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1. WO2011050790 - PROCÉDÉ ET DISPOSITIF PERMETTANT LA FABRICATION D'UN ÉLÉMENT D'UNE TURBOMACHINE

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[ DE ]

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung eines Bauteils einer Strömungsmaschine, insbesondere eines Bauteils einer Turbine oder eines Verdichters, wobei das Verfahren als generatives Fertigungsverfahren zum schichtweisen Aufbau des Bauteils (10) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Herstellung einer oder mehrerer aufeinander folgender Bauteilschichten zumindest teilweise eine laser- oder plasmainduzierte Druckbeaufschlagung der Oberfläche der zuletzt hergestellten Bauteilschicht (12) erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren folgende Schritte umfasst:

a) Schichtweiser Auftrag von mindestens einem pulverförmigen Bauteil Werkstoff (16) auf eine Bauteilplattform, wobei der Auftrag entsprechend der Schichtinformation des herzustellenden Bauteils (10) erfolgt;

b) Schichtweises und lokales Verschmelzen oder Versintern des Bauteilwerkstoffs (16) mittels mindestens eines Laser- oder Elektronenstrahls zur Herstellung der Bauteilschicht (12), wobei mindestens ein Laser (14) oder mindestens eine Elektronenstrahlvorrichtung entsprechend der Schichtinformation des herzustellenden Bauteils (10) über die aufgetragene Bauteilwerkstoffschicht geführt wird;

c) Zumindest teilweise laser- oder plasmainduzierte Druckbeaufschlagung der Oberfläche der Bauteilschicht (12);

d) Schichtweises Absenken der Bauteilplattform um eine vordefinierte Schichtdicke; und e) Wiederholen der Schritte a) bis d) bis zur Fertigstellung des Bauteils (10).

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren folgende Schritte umfasst:

a) Schichtweiser Auftrag von mindestens einem pulverförmigen Bauteilwerkstoff (16) auf eine Bauteilplattform, wobei der Auftrag entsprechend der Schichtinformation des herzustellenden Bauteils (10) erfolgt;

b) Schichtweises und lokales Verschmelzen oder Versintern des Bauteilwerkstoffs (16) mittels mindestens eines Laser- oder Elektronenstrahls zur Herstellung der Bauteilschicht (12), wobei mindestens ein Laser (14) oder mindestens eine Elektronenstrahl Vorrichtung entsprechend der Schichtinformation des herzustellenden Bauteils (10) über die aufgetragene Bauteilwerkstoffschicht geführt wird;

c) Schichtweises Absenken der Bauteilplattform um eine vordefinierte Schichtdicke; d) Wiederholen der Schritte a) bis c);

e) Zumindest teilweise laser- oder plasmainduzierte Druckbeaufschlagung der Oberfläche der Bauteilschicht (12); und

f) Wiederholen der Schritte a) bis e) bis zur Fertigstellung des Bauteils (10).

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ein Rapid-Prototyping- oder Rapid-Manufacturing- Verfahren, insbesondere ein Sintern, Mikrosintern, Schmelzen, Auftragsschweißen mit einem Laser- oder Elektronenstrahl ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der pulverformige Bauteilwerkstoff (16) aus Metall, einer Metall-Legierung, Keramik, Silikat oder einer Mischung davon besteht.

6. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass für das Sintern, Mikrosintern, Schmelzen oder Auftragsschweißen ein C02- oder Nd:YAG-Laser (18) oder ein Elektronenstrahl verwendet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Laser gepulst ist.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die laser- oder plasmainduzierte Druckbeaufschlagung der Oberfläche der zuletzt hergestellten Bauteilschicht (12) mittels eines Plasma- Schock-Peening, insbesondere einem Laser- Schock-Peening mittels einer Laserstrahlquelle (20) oder einem Plasma-Impuls-Peening mittels einer Plasmaimpulsquelle durchgeführt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass für das Laser-Schock-Peening ein Kurzpulslaser verwendet wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserstrahlquelle (20) oder die Plasmaimpulsquelle als Strahlenquelle (14) für das schichtweises und lokales Verschmelzen oder Versintern des Bauteil Werkstoffs (16) verwendet werden.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Form und der Materialaufbau des Bauteils (10) als computergeneriertes Modell bestimmt wird und die daraus generierten Schichtinformationen zur Steuerung von mindestens einer Pulverzuführung (24), der Bauteilplattform, des mindestens einen Lasers (14) oder der mindestens einen Elektronenstrahlvorrichtung und verwendet werden.

12. Vorrichtung zur Herstellung eines Bauteils einer Strömungsmaschine, insbesondere eines Bauteils einer Turbine oder eines Verdichters, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (26) mindestens eine Pulverzuführung (28) zum Auftrag von mindestens einem pulverformigen Bauteil Werkstoff (16) auf eine Bauteilplattform, mindestens eine Strahlenquelle (14) für ein schichtweises und lokales Verschmelzen oder Versintern des Bauteilwerkstoffs (16) sowie mindestens eine Laserstrahlquelle (20) oder mindestens eine Plasmaimpulsquelle zur Erzeugung einer laser- oder plasmainduzierten Druckwelle umfasst.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlenquelle (14) ein Laser oder eine Elektronenstrahlvorrichtung ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Laser ein C02- oder Nd:YAG-Laser ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserstrahlquelle (20) einen Kurzpulslaser umfasst.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserstrahlquelle (20) oder Plasmaimpulsquelle die Strahlenquelle (14) für ein schichtweises und lokales Verschmelzen oder Versintern des Bauteil Werkstoffs (16) ausbilden.

Verwendung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10 oder einer Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 12 bis 16 zur Herstellung von Triebwerksbauteilen aus Nickel- oder Titanbasislegierungen, insbesondere zur Herstellung von Verdichter- oder Turbinenschaufeln.