Hintergrund der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Fertigungsverfahren zur schichtweisen, additiven Fertigung eines Formkörpers, wobei wiederholt jeweils eine bisherige Schichtenanordnung in Richtung einer Schichtenabfolge um eine weitere Schicht ergänzt wird, wobei das Ergänzen einer jeweiligen weiteren Schicht folgende Schritte umfasst:

I. Eine neue Lage eines Pulvers wird auf die bisherige Schichtenanordnung aufgetragen;

II. In einem für die weitere Schicht vorbestimmten Schmelzbereich wird mit einem ersten Hochenergiestrahl, insbesondere Laserstrahl oder Elektronenstrahl, das Pulver der neuen Lage aufgeschmolzen, wobei auch zumindest ein Teil einer obersten Schicht der bisherigen Schichtanordnung aufgeschmolzen wird, wobei der erste Hochenergiestrahl eine erste Schmelztiefe in Richtung der Schichtenabfolge und eine erste Linienenergie aufweist, und wobei der vorbestimmte Schmelzbereich durch eine Kontur begrenzt wird.

Die Erfindung betrifft weiterhin einen Formkörper, hergestellt durch ein solches additives Fertigungsverfahren.

Ein solches Verfahren ist beispielsweise aus der WO 2018/23171 Al bekannt geworden.

Additive Fertigungsverfahren, die auch unter dem Stichwort 3D-Druck bekannt geworden sind, ermöglichen die Fertigung von Formkörpern mit komplexen Geometrien, die durch herkömmliche Fertigungsverfahren wie Fräsen oder Gießen nicht oder nur unter großem Aufwand zugänglich wären. Der Formkörper wird schichtweise gefertigt, wobei jeweils eine neue Lage eines Pulvers auf eine bisherige Schichtenanordnung aufgetragen wird, und die neue Lage lokal verfestigt wird. Die lokale Verfestigung erfolgt mit einem Hochenergiestrahl, beispielsweise einem Laserstrahl oder einem Elektronenstrahl.

Insbesondere bei der Fertigung von Formkörpern aus Kupfer-basiertem Pulver weisen diese an den bei der Fertigung aufgebauten Seitenflächen oft eine hohe Oberflächenrauigkeit auf. Diese Oberflächenrauigkeit kann durch Nachbearbeitungsverfahren wie Schleifen beseitigt werden, was aber einen erheblichen Aufwand darstellt.

Die WO 2018/23171 Al offenbart ein additives Herstellungsverfahren unter Aufträgen aufeinanderfolgender Schichten eines Beschickungsmaterials auf einem Träger, wobei nach dem jeweiligen Aufträgen einer Schicht ein ausgewählter Bereich der Schicht geschmolzen wird. Nach dem jeweiligen Schmelzen wird die Schicht auf Defekte untersucht, und es werden entsprechende Teilsegmente des geschmolzenen Bereichs des Beschickungsmaterials zu einer Nachbearbeitung durch einen weiteren Schmelzvorgang bestimmt, bei der in den Teilsegmenten ein Schmelzbad mit einer Dampfkapillare erzeugt wird. Dadurch können Unregelmäßigkeiten an der Oberfläche einer jeweiligen Schicht nachbearbeitet und beseitigt werden. Die Qualität und die Lebensdauer des Bauteils sollen so verbessert werden.

Aufgabe der Erfindung

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein additives Fertigungsverfahren für einen Formkörper anzugeben, mit dem auf einfache Weise die Rauheit an seitlichen Oberflächen des Formkörpers verringert werden kann. Es ist weiter Aufgabe der Erfindung, einen Formkörper bereitzustellen, der eine verringerte Rauheit an seitlichen Oberflächen aufweist.

Beschreibung der Erfindung

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren nach Anspruch 1 gelöst. Die Merkmale des erfindungsgemäßen Formkörpers sind in Anspruch 17 angegeben. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den rückbezogenen Unteransprüchen.

Das erfindungsgemäße Herstellungserfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass zumindest bei einigen der weiteren Schichten das Ergänzen der jeweiligen weiteren Schicht weiterhin folgenden Schritt umfasst:

III. Zu der Kontur des vorbestimmten Schmelzbereichs der weiteren Schicht wird ein Bearbeitungsteil der Kontur bestimmt, der durch ein oder mehrere Teilstücke der Kontur oder die gesamte Kontur gebildet wird, und nach Schritt II wird ein zweiter Hochenergiestrahl, insbesondere Laserstrahl oder Elektronenstrahl, entlang einer Fahrlinie verfahren, die parallel zu dem Bearbeitungsteil der Kontur verläuft, wodurch entlang der Fahrlinie die weitere Schicht und zumindest ein Teil der obersten Schicht, insbesondere die gesamte oberste Schicht, der bisherigen Schichtanordnung aufgeschmolzen wird, wobei der zweite Hochenergiestrahl eine zweite Schmelztiefe in Richtung der Schichtenabfolge aufweist, wobei die zweite Schmelztiefe um einen Faktor FST größer ist als die erste Schmelztiefe, mit FST>1. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann eine an oder nahe den Seitenflächen des Formkörpers auftretende Porosität gezielt vermindert werden. Dadurch kann die Rauheit der Oberfläche der Seitenflächen des Formkörpers reduziert werden.

In Verfahrensschritt III wird das in Schritt II aufgeschmolzene Pulver der weiteren Schicht und das aufgeschmolzene Pulver der in Richtung der Schichtenabfolge nächsten Schicht oder Schichten des bisherigen Formkörpers unter der weiteren Schicht, und ggf. auch zu einem gewissen Anteil in Verfahrensschritt II nicht aufgeschmolzenes Pulver, entlang der Fahrlinie gemeinsam aufgeschmolzen. Dadurch wird die Porosität im Material, die insbesondere nach einem Aufschmelzen im Rahmen eines Schritts II verblieben ist, reduziert. Die verringerte Porosität führt zu einer Verringerung der Rauheit an der im Rahmen der schichtweisen Fertigung aufgebauten Seitenflächen entlang der Kontur.

Beim Aufschmelzen der weiteren Schicht im Verfahrensschritt II kann es infolge eines hohen Wärmeabflusses in nahe an der Schmelzzone gelegenes (nicht aufschmelzendes) Pulver oft zur Ansinterung von Pulverpartikeln an den (bisherigen) Formkörper, insbesondere wenn Verfahrensschritt II mit dem ersten Hochenergiestrahl als Wärmeleitschweißen erfolgt und insbesondere wenn das Pulver aus einem gut wärmeleitfähigen Material wie Kupfer besteht. Im Verfahrensschritt III, der mit einer größeren Einschweißtiefe geführt wird, geht die Energie des zweiten Hochenergiestrahls meist zu einem größeren Anteil in die Schmelzzone als im Verfahrensschritt II, sodass weniger Ansinterung von Pulverpartikeln stattfindet, insbesondere wenn Verfahrensschritt III als Tiefschweißen erfolgt. Die Rauigkeit des Formkörpers wird im Allgemeinen durch den letzten in einer jeweiligen Schicht an der Seitenwand des Formkörpers durchgeführten Prozess maßgeblich bestimmt, wofür im Rahmen der Erfindung der Verfahrensschritt III zur Verfügung steht. Entsprechend kann die Rauigkeit an den Seiten des Formkörpers reduziert werden.

Bei dem Aufschmelzen des Schmelzbereichs der weiteren Schicht gemäß Verfahrensschritt II kann zudem das Profil des Schmelzbades, das durch den ersten Hochenergiestrahl im Material der neuen Lage erzeugt wird, eine merkliche Verjüngung in Richtung der obersten Schicht der bisherigen Schichtenanordnung aufweisen. Dies kann zu keilförmigen Kanten des wiedererstarrten Materials im Bereich der entstehenden Seitenflächen führen. Insbesondere dabei kann es auch im Rahmen von Schritt III zu einem Aufschmelzen von zuvor noch nicht aufgeschmolzenem Pulver in der weiteren Schicht oder einer Schicht in der bisherigen Schichtenanordnung kommen. Diese Kanten können im Rahmen des Schritts III gegebenenfalls verkleinert oder beseitigt werden.

Die Bestimmung des Bearbeitungsteils der Kontur und der zugehörigen Fahrlinie kann allein anhand der geplanten Geometrie des zu fertigenden Formkörpers erfolgen, insbesondere unter Berücksichtigung von Überhangteilen und Auskragungsteilen. Eine Sichtung der jeweiligen weiteren Schicht nach Schritt II, insbesondere zum Auffinden von Oberflächenunregelmäßigkeiten, ist für die Bestimmung des Bearbeitungsteils der Kontur oder der Fahrlinie für Schritt III nicht nötig; geleichwohl können die Maßnahmen der WO 2018/23171 Al zusätzlich angewandt werden (mit einer entsprechenden zusätzlichen Fahrlinie, die unabhängig von der Kontur ist), falls gewünscht.

Durch das erfindungsgemäße Fertigungsverfahren entfallen aufwändige Nachbearbeitungsschritte zur Reduzierung der Rauheit den seitlichen Oberflächen des Formkörpers, in denen zum Beispiel innenliegende Kanäle nicht gut bearbeitet werden könnten.

Oft gilt FST>1,5, bevorzugt FST>2, besonders bevorzugt FST>3.

Für die erste Schmelztiefe EST des ersten Hochenergiestrahls und eine Schichtdicke SD (gemessen innerhalb des jeweiligen Schmelzbereichs) einer jeweiligen Schicht gilt typischerweise, dass EST>1,1*SD, bevorzugt EST>1,3*SD, besonders bevorzugt EST>1,5*SD, und meist weiterhin dass EST<3*SD, bevorzugt EST<2*SD.

Für die zweite Schmelztiefe ZST des zweiten Hochenergiestrahls und eine Schichtdicke SD einer jeweiligen Schicht gilt typischerweise ZST>2*SD, bevorzugt ZST>3*SD, und meist weiterhin ZST<8*SD, bevorzugt ZST<6*SD, besonders bevorzugt ZST<4*SD.

Typischerweise haben der erste Hochenergiestrahl und der zweite Hochenergiestrahl dieselbe Spotgröße, und werden mit derselben Hochenergiestrahlquelle erzeugt. Der zweite Hochenergiestrahl kann zur Erzeugung der erhöhten zweiten Schmelztiefe beispielsweise langsamer propagieren als der erste Hochenergiestrahl, und/oder aber die Energieleistung wird für den zweiten Hochenergiestrahl gegenüber dem ersten Hochenergiestrahl erhöht. Alternativ ist es auch möglich, für den ersten Hochenergiestrahl und den zweiten Hochenergiestrahl unterschiedliche Spotgrößen zu wählen, oder auch für die Erzeugung von erstem und zweitem Hochenergiestrahl unterschiedliche Hochenergiestrahlquellen zu wählen, ggf. mit unterschiedlicher Energieleistung und/oder unterschiedlicher Propagationsgeschwindigkeit. Eine Spotgröße kann in der Werkstückoberflächenebene bestimmt werden. Im Rahmen der Erfindung eingesetzte Hochenergiestrahlen können beispielsweise Laserstrahlen oder Elektronenstrahlen sein. Die Hochenergiestrahlen haben eine ausreichend hohe Energie, um das Material des Pulvers aufzuschmelzen.

Im Rahmen der Erfindung kann der zweite Hochenergiestrahl sich mit seinem Mittelpunkt entlang der Fahrlinie bewegen, oder ein gleitender (zeitlicher) Durchschnitt der Position des Mittelpunkts bewegt sich entlang der Fahrlinie (z.B. wenn auf den zweiten Hochenergiestrahl eine im Vergleich zum Vorschub schnelle Oszillation angewandt wird).

In letzterem Falle ist es beispielsweise möglich, dass der Mittelpunkt des zweiten Hochenergiestrahls eine Bewegungskurve mit (quer zur lokalen Vorschubrichtung) räumlich oszillierender Form aufweist, wobei eine Interpolationslinie durch die Wendepunkte der Oszillationen der Fahrlinie entspricht, also (im Wesentlichen) parallel zum Bearbeitungsteil der Kontur verläuft. Ebenso ist es beispielsweise möglich, dass der Mittelpunkt des zweiten Hochenergiestrahls eine Bewegungskurve mit räumlich oszillierender Form aufweist, wobei eine Interpolationslinie durch geometrische Schwerpunkte in aufeinanderfolgenden Perioden der Oszillationen der Fahrlinie entspricht, also (im Wesentlichen) parallel zum Bearbeitungsteil der Kontur verläuft, wobei in jeder der aufeinanderfolgenden Perioden jeweils ein geometrischer Schwerpunkt der Bewegungskurve bestimmt wird.

Die Kontur entspricht der Randlinie des (vorbestimmten) Schmelzbereichs.

Zum Abarbeiten des jeweiligen vorbestimmten Schmelzbereichs werden Muster, die auch als „hatches" oder „hatchings" bezeichnet werden, bestimmt, die die Bewegungskurven bzw. die Vektoren des ersten Hochenergiestrahls bei dem Aufschmelzen der neuen Lage definieren.

Im Rahmen des erfindungsgemäßen Fertigungsverfahrens wird über spezifische Parametereinstellungen, insbesondere der zweiten Schmelztiefe (die insbesondere durch eine zweite Linienenergie des zweiten Hochenergiestrahls, bzw. die Schweißgeschwindigkeit und die Energieleistung (Watt pro Sekunde), sowie die Spotgröße des zweiten Hochenergiestrahls beeinflusst werden kann), ein geändertes Prozessregime erreicht. Über den Schritt III („Konturfahrt") lässt sich die Ausprägung der (seitlichen) Oberflächenschicht gezielt umschalten und eine geringere Porosität und geringerer Rauheit der Oberfläche des Formkörpers bewirken.

Bevorzugte Varianten der Erfindung

Eine Variante des erfindungsgemäßen Fertigungsverfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass l<FST<10, bevorzugt 1,5<FST<8, besonders bevorzugt 2<FST<8, ganz besonders bevorzugt 4<FST<6 gilt. Je nach Schichtdicke und der Anzahl der Schichten, über die das Material in Schritt III verschweißt werden sollen, können ein passender FST insbesondere über eine geeignete Linienenergie gewählt werden. Durch einen FST zwischen 1 und 10 kann typischerweise Pulvermaterial in einer ausreichenden Zahl an Schichten verschweißt werden, und eine Glättung der Oberfläche des betreffenden Formkörpers kann bewirkt werden, ohne eine unnötig hohe Leistungsdichte zur Verfügung stellen zu müssen. Bei einer vorteilhaften Variante ist vorgesehen, dass der zweite Hochenergiestrahl eine zweite Linienenergie aufweist, wobei die zweite Linienenergie um einen Faktor FL größer als die erste Linienenergie ist, mit FL>1, insbesondere wobei eine Spotgröße des zweiten Hochenergiestrahls gleich groß wie oder größer als eine Spotgröße des ersten Hochenergiestrahls ist. Eine Erhöhung der Linienenergie vom ersten Hochenergiestrahl zum zweiten Hochenergiestrahl ist apparativ meist leicht einzurichten. Zudem haben sich in der Praxis bei diesem Vorgehen Porosität und Rauigkeit besonders gut reduzieren lassen, insbesondere wenn die gleiche Hochenergiestrahlquelle mit konstanter Spotgröße zur Erzeugung des ersten und zweiten Hochenergiestrahls eingesetzt wurde. Die Linienenergie kann dadurch erhöht werden, dass die Schweißgeschwindigkeit reduziert wird und/oder die Energie des Hochenergiestrahls erhöht wird (z.B. eine Laserleistung erhöht wird). Die Linienenergie (auch als Streckenenergie bezeichnet) ist die pro Länge des Schweißpfads mit einem Hochenergiestrahl in das Werkstück eingebrachte Energie (Joule pro m). Zudem gilt oft FL>1,3, bevorzugt FL>1,5, besonders bevorzugt FL>2, ganz besonders bevorzugt FL>4.

Eine vorteilhafte Weiterentwicklung dieser Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass l<FL<20, bevorzugt l,3<FL<10, besonders bevorzugt 2<FL<8 gilt. Mit einer FL zwischen 1 und 20 wird typischerweise eine ausreichende zweite Schmelztiefe erzielt, um das Material von Schmelzbereichen mehrerer aufeinanderfolgender Schichten aufzuschmelzen und das Material einer Schicht mit dem Material der jeweils benachbarten Schichten zu verschmelzen.

Vorteilhaft ist auch eine Variante, bei der eine Spotgröße des zweiten Hochenergiestrahls kleiner ist als eine Spotgröße des ersten Hochenergiestrahls, insbesondere wobei der zweite Hochenergiestrahl eine zweite Linienenergie aufweist und die zweite Linienenergie gleich groß wie oder kleiner als die erste Linienenergie ist. Durch Verändern der Spotgröße kann die Einschweißtiefe für den ersten und zweiten Hochenergiestrahl ebenfalls und auch auf vergleichsweise einfache Weise verändert werden, insbesondere wobei die Linienenergie nicht zu verändert werden braucht.

Bei einer weiteren Variante des Verfahrens wird Schritt III beim Ergänzen jeder weiteren Schicht zur bisherigen Schichtenanordnung durchgeführt. Da hierbei die Bearbeitungsteile der Kontur des jeweiligen Schmelzbereichs in Schritt III durch den zweiten Hochenergiestrahl in jeder Schicht abgefahren werden, können Abweichungen zwischen den Konturen benachbarter Schichten in Bezug auf ihre Größe, Form oder Lage in der jeweiligen Schicht mit hoher Genauigkeit im jeweiligen Schritt III berücksichtigt werden; in jeweiligen Schritten II aufgeschmolzenes Material kann zu einem besonders großen Anteil in Schritten III nochmals aufgeschmolzen werden, wenn Schrägen zu berücksichtigen sind. Außerdem genügt das Aufschmelzen von Material entlang den Konturen der Schmelzbereiche der obersten beiden (benachbarten) Schichten, um das Material in allen Schichten im Rahmen von Schritten III aufzuschmelzen, sodass entsprechende kleine zweite Schweißtiefen in Schritt III verwendet werden können.

Eine alternative vorteilhafte Variante des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass Schritt III beim Ergänzen jeder n-ten weiteren Schicht zur bisherigen Schichtenanordnung durchgeführt wird, wobei n>2 gilt. Bei dieser Ausgestaltung wird der Zeitaufwand zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verringert, da das Aufschmelzen gemäß Schritt III nicht in jeder Schicht erfolgt.

Eine Weiterentwicklung der vorgenannten Variante zeichnet sich dadurch aus, dass n gewählt wird mit n<ZST/SD, mit ZST: zweite Schmelztiefe und SD: Schichtdicke einer jeweiligen Schicht, insbesondere wobei weiterhin auch gilt n>(ZST/SD)-l. Dadurch wird sichergestellt, dass im Rahmen von Schritten III alle Schichten zeitsparend aufgeschmolzen werden. Falls das Verhältnis ZST/SD eine ganze Zahl ergibt, ist n bevorzugt gleich dieser ganzen Zahl. Falls das Verhältnis ZST/SD eine rationale Zahl ergibt, die keine ganze Zahl ist, entspricht n bevorzugt der nächstliegenden ganzen Zahl, die kleiner als das Verhältnis ZST/SD ist. Beim Aufschmelzen entlang der Kontur eines Schmelzbereichs in einer weiteren Schicht mit einem zweiten Hochenergiestrahl gemäß Schritt III wird das Pulvermaterial bevorzugt entsprechend bis zu der nächsten Schicht unter dieser weiteren Schicht in Richtung der Schichtenabfolge aufgeschmolzen, in der der Prozess des Aufschmelzens gemäß Schritt III zuvor durchgeführt wurde; dies ist besonders effizient und zeitsparend.

Bevorzugt ist eine Variante des Fertigungsverfahrens, bei denen das Aufschmelzen in Schritt II durch Wärmeleitschweißen erfolgt und das Aufschmelzen in Schritt III durch ein Tiefschweißen erfolgt. Das Wärmeleitschweißen in Schritt II ist einfach und schnell auszuführen. Das Tiefschweißen in Schritt III bewirkt eine Schweißnaht mit besonders gleichmäßiger und defektarmer Zusammensetzung mit guter Glättung der (seitlichen) Oberfläche des Formkörpers. Beim Wärmeleitschweißen wird keine Dampfkapillare im aufgeschmolzenen Material erzeugt, und/oder die erzeugte Schweißnaht hat ein Verhältnis von Tiefe T zu Breite B mit T/B<1,4, meist mit 0,7<T/B<l,3. Beim Tiefschweißen wird eine Dampfkapillare im aufgeschmolzenen Material erzeugt, und/oder die erzeugte Schweißnaht hat ein Verhältnis von Tiefe T zu Breite B mit T/B>1,4, meist mit 1,5<T/B<12, bevorzugt mit 2<T/B<10, besonders bevorzugt zwischen 4<T/B< 8. Man beachte, dass in der Literatur gelegentlich auch (neben Wärmeleitschweißen und Tiefschweißen) ein weiteres Schweißregime namens Transition Mode, auch als Transition Mode Welding bezeichnet, diskutiert wird, welches im Übergangsbereich von Wärmeleitschweißen und Tiefschweißen angesiedelt wird. Auf den Transition Mode soll hier nicht näher eingegangen werden, zumal die Abgrenzung der Schweißregime in der Literatur nicht einheitlich ist. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung können das Wärmeleitschweißen und das Tiefschweißen wie oben angegeben zugeordnet werden.

Bei einer weiteren Variante des Fertigungsverfahren wird in Schritt III ein Mittelpunkt einer Querschnittsfläche des zweiten Hochenergiestrahls in dem Schmelzbereich der weiteren Schicht höchstens bis zu einem vorbestimmten Sicherheitsabstand an den Bearbeitungsteil der Kontur des Schmelzbereichs heran bewegt, insbesondere wobei der Sicherheitsabstand wenigstens einem halben Durchmesser der Querschnittsfläche des zweiten Hochenergiestrahls entspricht oder we- nigstens der halben Breite B einer durch den zweiten Hochenergiestrahl erzeugten Schweißnaht. Durch den Sicherheitsabstand kann im Rahmen von Schritt III ein ungewolltes Aufschmelzen von Pulver, das zuvor (insbesondere in einem vorangegangenen Schritt II) noch nicht aufgeschmolzen wurde, vermieden werden. Das Aufschmelzen in Schritt III erfolgt typischerweise durch den Sicherheitsabstand im Wesentlichen nur innerhalb des Schmelzbereichs der weiteren Schicht; hierfür kann der Sicherheitsabstand entsprechend dem halben Spotdurchmesser des zweiten Hochenergiestrahls oder der halben Breite der Schweißnaht gewählt werden. Durch noch größeren Sicherheitsabstand kann ggf. erreicht werden, dass in Richtung der Schichtenfolge unterhalb dieses Schmelzbereichs das Aufschmelzen auf Teile der Schichtanordnung mit Material, das bereits aufgeschmolzen wurde, begrenzt wird, insbesondere bei geneigten Seitenflächen. Pulvermaterial unterhalb des Schmelzbereichs der weiteren Schicht, das bestimmungsgemäß nicht aufgeschmolzen werden soll, wird dann aufgrund des Sicherheitsabstands von dem zweiten Hochenergiestrahl nicht bestrahlt. Dadurch wird eine unerwünschte Formänderung des Formkörpers in Schritt III vermieden. Die Querschnittsfläche des Hochenergiestrahls kann beispielsweise an der Oberfläche der weiteren Schicht bestimmt werden.

Eine Weiterbildung der vorgenannten Variante des erfindungsgemäßen Fertigungsverfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass für einen Überhangteil des Bearbeitungsteils der Kontur, unter dem sich in Richtung der Schichtenfolge in der bisherigen Schichtanordnung im Bereich bis zur zweiten Schmelztiefe zumindest lokal unaufgeschmolzenes Pulver befindet und an dem ein Neigungswinkel des Formkörpers in Bezug auf die Richtung der Schichtenfolge maximal einen ersten Grenzwinkel GW1 erreicht, ein größerer Sicherheitsabstand gewählt wird als für einen Bearbeitungsteil der Kontur, unter dem sich in Richtung der Schichtenfolge in der bisherigen Schichtanordnung im Bereich bis zur zweiten Schmelztiefe kein unaufgeschmolzenes Pulver befindet, wobei der erste Grenzwinkel GW1 zu 30° oder weniger, bevorzugt zu 25° oder weniger, besonders bevorzugt zu 20° oder weniger, gewählt ist, insbesondere wobei der Sicherheitsabstand mit der Größe des Neigungswinkels ansteigt. Der Neigungswinkel kann lokal im Bereich der zweiten Schmelztiefe bestimmt werden. Durch diese Weiterbildung wird bewirkt, dass im Überhangteil (der einen „Downskin"-Bereich des Formkörpers repräsentiert) das Schmelzbad des zweiten Hochenergiestrahls in Schritt III mit zunehmender Tiefe näher an die (lokale) Kontur heranrückt, bevorzugt wobei das Schmelzbad erst in seiner größten Tiefe die (lokale) Kontur erreicht. Umgekehrt kann außerhalb des Überhangbereichs durch den kleineren Sicherheitsabstand das Schmelzbad im Allgemeinen entlang seiner zweiten Schmelztiefe nahe an die (lokale) Kontur heranrücken oder diese erreichen. Der Sicherheitsabstand kann hierdurch auf einfache Weise so gewählt werden, dass kein unaufgeschmolzenes Pulver in Richtung der Schichtenfolge unterhalb des Überhangteils der Kontur aufgeschmolzen wird, das bestimmungsgemäß nicht mit dem Formkörper verschmolzen werden soll, und zugleich ein hoher Anteil des zuvor (insbesondere in einem Schritt II) aufgeschmolzenen Material in Schritt III nochmals zur Defektverringerung aufgeschmolzen wird. Unter dem Bearbeitungsteil der Kontur, unter dem sich in Richtung der Schichtenabfolge in der bisherigen Schichtanordnung im Bereich bis zur zweiten Schmelztiefe kein unaufgeschmolzenes Pulver befindet, erstreckt sich der Formkörper bis zu dieser Tiefe beispielsweise parallel zu der Richtung der Schichtenabfolge in der bisherigen Schichtenanordnung.

Von Vorteil ist eine Variante des Verfahrens, die dadurch gekennzeichnet ist, dass der Bearbeitungsteil der Kontur zumindest einen Auskragungsteil der Kontur ausspart, unter dem sich in Richtung der Schichtenfolge in der bisherigen Schichtanordnung im Bereich bis zur zweiten Schmelztiefe zumindest lokal unaufgeschmolzenes Pulver befindet und an dem ein Neigungswinkel des Formkörpers in Bezug auf die Richtung der Schichtenfolge größer als ein zweiter Grenzwinkel GW2 ist, wobei der zweite Grenzwinkel GW2 größer als 20°, bevorzugt größer 25°, besonders bevorzugt größer 30°, gewählt ist. Durch das Aussparen des Auskragungsteils der Kontur (der einen „Downskin"-Bereich des Formkörpers repräsentiert) wird gewährleistet, dass kein unaufgeschmolzenes Pulver unterhalb des Auskragungsteils der Kontur aufgeschmolzen wird, das bestimmungsgemäß nicht mit dem Formkörper verschmolzen werden soll. Man beachte, dass GW2>GW1 gilt, falls Überhangteile und Auskragungsteile berücksichtigt werden. Der Neigungswinkel kann lokal im Bereich der zweiten Schmelztiefe bestimmt werden.

Bei einer Weiterbildung der vorgenannten Variante erstreckt sich der Bearbeitungsteil der Kontur entlang der gesamten Kontur außer dem Auskragungsteil der Kontur. Dabei erfolgt ein Verringern der Rauheit des in Schritt II geschmolzenen Pulvers entlang der gesamten Kontur des jeweiligen Schmelzbereichs außer in den Bereichen, in denen die Glättung aufgrund des zu großen Neigungswinkels ausgeschlossen ist. Vorteilhaft wird also ein vergleichsweise großer Teil der (seitlichen) Oberfläche des Formkörpers geglättet.

Bei einer bevorzugten Variante des Fertigungsverfahrens hat der Bearbeitungsteil der Kontur einen Anteil von wenigstens 40%, bevorzugt wenigstens 60%, an der gesamten Kontur. Hierdurch ist sichergestellt, dass wenigstens bei etwa der Hälfte der jeweiligen Kontur und damit etwa der Hälfte der (seitlichen) Oberfläche des Formkörpers die Rauheit vermindert wird.

Eine weitere Ausgestaltung des Fertigungsverfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass das Pulver Kupfer enthält, insbesondere mit wenigstens 50 Gew% Kupfer. Bei Kupfer-Materialien kann eine auftretende Rauheit an den Seitenflächen bei 3D-Druck-Formkörpern im Rahmen der Erfindung sehr gut reduziert werden. Ein Formkörper, der überwiegend aus Kupfer besteht, zeichnet sich zudem durch eine vergleichsweise hohe Korrosionsbeständigkeit sowie eine hohe elektrische Leitfähigkeit und Wärmeleitfähigkeit aus. Oberflächen von im Pulverbettverfahren hergestellten Kupferbauteilen leiden typischerweise unter einer charakteristischen hohen Porosität, welche sich in großen Oberflächenrauheitswerten zeigt, zum Beispiel von ca. 15 pm, wobei diese Rauheitswerte, bspw. Mittenrauwerte Ra, erheblich variieren können, zum Beispiel durch verschiedene Schichtzeiten im Herstellungsverfahren. Durch das erfindungsgemäße Fertigungsverfahren können insbesondere Rauheitswerte von unter 10 pm erreicht werden. Der Formkörper wird in einer jeweiligen Schicht zunächst durch ein Hatching-Verfahren aus dem Pulverbett aufgebaut und anschließend eine Konturfahrt mit gezielt geänderten Betriebsparametern („geändertes Prozessregime") durchgeführt. Dadurch ergibt sich beim fertigen Formkörper eine deutlich verringerte Oberflächenrauheit an den Seitenflächen. Zu beachten ist, dass aufgrund der vergleichsweise hohen thermischen Leitfähigkeit von Reinkupfer eine Reduktion der Rauheit der Oberfläche durch eine Verringerung der Spotgröße des verwendeten Hochenergiestrahls oder der Dicke der Schichten weniger effektiv ist als bei anderen Materialen zur additiven Fertigung von Formkörpern. Das geänderte Prozessregime kann beispielweise erreicht werden, indem bei einer Schichtdicke von 60pm der Pulverschichten die Linienenergie des zweiten Hochenergiestrahls größer als ein kritischer Schwellwert von 3 J/mm ist. In einem Bereich der Linienenergie von 2 J/mm bis 3 J/mm treten typischerweise nur in einigen Bereichen der Oberfläche des Formkörpers verbesserte Werte der Rauheit auf. Dies gilt auch bei einer Erhöhung der Schichtdicke um einen Faktor 2,5.

Vorteilhaft ist eine Variante des Fertigungsverfahrens, bei der der erste Hochenergiestrahl und/oder der zweite Hochenergiestrahl ein Laserstrahl ist und eine mittlere Wellenlänge in einem Wellenlängenbereich von 500 nm bis 560 nm aufweist. Durch die Verwendung eines Laserstrahls, der Licht im grünen Wellenlängenbereich aufweist, wird die Bildung von Spritzern bei dem Schmelzen des Pulvers reduziert, insbesondere bei kupferbasiertem Pulver. Dadurch wird eine defektarme und gleichmäßige Verschweißung bewirkt. Insbesondere kann ein Laserstrahl mit einer mittleren Wellenlänge von 515 nm und einem Spot mit einem Durchmesser von 200 pm in der Bearbeitungsebene verwendet werden.

Ein erfindungsgemäßer Formkörper ist durch ein Fertigungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ausgestaltungen hergestellt. Die Rauheit der Oberfläche eines solchen Formkörpers wird während seiner Herstellung mit vergleichsweise geringem Zeitaufwand vermindert.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter ausgeführten Merkmale jeweils einzeln für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung und Zeichnung

Fig. 1 zeigt für eine erste Variante des erfindungsgemäßen Fertigungsverfahrens einen schematischen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform eines Formkörpers in einer Fertigungskammer, wobei in der Fertigungskammer eine neue Lage von Pulver aufgetragen wird (Schritt I);

Fig. 2 zeigt einen schematischen Längsschnitt durch den Formkörper in der Fertigungskammer von Fig. 1, wobei ein Schmelzbereich mit einem ersten Hochenergiestrahl bestrahlt wird (Schritt II);

Fig. 3 zeigt einen schematischen Längsschnitt durch den Formkörper in der Fertigungskammer von Fig. 1, nach der Bestrahlung durch den ersten Hochenergiestrahl (nach Schritt II);

Fig. 4 zeigt einen schematischen Längsschnitt durch den Formkörper in der Fertigungskammer von Fig. 1, wobei der Schmelzbereich mit einem zweiten Hochenergiestrahl bestrahlt wird (Schritt III);

Fig. 5 zeigt für eine zweite Variante des erfindungsgemäßen Fertigungsverfahrens einen schematischen Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform eines Formkörpers in einer Fertigungskammer, wobei mehrere neue Lagen zeitlich nacheinander auf eine bisherige Schichtenanordnung aufgetragen und aufgeschmolzen werden (Schritt I/II mehrfach hintereinander);

Fig. 6 zeigt einen schematischen Längsschnitt durch den Formkörper von Fig. 5 in der Fertigungskammer nach dem Aufschmelzen von Schmelzbereichen in den neuen Lagen durch den ersten Hochenergiestrahl (nach letztem Schritt II);

Fig. 7 zeigt einen schematischen Längsschnitt durch den Form körper von Fig. 5 in der Fertigungskammer, wobei der Schmelzbereich mit einem zweiten Hochenergiestrahl bestrahlt wird (Schritt III);

Fig. 8 zeigt für die erste und zweite Variante des erfindungsgemäßen Fertigungsverfahrens einen schematischen Längsschnitt durch den Formkörper nach der Bestrahlung durch den zweiten Hochenergiestrahl (nach Schritt III);

Fig. 9 zeigt für eine dritte Variante des erfindungsgemäßen Fertigungsverfahrens einen schematischen Längsschnitt durch eine dritte Ausführungsform des Formkörpers in der Fertigungskammer, mit geringer Neigung einer Seitenfläche des Formkörpers, während der Bestrahlung durch den zweiten Hochenergiestrahl (Schritt III);

Fig. 10 zeigt für eine vierte Variante des erfindungsgemäßen Fertigungsverfahrens einen schematischen Längsschnitt durch eine vierte Ausführungsform des Formkörpers in der Fertigungskammer, mit mittlerer Neigung einer Seitenfläche des Formkörpers, während der Bestrahlung durch den zweiten Hochenergiestrahl (Schritt III);

Fig. 11 zeigt für eine fünfte Variante des erfindungsgemäßen Fertigungsverfahrens einen schematischen Längsschnitt durch eine fünfte Ausführungsform des Formkörpers in der Fertigungskammer, mit großer Neigung der Seitenfläche des Formkörpers, während der Bestrahlung durch den zweiten Hochenergiestrahl (Schritt III);

Fig. 12 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine weitere Schicht einer Schichtenanordnung, mit der eine sechste Ausführungsform des Formkörpers gefertigt wird; Fig. 13 zeigt einen ersten schematischen mittigen Längsschnitt durch die Schichtenanordnung von Fig. 12;

Fig. 14 zeigt einen zweiten schematischen randseitigen Längsschnitt durch die Schichtenanordnung von Fig. 12.

Fig. 1 zeigt einen schematischen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform eines (teilweise gefertigten) Formkörpers IO ¹ in einer Fertigungskammer 11 zur additiven Fertigung des Formkörpers 10 ¹ . Der Formkörper 10 ¹ wird schichtweise gefertigt, wobei eine bisherige Schichtanordnung 13 sukzessive durch weitere Schichten ergänzt wird.

Die bisherige Schichtanordnung 13 umfasst entsprechend eine Vielzahl von Schichten, hier beispielhaft mit 12a, 12b, 12c bezeichnet sind. Die Schichten 12a-12c der bisherigen Schichtanordnung 13 liegen jeweils teilweise (außerhalb des Volumens des Formkörpers 10 ¹ ) als unverschmolzenes Pulver 17 vor, und teilweise als verschmolzenes Material, das im Formkörper 10 ¹ aufgegangen ist. Der (teilweise gefertigte) Formkörper 10 ¹ ist also in der bisherigen Schichtanordnung 13 von Pulver 17 umgeben.

Der Formkörper 10 ¹ weist eine erste Seitenfläche 14a und eine zweite Seitenfläche 14b auf, die zu der Oberfläche 15 des Formkörpers 10 ¹ gehören. Die Abfolge der Pulverschichten ist in vertikaler Richtung 16 nach oben orientiert. Auch die Seitenflächen 14a, 14b des Formkörpers 10 ¹ erstrecken sich in der gezeigten Ausführungsform in dieser Richtung 16.

Das Pulver 17 ist hier ein metallisches Pulver und weist insbesondere Kupfer als Material auf. Der Formkörper 10 ¹ und die Schichtenanordnung 13 sind auf einem in vertikaler Richtung verstellbaren Hubtisch 18 angeordnet. Auf der Oberseite des Hubtischs 18 wird der Formkörper also in der gezeigten Variante aufgewachsen; falls gewünscht kann auf dem Hubtisch 18 auch ein Substrat angeordnet sein, auf dem der Formkörper aufwächst (nicht näher dargestellt). In horizontaler Richtung werden die Pulverschichten durch Seitenwände 19a, 19b gehalten.

Auf die in Richtung 16 der Schichtenabfolge oberste Schicht 20a der bisherigen Schichtenanordnung 13 wird in einem in Fig. 1 dargestellten Schritt I des erfindungsgemäßen Fertigungsverfahrens in der gezeigten ersten Variante zur Erweiterung der bisherigen Schichtanordnung 13 um eine weitere Lage 29a durch eine Auftrageinheit 21 eine neue Lage 22a des Pulvers 17 aufgetragen. Gegebenenfalls kann mit einem Streicher die aufgetragene neue Lage 22a vergleichmäßigt werden (nicht näher dargestellt).

Fig. 2 illustriert den nächsten Schritt II der ersten Variante des Fertigungsverfahrens, wobei ein erster vorbestimmter Schmelzbereich 23a (vgl. Fig. 12) in der neuen Lage 22a mit einem ersten Hochenergiestrahl 24 bestrahlt wird, um das Pulver 17 in dem Schmelzbereich 23a aufzuschmelzen und zu verfestigen. Der Hochenergiestrahl 24 ist in der gezeigten Variante ein Laserstrahl, beispielsweise mit einer mittleren Wellenlänge von 515 nm. Der erste Hochenergiestrahl 24 bewirkt in der gezeigten Variante ein Wärmeleitschweißen. Der erste vorbestimmte Schmelzbereich 23a wird durch eine Kontur 25 umrandet. Ein erstes Schmelzbad 26a des durch den ersten Hochenergiestrahl 24 aufgeschmolzenen Materials (vormals Pulver) ist im gezeigten Querschnitt (der hier senkrecht zur Vorschubrichtung des Hochenergiestrahls 24 relativ zum Formkörper 10 ¹ liegt) näherungsweise konisch ausgebildet und verjüngt sich entgegen der Richtung 16 der Schichtenabfolge. Das Schmelzbad 26a weist eine erste Schmelztiefe 27 (auch EST genannt) auf und erstreckt sich bis in einen Teil der obersten Schicht 20a der bisherigen Schichtenanordnung 13 unter der neuen Lage 22a; die erste Schmelztiefe EST entspricht hier ungefähr dem 1,6-fachen einer Schichtdicke SD. Der erste Hochenergiestrahl 24 erzeugt eine Schweißnaht, im Wesentlichen entsprechend der Geometrie des Schmelzbades 26a, mit einer Breite B und einer Tiefe T, hier mit T/B von ungefähr 0,9. Durch ein Bewegen des ersten Hochenergiestrahls 24 senkrecht zu der Richtung 16 der Schichtenabfolge wird das erste Schmelzbad 26 entlang einer Bewegungskurve 28 verfahren, hier in Gestalt eins hatchings (vgl. dazu auch Fig. 12), das den ersten Hochenergiestrahl 24 im in Fig. 2 gezeigten Längsschnitt entlang der Kontur 25 senkrecht zur Zeichenebene von Fig. 2 bewegt. Im Längsschnitt der Fig. 2 wird das Pulver 17 zwischen den einander gegenüberliegenden Seiten der Kontur 25 mit dem ersten Hochenergiestrahl 24 aufgeschmolzen, um in der neuen Lage 22a bzw. der weiteren Schicht 29a einen weiteren (schichtförmigen) Abschnitt des Formkörpers 10 ¹ in der Fertigungskammer 11 herauszubilden; dieser Abschnitt ist mit dem Formkörper 10 ¹ in dessen oberster Schicht 20a in der bisherigen Schichtanordnung 13 integral verbunden, da der Formkörper 10 ¹ in seiner obersten Schicht 20a vom ersten Hochenergiestrahl 24 mit angeschmolzen wurde.

Fig. 3 zeigt den Formkörper 10 ¹ in der Fertigungskammer 11 nach der Bestrahlung durch den ersten Hochenergiestrahl 24 (vgl. Fig. 2). Nach Schritt II weisen die Seitenflächen 14a, 14b des Formkörpers 10 ¹ im Bereich der weiteren Schicht 29a aufgrund von Porosität eine unerwünschte Rauheit auf (nicht näher dargestellt). Ebenso besteht eine unerwünschte Rauheit im Bereich der weiteren Schicht 29a an den Seitenflächen 14a, 14b durch an den Formkörper 10 ¹ angesinterte Pulverpartikel (ebenfalls nicht näher dargestellt), da der erste Hochenergiestrahl 24 merklich Wärme in das an das Schmelzbad 26a angrenzende, nicht aufgeschmolzene Pulver 17 eingeleitet hat.

In der gezeigten Variante sind weiterhin durch das Profil des ersten Schmelzbads 26a (vgl. Fig. 2) am Rand des Schmelzbereichs 23a der weiteren Schicht 29a Einkerbungen 30a, 30b im Formkörper 10 ¹ ausgeformt, deren Breite in Richtung zu der obersten Schicht 20a der bisherigen Schichtenanordnung 13 (also in Fig. 3 nach unten hin) zunimmt. Diese Einkerbungen 30a, 30b können ebenfalls zu einer unerwünschten Rauheit der Seitenflächen 14a, 14b des Formkörpers 10 ¹ , die zu dessen Oberfläche 15 gehören, beitragen.

Fig. 4 zeigt den Formkörper 10 ¹ in der Fertigungskammer 11, wobei gemäß einem nächsten Schritt III des Fertigungsverfahrens der Schmelzbereich 23a der weiteren Schicht 29a mit einem zweiten Hochenergiestrahl 31a bestrahlt wird. Der zweite Hochenergiestrahl 31a bewirkt ein zweites Schmelzbad 32a mit einer zweiten Schmelztiefe 33a, die größer ist als die erste Schmelztiefe 27 (auch ZST bezeichnet); die zweite Schmelztiefe ZST entspricht hier ungefähr dem 3,6-fa- chen einer Schichtdicke SD. Außerdem weist der zweite Hochenergiestrahl 31a in der gezeigten Variante eine größere Linienenergie als der erste Hochenergiestrahl 24 auf, beispielsweise indem der zweite Hochenergiestrahl 31a langsamer gescannt wird als der erste Hochenergiestrahl 24; die Laserleistung und die Spotgröße des ersten Hochenergiestrahls 24 und des zweiten Hochenergiestrahls 31a sind in diesem Beispiel jeweils gleich. Alternativ könnte in einem anderen Beispiel auch die Spotgröße (Spotdurchmesser an der Oberfläche der oberen/weiteren Schicht 29a) des zweiten Hochenergiestrahls 31a kleiner gewählt werden als die Spotgröße des ersten Hochenergiestrahls 24, bei gleicher Linienenergie beider Hochenergiestrahlen 24, 31a (nicht näher dargestellt). Die zweite Linienenergie ist genügend groß gewählt, so dass sich in dem zweiten Schmelzbad 32a eine Dampfkapillare 34a ausbildet. Der zweite Hochenergiestrahl 31a erzeugt eine Schweißnaht, im Wesentlichen entsprechend der Geometrie des Schmelzbades 32a, mit einer Breite B und einer Tiefe T, hier mit T/B von ungefähr 2,0. Der zweite Hochenergiestrahl 31a bewirkt ein Tiefschweißen des durch den zweiten Hochenergiestrahl 31a aufgeschmolzenen Teils des Formkörpers 10 ¹ .

Der zweite Hochenergiestrahl 31a wird entlang einer Fahrlinie geführt, die parallel zur Kontur 25 verläuft (siehe dazu Fig. 12). Der zweite Hochenergiestrahl 31a schmilzt nur in einem Bereich nahe der Kontur 25 das Material der bisherigen Schichtanordnung 13 und der weiteren Schicht 29a gezielt auf, im Wesentlichen im Formkörper 10 ¹ . Dabei wird die Porosität im (nochmals) aufgeschmolzenen Material des Formkörpers 10 ¹ nahe der Seitenflächen 14a, 14b deutlich verringert, und entsprechend die Rauheit.

Der zweite Hochenergiestrahl 31a wird in einem ersten Sicherheitsabstand 35a von einem Bearbeitungsteil 46 der Kontur 25 des Schmelzbereichs (vgl. Fig. 12) geführt. Der Sicherheitsabstand 35a wird gemessen von der (zentralen) Strahlachse des Hochenergiestrahls 31a bzw. dem Zentrum des zugehörigen Spots auf der Schichtoberfläche der weiteren Schicht 29a bis zur Kontur 25 (im Bearbeitungsteil 46), quer zur Fahrlinie. Der erste Sicherheitsabstand 35a entspricht hier einem halben Durchmesser der Querschnittsfläche des zweiten Hochenergiestrahls 31a bzw. dessen Spots.

Das zweite Schmelzbad 32a durchdringt die Einkerbung 30b und das in Verfahrensschritt II unaufgeschmolzene Pulver 17 in der Einkerbung 30b. Durch das gemeinsame Aufschmelzen des in Verfahrensschritt II unaufgeschmolzenen Pulvers 17 in der Einkerbung 30b und des in Verfahrensschritt II (vgl. Fig. 2) aufgeschmolzenen Pulvers 17 des Formköpers 10 ¹ in der Umgebung der Einkerbung 30b wird die Einkerbung 30b verkleinert bzw. eingeebnet. Auch eine Rauheit durch im Bereich der Einkerbung 30b angesintererte Pulverpartikel wird verkleinert, da der zweite Hochenergiestrahl 31a seine Energie stärker auf das Schmelzbad 32a konzentriert als der erste Hochenergiestrahl. Dadurch kann hier die Rauheit der Oberfläche 15 des Formkörpers 10 ¹ im Bereich der Seitenfläche 14b vermindert werden. Entsprechend wird mit der Einkerbung 30a verfahren (nicht näher dargestellt).

Fig. 5 zeigt einen Formkörper 10 ⁿ in einer Fertigungskammer 11 in einer zweiten Variante des Fertigungsverfahrens, die weitgehend der ersten Variante von Fig. Iff entspricht; es werden entsprechend nur die wesentlichen Unterschiede erläutert.

Im Rahmen der zweiten Variante des Formkörpers 10 ¹¹ werden mehrere, hier drei, weitere Schichten 29b, 29c, 29d nacheinander mit den Schritten I und II nacheinander aufgetragen, und erst an den Schritt II der dritten weiteren Schicht 29d schließt sich ein Schritt II an.

Fig. 5 zeigt dazu stark schematisiert die drei neue Lagen 22b, 22c, 22d von Pulver 17, die gemäß Verfahrensschritt I zeitlich nacheinander auf die (jeweils zum Auftragungszeitpunkt bestehende) bisherige Schichtenanordnung 13. Vor dem Aufträgen einer nächsten neuen Lage 22b, 22c, 22d wird das Pulver 17 in jeder der neuen Lagen 22b, 22c, 22d gemäß dem Verfahrensschritt II durch den ersten Hochenergiestrahl 24 in zugehörigen Schmelzbereichen 23b, 23c, 23d aufgeschmolzen. Dabei erstreckt sich das jeweilige erste Schmelzbad 26b, 26c, 26d mit der ersten Schmelztiefe 27 in die nächstuntere Schicht, das ist die jeweils oberste Schicht 20a der (zu diesem Zeitpunkt bestehenden) bisherigen Schichtanordnung 13 mit den Schichten 12a, 12b, 12c usw. in der Fertigungskammer 11. Der erste Hochenergiestrahl 24 durchfährt in jeder neuen Lage 22b, 22c, 22d jeweils den durch eine Kontur 25 (durch eine gestrichelte Linie angedeutet) begrenzten Schmelzbereich 23b, 23c, 23d, um das Pulver 17 in dem betreffenden Schmelzbereich 23b, 23c, 23d aufzuschmelzen.

Fig. 6 zeigt den Formkörper 10 ⁿ in der Fertigungskammer 11 nach dem Aufschmelzen des dritten Schmelzbereichs 23d durch den ersten Hochenergiestrahl 24 gemäß der zweiten Variante des Fertigungsverfahrens. Nahe der Seitenflächen 14a, 14b ist die Porosität im aufgeschmolzenen Material des Formkörpers 10 ⁿ in den weiteren Schichten 29b, 29c, 29d erhöht. In jeder weiteren Schicht 29b, 29c, 29d sind hier zudem durch das Profil des betreffenden Schmelzbades 26b, 26c, 26d (vgl. Fig. 5) beim Aufschmelzen an der Kontur 25 des betreffenden Schmelzbereichs 23b, 23c, 23d Einkerbungen 30c, 30d, 30e, 30f, 30g, 30h ausgeformt. Diese Einkerbungen 30c, 30d, 30e, 30f, 30g, 30h können zu einer unerwünschten Rauheit der Oberfläche 15 des Formkörpers 10 ¹ beitragen.

Fig. 7 zeigt den Formkörper 10 ⁿ in der Fertigungskammer 11 mit den Einkerbungen 30c - 30h an den Konturen der Schmelzbereiche der weiteren Schichten 29b - 29d. Nun wird gemäß Schritt III der Formkörper 10 ⁿ entlang der parallel zur Kontur 25 verlaufenden Fahrlinie mit dem zweiten Hochenergiestrahl 31a bestrahlt, der das zweite Schmelzbad 32a bewirkt. Das zweite Schmelzbad 32a umgibt die Dampfkapillare 34a. Durch das (erneute) Aufschmelzen des Materials, vor allem im Formkörper 10", wird die Porosität im Material nahe der Seitenwände 14a, 14b deutlich verringert. Im Unterschied zu der in Fig. 4 gezeigten Ausgestaltung des Schritts III durchdringt hier das zweite Schmelzbad 32a alle drei Einkerbungen 30c, 30d, 30e der im Block ergänzten weiteren drei Schichten 29b, 29c, 29d zugleich. Dadurch werden die Einkerbungen 30c, 30d, 30e dieser Schichten 29b, 29c, 29d gemeinsam verkleinert bzw. eingeebnet, wodurch die Rauheit der Oberfläche 15 des Formkörpers 10 ¹ vermindert werden kann. Fig. 8 zeigt für die erste und die zweite Variante des Fertigungsverfahrens den nach Schritt III erhaltenen Formkörper 10 ¹ , 10 ⁿ in der Fertigungskammer 11. Die Formkörper 10 ¹ , 10 ⁿ weisen nahe der Seitenflächen 14a, 14b eine geringe Porosität auf, und es sind keine Einkerbungen an den Seitflächen 14a, 14b des Formkörpers 10 ¹ mehr ersichtlich. Die Seitenflächen 14a, 14b sind durch den zweiten Hochenergiestrahl 31a (vgl. Fig. 4 und Fig. 7) durch das erfindungsgemäße Verfahren geglättet worden.

Fig. 9 zeigt für eine dritte Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens einen schematischen Längsschnitt durch eine dritte Ausführungsform des Formkörpers IO ¹¹¹ in der Fertigungskammer 11, ähnlich wie in Fig. 7 für die zweite Variante dargestellt; es werden nur die wesentlichen Unterschiede erläutert. Die erste Seitenfläche 14a des Formkörpers 10 ⁿ weist hier einen ersten (unteren) Wandabschnitt 37a auf, der parallel zu der Richtung 16 der Schichtenabfolge verläuft. Oberhalb des ersten Wandabschnitts 37a soll ein zweiter Wandabschnitt 37b der ersten Seitenfläche 14a gefertigt werden, der gegenüber der Richtung 16 der Schichtenabfolge geringfügig geneigt ist. Dafür wurde bei der Ergänzung von hier vier weiteren Schichten (vgl. Schichten 12d, 12e, aktuelle obere Schicht 20a der aktuellen bisherigen Schichtenanordnung 13, aktuelle weitere Schicht 29e) im Rahmen der jeweiligen Schritte II das Schmelzbad des ersten Hochenergiestrahls nach oben hin immer weiter nach (hier rechts) außen versetzt. Erst bei Ergänzung der vierten weiteren Schicht, vgl. die aktuelle eingezeichnete weitere Schicht 29e, wird Schritt III angewandt, was in Fig. 9 illustriert wird.

Im oberen, zweiten Wandabschnitt 37b sind entsprechend senkrecht zur Richtung 16 der Schichtenabfolge versetzte Einkerbungen 30i, 30j, 30k, 301 in den obersten vier Schichten 12d, 12e, 20a, 29e ausgebildet, die zuvor durch Bestrahlung mit einem ersten Hochenergiestrahl 24 gemäß Schritt II erzeugt wurden (vgl. Fig. 5).

Die oberen Enden der Einkerbungen 30i, 30j, 30k, 301 des zweiten Wandabschnitts 37b liegen auf einer geraden Linie (in der Figur gestrichelt dargestellt), die geneigt zu der Richtung 16 der Schichtenabfolge von dem Formkörper 10 ¹¹¹ aus gesehen nach außen verläuft. Ein erster Neigungswinkel NWi ist hier als der Winkel zwischen dieser geneigten Linie und der Richtung 16 der Schichtenabfolge definiert. Die Einkerbungen 30i, 30j, 30k, 301 sind zunehmend von dem Formkörper 10 ¹¹¹ aus gesehen nach außen verschoben, je weiter oben sie in der Richtung 16 der Schichtenabfolge angeordnet sind.

Gemäß Schritt III wird die weitere Schicht 29e entlang der Fahrlinie, die parallel zur Kontur verläuft, mit einem zweiten Hochenergiestrahl 31b bestrahlt, der ein zweites Schmelzbad 32b erzeugt, das sich durch die vier obersten Schichten 12d, 12e, 20a, 29e („Glättungsblock" 48) - und sogar hier noch ein klein wenig darüber hinaus - erstreckt. Dabei wird der zweite Hochenergiestrahl 31b mit einem derartigen zweiten Sicherheitsabstand 35b von einem Überhangteil 44a eines Bearbeitungsteils der Kontur des Schmelzbereichs 23e der aktuellen weiteren Schicht 29e eingestrahlt, dass der äußere Rand des Schmelzbades 32b die Kontur der unter dem Glättungsblock 48 nächsten Schicht 12f an deren Oberseite genau berührt. Die Position des Überhangteils 44a kann dem oberen Ende der obersten Einkerbung 301 zugeordnet werden.

Das zweite Schmelzbad 32b durchdringt die Einkerbung 30i, die an die Schicht 12f angrenzt, und das in ihr angeordnete unaufgeschmolzene Pulver 17, vollständig, und ebnet diese Einkerbung 30i praktisch vollständig ein. Die dieser Einkerbung 30i in Richtung 16 der Schichtenabfolge nachfolgenden Einkerbungen 30j, 30k, 301 werden von dem zweiten Schmelzbad 32b mit kleiner werdenden Anteilen durchdrungen. Dementsprechend werden die Einkerbungen 30j, 30k, 301 in Richtung 16 der Schichtenabfolge in kleiner werdendem Ausmaß eingeebnet. Somit wird die Rauheit des zweiten Wandabschnitts 37b der ersten Seitenfläche 37a des Formkörpers 10 ⁿ in geringerem Maße verkleinert als bei dem in Richtung der Schichtenfolge orientierten ersten Wandabschnitt 37a der ersten Seitenfläche 14a des Formkörpers 10 ⁿ .

Bevorzugt wird nachfolgend nach jeder ergänzten weiteren Schicht der Schritt III bzw. der zweite Hochenergiestrahl 31b angewandt, wodurch dann im Ergebnis für alle weiter oben liegenden Schichten 12e, 20a, 29e eine vollständige Einebnung der zugehörigen Einkerbungen 30j, 30k, 301 erreicht werden kann.

Fig. 10 zeigt für eine vierte Variante eines erfindungsgemäßen Fertigungsverfahrens einen schematischen Längsschnitt durch eine vierte Ausführungsform des Formkörpers 10 ^IV in der Fertigungskammer 11, ähnlich wie in Fig. 9 gezeigt, wobei nur die wesentlichen Unterschiede erläutert werden.

Der zweite Wandabschnitt 37b der ersten Seitenfläche 14a soll hier mit einem etwas größeren Neigungswinkel NW2 gefertigt werden. Die Einkerbungen 30m, 30n, 30o, 30p in den obersten vier Schichten 12d, 12e, 20a, 29e des Glättungsblocks 48 sind hier quer zur Richtung 16 der Schichtenabfolge stärker zueinander versetzt.

Der zweite Hochenergiestrahl 31b wird mit einem derartigen dritten Sicherheitsabstand 35c von einem Überhangteil 44b des Bearbeitungsteils der Kontur des Schmelzbereichs 23f der obersten Schicht (aktuelle weitere Schicht) 29e des Glättungsblocks 48 eingestrahlt, dass der äußere Rand des Schmelzbades 32b die Kontur der unter dem Glättungsblock 48 nächsten Schicht 12f an deren Oberseite genau berührt. Da der zweite Neigungswinkel NW2 größer als der erste Neigungswinkel NWi ist, ist auch der dritte Sicherheitsabstand 35c größer als der zweite Sicherheitsabstand 35b (vgl. Fig. 9). Dabei durchdringt das zweite Schmelzbad 32b die Einkerbung 30m, die an den ersten Wandabschnitt 37a angrenzt, wiederum praktisch vollständig. Die an diese Einkerbung 30m in Richtung 16 der Schichtenabfolge nachfolgenden Einkerbungen 30n, 30o, 30p werden von dem zweiten Schmelzbad 32b mit Anteilen umgriffen, die jeweils ein wenig kleiner sind als bei der in Fig. 9 gezeigten dritten Ausführungsform des Formkörpers 10 ¹¹¹ . Insbesondere erstreckt sich das zweite Schmelzbad 32b nicht zu der obersten Einkerbung 30p in Richtung 16 der Schichtenabfolge. Dementsprechend werden die Einkerbungen 30m, 30n, 30o, 30p in Richtung 16 der Schichtenabfolge in kleinerem Ausmaß eingeebnet als bei der in Figur 9 gezeigten dritten Ausführungsform des Formkörpers 10 ¹¹¹ , sodass auch die Rauheit der Oberfläche des Formkörpers 10 ¹¹¹ in geringerem Ausmaß verkleinert wird. Bevorzugt wird daher wiederum nachfolgend nach jeder ergänzten weiteren Schicht der Schritt III bzw. der zweite Hochenergiestrahl 31b angewandt.

Fig. 11 zeigt für eine fünfte Variante des erfindungsgemäßen Fertigungsverfahrens einen schematischen Längsschnitt durch eine fünfte Ausführungsform des Formkörpers 1O ^V in der Fertigungskammer 11, ähnlich wie in Fig. 9 dargestellt; es werden daher nur die wesentlichen Unterschiede erläutert.

Der zweite Wandabschnitt 37b der ersten Seitenfläche 14a soll hier mit einem sehr viel größeren Neigungswinkel NW3 gefertigt werden. Die erste Seitenfläche 14a des Formkörpers 10 ^IV weist einen ersten Wandabschnitt 37a auf, der parallel zu der Richtung 16 der Schichtenabfolge verläuft. Oberhalb des ersten Wandabschnitts 37a ist hier ein zweiter Wandabschnitt 37b der ersten Seitenfläche 14a mit senkrecht zur Richtung 16 der Schichtenabfolge versetzten Zacken 39a, 39b, 39c, 39d in den obersten vier Schichten 20b, 20c, 20d, 29e ausgebildet, wobei die oberen Enden der Zacken 39a, 39b, 39c, 39d auf einer geraden Linie liegen (in der Figur gestrichelt dargestellt), die einen dritten Neigungswinkel NW3 in Bezug auf die Richtung 16 der Schichtenabfolge aufweist, der größer ist als der Neigungswinkel NW2 bei der dritten Ausführungsform des Formkörpers 10 ¹¹¹ (vgl. Fig. 10). Die Zacken 39a, 39b, 39c, 39d wurden zuvor mit einem ersten Hochenergiestrahl 24 gemäß Schritt II erzeugt (vgl. Fig. 5). Das obere Ende der obersten Zacke 39a definiert die Position eines Auskragungsteils 45a einer Kontur des Schmelzbereichs 23g der aktuellen, weiteren Schicht 29e.

Der zweite Wandabschnitt 37b weist eine durch den dritten Neigungswinkel NW3 definierten Neigung auf, die derart groß ist, dass ein Einstrahlen des zweiten Hochenergiestrahls 31b oberhalb des zweiten Wandabschnitts 37b ein zweites Schmelzbad 32b bewirken würde, dass sich merklich in das bestimmungsgemäß unaufgeschmolzene Pulver 17 unterhalb des zweiten Wandabschnitts 37b erstrecken würde, auch wenn der zweite Hochenergiestrahl sehr nahe zur Ebene des ersten Wandabschnitts 37a angewandt würde. Daher kann im Bereich des zwei- ten Wandabschnitts 37b mit einer derartigen Neigung der zweite Hochenergiestrahl 31b nicht sinnvoll verwendet werden. Entsprechend werden solche Auskragungsabschnitte der Kontur bei der gezeigten fünften Variante im Bearbeitungsteil übersprungen.

Fig. 12 zeigt schematisch eine Draufsicht auf eine bisherige Schichtenanordnung (vgl. Fig. 13, dort Bzz. 13) mit darauf angeordneter, weiterer Schicht 29a mit einem vorbestimmten Schmelzbereich 23a, der durch eine Kontur 25 umgrenzt ist (vgl. auch Fig. 3). Im Schmelzbereich 23a soll die weitere Schicht 29a verfestigt werden.

In Schritt II wird mit einem ersten Hochenergiestrahl der Schmelzbereich 23a mit einem ersten Hochenergiestrahl im Rahmen eines Wärmeleitschweißens mit Wirkung für seine gesamte Fläche bearbeitet (siehe auch Fig. 3). Gestrichelt dargestellt ist hier eine Hatching-Linie 40, auf der der erste Hochenergiestrahl zum Aufschmelzen des Pulvers 17 in dem Schmelzbereich 23a entlang bewegt wird, wobei die Hatching-Linie 40 in einer elektronischen Steuerung (nicht gezeigt) gespeichert ist. Der erste Hochenergiestrahl wird hier auch entlang einer Konturfahrtlinie 41 parallel zu der Kontur 25 des Schmelzbereichs 23a bewegt, um die Kontur 25 des Schmelzbereichs 23a durchgängig auszubilden. Der erste Hochenergiestrahl wird in Schritt II typischerweise mit einer einheitlichen Linienenergie ELE bei einer einheitlichen ersten Schmelztiefe EST über die weitere Schicht 29a bewegt (falls die Linienenergie oder die Schmelztiefe im Schritt II nicht einheitlich ist, kann für ELE und EST der maximal in Schritt II vorkommende Wert angesetzt werden).

In Schritt III wird ein zweiter Hochenergiestrahl eingesetzt. Dieser wird entlang einer Fahrlinie 43 bewegt, die grundsätzlich parallel zur Kontur 25 verläuft; der (momentane) Ort des zweiten Hochenergiestrahls kann anhand seines (momentanen) Mittelpunkts M auf der Oberfläche der weiteren Schicht 29a angegeben werden. Um Besonderheiten der Geometrie des zu fertigenden Formkörpers zu berücksichtigen, wird die Fahrlinie dabei angepasst. Zur Kontur 25 wird zunächst ein Bearbeitungsteil 46 bestimmt, der ein oder mehrere Teilstücke der Kontur 25 umfassen kann. Vorliegend umfasst der Bearbeitungsteil 46 zwei Teilstücke 46a und 46b der Kontur 25, die insgesamt der Kontur 25 unter Auslassung von zwei Auskragungsteilen 45b, 45c entsprechen (siehe dazu Fig. 14). Die Fahrlinie 43 verläuft parallel zu den beiden Teilstücken 46a, 46b des Bearbeitungsteils 46 der Kontur 25. Entsprechend hat also hier die Fahrlinie 43 ebenfalls zwei Teilstücke 43a, 43b. Die Enden der Auskragungsteile 45b, 45c sind durch punktierte Linien angedeutet, vgl. auch Fig. 11. Durch die Aussparung der Auskragungsteile 45b, 45c für die Fahrlinie 43 kann ein Aufschmelzen von Pulver 17 unter den Auskragungsteilen 45b, 45c, das durch den ersten Hochenergiestrahl 24 bestimmungsgemäß nicht aufgeschmolzen wurde, durch den zweiten Hochenergiestrahl 31a verhindert werden.

Der zweite Hochenergiestrahl weist (auf der Oberfläche der weiteren Schicht 29e, also mit seinem „Spot") einen Querschnitt 42 auf, der hier näherungsweise kreisförmig ausgebildet ist. Der Querschnitt weist einen Spotdurchmesser SPD und den Mittelpunkt M auf. Der Spotdurchmesser SPD ist ein Maß für die Spotgröße eines Hochenergiestrahls, hier des zweiten Hochenergiestrahls. Der Spotdurchmesser SPD kann beispielsweise nach dem 86%-Kriterium bestimmt werden (86% der Energieleistung des Hochenergiestrahls befinden sich innerhalb eines Kreises mit dem Spotdurchmesser).

Für das Teilstück 43a und die in Fig. 12 in links-rechts-Richtung verlaufenden Bereiche des Teilstücks 43b der Fahrlinie 43 entspricht ein Sicherheitsabstand 35a des Spots (d.h. seines Mittelpunkts M) von der Kontur 25 dem halben Durchmesser SPD des Spots. In einem in Fig. 12 in vertikaler Richtung verlaufenden Bereich des Teilstücks 43b der Fahrlinie 43 ist der Sicherheitsabstand 35d deutlich größer, hier entsprechend ca. dem 0,75-fachen des Spotdurchmessers SPD. Dadurch kann berücksichtigt werden, dass im vertikal verlaufenden Bereich des Teilstücks 43b die Kontur 25 als ein Überhangteil 44c verläuft (siehe dazu Fig. 13). Dadurch kann ein Aufschmelzen von Pulver 17 unter dem Überhangteil 44c der Kontur 25, das durch den ersten Hochenergiestrahl 24 bestimmungsgemäß nicht aufgeschmolzen wurde, durch den zweiten Hochenergiestrahl 31a verhindert werden.

Der zweite Hochenergiestrahl wird in Schritt III typischerweise mit einer einheitlichen zweiten Linienenergie ZLE bei einer einheitlichen zweiten Schmelztiefe ZST über Fahrlinie 43 bewegt (falls die Linienenergie oder die Schmelztiefe im Schritt III nicht einheitlich ist, kann für ZLE und ZST der minimal in Schritt II vorkommende Wert angesetzt werden).

In der gezeigten sechsten Variante ist vorgesehen, dass ein Faktor FL=ZLE/ELE mit FL=4 gewählt ist. Weiterhin ist vorgesehen, dass ein Faktor FST=ZST/EST mit FST=3 gewählt ist.

Fig. 13 zeigt schematisch einen Längsschnitt durch die bisherige Schichtenanordnung 13 und der weiteren Schicht 29a entlang der (mittigen) Linie A in Fig. 12. Die weitere Schicht 29a ist der bisherigen Schichtenanordnung 13 aufgetragen, in der die sechste Ausführungsform des Formkörpers 1O ^VI angeordnet ist. Der Formkörper 10 ^VI weist insbesondere eine relativ zur vertikalen Richtung 16 der Schichtenabfolge geneigte Seitenfläche 14c auf, die unter dem Überhangteil 44c der Kontur 25 verläuft; hier sollte ein vergrößerter Sicherheitsabstand angewandt werden (vgl. Fig. 12); dieser kann dafür sorgen, dass das Schmelzbad des zweiten Hochenergiestrahls nicht unerwünscht in noch nicht aufgeschmolzenes Pulver hineinreicht. Unter dem Bearbeitungsteil 46a der Kontur 25, der dem Überhangteil 44c gegenüberliegt, ist der Formkörper 10 ^VI hingegen mit einer in vertikaler Richtung 16 orientierten Seitenfläche 14d ausgebildet; hier genügt ein kleinerer Sicherheitsabstand (vgl. Fig. 12).

Fig. 14 zeigt schematisch einen Längsschnitt die bisherige Schichtenanordnung 13 und der weiteren Schicht 29a entlang der (randnahen) Linie B in Fig. 12. Der Formkörper 10 ^VI weist unter dem Auskragungsteil 45b (dessen Begrenzung durch punktierten Linien angedeutet ist) eine Aussparung 47 auf, in der sich Pulver 17 befindet, das bestimmungsgemäß nicht aufgeschmolzen werden soll. Die Fahrlinie des zweiten Hochenergiestrahls ist im Bereich des Auskragungsteils 45b unterbrochen (vgl. Fig. 12).

Zusammenfassend betrifft die Erfindung ein Fertigungsverfahren zur schichtweisen, additiven Fertigung eines Formkörpers (10 ¹ ), wobei wiederholt jeweils eine bisherige Schichtenanordnung in Richtung einer Schichtenabfolge um eine weitere Schicht (29a) ergänzt wird, jeweils mit:

I. Eine neue Lage (22a) eines Pulvers (17) wird auf die bisherige Schichtenanordnung (13) aufgetragen;

II. In einem für die weitere Schicht (29a) vorbestimmten Schmelzbereich (23a) mit einer Kontur (25) wird mit einem ersten Hochenergiestrahl (24), insbesondere Laserstrahl oder Elektronenstrahl, das Pulver (17) der neuen Lage (22a) und zumindest ein Teil der obersten Schicht der bisherigen Schichtanordnung (13) aufgeschmolzen, ist dadurch gekennzeichnet, dass zumindest bei einigen der weiteren Schichten (29a) das Ergänzen der weiteren Schicht (29a) weiterhin umfasst:

III. Zu der Kontur (25) wird ein Bearbeitungsteil (46) der Kontur (25) bestimmt, und nach Schritt II wird ein zweiter Hochenergiestrahl (31a), insbesondere Laserstrahl oder Hochenergiestrahl, entlang einer Fahrlinie verfahren, die parallel zu dem Bearbeitungsteil (46) verläuft, wodurch entlang der Fahrlinie die weitere Schicht (29a) und zumindest ein Teil der obersten Schicht der bisherigen Schichtanordnung (13) aufgeschmolzen wird, wobei der zweite Hochenergiestrahl (31a) eine zweite Schmelztiefe (33a) größer der ersten Schmelztiefe (EST) des ersten Hochenergiestrahls aufweist.

Mit der Erfindung kann die Rauheit der Oberfläche der Seitenflächen des Formkörpers reduziert werden. Bezugszeichenliste

10 ^{I VI} Formkörper

11 Fertigungskammer

12a-f Schichten

13 bisherige Schichtenanordnung

14a-d Seitenflächen

15 Oberfläche des Formkörpers

16 Richtung der Schichtenabfolge

17 Pulver

18 Hubtisch

19a, b Seitenwände

20a-d oberste Schicht (der bisherigen Schichtanordnung)

21 Auftrageinheit

22a-d neue Lage

23a-g Schmelzbereich

24 erster Hochenergiestrahl

25 Kontur

26a-d erstes Schmelzbad

27 erste Schmelztiefe

28 Bewegungskurve

29a-e weitere Schicht

30a-p Einkerbungen

31a, b zweiter Hochenergiestrahl

32a, b zweites Schmelzbad

33a zweite Einschmelztiefe

34a Dampfkapillare

35a-d Sicherheitsabstand

37a erster Wandabschnitt

37b zweiter Wandabschnitt

39a-d Zacken

40 Hatching-Linie (Schritt II)

41 Konturfahrtlinie (Schritt II) 42 Querschnitt des zweiten Hochenergiestrahls

43 Fahrlinie

43a, b Teilstücke der Fahrlinie

44a-c Überhangteile

45a-c Auskragungsteile

46 Bearbeitungsteil

46a, b Teilstücke der Kontur, die zum Bearbeitungsteil gehören

47 Aussparung

48 Glättungsblock

B Breite (der Schweißnaht)

EST erste Schmelztiefe

M Mittelpunkt der Querschnittsfläche des zweiten Hochenergiestrahls

NWi Neigungswinkel

NW ₂ Neigungswinkel

NW ₃ Neigungswinkel

SD Schichtdicke

SPD Durchmesser des Hochenergiestrahls/Spots

T Tiefe (der Schweißnaht)

ZST zweite Schmelztiefe