Additives Herstellungsverfahren mit gepulster Bestrahlung für Bauteil mit definierter Oberflächentextur

Die vorliegende Erfindung betri f ft ein Verfahren zum selektiven Bestrahlen einer Materialschicht in der additiven Herstellung eines Bauteils bzw . ein entsprechendes additives Herstellungsverfahren sowie ein auf diese Weise herstellbares Bauteil . Weiterhin wird ein der selektiven Bestrahlung entsprechendes Computerprogrammprodukt angegeben .

Das Bauteil ist vorzugsweise für den Einsatz im Heißgaspfad einer Gasturbine vorgesehen . Beispielsweise betri f ft das Bauteil eine zu kühlende Komponente mit einem dünnwandigen oder filigranen Design . Alternativ oder zusätzlich kann es sich bei dem Bauteil um eine Komponente für den Einsatz in der Automobilität oder im Luf t f ahrtsektor handeln .

Hochleistungs-Maschinenkomponenten sind Gegenstand stetiger Verbesserung, um insbesondere ihre Ef fi zienz im Einsatz zu steigern . Bei Wärmekraftmaschinen, insbesondere Gasturbinen, führt dies allerdings unter anderem zu immer höheren Einsatztemperaturen . Die metallischen Materialien und das Komponentendesign hochbelastbarer Bauteile , wie Turbinenlaufschaufel werden ständig hinsichtlich ihrer Festigkeit , Lebensdauer, Kriechbelastbarkeit und thermomechanischer Ermüdung, verbessert .

Die generative oder additive Fertigung wird aufgrund technischer Weiterentwicklung zunehmend interessant auch für die Serienherstellung der oben genannten Bauteile , wie beispielsweise Turbinenschaufeln oder Brennerkomponenten .

Additive Herstellungsverfahren (AM : „additive manufacturing" ) , umgangssprachlich auch als 3D-Druck bezeichnet , umfassen beispielsweise als Pulverbettverfahren das selektive Laserschmel zen ( SLM) oder Lasersintern ( SLS ) , oder das Elekt- ronenstrahlschmelzen (EBM) . Weitere additive Verfahren sind beispielsweise „Directed Energy Deposition ( DED) "-Verfahren, insbesondere Laserauftragschweißen, Elektronenstrahl- , oder Plasma-Pulverschweißen, Drahtschweißen, metallischer Pulverspritzguss , sogenannte „sheet lamination"-Verf ahren, oder thermische Spritzverfahren (VPS LPPS , GDCS ) .

Ein Verfahren zum selektiven Laserschmel zen mit gepulster Bestrahlung ist beispielsweise bekannt aus EP 3 542 927 Al .

Additive Fertigungsverfahren haben sich insbesondere als besonders vorteilhaft für komplexe oder filigran gestaltete Bauteile , beispielsweise labyrinthartige Strukturen, Kühlstrukturen und/oder Leichtbau-Strukturen erwiesen . Insbesondere ist die additive Fertigung durch eine besonders kurze Kette von Prozessschritten vorteilhaft , da ein Herstellungsoder Fertigungsschritt eines Bauteils weitgehend auf Basis einer entsprechenden CAD-Datei ( Computer-Aided-Design) und der Wahl entsprechender Fertigungsparameter erfolgen kann .

Die Herstellung von Gasturbinenschaufeln mittels der beschriebenen pulverbett-basierten Verfahren ( „LPBF" englisch für „Laser Powder Bed Fusion" ) ermöglicht vorteilhaft die Implementierung von neuen Geometrien oder Konzepten, welche die Herstellungskosten bzw . die Aufbau- und Durchlauf zeit reduzieren, den Herstellungsprozess optimieren und beispielsweise eine thermo-mechanische Auslegung oder Strapazierf ähigkeit der Komponenten verbessern können .

Auf konventionelle Art , beispielsweise gusstechnisch, hergestellte Komponenten stehen der additiven Fertigungsroute , beispielsweise hinsichtlich ihrer Formgebungs freiheit und auch in Bezug auf die erforderliche Durchlauf zeit und den damit verbundenen hohen Kosten sowie dem fertigungstechnischen Aufwand, deutlich nach .

Durch den Pulverbettprozess entstehen in der Bauteilstruktur inhärent j edoch hohe thermische Spannungen . Insbesondere füh- ren zu kurz bemessene Bestrahlungswege oder -Vektoren zu starken Überhitzungen, die wiederum zum Verzug der Struktur führen . Ein starker Verzug während des Aufbauprozesses führt leicht zu strukturellen Ablösungen, thermischen Verformungen oder geometrischen Abweichungen außerhalb einer zulässigen Toleranz .

Insbesondere örtlich hoch auf zulösende , komplexe Oberflächen sind mittels AM, insbesondere LPBF, fertigbar, aber schwer oder gar nicht durch rechnerunterstützte Konstruktion ( in CAD) zu modellieren . Selbst wenn eine solche CAD-Modellierung gelänge , wäre ein entsprechender datentechnischer Aufwand übergebührend hoch und nicht praktikabel .

Übliche Bauteildimensionen liegen häufig bei mehreren hundert Millimetern; die genannten komplexen Oberflächenmerkmale sind hingegen in Größenordnungen unterhalb von 200 pm erforderlich . Der begrenzende Faktor solcher „Oberflächenfeatures" ist die Schmel zbadgeometrie . Das Beschleunigen und Abbremsen des Strahl fokus ( „laser spot" ) entlang - gemäß einem festgelegten Bestrahlungsmuster - zu rasternden Vektoren beeinflusst die Schmel zbadgröße und macht das Abbilden sehr kleiner Merkmale , beispielsweise solchen mit einer Abmessung von weniger als dem Drei fachen oder dem Doppelten eines entsprechenden ( konventionellen) Schmel zbaddurchmesser, oft unmöglich .

Weiterhin wird die Abbildung von maßgeschneiderten Oberflächenmerkmalen oder einer vorbestimmten Oberflächentextur dadurch erschwert , dass sich das Schmel zbad im Pulverbett inhärent ausdehnt bzw . benachbarte Pulverpartikel in dieses „hineinzieht" .

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die beschriebene Problematik zu lösen und insbesondere ein Mittel anzugeben, mit dem eine fein aufgelöste Oberflächentextur bei additiv hergestellten Bauteilen realisiert werden kann . Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst . Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche .

Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung betri f ft ein Verfahren zum selektiven Bestrahlen einer Materialschicht , insbesondere Pulverschicht , in der additiven Herstellung eines Bauteils umfassend das Bereitstellen von ( schichtweisen) Geometriedaten, umfassend eine Kontur eines additiv herzustellenden Bauteils .

Bei der „Kontur" kann es sich um einen Rand eines Vollmaterialbereichs in der j eweiligen zu bestrahlenden Schicht des Bauteils oder auch um eine dünnwandige Struktur, wie eine dünne Wand, handeln, die nur über einen einzigen Bestrahlungsweg abgebildet wird ( „single scan" ) .

Das Verfahren umfasst weiterhin das rechnergestützte , ggf . computerimplementierte Definieren oder Bereitstellen eines Bestrahlungsmusters für Schichten, insbesondere mindestens eine , mehrere oder alle Schichten, des Bauteils , wobei das Bestrahlungsmuster in einer Schicht mindestens einen Konturbestrahlungspfad umfasst , wobei eine Bestrahlung des Konturbestrahlungspfades zur Ausbildung einer vordefinierten Oberflächentextur oder Oberflächentopographie des Bauteils durch eine (weitere ) gepulste Bestrahlung in der Schicht überlagert wird derart , dass Schmel zbäder, welche im Wege der Herstellung des Bauteils aus einer Bestrahlung des Konturbestrahlungspfades und solche , die aus der gepulsten Bestrahlung hervorgehen, überlappen .

Der genannte Überlapp ist insbesondere zweckmäßig zur Herstellung einer ( schichtweise ) zusammenhängenden Bauteilstruktur .

Bei der genannten Überlagerung der Bestrahlungen, Bestrahlungspfade oder -vektoren kommt es in erster Linie auf einen räumlichen Überlapp der Bestrahlungsvektoren bzw . der daraus resultierenden Schmel zbäder an, wobei die Bestrahlungen aber auch zeitlich zusammenfallen können .

Der beschriebene „Konturbestrahlungspfad" soll vorliegend vorzugsweise einen einfach oder mehrfach ( in parallelen Vektoren) zu bestrahlenden Konturbereich des Bauteils betref fen . Im Fachj argon werden solche Bestrahlungen häufig salopp als „Konturf ährten" bezeichnet .

Die beschriebene Lösung zeichnet sich vorteilhafterweise dadurch aus , dass es überhaupt erst ermöglicht wird, komplexe , funktionale und/oder räumlich hochaufgelöste Oberflächenmerkmale oder -texturen bei additiv herzustellenden Bauteilen zu ermöglichen . Dies erlaubt wiederum erst die Realisierung von maßgeschneiderten Oberflächen, beispielsweise zur Abbildung funktionaler Kühlstrukturen mit einer vergrößerten Oberfläche , oder hinsichtlich der Beeinflussung von fluidischen Oberflächeneigenschaften von z . B . Turbulator- oder Wirbler- Komponenten .

Weiterhin werden Mittel geschaf fen, Oberflächen für Fügeoder Beschichtungsanwendungen maß zuschneidern oder ästhetische , holographische und/oder optische Oberflächeneigenschaften zu realisieren . Noch weiterhin lässt sich eine Ausnutzung solcher Oberflächeneigenschaften in additiv hergestellten sensorischen Bauteilen ausnutzen, beispielsweise hinsichtlich der Anbindungs- oder Resorptionseigenschaften für biologisches Zellwachstum oder Ähnliches .

In einer Ausgestaltung ist oder wird die definierte Oberflächentextur nicht in den ( CAD) Geometriedaten des Bauteils abgebildet .

In einer Ausgestaltung wird der Konturbestrahlungspfad im Wege der Herstellung des Bauteils kontinuierlich bestrahlt . Gemäß dieser Ausgestaltung können die Vorteile einer kontinuierlichen Bestrahlung, d . h . einer größeren Prozessef fi zienz als auch einer größeren strukturellen Stabilität der Kontur ausgenutzt werden .

In einer Ausgestaltung wird der Konturbestrahlungspfad im Wege der Herstellung des Bauteils gepulst bestrahlt . Gemäß dieser Ausgestaltung können hingegen die Vorteile einer gepulsten Bestrahlung, hinsichtlich der Bildung einer besonders feinen Struktur und/oder der Vermeidung von zu großen Wärmeeinträgen in die Kontur ausgenutzt werden .

In einer Ausgestaltung definiert die Kontur einen dünnwandigen Bereich des Bauteils , wie eine dünne Wand, eine Folie , eine Lamelle oder beispielsweise einen Faltenbalg, wobei der Konturbestrahlungspfad zur strukturellen Abbildung der Kontur entlang nur eines ( einzigen) Konturbestrahlungsvektors bestrahlt wird . Dieser Konturbestrahlungsvektor kann dann gemäß der vorliegenden Erfindung aber gepulst und/oder kontinuierlich durchgehend definiert sein, und bestrahlt werden .

In einer Ausgestaltung weist die durch eine Bestrahlung entlang des Bestrahlungsmusters - im Wege der Herstellung des Bauteils - hervorgerufene Oberflächentextur eine regelmäßige Welligkeit , beispielsweise gemäß einer Gestaltsabweichung zweiter Ordnung, auf . Durch die beschriebene Fälligkeit kann die entsprechend texturierte Oberfläche vorteilhafterweise maßgeschneidert an die oben beschriebenen Erfordernisse der Oberfläche angepasst werden .

Gleiches gilt für eine weitere Ausgestaltung, gemäß der die durch die Bestrahlung entlang des Bestrahlungsmusters hervorgerufene Oberflächentextur einen ( regelmäßigen oder unregelmäßigen) Zick-Zack-Verlauf aufweist .

In einer Ausgestaltung erfolgt die gepulste Bestrahlung entlang von zu dem Konturbestrahlungspfad parallelen Konturbestrahlungsvektoren . In einer Ausgestaltung weist das Bauteil Bereiche einer Vollkörperstruktur auf , wobei das Bestrahlungsmuster für die Abbildung dieser Vollkörperstruktur in der entsprechenden Schicht Flächenbestrahlungsvektoren ( sogenannte „hatches" ) umfasst .

In einer Ausgestaltung sind Schmel zbäder, welche aus einer Bestrahlung der Flächenbestrahlungsvektoren und solche , die aus der Bestrahlung ( entlang) des Konturbestrahlungspfades hervorgehen, überlappfrei bzw . überlappfrei versetzt . Gemäß dieser Ausgestaltung kann mit Vorteil eine Überlagerung von Schmel zbädern der Flächenbestrahlung und solchen, der Konturbestrahlung verhindert werden, welche die Oberflächentopologie , Topographie oder Maßhaltigkeit des Bauteils beeinträchtigen kann .

In einer Ausgestaltung wird ein Zwischenraum zwischen ( zusammenhängenden) Schmel zbädern aus der Flächenbestrahlung, d . h . der Bestrahlung der Flächenbestrahlungsvektoren, und Schmel zbädern aus der Konturbestrahlung (Bestrahlung der Konturbestrahlungspfade ) für eine zusammenhängende Bauteilstruktur durch eine weitere , füllende Bestrahlung bzw . durch diese hervorgerufene Schmel zbäder geschlossen . Durch diese Ausgestaltung kann zweckmäßigerweise eine zusammenhängende und damit formstabile Bauteilstruktur generiert werden .

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betri f ft ein additives Herstellungsverfahren, umfassend das Verfahren zur selektiven Bestrahlung (wie beschrieben) , wobei das selektive Bestrahlen mittels eines Lasers oder eines Elektronenstrahls erfolgt , und die Materialschicht eine Pulverschicht ist .

In einer Ausgestaltung besteht die Materialschicht aus einer nickel- oder kobaltbasierten Superlegierung . Gemäß dieser Ausgestaltung betri f ft die vorgestellte Lösung in erster Linie eine Anwendung von Hochleistungsmaterialien, die besondere Anforderungen an die additive Herstellung bzw . entsprechende selektive Bestrahlung stellt und gemäß der insbesonde- re die Güte und Gestaltungs freiheit von texturierten Oberflächen bislang eine besondere Heraus forderung darstellt .

In einer Ausgestaltung ist das Bauteil eine im Heißgaspfad einer Strömungsmaschine anzuwendende Komponente .

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betri f ft ein Bauteil , welches gemäß der vorgestellten Lösung herstellbar oder hergestellt ist und welches weiterhin Oberflächenmerkmale in mindestens einer ( räumlichen) Dimension von weniger als dem Doppelten bzw . dem Drei fachen eines ( konventionellen) Schmel zbaddurchmesser das einer kontinuierlichen Bestrahlung umfasst .

Alternativ oder zusätzlich kann das besagte Bauteil gemäß der beschriebenen Lösung mit Oberflächenmerkmalen versehen werden, die in mindestens einer Dimension weniger als 200 pm messen .

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betri f ft ein Computerprogramm bzw . Computerprogrammprodukt , umfassend Befehle , die bei der Aus führung des Programms durch einen Computer, beispielsweise zur Steuerung der Bestrahlung in einer additiven Herstellungsanlage , diesen veranlassen, die selektive Bestrahlung gemäß dem wie vorliegend beschrieben definierten Bestrahlungsmuster durchzuführen .

Eine CAD-Datei oder ein Computerprogrammprodukt , kann beispielsweise als ( flüchtiges oder nicht- flüchtiges ) Speicheroder Wiedergabemedium, wie z . B . eine Speicherkarte , ein USB- Stick, eine CD-ROM oder DVD, oder auch in Form einer herunterladbaren Datei von einem Server und/oder in einem Netzwerk bereitgestellt werden oder vorliegen . Die Bereitstellung kann weiterhin zum Beispiel in einem drahtlosen Kommunikationsnetzwerk durch die Übertragung einer entsprechenden Datei mit dem Computerprogrammprodukt erfolgen . Ein Computerprogrammprodukt kann Programmcode , Maschinencode bzw . numerische Steuerungsanweisungen, wie G-code und/oder andere aus führbare Programmanweisungen im Allgemeinen beinhalten .

In einer Ausgestaltung betri f ft das Computerprogrammprodukt Herstellungsanweisungen, gemäß denen eine additive Herstellungsanlage , beispielsweise über CAM-Mittel ( „Computer-Aided- Manuf acturing" ) durch ein entsprechendes Computerprogramm, zur Herstellung des Bauteils gesteuert wird .

Das Computerprogrammprodukt kann weiterhin Geometriedaten und/oder Konstruktionsdaten in einem Datensatz oder Datenformat , wie einem 3D-Format bzw . als CAD-Daten enthalten bzw . ein Programm oder Programmcode zum Bereitstellen dieser Daten umfassen .

Ausgestaltungen, Merkmale und/oder Vorteile , die sich vorliegend auf das Verfahren zur Bestrahlung bzw . Herstellung beziehen, können ferner das Bauteil direkt bzw . das Computerprogrammprodukt betref fen, und umgekehrt .

Der hier verwendete Ausdruck „und/oder" oder „bzw . " , wenn er in einer Reihe von zwei oder mehreren Elementen benutzt wird, bedeutet , dass j edes der aufgeführten Elemente alleine verwendet werden kann, oder es kann j ede Kombination von zwei oder mehr der auf geführten Elemente verwendet werden .

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren beschrieben .

Figur 1 deutet anhand einer schematischen Schnittdarstellung das Grundprinzip pulverbettbasierter additiver Herstellungsverfahren an .

Figur 2 deutet anhand einer schematischen Aufsicht ein Bestrahlungsmuster gemäß der vorliegenden Erfindung an . Figur 3 deutet ähnlich zur Figur 2 ein alternatives Bestrahlungsmuster für die Herstellung eines Bauteils gemäß der vorliegenden Erfindung an .

Figur 4 deutet eine beispielhafte , wellenartige , erfindungsgemäße Oberflächentextur an .

Die Figuren 5 und 6 deuten j eweils weiterhin einen beispielhaften erfindungsgemäßen Konturbestrahlungspfad gemäß der vorliegenden Erfindung an .

In den Aus führungsbeispielen und Figuren können gleiche oder gleichwirkende Elemente j eweils mit den gleichen Bezugs zeichen versehen sein . Die dargestellten Elemente und deren Größenverhältnisse untereinander sind grundsätzlich nicht als maßstabsgerecht anzusehen, vielmehr können einzelne Elemente , zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben dick oder groß dimensioniert dargestellt sein .

Figur 1 zeigt eine additive Herstellungsanlage 100 . Die Herstellungsanlage 100 ist vorzugsweise als LPBF-Anlage und für den additiven Aufbau von Bauteilen oder Komponenten aus einem Pulverbett ausgestaltet . Die Anlage 100 kann im Speziellen auch eine Anlage zum Elektronenstrahlschmel zen betref fen .

Demgemäß weist die Anlage eine Bauplattform 1 auf . Auf der Bauplattform 1 wird ein additiv herzustellendes Bauteil 10 schichtweise aus einem Pulverbett hergestellt . Letzteres wird durch ein Pulvermaterial 5 gebildet , welches beispielsweise über einen Hubkolben 4 und dann einen Beschichter 7 schichtweise auf der Bauplattform 1 verteilt werden kann .

Nach dem Aufträgen einer j eden Pulverschicht L werden gemäß der vorgegebenen Geometrie des Bauteils 10 selektiv Bereiche der Schicht mit einem Energiestrahl 6 , beispielsweise einem Laser oder Elektronenstrahl , auf geschmol zen und anschließend verfestigt . Auf diese Art wird das Bauteil 10 schichtweise entlang der gezeigten Aufbaurichtung z auf gebaut .

Der Energiestrahl 6 entstammt vorzugsweise einer Strahlquelle 2 und wird über einen Scanner oder eine Steuerung 3 ortsselektiv über j ede Schicht L gerastert .

Nach j eder Schicht L wird die Bauplattform 1 vorzugsweise um ein der Schichtdicke entsprechendes Maß abgesenkt (vgl . nach unten gerichteter Pfeil rechts in Figur 1 ) . Die Dicke L beträgt üblicherweise lediglich zwischen 20 pm und 40 pm, so dass der gesamte Prozess leicht die selektive Bestrahlung von Tausenden bis hin zu Zehntausenden von Schichten umfassen kann . Dabei können durch den lediglich sehr lokal wirkenden Energieeintrag hohe Temperaturgradienten, von beispielsweise 10 ⁶ K/ s oder mehr auftreten . Dementsprechend groß ist selbstverständlich während des Aufbaus und danach auch ein Verspannungs zustand des Bauteils , was additive Herstellungsprozesse in der Regel erheblich verkompli ziert .

Bei dem Bauteil 10 kann es sich um ein Bauteil einer Strömungsmaschine , beispielsweise um ein Bauteil für den Heißgaspfad einer Gasturbine , handeln . Insbesondere kann das Bauteil eine Lauf- oder Leitschauf el , ein Ringsegment , ein Brennkammer- oder Brennerteil , wie eine Brennerspitze , eine Zarge , eine Schirmung, ein Hitzeschild, eine Düse , eine Dichtung, einen Filter, eine Mündung oder Lanze , einen Resonator, einen Stempel oder einen Wirbler bezeichnen, oder einen entsprechenden Übergang, Einsatz , oder ein entsprechendes Nachrüstteil .

Die Geometrie des Bauteils wird üblicherweise durch eine CAD- Datei festgelegt . Nach dem Einlesen einer solchen Datei in die Herstellungsanlage 100 oder deren Steuerung erfordert der Prozess anschließend zunächst die Festlegung einer geeigneten Bestrahlungsstrategie beispielsweise durch Mittel des CAM, wodurch auch ein Aufteilen der Bauteilgeometrie in die einzelnen Schichten erfolgt . Dementsprechend können die im Fol- genden beschriebenen erfindungsgemäßen Maßnahmen in der additiven Herstellung von Materialschichten auch bereits durch ein Computerprogrammprodukt C ausgedrückt werden . Das Computerprogramprodukt C umfasst dazu vorzugsweise Befehle , die bei der Aus führung eines entsprechenden Programms oder Verfahrens durch einen Computer, oder die Steuerung 3 , diese (n) veranlassen, die selektive Bestrahlung des vorliegend beschriebenen Bestrahlungsmusters M durchzuführen .

Figure 2 zeigt in Aufsicht auf eine Materialschicht (vgl . Schichterstreckung in x-y-Ebene ) , ein entsprechendes Bestrahlungsmuster M zum selektiven Bestrahlen einer Kontur K als Teil eines Bauteilbereichs , der schichtweise gemäß dem in Figur 1 gezeigten Prinzip aufgebaut wird .

Die Kontur K wird im Wesentlichen definiert durch einen Konturbestrahlungspfad P, der sich in der Figur 2 von oben nach unten erstreckt . Der Pfad P ist durch eine durchgezogene Linie angedeutet und kann erfindungsgemäß durch eine kontinuierliche Bestrahlung als auch gepulst , wie durch die in Figur 1 kreis förmigen voneinander beabstandeten Schmel zbäder (nicht expli zit gekennzeichnet ) angedeutet , bestrahlt werden .

Vorzugsweise definiert die Kontur K gemäß dieser Ausgestaltung einen dünnwandigen Bereich des Bauteils 10 , welcher durch nur einen Konturbestrahlungsvektors Vk abgebildet werden kann . Bekanntlich wird die erreichbare Wanddicke der finalen Bauteilstruktur im Wesentlichen durch eine Schmel zbadabmessung definiert . Alternativ können auch mehrere (parallele ) Konturbestrahlungen, durchgeführt werden .

Die Kontur K wird erfindungsgemäß vorzugsweise ebenfalls durch Geometriedaten bereitgestellt .

Das vorliegende Verfahren umfasst also weiterhin das vorzugsweise rechnergestützte Definieren des Bestrahlungsmusters M, welches schichtweise mindestens einen Konturbestrahlungspfad P umfasst . Zur Ausbildung einer bestimmten oder definierten Oberflächentextur (vgl . auch Figur 4 weiter unten) wird der Konturbestrahlungspfad P weiterhin durch eine gepulste Bestrahlung PI ( links im Bild) und P2 ( rechts im Bild) überlagert derart , dass Schmel zbäder, welche im Wege der Herstellung des Bauteils aus einer Bestrahlung des Konturbestrahlungspfads und solche , die aus der gepulsten Bestrahlung Pl , P2 hervorgehen, überlappen . Einen sprechender Überlapp ist in Figur 2 mit dem Bezugs zeichen o gekennzeichnet .

Die gepulste Bestrahlung oder Pulsung PI erfolgt mit einem Pulsabstand a und in Pfadrichtung mit einem Versatz b - relativ zu Pulsen des Konturbestrahlungspfades .

Analog erfolgt die gepulste Bestrahlung oder Pulsung P2 mit einem Pulsabstand c und in Pfadrichtung mit einem Versatz d - relativ zu Pulsen des Konturbestrahlungspfades . Der Versatz d entspricht dabei einer zu dem Versatz c entgegengesetzten Versatzrichtung .

Die Pulsung PI als auch die Pulsung P2 verlaufen vorliegend vorzugsweise weiterhin parallel zu dem gekennzeichneten Konturbestrahlungsvektor Vk des Pfades P .

Durch den beschriebenen Überlapp o entsprechender Schmel zbäder (vgl . Schmel zbaddurchmesser Ds ) verbinden die Bestrahlungspulse PI als auch P2 zweckmäßigerweise Schmel zbäder des Konturbestrahlungspfades P .

Gemäß einer alternativen, nicht expli zit gekennzeichneten Ausgestaltung können die Pulse PI und P2 ein durchgängiges Schmel zbad eines ( kontinuierlichen) Konturbestrahlungsvektors Vk berührend überlagern .

Lediglich der Einfachheit halber sind die gezeigten Schmel zbäder des Bestrahlungsmusters M nach Figur 2 alle mit gleichen Dimensionen bzw . Durchmessern gekennzeichnet . Ohne Be- Schränkung der Allgemeinheit können die Schmel zbäder erfindungsgemäß natürlich j e nach Pulsung und Bestrahlungspfad variieren und durch eine veränderte Strahlenergie verändert werden .

Es wird verdeutlicht , dass die durch die vorliegende Erfindung erreichbare Oberflächentexturierung erst im Wege der Fertigungsvorbereitung, durch Mittel des CAM, aber vorzugsweise nicht bereits durch eine Konstruktion des Bauteils 10 oder entsprechende CAD-Geometriedaten vermittelt wird .

Figur 3 zeigt - ähnlich zur Figur 2 - ein Bestrahlungsmuster M - auch enthaltend einen Konturbestrahlungspfad P - für eine Bauteilschicht mit einem Vollkörperbereich . Die selektive Bestrahlung solcher Vollkörperschichten umfasst üblicherweise die Definition von Flächenbestrahlungsvektoren Vf (vgl . rechts ) .

Links beabstandet von der Bestrahlungsmuster für den Vollkörperbereich (nicht expli zit gekennzeichnet ) ist in Figur 3 wieder der Konturbestrahlungspfad P der Kontur K dargestellt .

Vorzugsweise überlappen Schmel zbäder, welche aus einer Bestrahlung der Flächenbestrahlungsvektoren Vf und solche , die aus der Bestrahlung des Konturbestrahlungspfads P hervorgehen, nicht , sodass dadurch auch keine strukturellen Verzerrungen oder Topologieunterschiede des Bauteils , insbesondere durch zu große Wärmeeinträge in die Schicht , hervorgerufen werden . Stattdessen ergibt sich vorzugsweise ein Zwischenraum zwischen den genannten Schmel zbädern, welcher für eine schließlich zusammenhängende Bauteilstruktur durch eine weitere füllende Bestrahlung Pf geschlossen wird .

Figure 4 zeigt - ebenfalls in einer Aufsicht - einen schematischen welligen Verlauf einer auf die beschriebene Art hergestellten Oberflächentextur . Die mit dem Bezugs zeichen 11 bezeichneten Texturspitzen oder Oberflächenmerkmale entsprechen vorzugsweise der Pulsung PI gemäß den Figuren 2 und 3 . Weiterhin kann die Oberflächentextur einen entsprechenden Zick-Zack-Verlauf aufweisen und auf beliebige Art und Weise durch die beschriebene Lösung zur Ausbildung maßgeschneiderter funktionaler Oberflächen ausgestaltet werden .

Dazu kann das Bauteil schließlich an Funktions flächen die beschriebenen Oberflächenmerkmale 11 aufweisen . Ein einziges Oberflächenmerkmal 11 bzw . eine entsprechende Os zillationslänge , Dimension oder Periode eines einzigen Zick-Zack- Verlaufs kann dabei vorzugsweise dem Drei fachen oder Doppelten eines Schmel zbaddurchmessers Ds einer kontinuierlichen Bestrahlung, oder sogar weniger entsprechen .

In absoluten Maßen kann eine Dimension der beschriebenen Oberflächenmerkmale 11 beispielsweise weniger als 300 pm, weniger als 200 pm oder sogar weniger als 100 pm betragen . Aufgrund der oben beschriebenen Schwierigkeit der Kontrolle von Schmel zbaddimensionen, sind solche Werte bislang ohne die erfindungsgemäße Lösung nicht möglich .

Die Figuren 5 und 6 deuten anhand von schematischen Bestrahlungsverläufen j eweils eine alternative Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lösung an . Während in den oben beschriebenen Darstellungen die durch die entsprechenden ( gepulsten) Energieeinträge dimensionierten Schmel zbäder gleichartig ausgestaltet waren, können die Pulsparameter erfindungsgemäß auch variieren . Damit lassen sich dann auch die entsprechende Schmel zbadausdehnung und die Oberflächeneigenschaften der Bauteilstruktur kontrollieren .

Figur 5 zeigt einen Konturbestrahlungspfad ähnlich zu den Figuren 2 und 3 . Bei dem hier angedeuteten Pfad P werden unterschiedlich Pulslänge PI und P2 angewendet , wobei entsprechende Pulsparameter, wie Energieeintrag, ( räumlicher und/oder zeitlicher ) Pulsabstand als auch Rastergeschwindigkeit variieren können . Beispielsweise sind die aus der Pulsung PI resultierenden kreis förmig angedeuteten Schmel zbäder kleiner als die länglichen oder elliptischen Schmel zbäder, welche durch die Pulse P2 hervorgerufen werden . Dadurch lässt sich im Ergebnis ebenfalls eine maßgeschneiderte Oberflächentextur erreichen . Eine zu Figur 5 ähnliche Ausgestaltung ist in Figur 6 gezeigt , bei der sogar drei verschiedene Pulse Pl , P2 und P3 und entsprechend unterschiedliche Pulsparameter und unterschiedliche Schmel zbadabmessungen angewendet werden können, um die Oberflächenmerkmale der so entstehenden Bauteilschicht entsprechend zu konfektionieren .

Auch in den Figuren 5 und 6 ist zu erkennen, dass durch die unterschiedlichen Schmel zbaddimensionen beispielweise eine Welligkeit der Oberfläche erfindungsgemäß realisiert werden kann .