1 (de) 2013-12-17 2015-06-18 MTU Aero Engines AG Belichtung bei generativer Fertigung
WO2015094720A1 (en) * 2013-12-20 2015-06-25 United Technologies Corporation Gradient sintered metal preform
WO2015147934A1 (en) 2013-12-23 2015-10-01 General Electric Company Fuel nozzle structure for air-assisted fuel injection
CN105829802B (zh) 2013-12-23 2018-02-23 通用电气公司 具有柔性支承结构的燃料喷嘴
US9815139B2 (en) * 2014-01-22 2017-11-14 Siemens Energy, Inc. Method for processing a part with an energy beam
DE102014212176A1 (de) * 2014-06-25 2015-12-31 Siemens Aktiengesellschaft Pulverbettbasiertes additives Fertigungsverfahren und Anlage zur Durchführung dieses Verfahrens
KR102026354B1 (ko) * 2014-10-14 2019-09-27 지멘스 에너지, 인코포레이티드 일체화된 시스템들로서 형성되는 다재료들을 포함하는 3 차원 컴포넌트들의 레이저 적층 가공
US20160228995A1 (en) * 2015-02-05 2016-08-11 Siemens Energy, Inc. Material repair process using laser and ultrasound
JP2017036484A (ja) * 2015-08-11 2017-02-16 株式会社日立製作所 金属製品製造方法
FR3046559B1 (fr) 2016-01-12 2018-02-16 Inetyx Procede et installation de fabrication d'un objet tridimensionnel
US10267718B2 (en) * 2016-04-01 2019-04-23 Caterpillar Inc. Additive manufactured component that indicates wear and system and method thereof
DE102017130126A1 (de) 2017-12-15 2019-06-19 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Gyroskopie-Trägerstruktur, inertiale Raumflugkörper-Messeinheit und Raumflugkörper
CN109277699A (zh) * 2018-09-28 2019-01-29 浙江浙能技术研究院有限公司 一种异种钢管接头的增材制造方法
US12162074B2 (en) 2020-11-25 2024-12-10 Lawrence Livermore National Security, Llc System and method for large-area pulsed laser melting of metallic powder in a laser powder bed fusion application
DE102023200590A1 (de) 2023-01-25 2024-07-25 Siemens Energy Global GmbH & Co. KG Keramische Pulvermischung, Verfahren zum Herstellen eines keramischen Bauteils und Vorrichtung

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4036599A (en) * 1973-07-12 1977-07-19 E. I. Du Pont De Nemours And Company Polycrystalline alumina fibers as reinforcement in magnesium matrix
US3939895A (en) * 1974-11-18 1976-02-24 General Electric Company Method for casting directionally solidified articles
US4085415A (en) * 1976-05-06 1978-04-18 Fuji Photo Film Co., Ltd. Photographic processing apparatus
US4543235A (en) * 1982-09-22 1985-09-24 United Technologies Corporation Eutectic superalloy compositions and articles
US5156697A (en) * 1989-09-05 1992-10-20 Board Of Regents, The University Of Texas System Selective laser sintering of parts by compound formation of precursor powders
US6350326B1 (en) * 1996-01-15 2002-02-26 The University Of Tennessee Research Corporation Method for practicing a feedback controlled laser induced surface modification
UA17473A (uk) 1996-04-04 1997-05-06 Міжнародний Центр Електронно-Променевих Технологій Інституту Електрозварювання Ім. Є.О. Патона Нан України Спосіб отримаhhя hа підкладці захисhого покриття з градієhтом хімічhого складу та структури по товщиhі з зовhішhім керамічhим шаром
EP0861927A1 (de) * 1997-02-24 1998-09-02 Sulzer Innotec Ag Verfahren zum Herstellen von einkristallinen Strukturen
EP0892090B1 (de) 1997-02-24 2008-04-23 Sulzer Innotec Ag Verfahren zum Herstellen von einkristallinen Strukturen
US6355086B2 (en) * 1997-08-12 2002-03-12 Rolls-Royce Corporation Method and apparatus for making components by direct laser processing
DE19903436C2 (de) 1999-01-29 2001-02-08 Fraunhofer Ges Forschung Verfahren zur Herstellung dreidimensionaler Formkörper
WO2001045882A2 (en) * 1999-11-16 2001-06-28 Triton Systems, Inc. Laser fabrication of discontinuously reinforced metal matrix composites
DE10024343A1 (de) 2000-05-17 2001-11-22 Gfe Met & Mat Gmbh Bauteil auf Basis von gamma-TiAl-Legierungen mit Bereichen mit gradiertem Gefüge

Also Published As

Publication number Publication date
EP1539465B1 (de) 2006-06-28
DE50304075D1 (de) 2006-08-10
WO2004028786A1 (de) 2004-04-08
EP1539465A1 (de) 2005-06-15
US20050268998A1 (en) 2005-12-08
EP1400339A1 (de) 2004-03-24
US7455740B2 (en) 2008-11-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7455740B2 (en) Method for producing a three-dimensional moulded body
ES2284099T3 (es) Procedimiento y dispositivo para la fabricacion de productos por sinterizado y/o fusion.
ES2550947T3 (es) Procedimiento de fabricación de un objeto por solidificación de un polvo con la ayuda de un láser
ES2700454T3 (es) Método de fabricación por adición de capas sucesivas
ES2531590T3 (es) Procedimiento de realización de un objeto por solidificación de polvo con la ayuda de un haz de láser con inserción de un órgano de absorción de deformaciones
US20240051062A1 (en) Three-dimensional printing of three-dimensional objects
US9901983B2 (en) Method of applying multiple materials with selective laser melting on a 3D article
Song et al. Process parameter selection for selective laser melting of Ti6Al4V based on temperature distribution simulation and experimental sintering
ES2939060T3 (es) Método y sistema de fabricación aditiva con material en polvo
CN104010749B (zh) 用于制备三维物体的方法和装置
CN104136149B (zh) 用于制备具有改进性质的三维制品的方法和装置
JP2019507236A (ja) 性能向上した３次元印刷
JP5535121B2 (ja) 三次元形状造形物の製造方法
ES2285121T3 (es) Procedimiento para la produccion de estructuras monocristalinas.
ES2254605T5 (es) Aparato conformador que utiliza calentamiento por inducción, que comprende una matriz de cerámica con un recubrimiento duradero.
CN106001415B (zh) 基于分层实体制造的激光3d打印砂型的方法
CN108436082A (zh) 用于三维打印的设备、系统和方法
RU2008133769A (ru) Способ получения градиентных материалов из порошков и устройство для его осуществления
US8074701B2 (en) Method for producing a pattern for the precision-cast preparation of a component comprising at least one cavity
JP7361332B2 (ja) 金属積層造形物の製造方法及び金属積層造形物
GB1534940A (en) Method of producing a reinforcing structure and apparatus for performing the method
CN110385433A (zh) 增材制造方法
JP2585493B2 (ja) 光硬化樹脂を用いる射出成形型製造方法
JP2006315065A (ja) タイヤ成形用金型の製造方法及びその製造方法に使用する鋳造鋳型
RU2686703C2 (ru) Способ изготовления легкоудаляемых высокотемпературных литейных стержней или литейных форм