KR20190100229A - 분말 재료로부터 구성부를 적층 제조하기 위한 방법 - Google Patents

분말 재료로부터 구성부를 적층 제조하기 위한 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 구성부(10)의 3차원 데이터에 기초하여 자유 분말 입자를 포함하는 분말 재료로부터 구성부(10)를 적층 제조하기 위한 방법에 관한 것으로, 상기 구성부(10)를 2차원 단면적 및 층 두께로 이루어진, N ≥ 2인, N 개의, 구축 방향(16)으로 연속하는 실린더형 횡단면 영역(11, 12, 13, 14, 15)으로 분해하는 단계, 구축 방향(16)에 대해 수직인 구축 평면 위에 분말 재료의 N 개의 분말층을 적층하는 단계, 상기 구성부(10)의 횡단면 영역(11, 12, 13, 14, 15) 내의 자유 분말 입자를 적어도 부분적으로 서로 결합시키고 그 아래의 횡단면 영역에 결합시키는 단계; 상기 구성부(10)의 적층 제조 중에, 구축 방향(16)으로 연속하는 다수의 횡단면 영역 내에 또는 하나의 횡단면 영역 내에 배치된 자유 분말 입자를 구성부(10)로부터 적어도 부분적으로 제거하는 단계를 포함한다.

Description

분말 재료로부터 구성부를 적층 제조하기 위한 방법
본 발명은 청구항 제 1 항의 전제부에 따른 분말 재료로부터 구성부를 적층 제조하기 위한 방법에 관한 것이다.
드릴 비트, 톱날, 절삭 휠 또는 그라인딩 휠과 같은 연마 가공 공구는 관형 또는 디스크형 베이스 바디에 고정되는 가공 세그먼트를 포함한다. 연마 가공 공구의 가공 방법에 따라, 가공 세그먼트들은 드릴링 세그먼트, 톱질 세그먼트, 절삭 세그먼트 또는 그라인딩 세그먼트라고 하며, 용어 "가공 세그먼트"로 통합된다. 가공 세그먼트들은 분말 재료와 경질 재료 입자 형태의 절단 요소로 구성된다. 여기서는 통계적으로 분포된 경질 재료 입자를 포함하는 가공 세그먼트와 규정되어 배치된 경질 재료 입자를 포함하는 가공 세그먼트가 구분된다. 통계적으로 분포된 경질 재료 입자를 포함하는 가공 세그먼트에서, 분말 재료와 경질 재료 입자는 혼합되어 적절한 공구 몰드 내부를 채우고, 먼저 냉간 가압에 의해 성형되어 압분체를 형성한다. 규정되어 배치된 경질 재료 입자를 포함하는 가공 세그먼트에서, 압분체는 경질 재료 입자가 규정된 위치에 배치된 분말 재료로 적층 구성된다. 통계적으로 분포된 경질 재료 입자 및 규정되어 배치된 경질 재료 입자에서 압분체는 열간 가압 및/또는 소결에 의해 압축되어 이용 가능한 가공 세그먼트를 형성한다.
통계적으로 분포된 경질 재료 입자를 포함하는 가공 세그먼트는 몇 가지 단점을 가지고 있다. 즉, 경질 재료 입자가 압분체의 표면에도 있으므로, 압분체를 냉간 가압하기 위해 필요한 공구 몰드는 높은 마모를 겪게 된다. 또한, 압분체 내에 경질 재료 입자의 분포는 응용 기술적으로 최적의 분포와 일치하지 않는다. 통계적으로 분포된 경질 재료 입자를 포함하는 가공 세그먼트의 단점은, 고가의 가공 공구를 위해 더 높은 비용에도 불구하고 규정되어 배치된 경질 재료 입자를 포함하는 가공 세그먼트가 주로 사용된다는 것이다.
유럽 특허 제 0 452 618 A1 호에는 분말 재료 내에 규정된 위치에 배치된 경질 재료 입자를 포함하는 분말 재료로부터 압분체를 적층 제조하기 위한 공개된 방법이 기재되어 있다. 공개된 방법은 압분체의 3차원 데이터에 기초하고 다음과 같은 방법 단계를 갖는다:
- 압분체가 N ≥ 2인, N 개의, 구축 방향으로 연속하는 실린더형 횡단면 영역들로 분해되고, 각 횡단면 영역은 구축 방향에 대해 수직인 2차원 단면적과 구축 방향에 대해 평행한 층 두께로 형성되며,
- 구축 방향에 대해 수직으로 배치된 구축 평면 위에 분말 재료의, N ≥ 2인, N 개의 분말층이 적층되고,
- 경질 재료 입자는 분말 재료 내에 규정된 위치에 배치된다.
경질 재료 입자는 흡입판에 의해 흡수되어 층구조 위에 위치 설정된다. 흡입력의 감소 또는 짧은 압축 공기 충격에 의해 경질 재료 입자는 흡입판으로부터 분리되어 층구조의 상부 분말층 내에 배치된다. 압축 공기 충격은, 분말 재료가 변위되지 않고 경질 재료 입자가 분포의 규정된 제공 위치에 배치될 정도로만 크면 된다. 다른 단점은, 경질 재료 입자가 상부 분말층 상에 또는 내부에 고정되지 않은 상태로만 배치된다는 것이다. 롤러, 스퀴지 또는 브러시의 형태의 도포 공구를 사용하여 분말 재료의 다음 분말층을 도포 및 분포시킬 때, 경질 재료 입자는 도포 공구에 의해 규정된 위치로부터 변위될 수 있고, 따라서 정밀도가 감소할 수 있다.
가공 세그먼트를 위한 압분체의 적층 제조와 더불어, 분말 재료로부터 구성부를 적층 제조하기 위한 방법이 공개되어 있다. 자유 분말 입자를 포함하는 분말 재료로부터 구성부를 적층 제조하기 위한 공개된 방법은 구성부의 3차원 데이터에 기초하고 다음과 같은 방법 단계를 갖는다.
- 구성부를 N ≥ 2인, N 개의, 구축 방향으로 연속하는 실린더형 횡단면 영역으로 분해하는 단계로서, 상기 각 횡단면 영역은 구축 방향에 대해 수직인 2차원 단면적과 구축 방향에 대해 평행한 층두께로 형성되는 것인 단계.
- 구축 방향에 대해 수직인 구축 평면 위에 분말 재료의 제 1 분말층을 적층하는 단계.
- 구성부의 제 1 횡단면 영역에서 제 1 분말층의 자유 분말 입자를 적어도 부분적으로 서로 결합시키는 단계.
- 구축 평면 위에 구성부의 구축 방향으로 분말 재료의 추가 분말층을 차례로 적층하는 단계.
- 각각의 추가 분말층에서, 구성부의 각각의 횡단면 영역 내의 자유 분말 입자를 적어도 부분적으로 서로 결합시키고 그 아래에 놓인 구성부의 횡단면 영역에 결합시키는 단계.
본 발명의 과제는 적층 제조된 구성부 내에 삽입 요소들의 통합을 개선하는 것이다. 삽입 요소들의 통합은 구성부의 적층 제조 동안 가급적 자동화되어 이루어져야 하며 삽입 요소들은 높은 정밀도로 구성부에 통합되어야 한다.
상기 과제는 분말 재료로부터 구성부를 적층 제조하기 위한 전술한 방법에서 본 발명에 따라 독립 청구항 제 1 항의 특징들에 의해 해결된다. 바람직한 개선예들은 종속 청구항에 명시되어 있다.
분말 재료로부터 구성부를 적층 제조하기 위한 방법은 본 발명에 따라, 구성부의 적층 제조 동안 하나의 횡단면 영역 내에 또는 구축 방향으로 연속하는 횡단면 영역들 내에 배치된 자유 분말 입자가 구성부로부터 적어도 부분적으로 제거되는 것을 특징으로 한다. 구성부로부터 자유 분말 입자의 제거는 예를 들어 흡입 또는 분출(blow off)에 의해 이루어질 수 있다. 구성부의 적층 제조 동안 자유 분말 입자가 구성부로부터 적어도 부분적으로 제거됨으로써, 삽입 요소들이 삽입될 수 있는 공동부 또는 지지 구조가 구성부 내에 형성될 수 있다. 삽입 요소들은 구성부의 적층 제조 동안 구성부에 통합된다.
본 발명에 따른 방법에 의해 적층 제조된 구성부들은 구축 방향에 대해 수직인 2차원 단면적과 구축 방향에 대해 평행한 층두께를 갖는 다수의 연속하는 실린더형 횡단면 영역으로 이루어지고, 이 경우 횡단면 영역들은 임의의 단면적을 갖는 직선 실린더로서 형성된다. 실린더형 횡단면 영역들의 외부 재킷면은 "구성부의 내부" 영역을 "구성부의 외부" 영역으로부터 분리한다. 구성부의 적층 제조 동안 하나의 횡단면 영역의 외부 재킷면 내에 또는 다수의 횡단면 영역의 외부 재킷면 내에 배치된 자유 분말 입자는 적층 제조 동안 구성부로부터 적어도 부분적으로 제거된다.
구성부를 적층 제조하기 위한 본 발명에 따른 방법은 재료 분말이라고도 하는 분말 재료에도 적합하다. 초기 상태에서 고체이고 고정되지 않은, 즉 결합되지 않은 분말 입자로 이루어진 모든 재료는 용어 "분말 재료"로 요약된다. 분말 재료는 하나의 재료 분말로 구성되거나 다양한 재료 분말의 혼합물로 구성될 수 있다.
이 방법의 바람직한 추가 개선예에서, 구성부에서 삽입 요소들을 위한 배치 영역이 규정되고, 배치 영역을 둘러싸는 분말 재료의 자유 분말 입자는 서로 결합된다. 배치 영역을 둘러싸는 분말 재료의 분말 입자는 서로 결합되고, 삽입 요소들 위한 배치 영역을 나머지 구성부로부터 제한한다. 적층 제조된 구성부 내에 삽입 요소들을 통합하기 위해, 삽입 요소들에 대해 배치 용적이 규정되고, 상기 용적은 구성부와 마찬가지로 배치 영역 또는 다수의 연속하는 배치 영역으로 분해된다. 배치 용적의 영역 내의 자유 분말 입자만을 제거할 수 있기 위해, 배치 용적은 둘러싸는 구성부로부터 공동부 또는 폐쇄형 지지 구조들에 의해 제한된다. 분말 재료의 서로 결합된 분말 입자는 공동부 또는 폐쇄형 지지 구조를 형성하고, 분말 재료의 적어도 부분적인 제거를 가능하게 한다. 공동부 또는 폐쇄형 지지 구조들은, 분말 재료의 추가 분말 입자의 도포 시 삽입 요소들이 변위되는 위험을 감소시키고, 삽입 요소들을 높은 정밀도로 구성부 내에 통합하는 것을 가능하게 한다.
구성부에 통합될 수 있는 모든 요소는 용어 "삽입 요소"로 요약된다. 여기에는 특히 절단 요소, 센서 요소, 재료 충전물 및 위치 홀딩 요소들이 포함된다. 연마 가공 공구를 위한 모든 절단 수단은 용어 "절단 요소"로 요약된다. 여기에는 특히 단일 경질 재료 입자(경질 재료의 입자), 여러 경질 재료 입자로 이루어진 복합부 및 코팅되거나 캡슐화된 경질 재료 입자가 포함된다. 경질 재료는 특수한 경도를 특징으로 한다. 이 경우 경질 재료는 한편으로 천연 및 합성 경질 재료와 다른 한편으로 금속 및 비금속 경질 재료로 세분될 수 있다. 천연 경질 재료는 특히 천연 다이아몬드, 강옥 및 기타 경질 광물들을 포함하고, 합성 경질 재료는 특히 합성 다이아몬드, 고융점 탄화물, 붕화물, 질화물 및 규화물을 포함한다. 금속 경질 재료는 특히 주기율표 제 4 내지 제 6 족 전이 금속의 고융점 탄화물, 붕화물, 질화물 및 규화물을 포함하고, 비금속 경질 재료는 특히 다이아몬드, 강옥, 다른 경질 광물들, 탄화규소 및 탄화 붕소를 포함한다.
상기 방법의 제 1 변형예에서, 구성부 내에 삽입 요소들을 위한 공동부가 적층 구성되고, 적층 제조 동안 삽입 요소들은 공동부 내에 배치된다. 삽입 요소들은 공동부 내에 배치되고, 상기 공동부들은 분말 재료의 추가 분말층의 도포 시 삽입 요소들이 변위되는 것을 저지하여, 층구성 동안 삽입 요소들의 규정된 위치가 높은 정밀도로 유지될 수 있다.
특히 바람직하게 배치 영역을 포함하는 구성부의 횡단면 영역에 대해 배치 영역 외에 재료 영역이 규정되고, 배치 영역을 포함하지 않는 구성부의 횡단면 영역에 대해 재료 영역이 규정되고, 이 경우 재료 영역 내의 분말 재료의 자유 분말 입자는 서로 결합되고, 재료 영역들은 삽입 요소들을 위한 공동부를 제한한다. 재료 영역 내의 분말 재료의 분말 입자가 서로 결합됨으로써, 삽입 요소들을 위한 배치 영역들은 재료 영역들의 실린더형 재킷면에 의해 제한되고, 배치 영역 내의 자유 분말 입자는 구성부로부터 제거될 수 있다. 재료 영역의 실린더형 재킷면은 공동부를 형성하고, 삽입 요소들을 위한 배치 영역을 둘러싼다. 요구되는 삽입 높이를 갖는 구성부의 각각의 공동부 내에 적어도 하나의 삽입 요소가 배치된다. 이 경우 공동부 내에 하나의 삽입 요소, 다수의 동일한 삽입 요소 또는 다양한 삽입 요소가 배치될 수 있다.
이 방법의 제 1 변형예와 관련하여 공동부의 구성은, 공동부 외부의 분말 재료의 분말 입자가 서로 결합되어 재료 영역들로부터 분말 재료가 실수로 제거될 수 없는 장점을 갖는다. 그러나 재료 영역들 내의 분말 입자들의 완전한 결합은 높은 제조 복잡성을 요구하고, 구성부 내의, 예를 들어 접착제 또는 결합제 형태의 원치 않는 추가 성분의 비율을 증가시킨다. 압분체로서 형성된 구성부 내의 바람직하지 않은 추가 성분은 후속 압축 공정에서 열간 가압 및/또는 소결에 의해 제거되어야 한다. 추가 성분이 완전히 제거될 수 없는 경우, 압축된 구성부의 품질이 저하될 수 있다.
특히 바람직하게는, 공동부가 삽입 요소들의 배치를 위해 요구되는 삽입 높이를 가지면, 분말 재료의 자유 분말 입자는 적어도 부분적으로 공동부로부터 제거된다. 공동부의 요구되는 삽입 높이는 특히 삽입 요소들의 유형 및 크기에 의존한다. 또한, 구성부 내의 동일한 삽입 요소들을 위한 공동부의 요구되는 삽입 높이들은 상이할 수 있고, 구성부 내의 삽입 요소들의 공간적 배치에 의존할 수 있다. 요구되는 삽입 높이를 갖는 각각의 공동부에, 적어도 하나의 삽입 요소가 배치된다. 이 경우, 하나의 공동부 내에 하나의 삽입 요소, 다수의 동일한 삽입 요소 또는 상이한 삽입 요소들이 배치될 수 있다.
분말 재료가 공동부로부터 적어도 부분적으로 제거된 후에, 공동부는 특수 재료 또는 접착제로 충전될 수 있다. 적층 제조된 구성부는 압축을 위해 열간 가압 및/또는 소결에 의해 후속 가공되고 열간 가압 및/또는 소결 시 삽입 요소들이 분말 재료에 의해 손상될 경우에, 특수 재료의 사용이 제안된다. 삽입 요소들이 방향을 가지며 올바른 방향으로 공동부 내에 배치되어야 할 경우에, 접착제의 사용이 제안된다.
본 방법의 제 2 변형예에서, 구성부 내에 삽입 요소들을 위한 폐쇄형 지지 구조들이 적층 구성되고, 적층 제조 동안 삽입 요소들은 지지 구조 내에 배치된다. 지지 구조가 구성부의 구축 평면에 폐쇄된 원주를 갖고 배치 영역이 지지 구조에 의해 완전히 둘러싸인 경우, 지지 구조는 폐쇄형이라고 한다. 삽입 요소들은 지지 구조 내에 배치되고, 상기 지지 구조들은 분말 재료의 추가 분말층이 도포될 때 삽입 요소들이 변위되는 것을 저지하여, 층구성 동안 삽입 요소들의 규정된 위치들이 높은 정밀도로 유지될 수 있다. 방법의 제 2 변형예와 관련해서 폐쇄형 지지 구조의 구성은 방법의 제 1 변형예와 달리, 지지 구조들의 생산 시 제조 복잡성이 감소하고 예를 들어 접착제 또는 결합제 형태의 원치 않는 추가 성분의 비율 재료 영역들 내의 공동부에 비해 감소하는 장점을 갖는다.
특히 바람직하게는 배치 영역을 포함하는 구성부의 횡단면 영역에 대해 지지 링이 규정되고, 상기 지지 링은 배치 영역을 둘러싼다. 지지 링은 삽입 요소들을 위한 폐쇄형 지지 구조를 형성하며, 상기 지지 구조들은 하나의 지지 링 또는 구축 방향으로 연속하는 다수의 지지 링으로 형성된다. 지지 링의 횡단면 형상으로서 폐쇄된 전체 횡단면 형상이 적합하며, 상기 횡단면 형상은 특히 삽입 요소들의 기하학적 형상에 대해 조정된다.
삽입 요소들을 위한 폐쇄형 지지 구조를 포함하는 적층 제조된 구성부들은 층구성 후에 집합체로부터 제거되어야 한다. 따라서, 분말 재료의 배출을 저지하기 위해, 구성부의 외부 기하학적 형상은 적어도 하부면과 측면에서 폐쇄되어야 한다. 구성부의 횡단면 영역들은 적어도 하나의 실린더형 외부 재킷면을 포함하며, 상기 재킷면은 외부 재킷면이라고도 한다. 내부에 위치한 리세스를 갖는 구성부의 경우, 횡단면 영역들은 추가로, 내부 재킷면이라고도 하는 하나 이상의 실린더형 내부 재킷면을 포함한다. 구성부의 외부 재킷면 및 내부 재킷면을 위해 경계 링이 규정되고, 외부 재킷면의 경계 링은 외부 경계 링 또는 외부링이라고 하고, 내부 재킷면의 경계 링은 내부 경계 링 또는 내부링이라고 한다. "외부 경계 링"과 "내부 경계 링" 모두 용어 "경계 링"으로 축약된다. 외부 경계 링은 횡단면 영역의 외부 재킷면에 대응하는 외부 기하학적 형상을 가지며, 내부 경계 링은 횡단면 영역의 내부 재킷면에 대응하는 내부 기하학적 형상을 갖는다.
지지 구조가 삽입 요소들의 배치를 위해 요구되는 삽입 높이를 가지면, 특히 바람직하게 분말 재료의 자유 분말 입자는 지지 구조로부터 적어도 부분적으로 제거된다. 지지 구조의 요구되는 삽입 높이는 특히 삽입 요소들의 유형 및 크기에 의존한다. 또한, 구성부 내의 동일한 삽입 요소들을 위한 지지 구조의 요구되는 삽입 높이들은 상이할 수 있으며, 구성부 내의 삽입 요소들의 공간적 배치에 의존할 수 있다. 요구되는 삽입 높이를 갖는 각각의 지지 구조에 적어도 하나의 삽입 요소가 배치된다. 이 경우, 하나의 지지 구조 내에 하나의 삽입 요소, 다수의 동일한 삽입 요소 또는 다양한 삽입 요소들이 배치될 수 있다.
분말 재료가 지지 구조로부터 적어도 부분적으로 제거된 후에, 지지 구조는 특수 재료 또는 접착제로 충전될 수 있다. 적층 제조된 구성부가 압축을 위해 열간 가압 및/또는 소결에 의해 후속 가공되고 삽입 요소들이 열간 가압 및/또는 소결 시 분말 재료에 의해 손상될 경우에, 특수 재료의 사용이 제안된다. 삽입 요소들은 방향을 가지며 지지 구조 내에 올바른 방향으로 배치되어야 할 경우에, 접착제의 사용이 제안된다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들이 설명된다. 상기 도면은 실시 예들을 반드시 일정한 비율로 도시할 필요는 없으며, 오히려 설명을 위해 유용한 도면은 개략적으로 및/또는 약간 왜곡된 형태로 구현된다. 본 발명의 보편적인 사상을 벗어나지 않고 실시예의 형태 및 세부 사항과 관련해서 다양한 변형 및 변경이 이루어질 수 있음이 고려되어야 한다. 본 발명의 보편적인 사상은 아래에 도시되고 기술된 바람직한 실시예의 정확한 형태 또는 세부 사항으로 제한되지 않거나, 청구 범위에 청구된 대상과 비교하여 한정될 대상으로 제한된다. 주어진 치수 설정 범위의 경우, 지정된 한계치 내의 값들도 한계값으로 공개되어야 하며, 임의로 사용 가능하고 청구 가능해야 한다. 명료함을 위해, 동일하거나 유사한 기능을 갖는 동일하거나 유사한 부분들에 대해 동일한 참조 번호가 사용된다.
도 1은 구축 방향으로 포개어져 있는 5개의 실린더형 횡단면 영역으로부터 적층 제조하기 위한 본 발명에 따른 방법을 이용해서 제조된 제 1 구성부를 도시한 도면.
도 2a 내지 도 2e는 구축 방향에 대해 수직인 2차원 단면적과 구축 방향에 대해 평행한 층두께로 이루어진 도 1의 제 1 구성부의 5개의 횡단면 영역을 도시한 도면.
도 3a 및 도 3b는 도 2a 내지 도 2e의 절단면 A-A을 따라(도 3a) 그리고 도 2a 내지 도 2e의 절단면 B-B을 따라(도 3b) 구축 방향에 대해 평행하게 도 1의 제 1 구성부의 제 1 및 제 2 횡단면을 도시한 도면.
도 4a 내지 도 4t는 규정되어 배치된 경질 재료 입자에 의해 도 1의 제 1 구성부를 적층 제조하기 위한 본 발명에 따른 방법의 연속하는 방법 단계들을 도시한 도면.
도 5a 내지 도 5e는 기판 상에 구성부를 적층 제조하기 위한 본 발명에 따른 방법을 이용해서 구성된 제 2 구성부의 실린더형 횡단면 영역을 도시한 도면.
도 6a 및 도 6b는 도 5a 내지 도 5e의 절단면 A-A을 따라(도 6a) 그리고 도 5a 내지 도 5e의 절단면 B-B를 따라(도 6b) 구축 방향에 대해 평행하게 제 2 구성부의 제 1 및 제 2 횡단면을 도시한 도면.
도 7a 내지 도 7m은 규정되어 배치된 경질 재료 입자에 의해 제 2 구성부를 적층 제조하기 위한 본 발명에 따른 방법의 연속하는 방법 단계들을 도시한 도면.
도 1은 직방체로서 형성된 구성부(10)를 도시하고, 상기 구성부는 규정되어 배치된 삽입 요소들에 의해 분말 재료로부터 구성부를 적층 제조하기 위한 본 발명에 따른 방법을 이용해서 제조되고, 이하 제 1 구성부(10)라고 한다. 제 1 구성부(10)는 5개의 포개어져 있는 실린더형 횡단면 영역(11, 12, 13, 14, 15)의 층구조로부터 제조되며, 상기 횡단면 영역들은 구축 방향(16)으로 포개어 적층된다. 실린더형 횡단면 영역들(11-15)은 구축 방향(16)에 대해 평행하게 층 두께 di, i = 1 내지 5를 가지며, 구축 방향(16)에 대해 수직으로 2차원 단면적을 갖는다. 층 두께 di, i = 1 내지 5는 균일할 수 있거나 개별 횡단면 영역들(11-15)은 상이한 층 두께를 가질 수 있다.
제 1 구성부(10)를 층구조로 제조할 수 있기 위해, 직방체(10)는 구축 방향(16)으로 5개의 실린더형 횡단면 영역(11-15)으로 분해되고, 상기 영역들은 도 2a 내지 도 2e에 도시된다. 이 경우, 도 2a는 제 1 횡단면 영역(11)을 도시하고, 도 2b는 제 2 횡단면 영역(12)을 도시하고, 도 2c는 제 3 횡단면 영역(13)을 도시하고, 도 2d는 제 4 횡단면 영역(14)을 도시하고, 도 2e는 제 5 횡단면 영역(15)을 도시한다. 제 1 구성부(10)의 각각의 횡단면 영역(11-15)은 분말 재료로부터 제조된 하나 이상의 재료 영역을 포함하고, 하나 이상의 배치 영역을 가질 수 있다. 배치 영역들은 제 1 구성부(10) 내에 배치되는 삽입 요소들을 위한 공동부를 형성한다. 공동부는 하나의 배치 영역 또는 구축 방향(16)으로 연속하는 다수의 배치 영역으로 구성될 수 있다.
재료 영역과 배치 영역을 구별하기 위해 i번째 횡단면 영역의 재료 영역을 i 번째 재료 영역이라고 하고, i번째 횡단면 영역의 배치 영역을 i번째 배치 영역이라고 한다. 제 1 횡단면 영역(11)은 하나의 제 1 재료 영역(17)을 포함하고, 제 2 횡단면 영역(12)은 하나의 제 2 재료 영역(18)과 5개의 제 2 배치 영역(19)을 포함하고, 제 3 횡단면 영역(13)은 하나의 제 3 재료 영역(21)과 9개의 제 3 배치 영역(22)을 포함하고, 제 4 횡단면 영역(14)은 하나의 제 4 재료 영역(23)과 4개의 제 4 배치 영역(24)을 포함하고, 제 5 횡단면 영역(15)은 하나의 제 5 재료 영역(25)을 포함한다.
도 3a 및 도 3b는 도 2a 내지 도 2e의 절단면 A-A를 따라(도 3a) 그리고 도 2a 내지 도 2e의 절단면 B-B를 따라(도 3b) 구축 방향(16)에 대해 평행하게 도 1의 제 1 구성부(10)의 제 1 및 제 2 횡단면을 도시한다. 제 1 구성부(10)의 5개의 횡단면 영역(11-15)은 구축 방향(16)으로 적층된다.
제 1 구성부(10)의 층구성 시, 삽입 요소들이 배치되는 9개의 공동부가 구성된다. 9개의 공동부는 5개의 제 1 공동부(26)의 제 1 그룹과 4개의 제 2 공동부(27)의 제 2 그룹으로 세분될 수 있다. 제 1 공동부(26)는 제 2 및 제 3 횡단면 영역(12, 13)에 위치하며, 제 2 및 제 3 배치 영역(19, 22)에 의해 형성되고, 제 2 공동부(27)는 제 3 및 제 4 횡단면 영역(13, 14)에 위치하며, 제 3 및 제 4 배치 영역(22, 24)에 의해 형성된다. 도 3a는 2개의 제 1 공동부(26)와 하나의 제 2 공동부(27)를 도시하며, 도 3b는 하나의 제 1 공동부(26)와 2개의 제 2 공동부(27)를 도시한다.
제 1 구성부(10)의 실시예에서, 제 1 공동부(26)와 제 2 공동부(27)는 동일한 횡단면 형상과 동일한 삽입 높이를 갖는다. 대안으로서 제 1 공동부(26)는 제 1 횡단면 형상과 제 1 삽입 높이를 가질 수 있고, 제 2 공동부(27)는 제 2 횡단면 형상과 제 2 삽입 높이를 가질 수 있고, 이들은 서로 상이하다. 제 1 및 제 2 공동부 내에 상이한 제 1 및 제 2 삽입 요소들이 배치되는 경우, 제 1 및 제 2 공동부의 상이한 횡단면 형상 및/또는 상이한 삽입 높이가 제안된다.
도 4a 내지 도 4t는 규정되어 배치된 삽입 요소들(42)에 의해 분말 재료(41)로부터 도 1의 제 1 구성부(10)를 적층 제조하기 위한 본 발명에 따른 방법의 연속하는 방법 단계들을 도시한다. 제 1 구성부(10)는 압분체로서 형성되고, 후속 압축 공정에서, 예를 들어 열간 가압 및/또는 소결에 의해 압축되어 연마 가공 공구용 가공 세그먼트를 형성한다. 제 1 구성부(10)는 분말 재료(41) 및 단일 경질 재료 입자(42)로서 형성된 절단 요소 형태의 삽입 요소로부터 제조된다. 경질 재료 입자(42)는 최소 직경(Dmin) 및 최대 직경(Dmax)을 특징으로 하는 경질 재료 입자의 혼합물로부터 생기며, 상기 경질 재료 입자의 95%는 최소 직경(Dmin)보다 크고 최대 직경(Dmax)보다 작다.
제 1 구성부(10)는 높이 조절 가능 구축 평면(43), 분말 공급부 및 프린트 헤드를 포함하는 장치에 의해 적층 제조된다. 분말 공급부에 의해, 제 1 층 두께(d1)를 갖는 분말 재료(41)의 제 1 분말층(44)이 도포된다(도 4a). 프린트 헤드는 제 1 재료 영역(17)에서 제 1 접착층을 도포하고, 상기 접착층은 제 1 재료 영역(17) 내의 제 1 분말층(44)의 자유 분말 입자를 결합한다(도 4b). 구축 평면(43)은 제 2 층 두께(d2)만큼 구축 방향(16)에 대해 평행한 조절 방향(45)으로 하강되고(도 4c), 분말 재료(41)의 제 2 분말층(46)은 분말 공급부에 의해 도포된다(도 4d). 프린트 헤드는 제 2 재료 영역(18)에서 제 2 접착층을 도포하고, 상기 접착층은 제 2 재료 영역(18) 내의 제 2 분말층(46)의 자유 분말 입자를 결합시키고, 이 경우 제 2 배치 영역(19) 내의 분말 입자는 결합되지 않는다(도 4e). 구축 평면(43)은 제 3 층 두께(d3)만큼 조절 방향(45)으로 하강되고(도 4f), 분말 재료(41)의 제 3 분말층(47)은 분말 공급부에 의해 도포된다(도 4g). 프린트 헤드는 제 3 재료 영역(21)에서 제 3 접착층을 도포하고, 상기 접착층은 제 3 재료 영역(21) 내의 제 3 분말층(47)의 자유 분말 입자를 결합시키고, 이 경우 제 3 배치 영역(22) 내의 분말 입자는 결합되지 않는다(도 4h).
제 1 공동부(26)의 삽입 높이는 제 3 분말층 및 제 3 접착층의 도포 후에 달성되고, 경질 재료 입자(42)는 제 1 공동부(26) 내에 배치될 수 있다. 제 1 공동부(26)의 삽입 높이는 이하에서 제 1 삽입 높이(h1)라고 한다. 실시예에서, 제 1 삽입 높이(h1)는 경질 재료 입자(42)의 최대 직경(Dmax)보다 크다. 경질 재료 입자(42)의 최대 직경(Dmax)보다 큰 제 1 삽입 높이(h1)는, 배치된 경질 재료 입자(42)가 거의 완전히 제 1 공동부(26) 내에 배치되고, 추가 분말층의 도포 시 경질 재료 입자(42)가 변위될 위험이 크게 감소하는 장점을 갖는다. 또한, 경질 재료 입자(42)는 분말 재료(41)와 다른 특수 재료로 둘러싸일 수 있다. 특수 재료로 인해, 경질 재료 입자(42)는 후속 압축 공정, 예를 들어 열간 가압 또는 소결에 의해 분말 재료(41)와의 화학 반응에 의한 손상으로부터 보호될 수 있다. 다이아몬드 입자 형태의 경질 재료 입자(42)를 위한 특수 재료로서, 예를 들어 코발트 분말 또는 청동 분말이 적합하다.
본 발명에 따른 방법의 도시된 변형예에서, 경질 재료 입자(42)는 특수 재료(48)로 둘러싸인다. 먼저, 흡입 장치(49)에 의해 제 1 공동부(26)의 영역에 있는 분말 재료(41)의 자유 분말 입자가 흡입된다(도 4i). 이를 위해, 층구조 상에 제 1 공동부(26)를 릴리스하는 제 1 지그(jig; 50A)가 배치되고, 분말 재료(41)의 자유 분말 입자는 예를 들어 흡입에 의해 제 1 공동부(26)로부터 제거된다. 분말 재료(41)의 흡입 후에, 제 1 공동부(26)는 부분적으로 특수 재료(48)로 충전되고(도 4j), 경질 재료 입자(42)는 제 1 공동부(26) 내에 배치되고(도 4k), 후속해서 제 1 공동부(26)는 특수 재료(48)로 완전히 충전된다(도 4l). 이 변형예는 경질 재료 입자(42)가 특수 재료(48)에 의해 완전히 둘러싸이고, 열간 가압 및/또는 소결 시 경질 재료 입자(42)가 분말 재료(41)와 화학적 결합에 의해 손상될 위험이 가능한 한 감소하는 장점을 갖는다.
제 1 공동부(26)가 특수 재료(48)로 완전히 충전된 후에, 제 1 구성부(10)의 층구성은 계속된다. 구축 평면(43)은 조절 방향(45)으로 제 4 층 두께(d4)만큼 하강되고, 분말 재료(41)의 제 4 분말층(51)이 분말 공급부에 의해 도포된다(도 4m). 프린트 헤드는 제 4 재료 영역(23)에서 제 4 접착층을 도포하고, 상기 접착층은 제 4 재료 영역(23) 내의 제 4 분말층(51)의 자유 분말 입자를 결합시키고, 이 경우 제 4 배치 영역(24) 내의 분말 입자는 결합되지 않는다(도 4n).
제 2 공동부(27)의 삽입 높이는 제 4 분말 층 및 제 4 접착층의 도포 후에 달성되고, 절단 요소들(42)은 제 2 공동부(27) 내에 배치될 수 있다. 제 2 공동부(27)의 삽입 높이는 이하 제 2 삽입 높이(h2)라고 하고, 상기 제 2 삽입 높이(h2)는 경질 재료 입자(42)의 최대 직경(Dmax)보다 크다. 제 2 공동부(27) 내에 배치된 경질 재료 입자(42)를 분말 재료(41)와의 화학적 반응에 의한 손상으로부터 보호하기 위해, 제 2 공동부(27)의 경질 재료 입자(42)는 제 1 공동부(26)의 경질 재료 입자(42)처럼 특수 재료(48)에 매립된다. 경질 재료 입자(42)와 특수 재료(48)로 제 2 공동부(27)를 충전하는 것은, 경질 재료 입자(42)를 배치하기 전에 특수 재료(48)의 제 1 부분이 채워지고 경질 재료 입자(42)를 배치한 후에 특수 재료(48)의 제 2 부분이 채워지는, 도 4j, 도 4k, 도 4l에 도시된 제 1 공동부(26)의 2-부분 충전 방법과 유사하게 이루어질 수 있다.
제 1 구성부(10)를 적층 제조하는 데 수반되는 복잡성을 감소시키기 위해, 특수 재료(48)로 제 1 및 제 2 공동부(26, 27)의 2-부분 충전 방법이 간단해질 수 있다. 대안으로서, 경질 재료 입자(42)는 자유 분말 입자의 흡입 후에 공동부(26, 27) 내에 배치되고, 경질 재료 입자(42)의 배치 후에 특수 재료(48)로 공동부(26, 27)가 충전되는 것이 제공된다. 제 2 공동부(27)의 예에서, 1-부분 충전 방법이라고 하는 대안예가 설명된다. 구성부들의 제조 시, 일반적으로 특수 재료(48)를 위해 1-부분 또는 2-부분 충전 방법이 사용된다. 1-부분 충전 방법은 제 2 공동부(27)의 예에서 설명되지만, 제 1 공동부(26)를 특수 재료(48)로 충전 시에도 적용될 수 있다.
자유 분말 입자는 흡입 장치(49) 및 제 2 공동부(27)를 릴리스하는 제 2 지그(50B)를 이용해서 제 2 공동부(27)의 영역에서 흡입된다(도 4o). 제 2 공동부(27) 내의 경질 재료 입자(42)의 방향 설정을 보장하기 위해, 경질 재료 입자(42)를 고정시키는 접착제(52)가 사용될 수 있다. 접착제(52)의 사용은, 추가 재료층 또는 특수 재료의 도포 시 경질 재료 입자(42)의 방향 설정 및 위치가 변경되지 않는다는 장점을 갖는다. 사용된 접착제(52)의 특성은 분말 재료(41), 경질 재료 입자(42) 및/또는 특수 재료(48)에 대해 조정된다. 제 2 공동부(27)는 접착제(52)로 충전되고, 접착제(52)가 경화되지 않는 한, 경질 재료 입자(42)는 접착제(52) 내에 배치되고(도 4q), 제 2 공동부(27)는 접착제(52)가 경화된 후에 특수 재료(48)로 충전된다(도 4r). 설명된 1-부분 충전 방법에서, 먼저 삽입 요소들(42)이 제 2 공동부(27) 내에 배치되고, 이어서 제 2 공동부(27)는 특수한 재료(48)로 충전된다. 대안으로서, 1-부분 충전 방법에서, 먼저 특수 재료(48)로 제 2 공동부(27) 내부가 채워진 후에, 삽입 요소들(42)이 특수 재료(48) 내에 배치된다.
제 2 공동부(27)가 특수 재료(48)로 충전된 후에, 제 1 구성부(10)의 층구성은 계속된다. 구축 평면(43)은 조절 방향(45)으로 제 5 층 두께(d5)만큼 하강되고(도 4r), 분말 재료(41)의 제 5 분말층(53)이 분말 공급부에 의해 구축 평면(43) 위에 도포된다(도 4s). 프린트 헤드는 제 5 재료 영역(25)에서 제 5 접착층을 도포하고, 상기 접착층은 제 5 재료 영역(25) 내의 제 5 분말층(53)의 자유 분말 입자를 결합한다(도 4t). 제 5 재료 영역(25) 내의 자유 분말 입자의 결합 후에, 제 1 구성부(10)의 층구성은 종료된다. 제 1 구성부(10)는 후속 압축 공정에서, 예를 들어 열간 가압 및/또는 소결에 의해 압축되어 연마 가공 공구용 가공 세그먼트를 형성한다.
제 1 구성부(10)는 동일한 분말 재료(41)로 5개의 재료 영역(17, 18, 21, 23, 25)으로부터 적층 제조된다. 대안으로서, 제 1 구성부(10)의 재료 영역들은 다양한 분말 재료(41)로부터 제조될 수 있다. 추가 가공되어 연마 가공 공구용 가공 세그먼트를 형성하는 구성부들의 경우, 예를 들어 제 1 재료 영역에는 제 1 분말 재료가 사용되고, 다른 재료 영역들에는 제 2 분말 재료가 사용될 수 있고, 이 경우 베이스 바디와 가공 세그먼트들의 결합과 관련해서 제 1 분말 재료의 특성들이 선택되고, 절단 요소들(42)의 기계적 결합과 관련해서 제 2 분말 재료의 특성들이 선택된다. 가공 세그먼트들과 베이스 바디가 용접되어야 할 경우, 용접 가능한 제 1 분말 재료가 선택된다.
제 1 구성부(10)에서, 삽입 요소들(42)은 특수 재료(48)에 매립되며, 제 1 및 제 2 공동부(26, 27)의 충전은 1-부분 또는 2-부분 충전 방법으로 이루어진다. 삽입 요소들(42)은 특수 재료(48)에 매립되지 않아도 된다. 대안으로서, 제 1 및 제 2 공동부(26, 27) 내의 삽입 요소들(42)이 분말 재료(41) 내에 배치될 수 있고, 이러한 경우에 상기 분말 재료(41)는 제 1 및 제 2 공동 부(26, 27)로부터 부분적으로만 제거된다. 제 1 구성부(10)가 압축을 위해 열간 가압 및/또는 소결에 의해 후속 가공되고 삽입 요소들(42)이 열간 가압 및/또는 소결 시 사용된 분말 재료(41)에 의해 손상되는 경우에, 특수 재료(48)의 사용이 제안된다. 특수 재료(48)는, 분말 재료(41)와 화학 결합을 형성하여 삽입 요소들(42)을 기계적으로 결합시키도록 선택된다.
도 5a 내지 도 5e는 직방체로서 형성되며 구축 방향(66)으로 5개의 포개어진 실린더형 횡단면 영역(61, 62, 63, 64, 65)으로부터 구성부를 적층 제조하기 위한 본 발명에 따른 방법을 이용해서 구성된 추가 구성부(60)를 도시한다. 이 경우, 도 5a는 제 1 횡단면 영역(61)을, 도 5b는 제 2 횡단면 영역(62)을, 도 5c는 제 3 횡단면 영역(63)을, 도 5d는 제 4 횡단면 영역(64)을 그리고 도 5e는 제 5 횡단면 영역(65)을 도시한다.
구성부(60)는 분말 재료(67) 및 단일 경질 재료 입자(42)로서 형성된 절단 요소 형태의 삽입 요소들로부터 제조되며, 이하 제 2 구성부(60)라고 한다. 삽입 요소들(42)은 제 2 구성부(60) 내의 규정된 위치에 배치되고, 이 경우 제 1 구성부(10) 및 제 2 구성부(60)에 대한 삽입 요소들(42)의 분포는 일치한다. 제 1 구성부(10)에서 제 1 횡단면 영역(11)은 하부면을 형성하는 한편, 제 2 구성부(60)는 받침대로서 기판(68) 위에 구성된다. 기판(68)은, 예를 들면 후속 가공 공정에서 연마 가공 공구의 베이스 바디에 연결되는 금속 박판이다.
제 1 횡단면 영역(61)은 제 1 외부 재킷면(70)을 갖는 제 1 외부 링(69) 및 제 1 배치 영역(72)을 둘러싸는 제 1 지지 링(71)을 포함한다. 제 2 횡단면 영역(62)은 제 2 외부 재킷면(74)을 갖는 제 2 외부 링(73) 및 제 2 배치 영역(76)을 둘러싸는 제 2 지지 링(75)을 포함한다. 제 3 횡단면 영역(63)은 제 3 외부 재킷면(78)을 갖는 제 3 외부 링(77) 및 제 3 배치 영역(80)을 둘러싸는 제 3 지지 링(79)을 포함한다. 제 4 횡단면 영역(64)은 제 4 외부 재킷면(82)을 갖는 제 4 외부 링(81) 및 제 4 배치 영역(84)을 둘러싸는 제 4 지지 링(83)을 포함한다. 제 5 횡단면 영역(65)은 제 5 외부 재킷면(86)을 갖는 제 5 외부 링(85)을 포함한다.
횡단면 영역(61-65)의 외부 링들(69, 73, 77, 81, 85)은 사각형 실린더의 형태로 구성되며, 제 2 구성부(60)를 주변 분말 재료(67)로부터 제한한다. 실시예에서 배치 영역들(72, 76, 80, 84)은 정사각형으로 형성되고, 정사각형 지지 링(71, 75, 79, 83)으로 둘러싸여 있다. 폐쇄된 정사각형 지지 링(71, 75, 79, 83) 대신에 폐쇄된 다른 횡단면 형상이 지지 링에 사용될 수 있다.
도 6a 및 도 6b는 도 5a 내지 도 5e의 절단면 A-A를 따라(도 6a) 그리고 도 5a 내지 도 5e의 절단면 B-B을 따라(도 6b) 구축 방향(66)에 대해 평행하게 제 2 구성부(60)의 제 1 및 제 2 횡단면을 도시한다. 제 2 구성부(60)의 5개의 횡단면 영역(61-65)은 구축 방향(66)으로 적층된다.
제 2 구성부(60)의 층구성 시, 제 2 구성부(60)로부터 분말 재료(67)의 배출을 저지하는 외부 기하학적 형상이 얻어진다. 제 2 구성부(60)의 외부 기하학적 형상은 기판(68) 및 외부 링(69, 73, 77, 81, 85)에 의해 형성된다. 기판(68)은 제 1 외부 링(69)에 연결되고, 제 1 외부 링(69)은 제 2 외부 링(73)에 연결되고, 제 2 외부 링(73)은 제 3 외부 링(77)에 연결되고, 제 3 외부 링(77)은 제 4 외부 링(81)에 연결되며, 제 4 외부 링(81)은 제 5 외부 링(85)에 연결된다.
제 2 구성부(60)는 5개의 제 1 지지 구조(87)와 4개의 제 2 지지 구조(88)를 갖는다. 제 1 지지 구조(87)는 제 1, 제 2 및 제 3 지지 링(71, 75, 79)으로 구성되고, 제 1 삽입 높이(h1)를 갖는다. 제 2 지지 구조(88)는 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 지지 링(71, 75, 79, 83)으로 구성되고, 제 2 삽입 높이(h2)를 갖는다. 제 1 및 제 2 지지 구조(87, 88)는 기판(68)에 연결되어 제 2 구성부(60)에 견고하게 고정된다. 제 1 지지 구조(87)의 구성을 위해 제 1 지지 링(71)은 기판(68)에 연결되고, 제 2 지지 링(75)은 제 1 지지 링(71)에 연결되고, 제 3 지지 링(79)은 제 2 지지 링(75)에 연결된다. 제 2 지지 구조(88)의 구성을 위해 제 1 지지 링(71)은 기판(68)에 연결되고, 제 2 지지 링(75)은 제 1 지지 링(71)에 연결되고, 제 3 지지 링(79)은 제 2 지지 링(75)에 연결되고, 제 4 지지 링(83)은 제 3 지지 링(79)에 연결된다.
도 7a 내지 도 7m은 단일 경질 재료 입자(42)로서 형성되며 규정되어 배치된 삽입 요소들에 의해 분말 재료(67)로부터 제 2 구성부(60)를 적층 제조하기 위한 본 발명에 따른 방법의 연속하는 방법 단계들을 도시한다. 제 2 구성부(60)는 후속 압축 공정에서 예를 들어 열간 가압 및/또는 소결에 의해 압축되어 연마 가공 공구용 가공 세그먼트를 형성한다
제 2 구성부(60)는 구축 평면(91), 분말 공급부 및 프린트 헤드를 포함하는 장치에 의해 적층 제조된다. 분말 공급부를 이용해서, 제 1 층 두께(d1)를 갖는 분말 재료(67)의 제 1 분말층(92)이 도포된다(도 7a). 프린트 헤드는 제 1 외부 링(69)과 제 1 지지 링(71)의 영역에 접착제를 도포하고, 상기 접착제는 분말 재료(67)의 자유 분말 입자를 제 1 외부 링(69)과 제 1 지지 링(71)에 결합한다(도 7b).
분말 공급부에 의해, 제 2 층 두께(d2)를 갖는 분말 재료(67)의 제 2 분말층(93)이 도포된다(도 7c). 프린트 헤드는 제 2 외부 링(73)과 제 2 지지 링(75)의 영역에 접착제를 도포하고, 상기 접착제는 분말 재료(67)의 자유 분말 입자를 제 2 외부 링(73)과 제 2 지지 링(75)에 결합한다(도 7d). 분말 공급부에 의해, 제 3 층 두께(d3)를 갖는 분말 재료(67)의 제 3 분말층(94)이 도포된다(도 7e). 프린트 헤드는 제 3 외부 링(77)과 제 3 지지 링(79)의 영역에 접착제를 도포하고, 상기 접착제는 분말 재료(67)의 자유 분말 입자를 제 3 외부 링(77)과 제 3 지지 링(79)에 결합한다(도 7f).
제 1 지지 구조(87)의 제 1 삽입 높이(h1)는 제 3 횡단면 영역(63)의 제조 후에 달성되고, 경질 재료 입자(42)는 제 1 지지 구조(87) 내에 배치될 수 있다. 먼저, 제 1 지지 구조(87) 영역 내의 분말 재료(67)의 자유 분말 입자가 흡입 장치(49)에 의해 흡입된다(도 7g). 이를 위해, 제 1 지지 구조(87)를 릴리스하는 제 1 지그(95A)가 층구조 상에 배치되고, 흡입 장치(49)에 의해 제 1 지지 구조(87)로부터 분말 재료(67)의 자유 분말 입자가 제거된다. 흡입 장치(49)의 흡입력에 의해 흡입 높이가 조정될 수 있다.
분말 재료(67)의 흡입 후에 제 1 지지 구조(87)는 특수 재료(48)로 충전되고, 경질 재료 입자(42)는 제 1 지지 구조(87)의 내부에 배치되고, 분말 공급부에 의해 제 4 층 두께(d4)를 갖는 분말 재료(67)의 제 4 분말층(96)이 도포된다(도 7h). 프린트 헤드는 제 4 외부 링(81)과 제 4 지지 링(83)의 영역에 접착제를 도포하고, 상기 접착제는 분말 재료(67)의 자유 분말 입자를 제 4 외부 링(81)과 제 4 지지 링(83)에 결합한다(도 7i).
제 2 지지 구조(88)의 제 2 삽입 높이(h2)는 제 4 횡단면 영역(64)의 제조 후에 달성되고, 경질 재료 입자(42)는 제 2 지지 구조(88) 내에 배치될 수 있다. 먼저, 제 2 지지 구조(88) 영역 내의 분말 재료(67)의 자유 분말 입자가 흡입 장치(49)에 의해 흡입된다(도 7j). 이를 위해, 제 2 지지 구조(88)를 릴리스하는 제 2 지그(95B)가 층구조 상에 배치되고, 흡입 장치(49)에 의해 분말 재료(67)의 자유 분말 입자가 제 2 지지 구조(88)로부터 부분적으로 제거된다. 흡입 장치(49)의 흡입력에 의해 흡입 높이가 조정될 수 있다. 실시예에서, 분말 재료(67)는 제 2 삽입 높이(h2)의 절반 이상으로 흡입되고, 분말 재료(67)의 약 50%는 제 2 지지 구조(88) 내에 남아있게 된다.
분말 재료(67)의 부분적인 흡입 후에, 경질 재료 입자(42)는 제 2 지지 구조(88) 내에 배치되고, 분말 공급부에 의해 제 5 층 두께(d5)를 갖는 분말 재료(67)의 제 5 분말층(97)이 도포된다(도 7k). 프린트 헤드는 제 5 외부 링(85)의 영역에 접착제를 도포하고, 상기 접착제는 분말 재료(67)의 자유 분말 입자를 제 5 외부 링(85)에 결합한다(도 7l). 도 7M은 분말 재료(67)로부터 적층 제조되며 규정되어 배치된 다수의 삽입 요소(42)를 갖는 제 2 구성부(60)를 도시한다.
제 2 구성부(60)는 동일한 분말 재료(67)를 갖는 5개의 분말층(92, 93, 94, 96, 97)으로 적층 제조된다. 대안으로서, 제 2 부재(60)의 5개의 분말층(92, 93, 94, 96, 97)은 상이한 분말 재료(67)로부터 제조될 수 있다. 추가 가공되어 연마 가공 공구용 가공 세그먼트를 형성하는 구성부들에서 예를 들어 제 1 분말층(92)을 위해 제 1 분말 재료가 사용될 수 있고, 추가 분말층들(93, 94, 96, 97)을 위해 제 2 분말 재료가 사용될 수 있고, 이 경우 베이스 바디에 가공 세그먼트의 결합과 관련해서 제 1 분말 재료의 특성이 선택되고, 삽입 요소들(42)의 기계적 연결과 관련해서 제 2 분말 재료의 특성이 선택된다. 가공 세그먼트들이 베이스 바디에 용접되어야 하는 경우에, 용접 가능한 제 1 분말 재료가 선택된다.
제 2 구성부(60)의 외부 기하학적 형상은 제 5 횡단면 영역(65)에서 개방되도록 설계되므로, 제 2 구성부(60)는 후속 압축 공정을 위해 수직으로 이송되어야 한다. 제 5 횡단면 영역(65)에서도 제 2 구성부(60)를 외부로 제한하기 위해, 제 5 횡단면 영역(65)은 대안으로서 제 4 외부 링(81)에 연결된 커버 요소를 형성할 수도 있다. 이를 위해, 프린트 헤드는 제 5 횡단면 영역(65)에 접착층을 도포하고, 상기 접착층은 분말 재료(67)의 자유 분말 입자를 커버 요소에 결합한다.
제 1 및 제 2 지지 구조(87, 88)는 폐쇄된 횡단면 형상을 갖지만, 아래로 개방되도록 설계된다. 흡입 장치(49)가 제 1 및 제 2 지지 구조(87, 88)로부터 너무 많은 분말 재료(67)를 흡입하는 것을 저지하기 위해, 흡입 장치(49)의 흡입력이 적절하게 조정된다. 대안으로서 제 1 및 제 2 지지 구조(87, 88)는 하부면에 제 1 및 제 2 지지 구조(87, 88)를 주변 분말 재료(67)로부터 제한하는 바닥면을 가질 수 있다.

Claims (8)

  1. 구성부(10; 60)의 3차원 데이터에 기초하여 자유 분말 입자를 포함하는 분말 재료(41; 67)로부터 구성부(10; 60)를 적층 제조하기 위한 방법으로서, 하기 방법 단계들, 즉
    - 상기 구성부(10; 60)를 N ≥ 2인, N 개의, 구축 방향(16; 66)으로 연속하는 실린더형 횡단면 영역(11, 12, 13, 14, 15; 61, 62, 63, 64, 65)으로 분해하는 단계로서, 각각의 상기 횡단면 영역(11, 12, 13, 14, 15; 61, 62, 63, 64, 65)은 상기 구축 방향(16; 66)에 대해 수직인 2차원 단면적과 상기 구축 방향(16; 66)에 대해 평행한 층 두께(d1, d2, d3, d4, d5)로 형성되는 것인 단계,
    - 상기 구축 방향(16; 66)에 대해 수직인 구축 평면(43; 91) 위에 상기 분말 재료(41; 67)의 제 1 분말층(44; 92)을 적층하는 단계,
    - 상기 구성부(10; 60)의 제 1 횡단면 영역(11; 61)에서 상기 제 1 분말충(44; 92)의 자유 분말 입자를 적어도 부분적으로 서로 결합시키는 단계,
    - 상기 구축 평면(43; 91) 위에 상기 구축 방향(16; 66)으로 상기 분말 재료(41; 67)의 추가 분말층들(46, 47, 51, 53; 93, 94, 96, 97)을 차례로 적층하는 단계, 및
    - 상기 분말 재료(41; 67)의 각각의 추가 분말층(46, 47, 51, 53; 93, 94, 96, 97)에서 상기 구성부(10; 60)의 각각의 횡단면 영역(12, 13, 14, 15; 62, 63, 64, 65) 내의 자유 분말 입자를 적어도 부분적으로 서로 결합시키고 그 아래에 놓인 상기 구성부(10; 60)의 횡단면 영역(11, 12, 13, 14; 61, 62, 63, 64)에 결합시키는 단계
    를 포함하는 방법에 있어서,
    상기 구성부(10; 60)의 적층 제조 동안 상기 횡단면 영역(11, 12, 13, 14, 15; 61, 62, 63, 64, 65) 내에 또는 상기 구축 방향(16; 66)으로 연속하는 다수의 횡단면 영역(11, 12, 13, 14, 15; 61, 62, 63, 64, 65) 내에 배치된 자유 분말 입자는 상기 구성부(10; 60)로부터 적어도 부분적으로 제거되는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 구성부(10; 60)에서 삽입 요소들(42)을 위한 배치 영역(19, 22, 24; 72, 76, 80, 84)이 규정되고, 상기 배치 영역(19, 22, 24; 72, 76, 80, 84)을 둘러싸는 상기 분말 재료(41; 67)의 자유 분말 입자는 서로 결합되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 구성부(10) 내에 상기 삽입 요소들(42)을 위한 공동부(26, 27)가 적층 구성되고, 적층 제조 동안 상기 삽입 요소들(42)은 상기 공동부(26, 27) 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 배치 영역(19, 22, 24)을 포함하는 상기 구성부(10)의 횡단면 영역(12, 13, 14)에 대해 상기 배치 영역(19, 22, 24) 외에 재료 영역(18, 21, 23)이 규정되고, 상기 배치 영역(19, 22, 24)을 포함하지 않는 상기 구성부(10)의 횡단면 영역(11, 15)에 대해 재료 영역(17, 25)이 규정되고, 재료 영역(17, 18, 21, 23, 25) 내의 상기 분말 재료(41)의 자유 분말 입자는 서로 결합되고, 상기 재료 영역들(17, 18, 21, 23, 25)은 상기 삽입 요소들(42)을 위한 상기 공동부(26, 27)를 제한하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 공동부(26, 27)가 상기 삽입 요소들(42)의 배치를 위해 요구되는 삽입 높이(h1, h2)를 가지면, 상기 분말 재료(41)의 자유 분말 입자는 상기 공동부(26, 27)로부터 적어도 부분적으로 제거되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 2 항에 있어서, 상기 구성부(60) 내에 상기 삽입 요소들(42)을 위한 폐쇄형 지지 구조(87, 88)가 적층 구성되고, 적층 제조 동안 상기 삽입 요소들(42)은 상기 폐쇄형 지지 구조(87, 88) 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 배치 영역(72, 76, 80, 84)을 포함하는 상기 구성부(60)의 횡단면 영역(61, 62, 63, 64)에 대해 지지 링(71, 75, 79, 83)이 규정되고, 상기 지지 링(71, 75, 79, 83)은 상기 배치 영역(72, 76, 80, 84)을 둘러싸는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서, 상기 지지 구조(87, 88)가 상기 삽입 요소들(42)의 배치를 위해 요구되는 삽입 높이(h1, h2)를 가지면, 분말 재료(67)의 자유 분말 입자는 상기 지지 구조(87, 88)로부터 적어도 부분적으로 제거되는 것을 특징으로 하는 방법.
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