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1. WO2022008337 - METHOD FOR PRODUCING A THREE-DIMENSIONAL OBJECT LAYER BY LAYER, WITH TARGETED ILLUMINATION OF GRAIN BOUNDARIES

Publication Number WO/2022/008337
Publication Date 13.01.2022
International Application No. PCT/EP2021/068164
International Filing Date 01.07.2021
IPC
B22F 3/105 2006.1
BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
22CASTING; POWDER METALLURGY
FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
3Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor
10Sintering only
105by using electric current, laser radiation or plasma
B33Y 10/00 2015.1
BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
33ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
YADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
10Processes of additive manufacturing
B33Y 30/00 2015.1
BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
33ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
YADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
30Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
B33Y 50/02 2015.1
BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
33ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
YADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
50Data acquisition or data processing for additive manufacturing
02for controlling or regulating additive manufacturing processes
B22F 10/28 2021.1
BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
22CASTING; POWDER METALLURGY
FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
10Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
20Direct sintering or melting
28Powder bed fusion, e.g. selective laser melting or electron beam melting
B22F 10/36 2021.1
BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
22CASTING; POWDER METALLURGY
FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
10Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
30Process control
36of energy beam parameters
Applicants
  • NESS, Stephanie [DE]/[AT]
Inventors
  • NESS, Stephanie
Agents
  • KOHLER SCHMID MÖBUS PATENTANWÄLTE PARTNERSCHAFTSGESELLSCHAFT MBB
Priority Data
20185052.609.07.2020EP
Publication Language German (de)
Filing Language German (DE)
Designated States
Title
(DE) VERFAHREN ZUR SCHICHTWEISEN FERTIGUNG EINES DREIDIMENSIONALEN OBJEKTS, MIT GEZIELTER BELEUCHTUNG VON KORNRÄNDERN
(EN) METHOD FOR PRODUCING A THREE-DIMENSIONAL OBJECT LAYER BY LAYER, WITH TARGETED ILLUMINATION OF GRAIN BOUNDARIES
(FR) PROCÉDÉ DE PRODUCTION D'UN D'OBJET TRIDIMENSIONNEL COUCHE PAR COUCHE, AVEC ÉCLAIRAGE CIBLÉ DE PÉRIPHÉRIES DE GRAINS
Abstract
(DE) Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum schichtweisen Fertigen eines dreidimensionalen Objekts (102), mit folgenden Schritten: Schritt a) eine neue Schicht (105) von Körnern (201) eines metallischen Materials (109) wird auf einem Substrat (104) aufgetragen, wobei die Körner (201) eine mittlere Teilchengröße d50 = DM aufweisen und eine mittlere Schichtdicke SD der neu aufgetragenen Schicht (105) maximal 1,5*DM beträgt, Schritt b) die Topographie des Substrats (104) wird vermessen, einschließlich der Position und Gestalt der einzelnen Körner (201) der neuen Schicht (105); Schritt c) aus der in Schritt b) gemessenen Topographie und der gewünschten Gestalt des dreidimensionalen Objekts (102) wird ein Beleuchtungsplan für die neue Schicht (105) bestimmt; Schritt d) gemäß dem Beleuchtungsplan wird zumindest ein Teil der neuen Schicht (105) von Körnern (201) mit einem Elektronenstrahl (115) lokal beleuchtet, wobei der Elektronenstrahl (115) einen Strahldurchmesser ED auf der Oberfläche des Substrats (104) mit ED≤0,3*DM aufweist, wobei mit dem Elektronenstrahl (115) an einem jeweiligen Korn (201) gezielt ein oder mehrere Teile (202) eines Randes (401) des Korns (201) beleuchtet werden, wodurch das Korn (201) auf dem Substrat (104) fixiert wird, und wobei das jeweilige beleuchtete Korn (201) bei einer Temperatur unterhalb des Schmelzpunkts des metallischen Materials (109) bleibt; wobei die vorhergehenden Schritte a) bis d) mehrfach wiederholt werden, bis das dreidimensionale Objekt (102) vollständig ist. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist eine verbesserte Fertigungsgenauigkeit erreichbar.
(EN) The invention relates to a method for producing a three-dimensional object (102) layer by layer, comprising the following steps: step a) a new layer (105) of grains (201) of a metal material (109) is applied on a substrate (104), the grains (201) having a median particle size d50 = DM and an average layer thickness SD of the newly applied layer (105) being no more than 1.5*DM; step b) the topography of the substrate (104) is surveyed, including the position and shape of the individual grains (201) of the new layer (105); step c) an illumination plan for the new layer (105) is determined from the topography measured in Step b) and the desired shape of the three-dimensional object (102); step d) in accordance with the illumination plan, at least a part of the new layer (105) of grains (201) is illuminated locally with an electron beam (115), the electron beam (115) having a beam diameter ED at the surface of the substrate (104) where ED≤0.3*DM, wherein, at a respective grain (201), one or more parts (202) of a boundary (401) of the grain (201) are illuminated in a targeted manner by means of the electron beam (115), as a result of which the grain (201) is fixed on the substrate (104), and wherein the illuminated grain (201) remains at a temperature below the melting point of the metal material (109); wherein steps a) to d) are repeated multiple times until the three-dimensional object (102) is complete. Improved production accuracy can be achieved by means of the method according to the invention.
(FR) L'invention concerne un procédé de production d'un objet tridimensionnel (102) couche par couche, comprenant les étapes suivantes : étape a) une nouvelle couche (105) de grains (201) d'un matériau métallique (109) est appliquée sur un substrat (104), les grains (201) ayant une taille de particule médiane d50 = DM et une épaisseur de couche moyenne SD de la couche nouvellement appliquée (105) ne dépassant pas 1,5 * DM ; étape b) la topographie du substrat (104) est examinée, y compris la position et la forme des grains individuels (201) de la nouvelle couche (105) ; étape c) un plan d'éclairage pour la nouvelle couche (105) est déterminé à partir de la topographie mesurée à l'étape b) et de la forme souhaitée de l'objet tridimensionnel (102) ; étape d) en fonction du plan d'éclairage, au moins une partie de la nouvelle couche (105) de grains (201) est éclairée localement par un faisceau d'électrons (115), le faisceau d'électrons (115) ayant un diamètre de faisceau ED à la surface du substrat (104) où ED ≤ 0,3 * DM. Au niveau d'un grain respectif (201), une ou plusieurs parties (202) d'une périphérie (401) du grain (201) sont éclairées d'une manière ciblée au moyen du faisceau d'électrons (115), le résultat étant que le grain (201) est fixé sur le substrat (104). Le grain éclairé (201) reste à une température inférieure au point de fusion du matériau métallique (109). Les étapes a) à d) sont répétées de multiples fois jusqu'à ce que l'objet tridimensionnel (102) soit achevé. Une précision de production améliorée peut être obtenue au moyen du procédé selon l'invention.
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