m) 11制成。在本方法中，金属的粉末材料13逐步地分层地在制造轴线Z-Z的方向上相叠地设置。为此，粉末材料13通常借助刮板15或乳辊施加在结构平台11的整个表面上。粉末材料13在每个步骤中都通过提升作为储备容器的粉末平台17来供应，并且借助刮板15输送到结构平台11上。
[0033]激光器21的激光光束19根据三维模型的数据以特定的照射顺序并且在特定的层位置上对蜗轮元件1的每层照射粉末材料13。因此，部分粉末材料13完全熔化或重熔，并且与直接位于下方的层材料配合地结合。在此，由激光光束19供应的能量被粉末材料13吸收，并且在整个表面还原的情况下引起微粒的局部受限的烧结或熔化。结构平台11逐步地轻微下降，以在下一个步骤中产生下一层。在所有层都变硬之后，已根据三维模型产生了完全稳定的蜗轮体3。所述加工逐层地在竖直方向上进行，从而也可以产生背切(hinterschnitt)的轮廓。
[0034]在所述方法的优选实施例中，粉末材料13的层的待照射的位置棋盘状地划分成小块，其中所述激光光束19借助随机的照射顺序来照射层的不同小块。这些待照射的层尤其划分为径向相对制造轴线Z-Z环绕的照射区，其中照射区的照射顺序是径向地由内朝夕卜。这能够在制造过程中更好地控制蜗轮体3中的热量发展。
[0035]此外，在根据本发明的方法的另一有利的实施例中，除了这些层中的蜗轮元件1以外，通过激光光束19还熔化支撑结构23，因此待制造的蜗轮元件1在制造过程中支撑在粉末材料13中。有利的是，支撑结构23与蜗轮元件1的外轮廓9和/或面向结构平台11的端侧相连，因此支撑结构23在熔化过程中将产生的热量从蜗轮元件1中导出。支撑结构23尤其首先在外轮廓9的第一部段中与结构平台平行地径向地从蜗轮体3延伸开来，随后在第二部段中与制造轴线Z-Z平行地一直延伸至结构平台11。支撑结构23尤其构成为蜂窝状。在根据图3的实施例中以一种方式制造出蜗轮体3，使得蜗轮元件1的轴线X-X与制造轴线Z-Z平行。在根据图4的第二实施例中以一种方式制造出蜗轮体3，使得蜗轮元件1的轴线X-X与制造轴线Z-Z围成45ο的角度。根据所需的热量排放情况，原则上还可考虑其它角度。因此，能够在结构平台11上实现良好的热连接，并因此在熔化之后实现热量的有效排放。这一点尤其在冷却阶段避免了由热量引起的材料延迟。这一点尤其对于内齿来说是重要的，以确保良好的力传递。
[0036]所述粉末材料13优选包括粉末状的高强度的高速切削钢，尤其具有较高的碳化物成份(铬碳化物、钒碳化物、钨碳化物)，或者是粉末状的钴-铬或镍-铬-钼硬质合金。单个层的层厚尤其在20 μ m至100 μ m之间。
[0037]在根据本发明的方法的有利的实施方案中，激光光束19的激光能量和激光接通时间这样针对粉末材料13和层厚进行调节，即粉末材料13在重熔状态下直接从蜗轮体3的制造工艺中硬化。所述硬化在此根据1994年10月的DIN 17022来进行。为此，为了粉末材料13的重熔这样选择这些激光参数，即构件中产生的工艺热量通过粉末床或支撑构造以对于所用的粉末材料13来说足够的淬火速度从支撑结构23中排出。从各个所用的粉末材料13的时间-温度-转换图表中得出所需的淬火速度。
[0038]图5示出了，在持续冷却时且奥氏体化温度为1150°C且保持时间为10分钟时对于材料1.3242的时间-温度-转换图表作为实例。在此，这些激光参数和支撑结构23根据本发明这样相互匹配，即在蜗轮体3中实现表面的或者影响边缘的或剧烈的硬度上升，直至达到HRC 40至HRC 70范围内(尤其是HRC 56至HRC 70)的硬度。所述硬度上升在此只通过组织变换来进行，但不改变化学组分。因此，通过蜗轮元件1的额外的热处理，节省了硬化的附加工艺步骤。
[0039]本发明并不局限于所示和所述的实施例，而是还包含所有在本发明意义中起相同作用的实施方式。在表述上应强调的是，这些实施例不是局限于组合的所有特征，每个单个的特征都能从其它特征中分离开来，成为根据本发明的重要内容。此外，本发明迄今为此还未局限于在权利要求1中定义的特征组合，而是也可通过所有公开的单个特征的特定特征的各种任意的其它组合来定义。这意味着，实际上原则上能够略去权利要求1的每个单个特征，或者通过至少一个在本申请的其它位置中公开的单个特征来代替。
【主权项】
1.一种用来制造尤其用于同一方向旋转的、紧密啮合的双轴挤出器的蜗轮元件(1)的方法，所述蜗轮元件包括蜗轮体(3)，所述蜗轮体具有轴向延伸的通穿孔(5)、用来插在支承轴上的内齿(7)以及用来提供挤出功能的外轮廓(9)，其特征在于， 金属的粉末材料(13)逐步地分层地在制造轴线(Z-Z)的方向上相叠地设置在结构平台(11)上，其中激光光束(19)根据三维模型的数据以特定的照射顺序并且在特定的层位置上对蜗轮元件(1)的每层照射粉末材料(13)，因此部分粉末材料(13)完全重熔，并且与直接位于下方的层材料配合地结合，从而在所有层都变硬之后，根据三维模型产生了完全稳定的蜗轮体(3)。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于， 所述粉末材料(13)的层的待照射的位置棋盘状地划分成小块，其中所述激光光束(19)借助随机的照射顺序来照射层的不同小块。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于， 这些待照射的层划分为径向相对制造轴线(Z-Z)环绕的照射区，其中所述照射区的照射顺序是径向地由内朝外。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于， 所述粉末材料(13)包括粉末状的高强度的高速切削钢或粉末状的钴-铬或镍-铬-钼硬质合金。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于， 单个层的层厚在20 μ m至100 μ m之间。6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于， 除了这些层中的蜗轮元件⑴以外，还通过激光光束(19)产生了支撑结构(23)，因此待制造的蜗轮元件(1)在制造过程中支撑在粉末材料(13)中。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于， 所述支撑结构(23)与蜗轮元件(1)的外轮廓(9)和/或面向结构平台(11)的端侧相连，因此在熔化过程中将产生的热量从蜗轮元件(1)中导出。8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于， 用于激光重熔的工艺温度和支撑结构(23)这样设计，即在重熔时产生的热量对于所用的粉末材料(13)来说足够快地排出，并且硬度在表面上或者剧烈地上升，直至达到HRC40至HRC 70范围内，尤其是HRC 56至HRC70范围内的硬度。9.一种根据权利要求1至8中任一项所述方法制造的蜗轮元件(1)，其尤其用于同一方向旋转的、紧密啮合的双轴挤出器，所述蜗轮元件包括蜗轮体(3)，所述蜗轮体具有轴向延伸的通穿孔(5)、用来插在支承轴上的内齿(7)以及用来提供挤出功能的外轮廓(9)。10.根据权利要求9所述的蜗轮元件(1)，其特征在于， 至少一个轴向延伸的位于内部的冷却通道设置在蜗轮体⑶中，所述冷却通道以相对外轮廓(9)的表面或相对内齿(7)的表面的均匀径向间距进行延伸，并且跟随着这些表面的走向。11.根据权利要求9或10所述的蜗轮元件(1)，其特征在于， 所述内齿(7)构成为渐开线啮合。12.根据权利要求9至11中任一项所述的蜗轮元件(1)，其特征在于， 所述外轮廓(9)这样构成，即外轮廓(9)的表面沿着轴向伸展相对于平行设置的、具有相同外轮廓(9)的蜗轮元件⑴的表面处处都具有同样的间距。13.根据权利要求1至12中任一项所述的蜗轮元件(1)，其特征在于， 所述内齿(7)这样构成，即能够在蜗轮体(3)和支承轴之间实现大于/等于1200N/mm2的力传递。14.根据权利要求1至13中任一项所述的蜗轮元件(1)，其特征在于， 所述蜗轮体(3)的外径小于/等于58mm，优选小于/等于30mm。15.根据权利要求1至14中任一项所述的蜗轮元件(1)，其特征在于， 所述蜗轮体(3)的表面硬度在HRC 40至HRC 70的范围内，优选在HRC56至HRC 70的范围内。
【专利摘要】本发明涉及一种用来制造尤其用于同一方向旋转的、紧密啮合的双轴挤出器的蜗轮元件(1)的方法，所述蜗轮元件包括蜗轮体(3)，所述蜗轮体具有轴向延伸的通穿孔(5)、用来插在支承轴上的内齿(7)以及用来提供挤出功能的外轮廓(9)。金属的粉末材料(13)逐步地分层地在制造轴线(Z-Z)的方向上相叠地设置在结构平台(11)上，其中激光光束(19)根据三维模型的数据以特定的照射顺序并且在特定的层位置上对蜗轮元件(1)的每层照射粉末材料(13)。因此部分粉末材料(13)完全重熔，并且与直接位于下方的层材料配合地结合，因此在这些层都变硬之后，根据三维模型产生了完全稳定的蜗轮体(3)。此外，本发明还涉及这样制造的蜗轮元件。
【IPC分类】C23C24/10, F16H55/22, B22F3/115
【公开号】CN105268974
【申请号】CN201510257554
【发明人】米夏埃尔·布森贝克尔
【申请人】卡尔奥格皮卡德有限公司
【公开日】2016年1月27日
【申请日】2015年5月19日
【公告号】EP2952275A1, US20150352770