本發(fā)明涉及一種按照獨(dú)立權(quán)利要求的相應(yīng)前序部分所述特征的用于重力硬模鑄造工藝、特別是用于制造內(nèi)燃機(jī)活塞的經(jīng)激光燒結(jié)的鑄造模具。
背景技術(shù)：
：在硬模鑄造中，熔體在重力影響下或在小壓力下在永久鑄模中上升或下降地澆注。DE102014211350A1涉及一種由金屬或金屬合金制成的內(nèi)燃機(jī)活塞，其中，所述活塞或至少一個(gè)活塞部分以基于熔模的鑄造方法以基于永久鑄模的鑄造方法制造，以及涉及一種用于其制造的方法。重力硬模鑄造方法在這里作為基于永久鑄模的用于制造活塞的方法公開。以重力硬模鑄造工藝，熔體在重力影響下通過(guò)鑄造系統(tǒng)澆注到鑄造模具、模具(硬模)中。所出現(xiàn)的收縮孔隙度通過(guò)所謂的加料器補(bǔ)上并且材料的凝固通過(guò)鑄模的冷卻控制。由于小的孔隙度，能夠通過(guò)熱處理取得非常好的機(jī)械特性。主要應(yīng)用領(lǐng)域是用于制造內(nèi)燃機(jī)活塞的輕金屬硬模鑄造工藝(鋁硬模鑄造合金和鎂合金)。填充可以在簡(jiǎn)單的鑄造模具中由手進(jìn)行，為此，鑄造模具(硬模)為此具有機(jī)械的運(yùn)動(dòng)元件。在較大的活塞系列中，使用硬模鑄造機(jī)或機(jī)械化的或自動(dòng)化的硬模鑄造設(shè)備。在此，各個(gè)工序如放入型芯、關(guān)閉模具、澆鑄、冷卻、打開模具、頂出和取出鑄件、吹凈和精整加工可以自動(dòng)化地進(jìn)行。硬模鑄造工藝與砂型鑄造工藝的區(qū)分主要在于，金屬的模具材料以其與型砂相比高的導(dǎo)熱性引起凝固的熔體的加速冷卻。作為該相對(duì)迅速的凝固的結(jié)果，形成相對(duì)細(xì)粒的且緊密的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。與此相關(guān)的是活塞的較好的機(jī)械特性和高緊密性。在取得緊密的內(nèi)部結(jié)構(gòu)時(shí)較高的可再現(xiàn)性導(dǎo)致，活塞優(yōu)選以硬模鑄造方法并且不以砂型鑄造工藝制造。硬模鑄造工藝相對(duì)于砂型鑄造工藝的其他優(yōu)點(diǎn)是較好的尺寸精度和高尺寸穩(wěn)定性、由于金屬的永久鑄模的較好的表面質(zhì)量和精確輪廓再現(xiàn)、配砂的取消、在簡(jiǎn)單部件時(shí)的高產(chǎn)量、基于迅速凝固的較短的制造時(shí)間和生產(chǎn)周期以及可建立自動(dòng)化流程的可能性。硬模(鑄造模具)以豎直的和水平的主分模面劃分，或按照類型也劃分成實(shí)心硬模、混合硬模(具有型芯)或半硬模(分別具有砂鑄造半部和硬模鑄造半部)。豎直分開的硬模可以用手操作并且為了鑄造放到臺(tái)上。兩個(gè)硬模半部為了精確配合的打開和關(guān)閉設(shè)有引導(dǎo)楔或引導(dǎo)銷。較大的硬模在放入到鑄造臺(tái)中的附加的引導(dǎo)板條上運(yùn)動(dòng)。具有水平的主分模面的硬模包括處于水平的基板，兩個(gè)或多個(gè)滑動(dòng)件在所述基板上滑動(dòng)，所述滑動(dòng)件包圍要豎直向上松脫的金屬型芯。其他型芯可以附加地裝入到滑動(dòng)件和基板中。在活塞件數(shù)大的情況下并且為了縮短生產(chǎn)周期也使用鑄造旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)。作為硬模材料例如可以使用結(jié)構(gòu)鋼、具有片狀石墨的鑄鐵、耐熱工具鋼、用于特別高負(fù)荷的模具構(gòu)件的特種鉬合金或鎢重金屬。能硬模鑄造的輕金屬鑄造材料被標(biāo)準(zhǔn)化，例如是鋁硬模鑄造合金。如用于砂型鑄件，硬模鑄件也能不受限制地?zé)崽幚聿⑶疫m合焊接。鑄造模具(硬模)必須在鑄造之前無(wú)瑕疵地精整加工和預(yù)熱，這通常通過(guò)氣體燃燒器進(jìn)行。精整加工覆層保持一些鑄造周期并且因此必須僅在需求時(shí)再修復(fù)或更新。充分加熱的硬模通常在鑄造運(yùn)行期間不需要進(jìn)一步加熱。在每個(gè)鑄造過(guò)程中發(fā)生的熱交換足夠保持符合鑄造的成形溫度。但在較復(fù)雜的鑄件中絕對(duì)需要額外加熱亦或成形冷卻。在標(biāo)準(zhǔn)硬模鑄造方法中，充模借助于重力并且通常在上升的鑄造中進(jìn)行，亦即熔體通過(guò)澆注口充注并且然后經(jīng)由設(shè)置在真正的鑄件的下方和必要時(shí)側(cè)向的內(nèi)澆口經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)澆口(Anschnitt)流到模間空隙中。因此，模具從下向上上升地充注。如下因素對(duì)充模時(shí)間有影響：合金的流入速度、澆口橫截面、幾何結(jié)構(gòu)以及合金和硬模的導(dǎo)熱性。在鑄造之后例如可以實(shí)施如下工序：沖壓、鋸削、去毛刺、X射線檢驗(yàn)、熱處理、磨削、噴砂、機(jī)械加工、涂層、清潔/清洗和/或裝配。在應(yīng)用重力硬模鑄造工藝時(shí)，熔體在重力作用下澆注到金屬的永久鑄模(硬模)中。所述方法的優(yōu)點(diǎn)例如在于，突出的材料特性、復(fù)雜的內(nèi)部幾何結(jié)構(gòu)(借助于砂芯)的實(shí)現(xiàn)、與壓鑄工藝相比小的模具成本、高的自動(dòng)化程度以及緊密性。用于硬模鑄造工藝的經(jīng)濟(jì)的訂單量是小至大的活塞系列。硬模鑄造工藝特別適用于基于活塞的工件幾何結(jié)構(gòu)和活塞的高材料要求的活塞。底切能利用型芯構(gòu)成。用于鑄造活塞的鑄造模具(硬模)的制造由于活塞的造型是非常耗費(fèi)的。此外，必須保證，在經(jīng)澆注的活塞中不存在氣態(tài)夾雜。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：因此，本發(fā)明的任務(wù)在于，提供一種用于制造用于重力硬模鑄造工藝的鑄造模具的方法，所述方法能實(shí)現(xiàn)模具的均勻排氣。該任務(wù)通過(guò)具有獨(dú)立權(quán)利要求所述特征的應(yīng)用和方法得以解決。按照本發(fā)明規(guī)定用于制造鑄造模具、特別是硬模的直接金屬激光燒結(jié)(DMLS)的應(yīng)用，用以阻止以重力硬模鑄造工藝制成的內(nèi)燃機(jī)活塞中的氣態(tài)夾雜，其中，所述鑄造模具的至少一個(gè)區(qū)域具有用于導(dǎo)出空氣的多個(gè)小開口、特別是微孔。意想不到地確定，通過(guò)直接激光金屬燒結(jié)(DMLS)通過(guò)鑄造模具的逐層構(gòu)造可以在用于重力硬模鑄造工藝的鑄造模具中比例如通過(guò)電腐蝕產(chǎn)生更細(xì)的透氣和透水結(jié)構(gòu)。在內(nèi)燃機(jī)活塞的制造中證實(shí)為有利的是，實(shí)現(xiàn)微孔，以便導(dǎo)出處于鑄造模具中的空氣。此外，通過(guò)直接構(gòu)建鑄造模具節(jié)省成本和時(shí)間。按照本發(fā)明，規(guī)定一種用于制造鑄造模具、特別是硬模的方法，所述鑄造模具用于制造內(nèi)燃機(jī)活塞的重力硬模鑄造工藝，其中，所述鑄造模具通過(guò)直接金屬激光燒結(jié)(DMLS)產(chǎn)生。在直接激光金屬燒結(jié)中，鑄造模具直接由CAD數(shù)據(jù)或3D數(shù)據(jù)產(chǎn)生。不再需要鑄造模具通過(guò)例如切削方法的耗費(fèi)構(gòu)造。用于以重力硬模鑄造工藝制造的活塞的研發(fā)時(shí)間顯著減少。鑄造模具例如可以直接立即在活塞制造商處設(shè)計(jì)和制造。此外，按照本發(fā)明規(guī)定：所述鑄造模具逐層地通過(guò)將激光作用到金屬粉末上而產(chǎn)生。所述金屬粉末不使用任何添加劑、例如粘合劑。通過(guò)逐層構(gòu)造，鑄造模具可以獲得任何的幾何形狀。此外，按照本發(fā)明規(guī)定：所述鑄造模具具有燒結(jié)底部。作為燒結(jié)底部表示鑄造模具中的具有最小開口的區(qū)域。此外，按照本發(fā)明規(guī)定：所述燒結(jié)底部具有微孔。通過(guò)這些微孔，可以在鑄造過(guò)程期間將空氣從鑄造模具中對(duì)于活塞可靠地去除。經(jīng)澆注的活塞的質(zhì)量提高，因?yàn)榛钊膬?nèi)部結(jié)構(gòu)沒有氣態(tài)夾雜。此外，按照本發(fā)明規(guī)定：產(chǎn)生具有直徑小于0.50mm、優(yōu)選小于0.3mm、特別是在0.1至0.25mm之間的微孔。已證實(shí)的是，特別是在直徑在0.15至0.25mm之間的微孔中，水可靠地作為射流穿過(guò)或離開微孔。此外，按照本發(fā)明規(guī)定：所述微孔在1至10mm之間的深度上、特別是在4至6mm之間的深度中具有上述直徑。直徑小于0.50mm、優(yōu)選小于0.3mm、特別是在0.1至0.25mm之間的微孔的在1至10mm之間的深度、特別是在4至6mm之間的深度證實(shí)為有利的，因?yàn)樵撋疃却_保鑄造模具在燒結(jié)底部的區(qū)域中的穩(wěn)定性并且能實(shí)現(xiàn)空氣在鑄造過(guò)程中從鑄造模具中可靠的導(dǎo)出。此外，按照本發(fā)明規(guī)定：通過(guò)直接金屬激光燒結(jié)(DMLS)產(chǎn)生的所述鑄造模具經(jīng)受熱處理，用以提高所述鑄造模具的強(qiáng)度特性和韌性特性。通過(guò)后續(xù)熱處理，改善鑄造模具的使用壽命。鑄造模具在鑄造工藝中較好地經(jīng)受載荷。此外，按照本發(fā)明規(guī)定：所述鑄造模具具有與其成形形狀相適配的調(diào)溫通道。所述調(diào)溫通道可以準(zhǔn)確地跟隨在鑄造模具中塑造的活塞形狀的走向。由此，能實(shí)現(xiàn)較好的熱交換。在鑄造之前，鑄造模具可以通過(guò)調(diào)溫通道預(yù)加熱。在鑄造過(guò)程期間，鑄造模具可以在需求時(shí)通過(guò)調(diào)溫通道冷卻。此外，按照本發(fā)明規(guī)定：所述調(diào)溫通道在其調(diào)溫入口處具有精細(xì)過(guò)濾器，用以避免流動(dòng)干擾。調(diào)溫通道的調(diào)溫入口處的精細(xì)過(guò)濾器阻止熱交換介質(zhì)中的污染堵塞調(diào)溫通道。因此，確保在鑄造模具的整個(gè)使用壽命期間的可靠的熱交換。精細(xì)過(guò)濾器可以同樣通過(guò)直接激光金屬燒結(jié)產(chǎn)生。所述精細(xì)過(guò)濾器可以與鑄造模具一件式地構(gòu)造或作為單獨(dú)的構(gòu)件制造。此外，按照本發(fā)明規(guī)定：所述鑄造模具以帶有底座的混合結(jié)構(gòu)方式實(shí)施。混合結(jié)構(gòu)方式具有如下優(yōu)點(diǎn)，即，與相應(yīng)的硬模鑄造機(jī)相協(xié)調(diào)的底座總是可以相同地構(gòu)造。此外，按照本發(fā)明規(guī)定：所述底座用作用于通過(guò)直接金屬激光燒結(jié)構(gòu)造活塞特定的鑄模的基礎(chǔ)。因此，所述底座用作用于直接激光金屬燒結(jié)工藝的基礎(chǔ)并且可以優(yōu)選構(gòu)造為同類件。因此，所述底座可以以大的件數(shù)制造，這降低用于鑄造模具的成本。此外，按照本發(fā)明規(guī)定：將用于鑄造過(guò)程的功能元件、特別是冷卻孔、頂出孔、螺紋孔在激光熔化過(guò)程之前加工到底座區(qū)域中。通過(guò)將功能元件加工到底座中，確保與硬模鑄造機(jī)的過(guò)渡。用于介質(zhì)過(guò)渡的接口敷設(shè)到接近用于內(nèi)燃機(jī)活塞的真正鑄模。直接金屬激光燒結(jié)(DMLS)/directmetallasersintering(DMLS)是生成的快速原型法，其按照本發(fā)明用于直接制造模具、所謂的快速模具，所述模具用于制造內(nèi)燃機(jī)活塞的重力硬模鑄造工藝。直接金屬激光燒結(jié)(DMLS)也稱為“選擇性金屬激光熔化”、“選擇性的金屬激光燒結(jié)”或僅稱為“金屬激光燒結(jié)”以及稱為選擇性激光熔化方法(SLM)或簡(jiǎn)稱為選擇性激光熔化(SLM)。DMLS是附加制造過(guò)程，其中，直接由3D結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)或CAD數(shù)據(jù)通過(guò)借助于激光束逐層地熔化金屬粉末制造用于制造內(nèi)燃機(jī)活塞的重力硬模鑄造工藝的鑄造模具。對(duì)于借助于DMLS或SLM處理金屬材料絕對(duì)不需要膠合劑料或其他添加物。對(duì)于特別精確的鑄造模具結(jié)構(gòu)也可以使用微激光燒結(jié)(MLS)。所生成的構(gòu)件具有均一的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和將近100％的相對(duì)密度。但所產(chǎn)生的構(gòu)件的不僅物理特性、而且機(jī)械特性對(duì)應(yīng)于其所澆注的結(jié)構(gòu)。相反于常規(guī)的制造方法，所述方法提供在構(gòu)件幾何結(jié)構(gòu)方面的非常大的構(gòu)造自由度。DMLS方法或SLM方法通過(guò)鑄造模具的逐層構(gòu)造能實(shí)現(xiàn)任意的空腔和底切的制造。此外，可以將多個(gè)功能整合在鑄造模具中。僅活塞從鑄造模具中的可脫模性在鑄造模具的幾何構(gòu)造中限定。由于該極大的結(jié)構(gòu)自由度，不僅存在使活塞個(gè)性化的可能性，而且存在接近任意地增大活塞的變型的數(shù)量的可能性。通過(guò)將DMLS或SLM用于制造用于活塞的剪切力硬模鑄造工藝的鑄造模具(硬模)，縮短整個(gè)工藝鏈并且因此縮短特定活塞的制造時(shí)間。對(duì)于具有非常短的產(chǎn)品壽命的小批量活塞和內(nèi)燃機(jī)，該時(shí)間節(jié)省構(gòu)成大的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。特別在具有小批量和復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)的小鑄造模具的領(lǐng)域中，DMLS方法或SLM方法是常規(guī)的鑄造模具制造的有利備選方案。鑄造模具的復(fù)雜性在DMLS方法或SLM方法中僅對(duì)單件成本有小的影響，因?yàn)樗鰡渭杀局饕桥c體積有關(guān)并且不與幾何結(jié)構(gòu)有關(guān)。DMLS方法或SLM方法特別良好地適用于高復(fù)雜性的鑄造模具，因?yàn)槠渲圃炖贸Ｒ?guī)方法是成本非常高的或是完全不可能的。因此，迄今為止完全不能或只能以非常高的耗費(fèi)制造的具有復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)的活塞可以以重力硬模鑄造方法制造。在選擇性激光熔化中，金屬粉末首先以薄層施加到基板上。然后，激光器利用強(qiáng)烈的激光束將粉末選擇性地置于熔化。用于重力硬模鑄造工藝的鑄造模具、硬模的數(shù)字的3D結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)對(duì)于其用作基礎(chǔ)。然后，基板下降一個(gè)層厚度并且施加新的粉末層。金屬粉末重新精確地利用激光熔化并且與處于其下面的層結(jié)合。該周期如此長(zhǎng)時(shí)間地重復(fù)，直至所有層完全熔化。完成的鑄造模具接著從基板移除、清潔、在需求時(shí)加工或可以立即使用。DMLS或SLM在制造硬模時(shí)提供如下重要優(yōu)點(diǎn)。DMLS或SLM是高度靈活的、成本有吸引力的生產(chǎn)方法，DMLS或SLM包括幾乎完全的幾何自由度，DMLS或SLM能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜構(gòu)件的快速制造，DMLS或SLM能實(shí)現(xiàn)高時(shí)間節(jié)省并且DMLS或SLM在較小材料需求時(shí)形成可承受高負(fù)荷的構(gòu)件。已確定的是，通過(guò)后續(xù)燒結(jié)可以完全消除經(jīng)激光燒結(jié)的結(jié)構(gòu)的孔隙度。此外，熱處理改善經(jīng)激光燒結(jié)的硬模的強(qiáng)度特性和韌性特性。激光燒結(jié)的密度處于理論密度的95至97％的范圍內(nèi)。通過(guò)燒結(jié)再處理使鑄造模具的內(nèi)部結(jié)構(gòu)均一化并且?guī)缀趸蛏踔镣耆Ｓ嗫追蓊~。用于材料系統(tǒng)的粉末冶金使用的通常粉末的應(yīng)用允許鋼合金的快速、簡(jiǎn)單且低價(jià)的制造。經(jīng)激光燒結(jié)的結(jié)構(gòu)特別適用于在重力硬模鑄造方法中用作鑄造模具或硬模。利用接近活塞輪廓的冷卻，實(shí)現(xiàn)縮短直至50％的冷卻時(shí)間并且由此實(shí)現(xiàn)縮短直至大約30％的鑄造周期。由此，產(chǎn)生關(guān)于成本、經(jīng)改善的表面質(zhì)量、較大尺寸穩(wěn)定性和小得多的翹曲的大的改善潛力。這是特別有利的節(jié)省和改善可能性。利用DMLS可以制造用于活塞的重力硬模鑄造工藝的具有非常有效的、接近輪廓的冷卻/調(diào)溫的模具嵌件、滑動(dòng)件和型芯。調(diào)溫孔的尺寸、通道輪廓和布置結(jié)構(gòu)與鑄造模具(硬模)或由此形成的活塞的相應(yīng)的成形形狀相協(xié)調(diào)地構(gòu)造。通過(guò)然后在接近表面的型腔區(qū)域中足夠確定尺寸的且最佳設(shè)置的冷卻通道，實(shí)現(xiàn)快速的且仍均勻的散熱，這導(dǎo)致明顯的鑄造周期縮短和質(zhì)量改善。用于鑄造模具的模具構(gòu)件可以以混合結(jié)構(gòu)方式構(gòu)建，其中，大的的底座區(qū)域由機(jī)械加工的半成品構(gòu)成。在底座上然后可以構(gòu)造真正的鑄造模具(硬模)。該結(jié)構(gòu)方式顯著降低時(shí)間耗費(fèi)和成本耗費(fèi)。底座的提供和后續(xù)表面加工可以在模具制造中進(jìn)行。在混合結(jié)構(gòu)方式中，冷卻孔、頂出孔、螺紋孔等在激光熔化過(guò)程之前加工到底座區(qū)域中?？蛇x擇地，調(diào)溫通道可以設(shè)有特定的防腐蝕保護(hù)。為了在部分地非常窄的孔橫截面中避免可能的流動(dòng)干擾，可以在調(diào)溫入口的前面放置對(duì)應(yīng)的精細(xì)過(guò)濾器。在鑄造模具的制造中，相比于通過(guò)激光熔化的常規(guī)方法取得直至80％的節(jié)省，同時(shí)明顯降低生產(chǎn)時(shí)間。由3D數(shù)據(jù)可以構(gòu)建完全可負(fù)荷的、金屬的鑄造模具。設(shè)計(jì)師可以首次利用DMLS構(gòu)造用于技術(shù)上要求非常高的活塞的鑄造模具，而完全不受機(jī)械加工技術(shù)的限制。在用于重力硬模鑄造的鑄造模具上可以實(shí)現(xiàn)如下特性：無(wú)砂眼的壁構(gòu)造、穩(wěn)定的構(gòu)造、可硬化的材料、雙壁的構(gòu)造亦或具有柵格結(jié)構(gòu)的構(gòu)造、經(jīng)鉆孔的壁、多個(gè)底切、無(wú)規(guī)律延伸的孔、結(jié)構(gòu)化的空腔、帶有凹或凸的標(biāo)記和/或類似結(jié)構(gòu)。通過(guò)銑削、車削、磨削、硬化、給螺紋、支撐座、接合面等涂層的再加工可以作為連接加工而在鑄造模具上在其通過(guò)DMLS的制造之后實(shí)施。DMLS適用于制造用于活塞原型和活塞定制品以及用于較小系列和中等系列的活塞的由金屬制成的鑄造模具。該非常快速的且精確的層構(gòu)造方法可以結(jié)合幾乎所有金屬和確定的陶瓷材料應(yīng)用。該技術(shù)輔助支持在活塞制造和活塞的個(gè)性化方面較小批量的強(qiáng)烈傾向。因此，激光燒結(jié)在制造用于重力硬模鑄造工藝的鑄造模具時(shí)提供相對(duì)于常規(guī)的成形方法的大的優(yōu)點(diǎn)，所述常規(guī)的成形方法需要最小批量，以便緩和高模具成本。用于制造內(nèi)燃機(jī)活塞的重力硬模鑄造工藝的鑄造模具可以在不使用專用模具的情況下制造。這明顯縮短研發(fā)時(shí)間并且節(jié)省制造成本。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是通過(guò)DMLS制造的鑄造模具的高的尺寸穩(wěn)定性和形狀穩(wěn)定性。復(fù)雜的幾何結(jié)構(gòu)是三維結(jié)構(gòu)，其經(jīng)常具有底切或空腔。很多復(fù)雜的幾何結(jié)構(gòu)能夠利用常規(guī)工藝如磨削、車削或鑄造僅有條件地或以高成本進(jìn)行制造。在常規(guī)的制造方法如磨削、車削或鑄造中，生產(chǎn)成本強(qiáng)烈地與鑄造模具或由此形成的活塞的復(fù)雜性耦聯(lián)，因?yàn)橥ǔＰ枰獜?fù)雜模具的制造或耗費(fèi)的特定解決方案的制作。每種想得到的、能利用3D-CAD程序設(shè)計(jì)的鑄造模具形狀也能夠利用激光燒結(jié)技術(shù)完成。絕不存在限制，在制造空心結(jié)構(gòu)時(shí)也不存在。這是可能的，因?yàn)閮H在3D模型中設(shè)置的位置上進(jìn)行材料施加。鑄造模具的復(fù)雜性不再必須按照制造方法進(jìn)行調(diào)整，而按照由鑄造模具形成的活塞的所希望的功能和設(shè)計(jì)進(jìn)行調(diào)整。鑄造模具的幾何結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，則附加制造就越值得。基于DMLS的附加制造技術(shù)能實(shí)現(xiàn)，短時(shí)間內(nèi)實(shí)施對(duì)鑄造模具的改變。利用基于DMLS的附加制造，制造者直接從第一設(shè)計(jì)理念到達(dá)完成的鑄造模具。附加制造的大的優(yōu)點(diǎn)在于，非常簡(jiǎn)單地從鑄造模具的設(shè)計(jì)到達(dá)構(gòu)造。鑄造模具生產(chǎn)直接基于數(shù)字的3D數(shù)據(jù)進(jìn)行。由此，可以快速地實(shí)施接近系列的測(cè)試并且可以借助所述結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化原型。這個(gè)重復(fù)的過(guò)程在線性的產(chǎn)品研發(fā)模型中不設(shè)置。但也在傳統(tǒng)的產(chǎn)品研發(fā)過(guò)程中由于錯(cuò)誤研發(fā)和困難而產(chǎn)生重復(fù)磨削，這導(dǎo)致增大的研發(fā)成本。在附加制造中，所有鑄造模具基于虛擬模型構(gòu)建。這一方面能實(shí)現(xiàn)用于虛擬的負(fù)荷測(cè)試的簡(jiǎn)單的可能性。另一方面通過(guò)直接生產(chǎn)能實(shí)現(xiàn)鑄造模具的快速制造，所述鑄造模具例如用于制造具有與完成的活塞相同的材料特性的活塞原型。該設(shè)計(jì)過(guò)程的優(yōu)點(diǎn)是如下可能性，即，在每個(gè)時(shí)刻虛擬或?qū)嶋H地檢查鑄造模具或由此形成的活塞的功能。變化在活塞研發(fā)階段中是簡(jiǎn)單的，并且相比于常規(guī)制造的活塞僅以小的額外成本就將能實(shí)現(xiàn)。基于DMLS的附加制造，在活塞單件中并且也在活塞批量制造中能實(shí)現(xiàn)有利的生產(chǎn)。鑄造模具或由此形成的活塞的復(fù)雜性對(duì)于生產(chǎn)時(shí)間和生產(chǎn)成本幾乎不起作用。DMLS能實(shí)現(xiàn)調(diào)溫通道直接且接近輪廓地整合到鑄造模具和鑄造模具嵌件中。優(yōu)化的導(dǎo)熱能實(shí)現(xiàn)較短的周期以及在重力硬模鑄造批量生產(chǎn)中的較高的生產(chǎn)率和部件質(zhì)量。調(diào)溫通道或冷卻通道可以在常規(guī)的鑄造模具結(jié)構(gòu)中僅直線地鉆孔。因此，關(guān)鍵性的熱點(diǎn)經(jīng)常不能以冷卻劑實(shí)現(xiàn)并且因此也不緩和。反之，利用DMLS可能在制造期間將優(yōu)化的冷卻通道直接且接近輪廓地整合到鑄造模具中。由此，熱快速得多且均勻得多地導(dǎo)出。這降低鑄造模具中的熱應(yīng)力并且確保較長(zhǎng)的模具使用壽命。此外，所生產(chǎn)的活塞的質(zhì)量和尺寸穩(wěn)定性提高。此外，能夠強(qiáng)烈地縮短周期。DMLS的附加制造無(wú)模具地工作。該附加制造能實(shí)現(xiàn)鑄造模具的個(gè)性化的批量適配的生產(chǎn)。區(qū)別于常規(guī)的生產(chǎn)方法，基于DMLS的附加制造無(wú)模具或無(wú)型模地進(jìn)行。因此，該技術(shù)與件數(shù)無(wú)關(guān)。鑄造模具和進(jìn)而由此形成的活塞能夠數(shù)字地個(gè)性化并且以小的件數(shù)或甚至作為定制品有利地生產(chǎn)。基于DMLS的附加制造能實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度的輕型結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和制造，常規(guī)的生產(chǎn)方法在輕型結(jié)構(gòu)上失敗。鑄造模具應(yīng)僅消耗與對(duì)于實(shí)施其功能絕對(duì)需要的資源一樣多的資源。因?yàn)樵舷暮鸵虼擞糜谫Y源的價(jià)格也在全世界極大地增長(zhǎng)，所以在活塞研發(fā)和活塞制造方面的該要求越來(lái)越強(qiáng)地引人注目?；贒MLS的附加制造技術(shù)可以構(gòu)建任意細(xì)的且復(fù)雜的輕型結(jié)構(gòu)。由此，該附加制造為研發(fā)人員保證最大的幾何的結(jié)構(gòu)自由度。已經(jīng)在設(shè)計(jì)過(guò)程中能夠?qū)⒃诔Ｒ?guī)的制造中不可避免的多余材料從鑄造模具的很多區(qū)域中去除。然后，在生產(chǎn)中僅在功能上需要的地方進(jìn)行材料施加。因此，形成極輕的且盡管如此仍高強(qiáng)度的鑄造模具。由此，在結(jié)構(gòu)中并且在設(shè)計(jì)中獲得間隙。附加制造表示如下過(guò)程，其中，基于數(shù)字的3D設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)通過(guò)材料的堆積逐層地構(gòu)造鑄造模具。概念“3D打印”越來(lái)越常用地用作附加制造的同義詞，但附加制造更好地說(shuō)明在這里涉及專業(yè)的生產(chǎn)方法，該生產(chǎn)方法顯著區(qū)別于常規(guī)的去除的制造方法。取代例如由固體塊銑出鑄造模具，附加制造將鑄造模具一層一層地由作為精細(xì)粉末存在的材料構(gòu)造出。作為材料可使用不同的金屬和復(fù)合材料?；贒MLS的附加制造在常規(guī)制造受到限制的地方示出其優(yōu)點(diǎn)。DMLS技術(shù)在必須重新構(gòu)想設(shè)計(jì)和制造的地方入手，以便找到解決方案。DMLS技術(shù)能實(shí)現(xiàn)“設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)的制造過(guò)程”，其中，設(shè)計(jì)確定制造，并且反之則不然。此外，附加制造允許最復(fù)雜的鑄造模具結(jié)構(gòu)，鑄造模具結(jié)構(gòu)同時(shí)可以是極輕的且穩(wěn)定的。附加制造保證高程度的設(shè)計(jì)自由度、功能優(yōu)化和功能整合、以合理的單件成本的小批量制造和甚至在批量生產(chǎn)時(shí)活塞的強(qiáng)烈個(gè)性化。借助于DMLS產(chǎn)生用于在用于制造活塞的鑄造模具中使用的燒結(jié)底部。這些鑄造模具具有用于在內(nèi)燃機(jī)活塞的鑄造過(guò)程期間導(dǎo)出空氣的微孔。換言之，通過(guò)使用DMLS能實(shí)現(xiàn)空腔的技術(shù)上的可制造性，所述空腔用于在充模期間使在鑄?；蜩T造模具(硬模)中的冷卻介質(zhì)涌出或空氣導(dǎo)出。在導(dǎo)出空氣時(shí)應(yīng)不超過(guò)孔的0.2mm的直徑，以便在金屬中不混入開口。DMLS對(duì)空腔的形狀和大小(可制造性)沒有構(gòu)成技術(shù)限制。為了鑄造模具或鑄模(底部模具)的空氣導(dǎo)出，迄今為止使用燒結(jié)金屬圓坯作為原材料并且借助于電腐蝕加工輪廓。電腐蝕是通過(guò)電流的材料去除。電腐蝕的方法(簡(jiǎn)稱：腐蝕)用于高精度的材料加工。要加工的、導(dǎo)電的燒結(jié)金屬圓坯在不導(dǎo)電的液體(電介質(zhì)、通常去離子的水亦或油)中加工。為此，同樣導(dǎo)電的模具置于燒結(jié)金屬圓坯的附近，該模具相對(duì)于燒結(jié)金屬圓坯具有負(fù)電壓(典型地40…150V)。由此，出現(xiàn)在模具和燒結(jié)金屬圓坯之間的大量的小的放電。這導(dǎo)致總是一再發(fā)生的火花，這些火花首先從燒結(jié)金屬圓坯去除材料。但是，也腐蝕模具，因此必須更新模具。已知電火花腐蝕(英語(yǔ)electricaldischargemachining的簡(jiǎn)稱EDM)，一種用于導(dǎo)電材料的熱的去除的制造方法，該制造方法以電極(模具)和導(dǎo)電工件、例如燒結(jié)金屬圓坯之間的放電過(guò)程(發(fā)出火花)為依據(jù)。加工發(fā)生在不導(dǎo)電的介質(zhì)、所謂的電介質(zhì)中。在此，電極模具按如此窄的間隙(<0.5mm)引到燒結(jié)金屬圓坯上，直至火花跳火(überschlagen)，所述火花使材料點(diǎn)狀熔化和蒸發(fā)。根據(jù)放電的強(qiáng)度、頻率、持續(xù)時(shí)間、長(zhǎng)度和極化形成不同的去除結(jié)果。在線材構(gòu)成電極的電火花腐蝕的鉆孔(鉆孔腐蝕)、電火花腐蝕的切割(線材腐蝕)和電極作為陰模借助于電火花腐蝕機(jī)壓到工件中的電火花腐蝕的凹陷(凹陷腐蝕，Senkerodieren)之間存在區(qū)別。甚至復(fù)雜的幾何形狀也可制造。但是，EDM方法非常費(fèi)時(shí)并且因此成本高。冷卻通道可能基于在鑄模中的可制造性(底部、頂尖套筒、硬模、型芯)僅大致地設(shè)置到所希望的冷卻位置中并且此外受到冷卻幾何結(jié)構(gòu)的除非能另外制造的橫截面和輪廓的負(fù)面影響。為了在鑄造過(guò)程期間將空氣從鑄造模具中去除，必須還設(shè)置有抽吸裝置。這經(jīng)常導(dǎo)致，不同的負(fù)壓(通過(guò)抽出二次空氣)在鑄模中存在并且因此也存在在鑄件質(zhì)量方面的變化。在此，高的噪聲級(jí)損害工作人員。由于燒結(jié)金屬圓片的材料不均勻性存在低的且強(qiáng)烈波動(dòng)的模具使用壽命(3至15000個(gè)周期)。本發(fā)明的其他構(gòu)造方案在從屬權(quán)利要求中給出，由所述從屬權(quán)利要求得出其他優(yōu)點(diǎn)。附圖說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例在附圖中示出并且隨后說(shuō)明。圖1示出活塞上部的剖視圖；圖2示出另一個(gè)活塞上部的剖視圖；圖3示出不同于圖1和圖2的另一個(gè)活塞上部的剖視圖；圖4A和4B示出不同于圖1至3的活塞上部的兩個(gè)剖視圖，并且圖5示意性示出試樣。具體實(shí)施方式圖1示出在通過(guò)DMLS制造的鑄造模具中以重力硬模鑄造工藝制成的活塞上部1。圖2示出在通過(guò)DMLS制造的鑄造模具中以重力硬模鑄造工藝制成的另一個(gè)活塞上部20。圖3示出在通過(guò)DMLS制造的鑄造模具中以重力硬模鑄造工藝制成的另一個(gè)活塞上部40。圖4A和4B示出活塞上部60的另一個(gè)構(gòu)造方案的兩個(gè)視圖。在區(qū)域61中，可看到同樣未示出的鑄造模具的在這里未示出的燒結(jié)底部的接觸區(qū)域。借助于DMLS，產(chǎn)生用于使用在用于制造活塞的鑄造模具中的燒結(jié)底部。所述燒結(jié)底部在通過(guò)重力硬模鑄造工藝制造活塞上部60時(shí)使用。在制造燒結(jié)底部時(shí)，微孔通過(guò)DMLS在孔隙度為0％或密度為7.8g/cm3的情況下構(gòu)造。嵌入18000個(gè)直徑D為0.2mm的微孔。由此，相比于迄今為止通過(guò)電腐蝕產(chǎn)生的和使用的底部取得三倍抽吸能力。此外，實(shí)現(xiàn)具有均勻壁厚的輕型結(jié)構(gòu)方案。圖5示出用于檢驗(yàn)通過(guò)DMLS產(chǎn)生的微孔101、102的試樣100。試樣100具有外部尺寸10×10×10mm(長(zhǎng)度×寬度×高度)并且因此形成立方體。試樣100的中心以M表示。試樣100具有階梯形的測(cè)試孔，其中，直徑D2在系列測(cè)試期間固定地保持在0.50mm。另一直徑D1按照下表在0.1至0.23mm之間變化。此外，具有直徑D1的微孔的深度T在系列測(cè)試中在1至5mm之間變化。由此，得出在下表中列舉的階梯103。微孔101、102通過(guò)DMLS在孔隙度為0％的情況下構(gòu)造。當(dāng)這不能實(shí)現(xiàn)時(shí)，則曝光參數(shù)實(shí)施為孔隙度的變化。在水射流測(cè)試中視覺地評(píng)估，水射流如何穿過(guò)或離開分別實(shí)現(xiàn)的微孔101。當(dāng)水射流在穿過(guò)相應(yīng)的微孔101時(shí)不是變成霧狀而是作為統(tǒng)一的射流排出時(shí)，以“ok”評(píng)估。水射流測(cè)試的結(jié)果從下表中得出。證實(shí)為特別有利的是在深度T(階梯103)為5mm時(shí)0.20mm的直徑D1。該值對(duì)在表中配置給樣品號(hào)15。DMLS微孔系列測(cè)試表試樣號(hào)直徑D1階梯水射流測(cè)試10.11有條件地OK，像霧20.12有條件地OK，像霧30.13有條件地OK，像霧40.14有條件地OK，像霧50.15有條件地OK，像霧60.151OK，水70.152OK，水80.153OK，水90.154OK，水100.155OK，水110.21OK，水120.22OK，水130.23OK，水140.24OK，水150.25OK，水160.1；0.13；0.16；0.20；0.235OK，水附圖標(biāo)記列表1活塞上部20活塞上部40活塞上部60活塞上部61區(qū)域100試樣101微孔102微孔103階梯D1直徑D2直徑T深度M中心當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3