[发明专利]用于在增材制造中制造支撑结构的方法

说明书

一种用于在构件(10)的增材制造中制造支撑结构的方法，包括：a)提供用于具有要支撑的区域(10a)的构件(10)的几何形状，b)设置用于构件(10)的区域(10a)的支撑结构(11)，c)规定用于辐照用于支撑结构(11)的原材料(P)的层(Ln)的辐照图案(M)，其中用于辐照构件(10)的结构的面积辐照矢量(Vh)延伸到支撑结构(11)的区域中，其中为构件(10)和支撑结构(11)规定共同的面积辐照矢量(Vh)，和d)根据所规定的辐照图案(M)选择性地辐照用于构件(10)和所设置的支撑结构(11)的原材料的层(Ln)。

技术领域

本发明涉及一种用于在构件的增材制造中制造支撑结构的方法或一种用于支撑结构的新型辐照策略。此外，还给出一种相应的计算机程序产品、一种设备和一种控制器。

背景技术

所述构件优选设计用于在流体机械中使用，优选在用于产生能量的固定式燃气轮机的热气路径中使用。所述构件优选由超合金，尤其镍基或钴基超合金构成。

在燃气轮机中，通过燃烧燃料，例如气体，产生的热气体的热能和/或流动能被转换为转子的动能(旋转能)。为此，在燃气轮机中构成流动通道，在其轴向方向上支承有转子或轴。如果热气体流过流动通道，则转子叶片加载有力，所述力会转换为作用到轴上的扭矩，所述扭矩驱动涡轮转子，其中旋转能例如能够用于运行发电机。

现代燃气轮机目前不断得到改进，以便提高其效率。然而，这此外会引起在热气路径中的越来越高的温度。用于转子叶片的金属材料，尤其是在第一级中，关于其在高温下的强度、蠕变载荷和热机械疲劳方面不断地被改进。

替选地，所述构件能够是另一构件，例如用于在航空或汽车领域中的应用的高功率构件。

创成或增材制造由于其对工业的颠覆性潜力对于所描述的构件或部件的系列制造也变得越来越令人感兴趣。

增材制造方法(英语：“additive manufacturing”)作为粉末床方法例如包括选择性激光熔融(SLM)或选择性激光烧结(SLS)或电子束熔融(EBM)。其它增材方法例如是“Directed Energy Deposition，定向能量沉积(DED)”方法，尤其是激光沉积焊接、电子束或等离子粉末焊接、线焊、金属粉末注塑、所谓的“sheet lamination，片材层压”方法或热喷涂方法(VPS LPPS，GDCS)。

例如从EP 2 601 006 B1中已知一种用于选择性激光熔融的方法。

此外，对于复杂或精细地构造的构件，例如迷宫状结构、冷却结构和/或轻质结构，增材制造方法被证明是特别有利的。尤其，由于特别短的工艺步骤链，增材制造是有利的，因为构件的制造或生产步骤能够在很大程度上基于相应的CAD文件(“Computer-Aided-Design，计算机辅助设计”)进行，并且必要时能够选择相应的制造参数。

计算机程序产品，如当前所描述，例如能够作为(易失性或非易失性)存储介质，例如存储卡、USB棒、CD-ROM或DVD，或者也呈从服务器和/或在网络中提供或包含的可下载的文件的形式。此外，例如也能够在无线通信网络中通过借助计算机程序产品传输相应的文件来提供。计算机程序产品通常能够包括程序代码、机器代码或数字控制指令，如G代码，和/或其它可执行的程序指令。

新型的增材制造技术的应用，例如选择性激光熔融或“Laser powder bedfusion，激光粉末床熔合”，在可实现的构件的设计中具有有利的大的自由度的情况下部分地需要使用所谓的支撑结构。一旦低于要支撑的区域或构件部段与构造平台的表面的例如为40°的临界悬垂角，这就变得必要了。此外，在构造过程期间，也可能需要支撑结构将构件机械支撑或固定在结构空间中，以便不仅能够达到特定的构造结果，而且还能够防止构件从构造平台机械脱离(“撕裂”)。这尤其会在大型构件和所构造的结构的机械或热机械应力强的情况下发生。这种应力此外主要沿竖直方向，意即沿着结构的构造方向出现。