用于借助于增材制造来生产金属部件的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109562450A(43)申请公布日2019.04.02(21)申请号201780031570.9(74)专利代理机构北京派特恩知识产权代理有(22)申请日2017.03.22限公司11270代理人康艳青姚开丽(30)优先权数据102016006383.12016.05.24DE(51)Int.Cl.B22F3/105(2006.01)(85)PCT国际申请进入国家阶段日2018.11.22(86)PCT国际申请的申请数据PCT/EP2017/0568412017.03.22(87)PCT国际申请的公布数据WO2017/202520DE2017.11.30(71)申请人梅塞尔集团有限公司地址德国巴德索登(72)发明人B·希尔德布兰特迪尔克·坎普弗迈耶权利要求书1页说明书3页(54)发明名称用于借助于增材制造来生产金属部件的方法(57)摘要在用于借助于增材制造来生产金属部件的方法中通过在抽真空的照射室中施加能量束来选择性熔融或烧结金属粉末层。在随后用冷却气体填充照射室的情况下，该经熔融或烧结的部分固化成固态轮廓。根据本发明提出，替代于此前通常使用的、昂贵且不能可靠获得的氦气，使用含氢的气体作为冷却气体。氢气具有比氦气更高的热导率并且不影响或仅在可忽略的程度上影响工件表面。CN109562450ACN109562450A权利要求书1/1页1.一种用于借助于增材制造来生产金属部件的方法，其中在抽真空的照射室中产生金属粉末层，通过施加能量束进行选择性熔融或烧结并且随后用冷却气体填充该照射室，其中该金属粉末的经熔融的或经烧结的部分固化成固态的工件轮廓，其特征在于，使用含氢的气体或气体混合物作为冷却气体。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该冷却气体是气体混合物，该气体混合物除了氢气以外还包含氦气、氩气和/或氮气。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，该冷却气体包含0.5体积％至30体积％的氢气比例，余量为氦气和/或氩气和/或氮气。4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，该冷却气体包含97体积％至100体积％的氢气比例，余量为氦气和/或氩气和/或氮气。5.根据以上权利要求之一所述的方法，其特征在于，使用激光束或电子束作为能量束。2CN109562450A说明书1/3页用于借助于增材制造来生产金属部件的方法[0001]本发明涉及一种用于借助于增材制造来生产金属部件的方法，其中在抽真空的照射室中产生金属粉末层，通过施加能量束进行选择性熔融或烧结并且随后用冷却气体填充照射室，其中该金属粉末的经熔融的或经烧结的部分固化成固态的工件轮廓。[0002]在当今的生产中出现了越来越强倾向于增材制造方法(也称为“增量型制造方法”)的趋势。该方法在此一般是指如下制造方法：其中由金属或塑料形成的材料逐层制造三维工件。其应用至今为止主要局限在原型制造，但越来越多地被看作对于在序列制造中的应用具有巨大潜力，尤其用于较小工件数量的序列和/或用于制造复杂的三维部件(例如应用于航空航天技术、汽车工业或医学技术)。[0003]在基于粉末的增材制造方法中，粉末状材料以薄层施加到工作面上。借助于能量束、尤其激光束或电子束，在计算机辅助的模板敷设之后精准到点地熔融或烧结该材料。经熔融或烧结的材料在再次固化时形成固态的轮廓(在此也称为“工件轮廓”)，该轮廓与先前和/或随后以相同方式制造的轮廓组装成工件。以此方式尤其可以构造成型体，该成型体具有部分高复杂度的三维结构。基于粉末的增材制造方法例如是电子束熔融(EBM)、选择性激光束熔融(SLM)或选择性激光烧结(SLS)。[0004]为了保护工件免于环境气氛的不利影响，大多数情况下在保护气体或真空下进行基于粉末的增材制造方法。在制造结束之后，工件或工件轮廓必须在进一步加工之前被冷却。只要使用保护气体，保护气体就可以支持冷却过程；在真空下执行的增量型制造方法中，制成的工件轮廓必须被冷却并且先前抽真空的照射室必须用气体填充到环境压力。在此尤其提供了用同时负责冷却工件或工件轮廓的惰性气体来填充照射室的可能性。基于其良好的导热特性，目前为此主要使用氦气。[0005]在EP3006139A1中提出了一种用于通过增量型制造来逐层生产金属工件的方法，在该方法中提供粉末状金属材料的彼此相继的层并且施加激光束，其中分别输送过程气体。过程气体用于针对性地影响每个层的熔融的金属的化学或物理特性；因此，不同层施加有组成不同的过程气体。例如，在此使用不同的包含氩和氦的过程气体，其中变化的氦气比例反映在所制造的材料轮廓的分别不同的冷却速度、结构变化和材料延迟中。除了惰性气体之外还以0.01体积％与50体积％之间的量包含氢气的过程气体在激光束处理期间通过结合存在于金