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DE102016211068A1 - Verfahren zum Herstellen mindestens eines Bauteils - Google Patents

Verfahren zum Herstellen mindestens eines Bauteils Download PDF

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DE102016211068A1
DE102016211068A1 DE102016211068.3A DE102016211068A DE102016211068A1 DE 102016211068 A1 DE102016211068 A1 DE 102016211068A1 DE 102016211068 A DE102016211068 A DE 102016211068A DE 102016211068 A1 DE102016211068 A1 DE 102016211068A1
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DE
Germany
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selective
subarea
sintering device
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE102016211068.3A
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English (en)
Inventor
Markus Schlemmer
Gerhard-Heinz Rösele
Andreas HARTUNG
Manfred Schill
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MTU Aero Engines AG
Original Assignee
MTU Aero Engines AG
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Publication date
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Priority to PCT/DE2016/000426 priority patent/WO2017220058A1/de
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen mindestens eines Bauteils (14), insbesondere eines Bauteils einer Strömungsmaschine. Das Verfahren umfasst zumindest die Schritte a) generatives Herstellen zumindest eines ersten Teilbereichs (12) des Bauteils (14) aus einem mittels einer selektiven Strahlschmelz- und/oder Strahlsintervorrichtung verfestigten Pulver, b) Bereitstellen zumindest eines zweiten Teilbereichs (22) des Bauteils (14), c) Anordnen des zweiten Teilbereichs (22) am ersten Teilbereich (12) und d) Verschweißen des ersten Teilbereichs (12) mit dem zweiten Teilbereich (22) mittels der Strahlschmelz- und/oder Strahlsintervorrichtung. Die Erfindung betrifft weiterhin ein entsprechendes Bauteil (14).

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen mindestens eines Bauteils sowie ein Bauteil, insbesondere für eine Strömungsmaschine.
  • Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung von einzelnen Bauteilbereichen oder vollständigen Bauteilen sind in einer großen Vielzahl bekannt. Insbesondere sind additive bzw. generative Fertigungsverfahren (sog. Rapid Manufacturing- bzw. Rapid Prototyping-Verfahren) bekannt, bei denen das Bauteil, bei dem es sich beispielsweise um ein Bauteil einer Strömungsmaschine bzw. eines Flugtriebwerks handeln kann, schichtweise aufgebaut wird. Vorwiegend metallische Bauteile können beispielsweise durch Laser- bzw. Elektronenstrahlschmelz- oder -sinterverfahren hergestellt werden. Dabei wird zunächst schichtweise mindestens ein pulverförmiger Bauteilwerkstoff auf eine Bauteilplattform im Bereich einer Aufbau- und Fügezone der Vorrichtung aufgetragen. Anschließend wird das Pulver schichtweise lokal verfestigt, indem das Pulver im Bereich der Aufbau- und Fügezone selektiv Energie mittels wenigstens eines Hochenergiestrahls, zum Beispiel eines Elektronen- oder Laserstrahls zugeführt wird, wodurch der Bauteilwerkstoff schmilzt und/oder versintert. Der Hochenergiestrahl wird dabei in Abhängigkeit einer Schichtinformation der jeweils herzustellenden Bauteilschicht gesteuert. Die Schichtinformationen werden üblicherweise aus einem 3D-CAD-Körper des Bauteils erzeugt und in einzelne Bauteilschichten unterteilt. Nach dem Verfestigen wird die Bauteilplattform schichtweise um eine vordefinierte Schichtdicke abgesenkt. Danach werden die genannten Schritte bis zur endgültigen Fertigstellung des gewünschten Bauteilbereichs oder des gesamten Bauteils wiederholt. Auf diese Weise lassen sich insbesondere Bauteile mit einer hohen geometrischen Komplexität herstellen.
  • Als nachteilig an den bekannten generativen Herstellungsverfahren ist der Umstand anzusehen, dass Bauteile in der Regel nur aus einem einzigen Bauteilwerkstoff hergestellt werden können. Dementsprechend können Bauteile, die für eine zusätzliche Funktionsintegration aus zwei oder mehr Teilbereichen bestehen, nicht oder nur mit hohem Aufwand hergestellt werden, da ein Wechsel des Bauteilwerkstoffs während der Herstellung problematisch ist. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, welches eine flexiblere Herstellung mindestens eines Bauteils mit zwei oder mehr Teilbereichen ermöglicht. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein entsprechendes Bauteil anzugeben, das aus zwei oder mehr Teilbereichen besteht.
  • Die Aufgaben werden erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Bauteil gemäß Patentanspruch 14 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben, wobei vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens als vorteilhafte Ausgestaltungen des Bauteils und umgekehrt anzusehen sind.
  • Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen mindestens eines Bauteils, insbesondere eines Bauteils einer Strömungsmaschine. Erfindungsgemäß werden dabei zumindest die Schritte a) generatives Herstellen zumindest eines ersten Teilbereichs des Bauteils aus einem mittels einer selektiven Strahlschmelz- und/oder Strahlsintervorrichtung verfestigten Pulver, b) Bereitstellen zumindest eines zweiten Teilbereichs des Bauteils, c) Anordnen des zweiten Teilbereichs am ersten Teilbereich und d) Verschweißen des ersten Teilbereichs mit dem zweiten Teilbereich mittels der Strahlschmelz- und/oder Strahlsintervorrichtung durchgeführt. Mit anderen Worten ist es also erfindungsgemäß vorgesehen, dass lediglich ein erster Teilbereich oder Abschnitt des Bauteils generativ hergestellt wird. Danach wird wenigstens ein zweiter Teilbereich des Bauteils bereitgestellt, am ersten Teilbereich angeordnet und mit Hilfe der selektiven Strahlschmelz- und/oder Strahlsintervorrichtung mit dem ersten Teilbereich verschweißt. Der zweite Teilbereich wird demnach nicht zusammen mit dem ersten Teilbereich aufgebaut, sondern gesondert hergestellt und mit Hilfe der ohnehin vorhandenen selektiven Strahlschmelz- und/oder Strahlsintervorrichtung mit dem ersten Teilbereich verschweißt. Hierdurch ist es möglich, das Bauteil über eine Hybridbauweise herzustellen, bei welcher der zweite Teilbereich aus einem anderen Werkstoff als den ersten Teilbereich bestehen kann, wobei grundsätzlich auch identische Werkstoffe für den ersten und zweiten Teilbereich vorgesehen sein können. Weiterhin ist es möglich, den zweiten Teilbereich mit Hilfe abweichender, das heißt nicht-generativer Fertigungsverfahren herzustellen, wodurch eine entsprechende Zeit- und Kostenersparnis realisiert werden kann. Beispielsweise kann ein großflächiger und/oder geometrisch einfach aufgebauter zweiter Teilbereich separat hergestellt und mit dem ersten Teilbereich, der beispielsweise kleiner und/oder geometrisch komplexer sein kann, verschweißt werden. Dies ermöglicht eine flexiblere und schnellere Herstellung mindestens eines Bauteils mit zwei oder mehr Teilbereichen.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der erste Teilbereich in Schritt a) generativ auf einer Bauteilplattform und/oder auf einer Stützstruktur aufgebaut wird. Eine Bauteilplattform erlaubt auf einfache Weise ein schichtweises Absenken um eine vordefinierte Schichtdicke, wodurch der schichtweise Aufbau des ersten Teilbereichs entsprechend präzise durchgeführt werden kann. Bei pulverbasierten Herstellungsverfahren stützt in erster Linie das ungebundene Pulver den ersten Teilbereich des Bauteils. Nimmt die Bauteildichte während der Herstellung stark zu, kann der erste Teilbereich aber im Pulverbett absinken. Deshalb kann es vorteilhaft sein, eine oder mehrere Stützstrukturen zur Abstützung einzusetzen. Bei der thermischen Herstellung großer Bauteile oder bei Bauteilen mit ungünstigen Querschnittsprüngen aus Pulvermaterial können Stützstrukturen zudem einem Verzug vorbeugen. Weiterhin kann über eine Stützstruktur Wärme beispielsweise in eine Bauplattform oder andere Wärmesenken abgeführt werden. Ebenso ist es möglich, dass der erste Teilbereich während seiner Herstellung eine feste Verbindung mit der Bauplattform eingeht. Zur besseren Entfernung kann der erste Teilbereich daher auf einer Stützstruktur aufgebaut werden, die beispielsweise die Anbindung zu einer Bauplattform vermittelt. Die Stützstruktur kann grundsätzlich ebenfalls generativ gebaut oder gesondert hergestellt sein.
  • Weitere Vorteile ergeben sich, wenn der erste Teilbereich durch ein Trennverfahren, insbesondere durch Drahterodieren, von der Bauteilplattform und/oder der Stützstruktur getrennt wird. Das Trennen des Teilbereichs von der Bauteilplattform bzw. der Stützstruktur wird vorzugsweise erst nach Fertigstellung des Bauteils durchgeführt. Insbesondere Drahterodieren ermöglicht eine besonders schnelle und präzise Trennung, da der dabei erzeugte Funke stets an der Stelle überspringt, an der der Abstand zwischen dem Bauteil und dem zum Drahterodieren verwendeten Draht minimal ist. Mittels Drahterosion lassen sich zudem alle leitenden Materialien unabhängig von ihrer Härte bearbeiten. Auch bei großer Materialdicke sind dabei extrem geringe Schnittbreiten möglich. Die bearbeiteten Konturen sind zudem besonders maßhaltig und formgenau.
  • Weitere Vorteile ergeben sich, wenn der generativ hergestellte erste Teilbereich wenigstens einen Hohlraum mit unverfestigtem Pulver aufweist. Mit anderen Worten wird der erste Teilbereich derart aufgebaut, dass er einen oder mehrere Hohlräume aufweise, die mit nicht-verfestigtem Pulver befüllt sind. Abgesehen davon, dass das im Hohlraum befindliche Pulver die Maßhaltigkeit des ersten Teilbereichs sicherstellt, ist dies insbesondere bei der Herstellung von Bauteilen von Vorteil, die wenigstens ein Dämpfungselement aufweisen sollen, beispielsweise von Impulsverstimmern. Das im Hohlraum befindliche Pulver kann dabei als Dämpfung fungieren. Der wenigstens eine Hohlraum kann zudem grundsätzlich geschlossen oder nach wenigstens einer Seite hin offen sein, beispielsweise bezüglich der Aufbaurichtung nach oben.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass der wenigstens eine Hohlraum vor dem Anordnen des zweiten Teilbereichs in Schritt c) zumindest teilweise entleert wird. Durch eine teilweise Entleerung kann eine einfache Optimierung in Richtung eines gewünschten akustischen Verhaltens bzw. eine Anpassung an eine gewünschte Resonanzfrequenz vorgenommen werden. Ebenso ist es möglich, den wenigstens einen Hohlraum vollständig zu entleeren, beispielsweise durch Absaugen des unverfestigten Pulvers. Dabei kann es weiterhin vorgesehen sein, dass ein Teil oder das gesamte unverfestige Pulver aus dem Bauraum der selektiven Strahlschmelz- und/oder Strahlsintervorrichtung entfernt wird, so dass der erste Teilbereich pulverfrei in der selektiven Strahlschmelz- und/oder Strahlsintervorrichtung vorliegt. Dies erleichtert insbesondere die Durchführung von Schritt d), das heißt dem Verschweißen von erstem und zweitem Teilbereich.
  • Weitere Vorteile ergeben sich, wenn vor Schritt c) wenigstens ein Dämpfungselement in dem zumindest teilweise entleerten Hohlraum angeordnet wird. Auch dies ermöglicht eine einfache Optimierung in Richtung eines gewünschten akustischen Verhaltens bzw. eine Anpassung an eine gewünschte Resonanzfrequenz, da anstelle von unverfestigtem Pulver bedarfsweise ein oder mehrere Dämpfungselemente, die eine definierte Geometrie aufweisen und gegebenenfalls aus einem abweichenden Werkstoff bestehen können, im wenigstens einen Hohlraum angeordnet werden können. Beispielsweise kann in jedem Hohlraum ein kugelförmiges Dämpfungselement angeordnet sein, dessen Durchmesser ein Vielfaches des mittleren Partikeldurchmessers des Pulvers beträgt.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass der zweite Teilbereich in Schritt c) derart am ersten Teilbereich angeordnet wird, dass er den wenigstens einen Hohlraum des ersten Teilbereichs verschließt. Mit anderen Worten ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass der zweite Teilbereich als eine Deckel oder Stützstruktur für den wenigstens einen Hohlraum des ersten Teilbereichs ausgebildet ist. Ebenso kann vorgesehen sein, dass mittels des zweiten Teilbereichs zwei oder mehr Hohlräume des ersten Teilbereichs verschlossen werden.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der zweite Teilbereich durch wenigstens ein Fertigungsverfahren aus der Gruppe generative Fertigungsverfahren, Urformen, Umformen, Trennen und/oder Fügen hergestellt. Dies erlaubt eine hohe konstruktive Freiheit bei der Herstellung des zweiten Teilbereichs. Dabei kann auch vorgesehen sein, dass der zweite Teilbereich durch eine Kombination von zwei oder mehr der genannten Fertigungsverfahren hergestellt wird.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der erste Teilbereich in Schritt a) mit einer Vertiefung hergestellt, in welche der zweite Teilbereich in Schritt c) eingesetzt wird. Hierdurch wird sowohl die Anordnung in Schritt c) als auch das Verschweißen in Schritt d) vereinfacht. Vorzugsweise entspricht eine Kontur der Vertiefung einer Kontur des zweiten Teilbereichs, so dass dieser bündig und vorzugsweise vertausch- bzw. verdrehsicher am ersten Teilbereich angeordnet werden kann.
  • Weitere Vorteile ergeben sich, wenn der zweite Teilbereich in Schritt d) umlaufend mit dem ersten Teilbereich verschweißt wird. Hierdurch wird eine besonders betriebssichere stoffschlüssige Verbindung sichergestellt. Wenn der zweite Teilbereich als Deckel eines oder mehrerer Hohlräume verwendet wird, wird hierdurch zusätzlich sichergestellt, dass das oder die im Hohlraum befindliche(n) Dämpfungselement(e) nicht herausfallen können.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass mittels der selektiven Strahlschmelz- und/oder Strahlsintervorrichtung nach Schritt d) ein dritter Teilbereich des Bauteils generativ auf dem ersten und/oder dem zweiten Teilbereich aufgebaut wird. Mit anderen Worten wird wenigstens ein weiterer (dritter) Teilbereich des Bauteils generativ aufgebaut, nachdem der erste und zweite Teilbereich miteinander verschweißt wurden. Hierdurch können besonders komplexe Bauteile in der erfindungsgemäßen Hybridbauweise hergestellt werden. Ebenso kann auf diese Weise ein einfacher Toleranzausgleich durchgeführt werden, indem ein gewisses Untermaß nach dem Verschweißen von erstem und zweitem Teilbereich durch das bedarfsweise Aufbauen des dritten Teilbereichs, bis die gewünschte Endhöhe des Bauteils erreicht ist, ausgeglichen wird.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass mittels der selektiven Strahlschmelz- und/oder Strahlsintervorrichtung mindestens zwei Bauteile, insbesondere mindestens 400 Bauteile in einem Baujob hergestellt werden. Mit anderen Worten werden pro Verfahrensdurchgang mindestens zwei und vorzugsweise 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 550, 600 oder mehr erste Teilbereiche parallel bzw. nebeneinander hergestellt, jeweils mit zugeordneten zweiten Teilbereichen versehen und verschweißt. Auf diese Weise können besonders hohe Stückzahlen des Bauteils in der erfindungsgemäßen Hybridbauweise hergestellt werden, wodurch sich entsprechende Zeit- und Kosteneinsparungen realisieren lassen.
  • Weitere Vorteile ergeben sich, indem als selektive Strahlschmelz- und/oder Strahlsintervorrichtung eine selektive Laserschmelzvorrichtung und/oder eine selektive Lasersintervorrichtung und/oder eine selektive Elektronenstrahlschmelzvorrichtung und/oder eine selektive Elektronenstrahlsintervorrichtung verwendet wird. Hierdurch können Teilbereiche hergestellt werden, deren mechanischen Eigenschaften zumindest im Wesentlichen denen des Bauteilwerkstoffs entsprechen. Zur Erzeugung eines Laserstrahls kann beispielsweise ein CO2-Laser, Nd:YAG-Laser, Yb-Faserlaser, Diodenlaser oder dergleichen vorgesehen sein. Ebenso kann vorgesehen sein, dass zwei oder mehr Hochenergie- bzw. Laserstrahlen verwendet werden. Alternativ oder zusätzlich können durch einen oder mehrere Elektronenstrahlen Hochenergiestrahl Bauteile bzw. Teilbereiche mit nahezu beliebiger Geometrie direkt aus Konstruktionsdaten hergestellt werden. In Abhängigkeit des Bauteilwerkstoffs und der Belichtungsparameter kann es beim Belichten zu einem Aufschmelzen und/oder zu einem Versintern des Pulvers kommen, so dass im Rahmen der vorliegenden Erfindung unter dem Begriff „Verschweißen“ auch „Versintern“ und umgekehrt verstanden werden kann.
  • Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Bauteil, insbesondere für eine Strömungsmaschine, welches wenigstens einen generativ hergestellten ersten Teilbereich und wenigstens einen zweiten Teilbereich, welcher mit dem ersten Teilbereich verschweißt ist, umfasst. Mit anderen Worten ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Bauteil in Hybridbauweise aus wenigstens einem generativ hergestellten ersten Teilbereich und einem zweiten Teilbereich, der mit dem ersten Teilbereich verschweißt ist, hergestellt ist. Hierdurch kann das erfindungsgemäße Bauteil gegenüber einem entsprechenden, ausschließlich generativ oder ausschließlich nicht-generativ hergestellten Bauteil flexibler und schneller hergestellt werden. Vorzugsweise ist das Bauteil dabei durch ein Verfahren gemäß dem ersten Erfindungsaspekt erhältlich und/oder erhalten. Die sich hieraus ergebenden Vorteile sind den Beschreibungen des ersten Erfindungsaspekts zu entnehmen, wobei vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Erfindungsaspekts als vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Erfindungsaspekts und umgekehrt anzusehen sind.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Bauteil als Impulsverstimmer für eine Gasturbine ausgebildet. Hierzu kann das Bauteil wenigstens einen Hohlraum im ersten Teilbereich umfassen, in welchem wenigstens ein Dämpfungselement angeordnet ist. Eine Öffnung des Hohlraums kann mittels des zweiten Teilbereichs verschlossen sein. Das Bauteil kann damit zur Verhinderung oder Dämpfung von Resonanzen in einer Gasturbine, beispielsweise einem Flugtriebwerk, verwendet werden, wodurch sowohl eine Geräuschentwicklung als auch ein dynamisches Langzeitverhalten entsprechend ausgestatteter Baugruppen vorteilhaft verbessert werden können.
  • Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen, sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen von der Erfindung als umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt und erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind. Es sind auch Ausführungen und Merkmalskombinationen als offenbart anzusehen, die somit nicht alle Merkmale eines ursprünglich formulierten unabhängigen Anspruchs aufweisen. Dabei zeigt:
  • 1 eine schematische seitliche Schnittansicht eines generativ auf einer Stützstruktur aufgebauten ersten Teilbereichs eines Bauteils;
  • 2 eine schematische seitliche Schnittansicht des ersten Teilbereichs, an welchem ein zweiter Teilbereich angeordnet ist;
  • 3 eine schematische seitliche Schnittansicht des ersten Teilbereichs, welcher umlaufend mit dem zweiten Teilbereich verschweißt wird; und
  • 4 eine schematische seitliche Schnittansicht des ersten und zweiten Teilbereichs, auf welchen ein dritter Teilbereich generativ aufgebaut wird.
  • 1 zeigt eine schematische seitliche Schnittansicht eines mittels einer selektiven Laserschmelzvorrichtung (nicht gezeigt) generativ auf einer Stützstruktur 10 aufgebauten ersten Teilbereichs 12 eines Bauteils 14 (s. 4). Die Stützstruktur 10 ist ihrerseits in an sich bekannter Weise generativ auf einer Bauteilplattform 16 der selektiven Laserschmelzvorrichtung aufgebaut. Anstelle einer Laserschmelz- oder -sintervorrichtung kann grundsätzlich auch eine Elektronenstrahlschmelz- und/oder -sintervorrichtung verwendet werden. Man erkennt, dass der erste Teilbereich 12 zwei nach oben bzw. in Aufbaurichtung hin offene Hohlräume 18 umfasst. Nach dem generativen Aufbau des ersten Teilbereichs, welcher im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Höhe h von etwa 2,80 mm besitzt, wird der pulverförmige Bauteilwerkstoff vollständig von der Bauteilplattform 16 und damit auch aus den Hohlräumen 18 abgesaugt. Somit liegt der erste Teilbereich 12 pulverfrei in der selektiven Laserschmelzvorrichtung vor. Es versteht sich, dass die genannte Höhe h von etwa 2,80 mm lediglich beispielhaft ist und dass auch größere oder kleinere Höhenparameter h vorgesehen sein können.
  • In einem folgenden Schritt werden die leeren Hohlräume 18 mit jeweils einem kugelförmigen Dämpfungselement 20 bestückt. Anschließend wird ein zweiter Teilbereich 22 in eine Vertiefung 24 des ersten Teilbereichs 12 eingesetzt und verschließt die Hohlräume 18. Der zweite Teilbereich 22 kann damit auch als Stützstruktur oder Deckel bezeichnet werden. Dies ist in 2 in schematischer seitlicher Schnittansicht dargestellt. Die Vertiefung 24 besitzt eine mit der Dicke des zweiten Teilbereichs 22 korrespondierende Tiefe d von etwa 0,2 mm. Der zweite Teilbereich 22 kann grundsätzlich ebenfalls generativ hergestellt sein. Da der zweite Teilbereich 22 aber eine vergleichsweise simple Geometrie besitzt, sind andere Fertigungsverfahren wie beispielsweise Urformen, Umformen, Trennen und dergleichen, einzeln und in beliebiger Kombination, bevorzugt. Der zweite Teilbereich 22 kann aus demselben Bauteilwerkstoff wie der erste Teilbereich 12 bestehen. Alternativ kann ein abweichender Bauteilwerkstoff verwendet werden.
  • In einem weiteren Schritt wird der zweite Teilbereich 22 umlaufend mit dem ersten Teilbereich 12 verschweißt. Das Verschweißen erfolgt mit Hilfe derselben selektiven Laserschmelzvorrichtung, die zum Aufbau des ersten Teilbereichs 12 verwendet wurde und die je nach Typ einen oder mehrere Laserstrahlen 26 erzeugen kann. 3 zeigt zur Verdeutlichung eine schematische seitliche Schnittansicht des ersten Teilbereichs 12, welcher mittels eines Laserstrahls 26 umlaufend mit dem zweiten Teilbereich 22 verschweißt wird. Der erste und der zweite Teilbereich 12, 22 bilden damit einen Behälter für die Dämpfungselemente 20.
  • In einem weiteren, grundsätzlich optionalen Schritt wird mittels der selektiven Laserschmelzvorrichtung auf dem ersten und zweiten Teilbereich 12, 22 mit Pulver ein dritter Teilbereich 28 mit einer Höhe t zwischen etwa 0,4 mm und etwa 0,5 mm generativ aufgebaut, um das endgültige Bauteil 14 herzustellen. 4 zeigt zur Verdeutlichung eine schematische seitliche Schnittansicht des ersten und zweiten Teilbereichs 12, 22, auf welchen der dritte Teilbereich 28 generativ aufgebaut wird. Das Pulver kann derselbe Bauteilwerkstoff sein, der zur Herstellung des ersten Teilbereichs 12 verwendet wurde. Alternativ kann ein abweichender Bauteilwerkstoff verwendet werden. Der erste und der dritte Teilbereich 12, 28 umschließen damit den zweiten Teilbereich 22 vollständig, so dass die Hohlräume 18 besonders betriebssicher verschlossen sind.
  • In einem abschließenden Schritt wird das vorliegend als Impulsverstimmer für ein Flugtriebwerk ausgebildete Bauteil 14 durch Drahterodieren der Stützstruktur 10 von der Bauteilplattform 16 getrennt. Der Trennschritt erfolgt dabei in einem Abstand e von etwa 0,3 mm zur Unterseite des ersten Teilbereichs 12.
  • Obwohl vorstehend lediglich die Herstellung eines einzelnen Bauteils 14 beschrieben wurde, eignet sich das erfindungsgemäße Hybridverfahren auch zur parallelen Herstellung vieler Bauteile 14. Beispielsweise können bei einem Abstand von etwa 1 mm zum jeweiligen Nachbarteil etwa 400 bis 550 oder mehr Bauteile 14 pro Baujob auf der Bauteilplattform 16 hergestellt werden.
  • Bezugszeichenliste
  • 10
    Stützstruktur
    12
    erster Teilbereich
    14
    Bauteil
    16
    Bauteilplattform
    18
    Hohlraum
    20
    Dämpfungselement
    22
    zweiter Teilbereich
    24
    Vertiefung
    26
    Laserstrahl
    28
    dritter Teilbereich
    h
    Höhe
    d
    Dicke
    t
    Höhe
    e
    Abstand

Claims (15)

  1. Verfahren zum Herstellen mindestens eines Bauteils (14), insbesondere eines Bauteils einer Strömungsmaschine, umfassend die Schritte: a) generatives Herstellen zumindest eines ersten Teilbereichs (12) des Bauteils (14) aus einem mittels einer selektiven Strahlschmelz- und/oder Strahlsintervorrichtung verfestigten Pulver; b) Bereitstellen zumindest eines zweiten Teilbereichs (22) des Bauteils (14); c) Anordnen des zweiten Teilbereichs (22) am ersten Teilbereich (12); und d) Verschweißen des ersten Teilbereichs (12) mit dem zweiten Teilbereich (22) mittels der Strahlschmelz- und/oder Strahlsintervorrichtung.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Teilbereich (12) in Schritt a) generativ auf einer Bauteilplattform (16) und/oder auf einer Stützstruktur (10) aufgebaut wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Teilbereich (12) durch ein Trennverfahren, insbesondere durch Drahterodieren, von der Bauteilplattform (16) und/oder der Stützstruktur (10) getrennt wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der generativ hergestellte erste Teilbereich (12) wenigstens einen Hohlraum (18) mit unverfestigtem Pulver aufweist.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Hohlraum (18) vor dem Anordnen des zweiten Teilbereichs (22) in Schritt c) zumindest teilweise entleert wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass vor Schritt c) wenigstens ein Dämpfungselement (20) in dem zumindest teilweise entleerten Hohlraum (18) angeordnet wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Teilbereich (22) in Schritt c) derart am ersten Teilbereich (12) angeordnet wird, dass er den wenigstens einen Hohlraum (18) des ersten Teilbereichs (12) verschließt.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Teilbereich (22) durch wenigstens ein Fertigungsverfahren aus der Gruppe generative Fertigungsverfahren, Urformen, Umformen, Trennen und/oder Fügen hergestellt wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Teilbereich (12) in Schritt a) mit einer Vertiefung (24) hergestellt wird, in welche der zweite Teilbereich (22) in Schritt c) eingesetzt wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Teilbereich (22) in Schritt d) umlaufend mit dem ersten Teilbereich (12) verschweißt wird.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der selektiven Strahlschmelz- und/oder Strahlsintervorrichtung nach Schritt d) ein dritter Teilbereich (28) des Bauteils (14) generativ auf dem ersten und/oder dem zweiten Teilbereich (12, 22) aufgebaut wird.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der selektiven Strahlschmelz- und/oder Strahlsintervorrichtung mindestens zwei Bauteile (14), insbesondere mindestens 400 Bauteile (14) in einem Baujob hergestellt werden.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass als selektive Strahlschmelz- und/oder Strahlsintervorrichtung eine selektive Laserschmelzvorrichtung und/oder eine selektive Lasersintervorrichtung und/oder eine selektive Elektronenstrahlschmelzvorrichtung und/oder eine selektive Elektronenstrahlsintervorrichtung verwendet wird.
  14. Bauteil (14), insbesondere für eine Strömungsmaschine, umfassend wenigstens einen generativ hergestellten ersten Teilbereich (12) und wenigstens einen zweiten Teilbereich (22), welcher mit dem ersten Teilbereich (12) verschweißt ist.
  15. Bauteil (14) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass dieses als Impulsverstimmer für eine Gasturbine ausgebildet ist.
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