Materialfokuszone sowie Verfahren zum Auftragschweißen

Beschreibung

Laserauftragschweißen (auch Laser Metal Deposition (LMD), Direct Metal Deposition (DMD) oder Direct Energy Deposition (DED) ist ein generatives Fertigungsverfahren für metallische Strukturen.

Laserauftragschweißen wird prinzipiell wie folgt durchgeführt: Auf einer Bauteiloberfläche wird mittels eines Lasers ein Schmelzbad erzeugt oder ein die Bauteiloberfläche bildender Grundwerkstoff erwärmt. Wenn im Folgenden von Schmelzbad gesprochen wird ist damit auch eine allgemeine Prozesszone gemeint, die einen erwärmten oder aufgeschmolzenen Grundwerkstoff umfasst. Das Schmelzbad kann bspw. einige Mikrometer des Grundwerkstoffs aufschmelzen, es sind jedoch auch größerer Aufschmelztiefen üblich. Mittels einer Pulverabgabeeinrichtung, meist in Form einer Düse, wird automatisiert Metallpulver eingebracht. Es entstehen miteinander verschweißte Raupen bzw. Materialschichten, die Strukturen an bestehenden oder neuen Grundkörpern oder Bauteilen ergeben.

(Laser)Auftragschweißen ermöglicht bspw. das Aufbringen von 3D-Strukturen auf bestehenden oder neuen, ggf. auch unebenen Flächen. Geometrieänderungen können auf diese Weise einfach umgesetzt werden. Durch eine Änderung des Pulvers bzw. der Pulverzusammensetzung ist es möglich zwischen verschiedenen Materialien in einem Arbeitsprozess zu wechseln. Es ist auch möglich das verwendete Pulver aus unterschiedlichen Materialien zu mischen und hierdurch Legierungen zu erzeugen. Zur Schaffung von Verschleißschutzschichten ist es bspw. möglich ein im Schmelzbad aufschmelzendes Matrixmaterial in Pulverform zuzuführen und außerdem ein Hartmaterial, das typischerweise bei den im Schmelzbad herrschenden Temperaturen nicht aufschmilzt, ebenfalls in Pulverform zuzuführen .

Beim Laserauftragschweißen wird üblicherweise eine Materialabscheidungseinheit verwendet, mit einer Lasereinheit, die eingerichtet ist, um einen Laserstrahl auf ein Werkstück zu richten, und mit einer Pulverabgabeeinrichtung, die eingerichtet ist, um Pulver in gerichteter Form an das Werkstück abzugeben.

Die Pulverabgabeeinrichtung ist dabei üblicherweise derart ausgebildet, dass sie das Materialpulver über eine Ringspaltdüse oder mehrere Pulverabgabeeinheiten, die beispielsweise als Pulveraustrittsöffnungen ausgebildet sein können, in Richtung des Werkstücks abgibt. Hieraus resultiert ein oder eine Mehrzahl an Pulverstrahlen. Diese Pulverstrahlen werden in einer Materialfokuszone fokussiert. Die bisherigen Systeme sind dabei sensibel im Hinblick auf den Abstand der Pulverabgabeeinrichtung und der Pulverfokuslage zum Werkstück sowie die Kombination aus Anstellwinkel (Winkel in dem der Laserstrahl auf das Werkstück gerichtet ist), Abstand und Durchmesser des Materialfokus .

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun eine Materialabscheidungseinheit sowie ein Verfahren zum Laserauftragschweißen bereitzustellen, die besonders flexibel sind und eine robuste Prozessführung ermöglichen. Diese Aufgabe wird durch eine Materialabscheidungseinheit nach Anspruch 1 sowie ein Verfahren zum

Laserauftragschweißen nach Anspruch 11 gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung angegeben.

Die erfindungsgemäße Materialabscheidungseinheit erfasst folglich: Eine Strahlungseinheit, die zu gerichteten Abgabe elektromagnetischer Strahlung ausgebildet ist, insbesondere eine Lasereinheit und eine Pulverabgabeeinrichtung. Die Strahlungseinheit, insbesondere Lasereinheit, ist eingerichtet, um elektromagnetische Strahlung, insbesondere einen Laserstrahl, entlang einer sich in einer Strahlrichtung erstreckenden Strahlachse auf ein Werkstück zu richten, insbesondere und dort zu fokussieren (es kann auch vorgesehen sein, dass am Werkstück defokussiert wird). Auf dem Werkstück erzeugt die Strahlung, insbesondere der dort auftreffende, insbesondere dort fokussierte, Laserstrahl einen Schmelzpool bzw. ein Schmelzbad. Die Pulverabgabeeinrichtung ist eingerichtet, um ein Materialpulver, welches typischerweise ein metallisches oder keramisches Pulver ist bzw. ein solches umfasst, an das Werkstück abzugeben. Typischerweise wird dies durch einen Pulvergasstrahl realisiert. Die Pulverabgabeeinrichtung umfasst dabei mehrere Pulverabgabeeinheiten, die eingerichtet sind, um das Pulver in gerichteter Form (bspw. in Form eines Strahls oder mehrerer Strahlen) an das Werkstück abzugeben. Erfindungsgemäß kennzeichnet sich die Materialabscheidungseinheit dadurch, dass die Pulverabgabeeinrichtung wenigstens eine erste Pulverabgabeeinheit und eine zweite Pulverabgabeeinheit umfasst, die jeweils derart eingerichtet sind, dass sie das von ihnen abgegebene Materialpulver an einer jeweiligen ersten bzw. zweiten Materialfokuszone fokussieren.

Die erste und zweite Materialfokuszone sind dabei in Strahlrichtung zueinander beabstandet angeordnet. Mit anderen Worten, die Bereiche, in denen die von den Pulverabgabeeinheiten abgegebenen Pulverstrahlen fokussiert zusammengeführt werden (also die Materialfokuszonen der einzelnen Pulverabgabeeinheiten) sind entlang der Richtung, in der der Laserstrahl auf das Werkstück gerichtet wird, zueinander beabstandet. Typischerweise fallen die Materialfokuszonen dabei auf die Strahlachse.

Erfindungsgemäß kann auch weiter vorgesehen sein, dass die Pulverabgabeeinrichtung weitere Pulverabgabeeinheiten umfasst, die jeweils derart eingerichtet sind, dass sie das von ihnen abgegebene Materialpulver an einer jeweiligen weiteren Materialfokuszone fokussieren. Diese weiteren Materialfokuszonen können wiederum gegenüber der ersten und zweiten Materialfokuszone in Strahlrichtung beabstandet angeordnet sein.

Typischerweise ist weiter vorgesehen, dass jede der Pulverabgabeeinheiten eine Mehrzahl an

Pulveraustrittsöffnungen aufweist. Entsprechend weist die erste Pulverabgabeeinheit typischerweise eine Mehrzahl, insbesondere wenigstens drei erste Pulveraustrittsöffnungen auf. Die zweite Pulverabgabeeinheit weist typischerweise eine Mehrzahl, insbesondere wenigstens drei, zweite Pulveraustrittsöffnungen auf.

In der jeweiligen Materialfokuszone werden die einzelnen Pulverstrahlen aus den Pulveraustrittsöffnungen zusammengeführt bzw. fokussiert. Die einzelnen Pulverstrahlen treffen also in diese Zone aufeinander. Hierzu sind die Pulverabgabeeinheiten bzw. die jeweiligen Pulveraustrittsöffnungen entsprechend angeordnet und eingerichtet. Mit anderen Worten, sie sind derart eingerichtet, dass sie die Pulverstrahlen entsprechend gerichtet abgeben.

Typischerweise kann vorgesehen sein, dass die Mehrzahl an ersten Pulveraustrittsöffnungen und die Mehrzahl an zweiten Pulveraustrittsöffnungen jeweils die gleiche Anzahl an jeweiligen Pulveraustrittsöffnungen umfasst. Hierdurch kann insbesondere auf einfache Art sichergestellt werden, dass in den beiden Materialfokuszonen jeweils die gleiche Menge an Material fokussiert wird. Außerdem lassen sich hierdurch auf einfache konstruktive Art Richtungsunabhängige Materialfokuszonen schaffen.

Erfindungsgemäß kann weiter vorgesehen sein, dass die ersten Pulveraustrittsöffnungen eingerichtet sind, um jeweils einen Pulverstrahl in einem ersten

Pulverzuführwinkel relativ zur Strahlachse in Richtung der ersten Materialfokuszone abzugeben und entsprechend die zweiten Pulveraustrittsöffnungen eingerichtet sind, um jeweils einen Pulverstrahl in einem zweiten Pulverzuführwinkel relativ zur Strahlachse in Richtung der zweiten Materialfokuszone abzugeben. Dabei können der erste Pulverzuführwinkel und der zweite Pulverzuführwinkel unterschiedlich sein. Dies erlaubt es beispielsweise eine entlang der Strahlachse versetzte Anordnung von Materialfokuszonen zu schaffen, wobei jedoch die Pulveraustrittsöffnungen der ersten und zweiten Art entlang der Strahlachse gesehen auf gleicher Höhe angeordnet sein können und auf gleichem Lochkreisdurchmesser.

Der erste und der zweite Pulverzuführwinkel können jedoch auch identisch sein und die Pulveraustrittsöffnungen können dennoch in einer gleichen Ebene entlang der Strahlachse angeordnet sein, wobei dann beispielsweise vorgesehen sein kann, dass zur Realisierung der entlang der Strahlachse beabstandeten Materialfokuszonen die

Pulveraustrittsöffnungen der ersten und zweiten Art (ggf. weiterer Arten) unterschiedlich weit zur Strahlachse beabstandet angeordnet sind (die Pulveraustrittsöffnungen der ersten und zweiten Art bzw. weiterer Arten können auf unterschiedlichen Lochkreisdurchmessern angeordnet sein). Beispielsweise können die Pulveraustrittsöffnungen der ersten Art auf einem ersten imaginären Kreis um die Strahlachse angeordnet sein und die

Pulveraustrittsöffnungen der zweiten Art können auf einem zweiten imaginären Kreis um die Strahlachse angeordnet sein. Typischerweise kann allgemein vorgesehen sein, dass die Pulveraustrittsöffnungen der ersten Art alle den gleichen Pulverzuführwinkel aufweisen und die die Pulveraustrittsöffnungen der zweiten Art ebenso alle denselben (ggf. zum ersten unterschiedlichen) Pulverzuführwinkel aufweisen.

Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass die ersten Pulveraustrittsöffnungen in einer orthogonal zur Strahlachse verlaufenden Betrachtungsebene gesehen in einem ersten Abstand zur Strahlachse angeordnet sind und die zweiten Pulveraustrittsöffnungen in dieser Betrachtungsebene in einem zweiten Abstand, der sich vom ersten Abstand unterscheidet, zur Strahlachse angeordnet sind (weitere Arten können in weiteren, wiederum unterschiedlichen Abständen angeordnet sein). Dabei können die Pulveraustrittsöffnungen der ersten und zweiten Art entlang der Strahlrichtung gesehen in der Betrachtungsebene liegen (also auf gleicher "Höhe" entlang der Strahlachse liegen) . Typischerweise liegen die Pulveraustrittsöffnungen der ersten Art auf einem ersten imaginären Kreis um die Strahlachse und die Pulveraustrittsöffnung der zweiten Art auf einen zweiten imaginären Kreis um die Strahlachse herum.

Es ist auch möglich, dass die Pulveraustrittsöffnungen der beiden Arten in der Betrachtungsebene jeweils im gleichen Abstand zur Strahlachse angeordnet sind bzw. jeweils auf dem gleichen imaginären Kreis um die Strahlachse herum angeordnet sind. Die Pulveraustrittsöffnungen können dabei in der Betrachtungsebene liegen. Typischerweise sind die Pulveraustrittsöffnungen in diesem Fall derart ausgebildet, dass sie unterschiedliche Pulverzuführwinkel aufweisen.

Es kann weiter vorgesehen sein, dass die

Pulveraustrittsöffnungen der ersten und zweiten Art jeweils in einer ersten und zweiten, orthogonal zur Strahlachse verlaufenden Ebene liegen, wobei die beiden Ebenen in Strahlrichtung beabstandet zueinander angeordnet sind. Mit anderen Worten es kann vorgesehen sein, dass die unterschiedlichen Arten der Pulveraustrittsöffnungen in Strahlrichtung auf unterschiedlichen Höhen entlang der Strahlachse angeordnet sind.

Es kann auch eine Kombination der unterschiedlichen Möglichkeiten zur Anordnung der verschiedenen Arten der Pulveraustrittsöffnungen vorgesehen sein, bspw. in verschiedenem Abstand zur Strahlachse und mit unterschiedlichem Pulverzuführwinkel. Möglich i.S.d. Erfindung ist bspw. auch eine Anordnung in verschiedenen Ebenen und mit unterschiedlichem Pulverzuführwinkel. Möglich i.S.d. Erfindung ist bspw. auch eine Anordnung in verschiedenen Ebenen und in verschiedenem Abstand zur Strahlachse. Möglich i.S.d. Erfindung ist bspw. auch eine Anordnung in verschiedenen Ebenen und in verschiedenem Abstand zur Strahlachse und mit unterschiedlichem Pulverzuführwinkel .

Es kann weiter vorgesehen sein, dass die Materialabscheidungseinheit eine Pulveraufteileinheit umfasst, mittels der ein zentraler Pulverstrom gleichmäßig auf die verschiedenen Pulverabgabeeinheiten bzw. gleichmäßig auf die verschiedenen Pulveraustrittsöffnungen verteilt wird.

Typischerweise ist die Materialabscheidungseinheit derart ausgebildet, dass die Pulveraustrittsöffnungen in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt um die Strahlachse angeordnet sind. Hierdurch ergibt sich insbesondere ein bevorzugtes gleichmäßiges Auftragsverhalten der Materialabscheidungseinheit. Es kann erfindungsgemäß auch vorgesehen sein, dass die Mehrzahl an ersten Pulveraustrittsöffnungen mit einer anderen Pulverquelle verbunden ist, als die Mehrzahl an zweiten Pulveraustrittsöffnungen. Dies eignet sich insbesondere dann, wenn unterschiedliche Pulvermaterialien in Kombination aufgebracht werden sollen. Beispielsweise kann hierdurch ein Hartstoff mit einem Matrixmaterial kombiniert werden, so dass in vorteilhafter Weise Verschleißschutzschichten aufgebracht werden können. Vorzugsweise wird das Matrixmaterial dann mit einem anderen Materialfokus aufgebracht, als die Hartstoffpartikel.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist wie oben beschrieben auch ein Verfahren zum Auftragschweißen, insbesondere Laserauftragschweißen. Bei diesem Verfahren wird eine elektromagnetische Strahlung, insbesondere ein Laserstrahl, entlang einer sich in Strahlrichtung erstreckenden Strahlachse auf eine Werkstückoberfläche gerichtet, und insbesondere fokussiert. Durch die Strahlung, insbesondere die Laserstrahlung bzw. die Fokussierung des Laserstrahls wird, ein Schmelzbad erzeugt bzw. das Werkstück erwärmt. Ein Pulvermaterial wird über mehrere Pulverstrahlen dem Schmelzbad bzw. der erwärmten Werkstückoberfläche zugeführt. Das erfindungsgemäße Verfahren kennzeichnet sich nun dadurch aus, dass eine Mehrzahl an Pulverstrahlen in einer ersten

Materialfokuszone fokussiert wird und eine zweite Mehrzahl an Pulverstrahlen in einer zweiten Materialfokuszone fokussiert wird, wobei die beiden Materialfokuszonen entlang der Strahlachse zueinander beabstandet angeordnet sind. Wie bereits im Zusammenhang mit der

Materialabscheidungseinheit ausgeführt können auch weitere Materialfokuszonen in weiteren Abständen vorgesehen sein.

In einer erfindungsgemäßen Fortbildung kann vorgesehen sein, dass über die erste Mehrzahl an Pulverstrahlen ein Matrixmaterial dem Schmelzbad bzw. der erwärmten Auftreffstelle zugeführt wird, wobei dieses Matrixmaterial typischerweise im Schmelzbad (bzw. bei den dort vorherrschenden Bedingungen bspw. bereits im Flug bzw. auf der Strecke zum Schmelzbad bzw. der erwärmten Auftreffstelle) aufschmilzt und beispielsweise durch einen metallischen Werkstoff gebildet sein kann. Ein Hartstoffmaterial wird bei dieser Verfahrensvariante über die zweite Mehrzahl an Pulverstrahlen dem Schmelzbad zugeführt, und schmilzt typischerweise im Schmelzbad nicht auf (bzw. ist so gewählt, dass die Hartstoffpartikel bei den dort vorherrschenden Bedingungen nicht aufschmelzen, bzw. nicht aufschmelzen bis das Schmelzbad wieder erstarrt ist). Hierdurch eignet sich diese Verfahrensvariante insbesondere zur Herstellung von Verschleißschutzschichten. Hartstoffpartikel können im Schmelzbad oder im Laserstrahl vor dem Werkstück aufgeschmolzen werden. Dies ist aber nicht zwingend Es kann vorgesehen sein, dass sie lediglich erwärmt werden.

In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zur Durchführung des Verfahrens eine der in dieser Anmeldung beschriebenen Materialabscheidungseinheiten verwendet. Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die anhand der Zeichnung erläutert werden, wobei die Merkmale sowohl in Alleinstellung als auch in unterschiedlichen Kombinationen für die Erfindung wesentlich sein können, ohne dass hierauf nochmals explizit hingewiesen wird. Es zeigen:

Figur 1 eine erfindungsgemäße Materialabscheidungseinheit beim Bestrahlen eines Werkstücks;

Figur 2 eine erfindungsgemäße Materialabscheidungseinheit beim Bestrahlen eines Werkstücks mit oberhalb des Werkstücks liegenden Fokuszonen;

Figur 3 eine erfindungsgemäße Anordnung von

Pulveraustrittsöffnungen mit unterschiedlichen Pulverzuführwinkel;

Figur 4 eine Materialabscheidungseinheit mit zwei verschiedenen Arten von Pulveraustrittsöffnungen mit gleichem Pulverzuführwinkel;

Figur 5 eine Materialabscheidungseinheit mit zwei Materialaustrittsöffnungen, die in unterschiedlichen Ebenen angeordnet sind;

Figur 6 eine Materialabscheidungseinheit mit Pulveraufteileinheit; und Figur 7 eine Materialabscheidungseinheit mit zwei Pulveraufteileinheiten .

In den folgenden Figuren tragen sich entsprechende Bauteile und Elemente gleiche Bezugszeichen. Varianten entsprechender Elemente sind mit Buchstaben weiter gekennzeichnet, dabei bezieht sich ein Bezugszeichen ohne Buchstaben auf alle derartigen über Buchstaben weiter differenzierten Varianten. Der besseren Übersichtlichkeit wegen sind nicht in allen Figuren sämtliche Bezugszeichen wiedergegeben .

Eine Materialabscheidungseinheit trägt in Figur 1 insgesamt das Bezugszeichen 10. Die Materialabscheidungseinheit umfasst zum einen eine Lasereinheit 12 und eine Pulverabgabeeinrichtung 14, wobei die

Pulverabgabeeinrichtung 14 mehrere Pulverabgabeeinheiten 16 umfasst, die jeweils wiederum mehrere Pulveraustrittsöffnungen 18 umfassen.

Die Lasereinheit 12, welche ein Beispiel für eine Strahlungseinheit, die zu gerichteten Abgabe elektromagnetischer Strahlung ausgebildet ist, darstellt, ist dabei derart eingerichtet, dass sie einen Laserstrahl 20 in einer Strahlrichtung 22 auf ein Werkstück 24 richtet. Die Strahlrichtung 22 ist vorliegend senkrecht zur Werkstückoberfläche ausgerichtet gezeigt. Sie kann jedoch auch in einem von 90° verschiedenen Anstellwinkel gegenüber dem Werkstück geführt werden. Die Strahlrichtung 22 erstreckt sich entlang einer Strahlachse 26. Um die Strahlachse 26 herum sind die Pulveraustrittsöffnungen 18 angeordnet. Die Pulverabgabeeinheiten 16 bzw. Pulveraustrittsöffnungen 18 sind jeweils dazu eingerichtet, ein Pulver 27 in Form von jeweiligen Pulverstrahlen 28 in gerichteter Form an das Werkstück 24 abzugeben. Dabei ist vorliegend eine Mehrzahl an ersten Pulveraustrittsöffnungen 18a vorgesehen und eine nicht dargestellte Mehrzahl an zweiten Pulveraustrittsöffnungen 18b. Aus den ersten Pulveraustrittsöffnungen 18a treten erste Pulverstrahlen 28a aus und aus den zweiten Pulveraustrittsöffnungen 18b treten zweite Pulverstrahlen 28b aus. Die zweiten Pulveraustrittsöffnungen 18b sind zu den ersten Pulveraustrittsöffnungen 18a in einer Umfangsrichtung U um die Strahlachse 26 versetzt angeordnet. Es können weitere Arten an Pulveraustrittsöffnungen 18 vorgesehen sein.

Der Laserstrahl 20 ist vorliegend auf das Werkstück 24 fokussiert (der Strahl kann auch defokussiert sein)und bildet am Werkstück 24 bzw. an dessen Oberfläche 29 eine Prozesszone, die vorliegend als Schmelzbad 30 ausgebildet ist, aus (Im Folgenden wird von einem Schmelzbad 30 gesprochen, damit ist jedoch auch ein erwärmter Abschnitt der Werkstückoberfläche gemeint sein, generell beziehen sich die Ausführungen auf eine allgemeine Prozesszone). Die Pulverstrahlen 28a und 28b bzw. das durch sie transportierte Pulver 27 trifft in das Schmelzbad 30, wobei Pulverstrahlen 28a in einer ersten Materialfokuszone 32a fokussiert sind und die zweiten Pulverstrahlen 28b in einer zweiten Materialfokuszone 32b. Weitere, zu den beiden gezeigten Materialfokuszonen 32 beabstandete Materialfokuszonen 32 sind im Sinne der Erfindung denkbar. Die Materialfokuszonen 32 liegen dabei vorliegend entlang der Transportrichtung der Pulverstrahlen 28 hinter dem Schmelzbad 30 bzw. der Werkstückoberfläche (auch eine

Anordnung in Transportrichtung vor der Werkstückoberfläche ist im Sinne der Erfindung denkbar, siehe Figur 2. Möglich ist auch das Materialfokuszonen 32 vor und hinter der Werkstückoberfläche angeordnet sind). Da der Laserstrahl über das Werkstück entlang einer Bewegungsrichtung 34 geführt wird, erstarrt das zuvor aufgeschmolzene und durch das Pulvermaterial 27 angereicherte Schmelzbad 30 und eine aufgetragene Materialschicht 36 verbleibt. Es kann auch vorgesehen sein, dass das Materialpulver vor dem Auftreffen auf das Werkstück durch die Strahlung erwärmt (ggf. aufgeschmolzen) wird und das erwärmte Pulver ohne ein Aufschmelzen des Grundwerkstoffs an diesem anhaftet.

In Figur 2 ist eine Materialabscheidungseinheit 10 gezeigt, die entsprechend der von Figur 1 ausgebildet ist. Die Materialfokuszonen 32 liegen dabei entlang der Transportrichtung der Pulverstrahlen 28 jedoch vor der Prozesszone bzw. dem Schmelzbad 30 bzw. der Werkstückoberfläche .

In Figur 3 ist die Materialabscheidungseinheit 10 vom Werkstück her entlang der Strahlachse 26 gesehen schematisch dargestellt. Wie in Figur 3 ersichtlich ist, so liegen im vorliegenden Beispiel die Pulveraustrittsöffnungen 18a der ersten Art und die Pulveraustrittsöffnungen 18b der zweiten Art auf einem gemeinsamen imaginären Kreis 38 (der imaginäre Kreis ist dabei in einer Betrachtungsebene 39 angeordnet, die orthogonal zur Strahlachse 26 erstreckt ist und in der die Pulveraustrittsöffnungen 18 liegen). Eine Anordung auf unterschiedlichen imaginären Kreisen ist ebenso möglich, was noch im Zusammenhang mit Figur 4 erläutert wird. Die Pulveraustrittsöffnungen 18 sind dabei derart eingerichtet, dass sie Pulverzuführwinkel 40 aufweisen, wobei die Pulverzuführwinkel 40a der Pulveraustrittsöffnungen 18a der ersten Art und die Pulverzuführwinkel 40a der Pulveraustrittsöffnungen 18b der zweiten Art unterschiedlich sind. Durch die unterschiedlichen Pulverzuführwinkel 40 ergeben sich entlang der Strahlachse versetzt angeordnete Materialfokuszonen 32. Die Pulverzuführwinkel 40 beschreiben dabei den Winkel, in dem die jeweiligen aus den Austrittsöffnungen 18 austretenden Pulverstrahlen 28 zur Strahlachse 26 verlaufen.

In Figur 4 ist eine alternative Materialabscheidungseinheit 10 gezeigt, bei welcher die Austrittsöffnungen 18a und 18b der ersten zweiten Art jeweils den gleichen Pulverzuführwinkel 40a und 40b aufweisen. Um jedoch unterschiedliche Materialfokuszonen 32 zu realisieren, sind die Pulveraustrittsöffnungen 18a der ersten Art und die Pulveraustrittsöffnungen 18b der zweiten Art auf unterschiedlichen imaginären Kreisen 38 und 42 um die Strahlachse 26 herum angeordnet. Die Pulveraustrittsöffnungen 18a der ersten Art und die Pulveraustrittsöffnungen 18b der zweiten Art können lateral bzw. senkrecht zur Strahlachse 22 versetzt zueinander angeordnet sein.

Es ist auch eine Ausbildung einer

Materialabscheidungseinheit 10, wie sie in Figur 5 gezeigt ist, möglich. Bei der Version von Figur 5 sind die Materialaustrittsöffnungen jeweils in zwei unterschiedlichen zur Strahlachse 28 hin versetzt zueinander angeordneten Ebenen 44 angeordnet. Die Pulveraustrittsöffnungen sind dabei nur symbolisch dargestellt. In Figur 5 ist die Materialabscheidungseinheit 10 dabei in einer Seitenansicht ähnlich der von Figur 1 gezeigt .

Die beschriebenen Möglichkeiten (Fig. 1 bis Fig. 5), um einen Versatz der Materialfokuszonen 32 zu erreichen können auch in Kombination miteinander vorgesehen sein.

In Fig. 6 ist eine schematische Materialabscheidungseinheit 10 gezeigt, die eine Pulveraufteileinheit 46 umfasst. Die Pulveraufteileinheit 46 ist ausgebildet, um einen zentralen Pulverstrom 48 gleichmäßig auf die Pulveraustrittsöffnungen 18 zu verteilen (auch ein ungleichmäßige Aufteilung ist denkbar) . Hierzu teilt sie den zentralen Pulverstrom 48 in entsprechende Teilströme auf. Der zentralen Pulverstrom 48 wird dabei der Pulveraufteileinheit 46 von einer zentralen Pulverquelle 52 aus als Pulvergasstrom zugeführt. In Fig. 7 ist eine schematische Materialabscheidungseinheit 10 gezeigt, die eine erste Pulveraufteileinheit 46a und eine zweite Pulveraufteileinheit 46b umfasst. Die Pulveraufteileinheiten 46 sind ausgebildet, um jeweils einen ersten zentralen Pulverstrom 48a bzw. zweiten zentralen Pulverstrom 48b gleichmäßig (auch ein ungleichmäßige Aufteilung ist denkbar) auf die jeweiligen ersten bzw. zweiten Pulveraustrittsöffnungen 18a, 18b zu verteilen. Hierzu teilen sie jeweils den ihnen zugeordneten zentralen Pulverstrom 48a bzw. 48b in entsprechende Teilströme 50a bzw. 50b auf, welchen wiederum den entsprechenden ersten und zweiten Pulveraustrittsöffnungen 18a und 18b zugeführt werden. Die zentralen Pulverströme 48 werden dabei jeweils durch eine zentrale Pulverquelle 52a bzw. 52b mittels eines Pulvergasstroms gespeist. Dabei stellt die erste Pulverquelle 52a ein Matrixmaterial in Pulverform bereit und die zweite Pulverquelle 52b ein Hartstoffmaterial. Entsprechend eignet sich die in Fig. 7 gezeigte Materialabscheidungseinheit 10 insbesondere für die Herstellung von Verschleißschutzschichten. Es ist auch denkbar bei der Variante von Figur 6 über die zentrale Pulverquelle 52 ein Gemisch aus Matrixmaterial an die Pulveraustrittsöffnungen 18 leiten, um Verschleißschutzschichten oder andere Schichten zu erzeugen.