Calentamiento de inducción multi-frecuente de componentes creados de manera generativa.

Método para crear componentes (5) mediante radiación selectiva de un lecho de polvo

(4), en el cual el componente (5) creado, al mismo tiempo, es calentado inductivamente, se caracteriza por que

- la excitación de la inducción se realiza por varias bobinas, en las que se disponen varias tensiones alternas con frecuencias distintas,

- la disposición de las bobinas (6, 7) para el calentamiento inductivo y/ o la elección de las frecuencias de las tensiones alternas se lleva a cabo de tal modo que las zonas de alcance (8, 9) del calentamiento inductivo están en la zona del componente creado y

- al menos una de las bobinas (6, 7) para el calentamiento inductivo está dispuesta de modo que está dispuesta al menos parcialmente por encima de una superficie (10), en la que se crea el componente en el lecho de polvo mediante radiación.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E11182335.

Solicitante: MTU Aero Engines AG.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: DACHAUER STRASSE 665 80995 MÜNCHEN ALEMANIA.

Inventor/es: HESS, THOMAS DR., SATZGER,WILHELM, DR. DUSEL,KARL-HEINZ, DR. BAMBERG,JOACHIM, DR. JAKIMOV,ANDREAS, SCHNEIDERBANGER,STEFAN, DR. BAYER,ERWIN, DR. KOPPERGER,BERTRAM, HANRIEDER,HERBERT.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION H — ELECTRICIDAD > TECNICAS ELECTRICAS NO PREVISTAS EN OTRO LUGAR > CALEFACCION ELECTRICA; ALUMBRADO ELECTRICO NO PREVISTO... > Calefacción por campos eléctricos, magnéticos... > H05B6/02 (Calefacción por inducción)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > FUNDICION; METALURGIA DE POLVOS METALICOS > TRABAJO DE POLVOS METALICOS; FABRICACION DE OBJETOS... > Fabricación de piezas a partir de polvos metálicos,... > B22F3/105 (utilizando una corriente eléctrica, radiación láser o plasma (B22F 3/11 tiene prioridad))

PDF original: ES-2533351_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Calentamiento de inducción multi-frecuente de componentes creados de manera generativa

Ã?mbito de la invención

(0001) La invención presente hace referencia a un método para la creación de componentes mediante un método de creación generativo, especialmente, un método mediante radiación selectiva de un lecho de polvo.

Estado de la técnica

(0002) Del estado de la técnica se conocen métodos de creación generativa para fabricar rápidamente prototipos o para la creación de componentes, que son difíciles de crear con otros métodos. Entre otros, se usan aquí métodos como la fusión lasérica selectiva (SLM Selective Laser Melting) ó el sinterizado por láser de metal directo (DMLS

Direct Metal Laser Sintering) . Del estado de la técnica se conocen también especialmente métodos de creación generativa para la creación de componentes de una turbomáquina, como por ejemplo, de componentes de un motor de avión o una turbina de gas, por ejemplo, el método descrito en DE 10 2009 051 479 A1, o bien un dispositivo correspondiente para la creación de un componente de una turbomáquina.

(0003) En este método, se crea un correspondiente componente mediante una aplicación por capas de al menos un material del componente en forma de polvo sobre una plataforma del componente en el ámbito de una zona de montaje o zona de acoplado, así como una fusión o sinterizado por capas y local del material del componente mediante energía conducida en el ámbito de la zona de montaje o zona de acoplado. La conducción de la energía se lleva a cabo mediante haces de láser, como por ejemplo, CO2-láser Nd: YAG-Laser, Yb-láser de fibra, así como láser 25 de diodo, o mediante haces de electrones. En el método descrito en DE 10 2009 051 479 A1, el componente creado, o bien, la zona de montaje o zona de acoplado se calienta a una temperatura poco por debajo del punto de fusión del material del componente mediante un horno de zonas, para conservar una estructura de cristal solidificada dirigida o monocristalina.

(0004) Del documento DE 10 2004 022 385 A1 es conocido igualmente un dispositivo y un método para la creación rápida de microcuerpos, en el cual adicionalmente a la fusión selectiva o sinterizado de partículas mediante haces de láser se prevé un campo magnético en la zona de montaje o zona de acoplado para la compresión de las partículas de las capas aplicadas. Además, hay un panel radiante, que actúa sobre la superficie superior de las partículas, por ejemplo, en forma de una iluminación de halógeno de alta potencia y una calefacción del soporte del componente.

(0005) El documento EP 2 359 964 A1 manifiesta un método para crear un componente tri-dimensional mediante fusión lasérica selectiva, en el que para el calentamiento se usa una bobina de inducción, que se dispone y se adapta lateralmente respecto al componente.

(0006) El documento WO 2008/071165 A1 describe a su vez un dispositivo y un método para la reparación de álabes de turbinas de turbinas de gas mediante soldadura de recargue de polvo, y para la soldadura de recargue se utiliza una fuente de radiación, como un láser o un haz de electrones. Al mismo tiempo, se pone a disposición un dispositivo de calentamiento para calentar el álabe a ser reparado, a través de una bobina de inducción.

(0007) El documento US 2002/0158054 A1 manifiesta un método para el sinterizado lasérico selectivo, y el calentamiento del lecho de polvo, o bien, del componente a ser creado se lleva a cabo mediante anillos de calentamiento dispuestos lateralmente.

(0008) Aunque, del estado de la técnica es conocido que se prevea, en un método de creación generativa, en el que partículas de polvo son fundidas o sinterizadas mediante la radiación para crear un componente, adicionalmente, un calentamiento del componente y este calentamiento adicional se realice mediante calentamiento inductivo. El método de creación generativo puede realizarse por medio del sinterizado por láser de metal directo ó de la fusión lasérica selectiva. En general, se puede emplear cualquier radiación de gran energía, como radiación láser o 55 radiación de electrones, para la fusión selectiva y/ o sinterizado de partículas de polvo en un lecho de polvo, para crear un componente correspondiente. Es esencial solamente que el componente creado al mismo tiempo sea calentado inductivamente, y al menos se emplean dos tensiones alternas de inducción con distintas frecuencias, para poder ajustar adecuadamente determinadas zonas de efecto, para así conseguir un calentamiento suficiente del componente creado, especialmente en la superficie, en la que se monta la siguiente capa, de manera que puedan ser evitados los gradientes de temperaturas o las tensiones que causan las fisuras por medio de enfriamientos irregulares.

(0009) Para el calentamiento de inducción puede preverse un dispositivo de inducción, que presenta varias bobinas, y en cada bobina se superponen dos o más tensiones alternas de inducción con distintas frecuencias.

(0010) Conforme a la invención, es posible poner a disposición varias bobinas, y las bobinas son admitidas tanto individualmente con tensiones alternas individuales, que a su vez son distintas entre sí, como también se pueden 2

poner en funcionamiento varias bobinas con respectivamente varias tensiones alternas con distintas frecuencias. Especialmente, es posible una combinación cualquiera de bobinas individuales con varias tensiones alternas de inducción superpuestas de distintas frecuencias con bobinas, en las que respectivamente solo hay dispuesta una tensión alterna.

(0011) Además, en el método y/o en el dispositivo puede elegirse la disposición de una única bobina o de varias bobinas, de tal modo que no haya perjuicio en el proceso de creación generativo, o sea, que no haya perjuicio en la libertad de conformación en la creación del componente.

(0012) Existen aún problemas para emplear semejantes métodos de creación generativa para aleaciones de temperaturas altas, que no son fundibles o soldables, habida cuenta que en este tipo de aleaciones a menudo se producen inaceptables fisuras de calentamiento.

Revelación de la invención

Objetivo de la invención

(0013) Es por ello objeto de la presente invención poner a disposición un método para la creación generativa de componentes de materiales, que tienden a tener fisuras del calentamiento, y, al mismo tiempo, la libertad de la configuración geométrica del proceso de creación generativa debe ser limitada lo menos posible. Además, el método debe ser fácilmente ejecutable y puesto en funcionamiento con facilidad.

Solución técnica

(0014) El objetivo descrito más arriba se cumple mediante un método con las características de la reivindicación 1ª. Configuraciones ventajosas son objeto de las reivindicaciones dependientes.

(0015) La invención presente representa la idea de que mediante la utilización de, al menos, dos tensiones alternas que presentan distintas frecuencias, es posible el calentamiento inductivo apropiado de zonas del componente creado, de manera que se pueden conseguir temperaturas lo suficientemente altas en las correspondientes zonas del componente y a la vez se evita, que el proceso de creación generativo se vea restringido por el calentamiento inductivo. Bajo el concepto de tensiones alternas se entiende aquí cualquier forma de tensión alterna de inducción apropiada, como una tensión rectangular, tensión en zigzag, una tensión alterna asimétrica, o similar.

(0016) Al menos una bobina del dispositivo de inducción puede disponerse por encima y/o alrededor del lecho de polvo, habida cuenta que mediante la elección selectiva de las respectivas... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1ª. Método para crear componentes (5) mediante radiación selectiva de un lecho de polvo (4) , en el cual el componente (5) creado, al mismo tiempo, es calentado inductivamente, se caracteriza por que

- la excitación de la inducción se realiza por varias bobinas, en las que se disponen varias tensiones alternas con frecuencias distintas, -la disposición de las bobinas (6, 7) para el calentamiento inductivo y/ o la elección de las frecuencias de las tensiones alternas se lleva a cabo de tal modo que las zonas de alcance (8, 9) del calentamiento inductivo 10 están en la zona del componente creado y -al menos una de las bobinas (6, 7) para el calentamiento inductivo está dispuesta de modo que está dispuesta al menos parcialmente por encima de una superficie (10) , en la que se crea el componente en el lecho de polvo mediante radiación.

2ª. Método según la reivindicación 1ª, que se caracteriza por que al menos una bobina (6, 7) para el calentamiento inductivo se dispone de forma que, al menos parcialmente, está situada alrededor del componente creado.

3ª. Método según la reivindicación 1ª ó 2ª, que se caracteriza por que las bobinas (6, 7) para el calentamiento inductivo se disponen de forma que están situadas unas dentro de otras y/o unas detrás de otras a lo largo del eje 20 de bobina.

4ª. Método según una de las reivindicaciones anteriores, que se caracteriza por que la radiación es radiación láser o radiación de electrones, que particularmente se dirige a través de una bobina para el calentamiento inductivo a través del lecho de polvo.