專利名稱：標(biāo)記物體的制備方法
標(biāo)記物體的制備方法本發(fā)明涉及具有根據(jù)權(quán)利要求1前序部分的特征的方法。每年由于產(chǎn)品偽造和產(chǎn)品剽竊而導(dǎo)致企業(yè)的經(jīng)濟(jì)損失在約五十億歐元的級數(shù)范圍，可以由例如德國公開說明書DE 102006005927A1獲知。特別是迎合吸引性市場 (attraktiveMarkte)的產(chǎn)品常常被產(chǎn)品剽竊者復(fù)制并配銷。產(chǎn)品剽竊者由于其利潤不包括經(jīng)常是非常高的初始研發(fā)成本而獲利。使用這類產(chǎn)品復(fù)制品的消費者常常會冒著購買低質(zhì)量產(chǎn)品的風(fēng)險，而這些低質(zhì)量產(chǎn)品不能滿足具體的要求，或者未通過相應(yīng)要求的質(zhì)量檢查(Qualifizierungsprozess)。這些問題特別與用于復(fù)雜設(shè)備和體系如燃?xì)廨啓C(jī)和蒸汽輪機(jī)的備件供應(yīng)市場相關(guān)。如果消費者違反合同使用了低質(zhì)量的配件而導(dǎo)致了系統(tǒng)故障或損壞，那么供應(yīng)商面臨著不得不證實這是消費者責(zé)任的問題，從而保護(hù)供應(yīng)商的設(shè)備和系統(tǒng)的質(zhì)量。較長時間以前就已經(jīng)知道例如通過激光記錄方法或者使用全息圖可見地標(biāo)記產(chǎn)品。同樣已知的是通過不能被產(chǎn)品剽竊者方便地檢測但是原始生產(chǎn)商可以使用相當(dāng)簡單的手段進(jìn)行檢查的隱藏標(biāo)記的方式提供的鑒別符。制造標(biāo)記物體(markierter Gegenstand)的方法例如從德國專利說明書 DE102006030365B3已知。在該目前已知的方法中，使用金屬鑄造方法制造渦輪葉片，其中標(biāo)記手段(Markierungsmittel)被包封在渦輪葉片中。本發(fā)明的任務(wù)在于提供一種標(biāo)記物體的制備方法，使用該方法可以特別靈活的方式實現(xiàn)標(biāo)記，例如同時實現(xiàn)不同的標(biāo)記類型。該任務(wù)根據(jù)本發(fā)明通過權(quán)利要求1的特征的方法解決。根據(jù)本發(fā)明的方法的有利的實施方案在從屬權(quán)利要求中給出。相應(yīng)地，根據(jù)本發(fā)明提供的是通過添加制備方法(additives Herstellungsverfahren)制備物體，其中，在添加制備方法期間在物體中形成至少一種標(biāo)記手段。本發(fā)明方法的一個基本優(yōu)勢是其在構(gòu)造標(biāo)記中實現(xiàn)了大量的自由度。例如，根據(jù)本發(fā)明的方法可以用于在添加制備方法期間以非常簡單的方式將二維或三維結(jié)構(gòu)隱藏在物體的內(nèi)部中，例如隱藏在空腔中。額外地或者備選地，在添加制備方法期間可以隨機(jī)地或確定性地改變制備參數(shù)，從而產(chǎn)生密度波動。在這種情況中，密度波動構(gòu)成了標(biāo)記手段。根據(jù)本發(fā)明提供的添加制備方法因此允許單獨地或彼此組合地使用不同的標(biāo)記手段。本發(fā)明方法的另一個基本優(yōu)勢是，其可以非?？焖偾页杀居行У姆绞綄嵤?，這是因為物體和標(biāo)記可以通過相同的方法制備，也就是說同時制備。添加制備方法本身在其他技術(shù)領(lǐng)域中是已知的。僅示例性地參考文獻(xiàn)“Wohlers Report 2008" (Terry Τ. Wohlers,Wohlers Associates Inc. ,Fort Collins,CO,USA,ISBN 0-9754429-4-5)。該文獻(xiàn)包括添加制備方法如何具體實施的實例。 所述至少一種標(biāo)記手段優(yōu)選包封或埋植在所述物體中。 為了檢測包含在標(biāo)記物體(markierter Gegenstand)中的標(biāo)記手段 (Markierungsmittel)，可以使用多種檢測手段。例如，可以使用輻射經(jīng)過物體的方法(durchstrahlende Verfahren)，例如基于平面或二維分辨率的X射線輻射或者基于三維分辨率的計算機(jī)X線層掃描術(shù)(Computertomographie)，對物體中的局部密度差異進(jìn)行檢測和成像。備選地，可以使用聲波方法，該方法使用例如超聲鑒定具有局部密度差異的區(qū)域的交界面。聲波方法一般可以實現(xiàn)三維的分辨率。備選地或者額外地，可以使用熱方法使標(biāo)記可見。就此而言，可以提及的一種這類方法為活動熱成像，該方法實現(xiàn)了二維分辨率，并且顯示了局部熱導(dǎo)率的差異和由此顯示了標(biāo)記物體內(nèi)部的局部密度差異。還可以使用電磁方法。就此而言，可以提及的實例為感應(yīng)(induktiv)測量方法， 在該方法中，使用例如活動傳感器產(chǎn)生磁場，并且通過傳感器線圈的感應(yīng)電動勢指示由于標(biāo)記物體中的局部密度差異所產(chǎn)生的磁場變化。其他磁性檢測方法也是合適的，磁性材料埋植在物體中以標(biāo)記物體。因此，標(biāo)記物體可以特別簡單和有利地以層的形式進(jìn)行制備。優(yōu)選地，第一粉體層使用能量束而局部地熔融從而形成第一材料層；接著進(jìn)一步的粉體層一層一層地施用到所述第一材料層上，該進(jìn)一步的粉體層在各情況中局部熔融從而形成進(jìn)一步的材料層。在這種方式中，標(biāo)記物體通過多個單獨的層以一個疊加在另一個之上所形成。備選地，還可以使用液體層代替粉體層，該液體層可以使用能量束局部固化 (ausharten)，使得標(biāo)記物體以這種方式從層中組成(zusammensetzen)。特別優(yōu)選地，使用激光束或電子束在金屬粉體床中制備標(biāo)記物體。在此，激光束或電子束用于選擇性地熔融所述薄的粉體層，其在冷卻后形成了標(biāo)記物體。為了控制能量束，優(yōu)選處理CAD數(shù)據(jù)，所述CAD數(shù)據(jù)通過體積模型或表面模型的方式描述待標(biāo)記的物體。出于處理的目的，所述CAD數(shù)據(jù)優(yōu)選在添加制備方法之前或期間轉(zhuǎn)化成層數(shù)據(jù)，其中每層相應(yīng)于待標(biāo)記物體在有限層厚度內(nèi)的橫截面。待標(biāo)記物體的橫截面幾何在添加制備方法期間優(yōu)選通過線型曝光外部輪廓(linienartige Belichtung der auBeren Konturen)和面曝光待填充的橫截面(flachenartigen Belichtung der zu fullenden Querschnitte)的方式制備。所述線型曝光在點型特征性電子束的情況中優(yōu)選通過相應(yīng)的束移動來實現(xiàn)。面曝光可以例如通過連續(xù)實施線型曝光過程來進(jìn)行。標(biāo)記可以特別簡單且有利地通過以隨機(jī)或確定性方式在添加制備方法期間改變一個或多個制備參數(shù)而形成，以及通過局部改變物體內(nèi)部的材料性質(zhì)例如通過局部密度變化而形成標(biāo)記。根據(jù)本發(fā)明一個特別優(yōu)選的實施方案，在待標(biāo)記的物體中例如在待標(biāo)記物體內(nèi)部的空腔中制備多孔結(jié)構(gòu)，并且通過多孔結(jié)構(gòu)的孔分布形成標(biāo)記手段。在該實施方案中，可以例如基于在數(shù)據(jù)庫中存儲的孔分布通過比較待檢測物體的目前的孔分布與存儲在數(shù)據(jù)庫中的原物體的孔分布確定該物體是否為原物體如果目前的孔分布和存儲的孔分布匹配， 那么檢測物體為原物體，如果它們不匹配，那么該物體為另一物體，例如未經(jīng)授權(quán)的仿造品?？捉Y(jié)構(gòu)例如可以為燒結(jié)結(jié)構(gòu)(SintergefUge)。多孔結(jié)構(gòu)(poroses Gefuge)可以特別簡單地且因此有利地通過將具有不同于那些用于制備材料層的參數(shù)的參數(shù)的能量束瞄準(zhǔn)到基材(粉體層或液體層)上來形成。用于制備多孔結(jié)構(gòu)的參數(shù)優(yōu)選以隨機(jī)方式變化，從而在該結(jié)構(gòu)內(nèi)部形成無規(guī)的孔分布。例如，能量束的能量密度在制備多孔結(jié)構(gòu)期間隨機(jī)地變化，并且因此在該結(jié)構(gòu)內(nèi)部形成無規(guī)的孔分布。這種隨機(jī)的孔分布不太可能被復(fù)制，從而確保了最佳的復(fù)制保護(hù)。額外地或者備選地，在待標(biāo)記的物體中或者在待標(biāo)記物體的空腔中可以插入與用于添加制備方法的材料不同的材料。優(yōu)選地，使用具有不同密度、不同電容率和/或不同滲透性的材料。優(yōu)選地，插入磁性材料作為標(biāo)記手段。備選地或者額外地，未經(jīng)處理的或經(jīng)過不同處理的基材(例如未熔融的或以不同方式熔融的粉體層材料或未固化的或以不同方式固化的液體層材料)可以在添加制備方法期間保留或生成在待標(biāo)記的物體中或者待標(biāo)記物體內(nèi)部的空腔中，從而使得由此基材形成標(biāo)記手段，例如通過其密度波動的方式。術(shù)語“基材”是指用于所述添加制備方法的材料。備選地或者額外地，二維或三維編碼形式的標(biāo)記手段可以形成在待標(biāo)記的物體中或待標(biāo)記物體內(nèi)部的空腔中；這種標(biāo)記手段優(yōu)選在添加制備方法期間或者通過添加制備方法形成。例如，標(biāo)記手段可以形成為條形碼的形式和/或具有校驗碼的標(biāo)記手段的形式。具體地，在復(fù)雜的體系和設(shè)備例如燃?xì)廨啓C(jī)或蒸汽輪機(jī)中，產(chǎn)品仿造造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，如果上述的標(biāo)記方法用于燃?xì)廨啓C(jī)或蒸汽輪機(jī)的部件中，那么這被認(rèn)為是有利的。優(yōu)選地作為標(biāo)記物體制備的有輪機(jī)葉片(Turbinenschaufel)，特別是轉(zhuǎn)子葉片 (Laufschaufel)、導(dǎo)向葉片(Leitschaufel)或壓縮機(jī)葉片(Kompressorschaufel)。在下文中，將參照示例性實施方式更詳細(xì)地解釋本發(fā)明，在各附圖中

圖1顯示了標(biāo)記物體的示例性實施方案，基于該實施例通過示意性方式解釋根據(jù)本發(fā)明的不同方法；圖2顯示了一種物體的示意性實施例方案，在該物體中通過磁性材料形成標(biāo)記；圖3顯示了一種物體的示意性實施例方案，在該物體中未經(jīng)處理的材料用于標(biāo)記，在添加制備方法期間使用該未經(jīng)處理的材料用于制備所述物體，和圖4顯示了一種物體的示意性實施例方案，在該物體中通過具有隨機(jī)孔分布的多孔結(jié)構(gòu)形成標(biāo)記。出于清楚性目的，對于各圖中相同或相當(dāng)?shù)牟考偸鞘褂孟嗤母綀D標(biāo)記。圖1顯示了標(biāo)記物體的示例性實施方案，該標(biāo)記物體具有附圖標(biāo)記10。標(biāo)記物體可以為例如燃?xì)廨啓C(jī)或蒸汽輪機(jī)中的部件，例如輪機(jī)葉片。圖1顯示了穿過物體10的兩個不同的橫截面，附圖標(biāo)記為A和B。附圖標(biāo)記C表示穿過物體縱截面。如果然后沿著檢測方向R檢測標(biāo)記物體10，那么取決于檢測方法或檢測類型可以發(fā)現(xiàn)隱藏在平面A和B中的標(biāo)記手段?；跇?biāo)記手段，接著可以確定該標(biāo)記物體是否為原物體或復(fù)制品。例如，可以實施檢測以確定該標(biāo)記是否匹配存儲在數(shù)據(jù)庫中的標(biāo)記。如果在數(shù)據(jù)庫中可以發(fā)現(xiàn)相應(yīng)的標(biāo)記，那么物體10為原物體；如果在數(shù)據(jù)庫中不能發(fā)現(xiàn)相應(yīng)的標(biāo)記，那么該物體為未經(jīng)授權(quán)的復(fù)制品。圖2顯示了對根據(jù)圖1的物體10進(jìn)行標(biāo)記的示意性實施方案。圖2的左圖顯示了材料層30，其位于橫截面A中。在圖2的中圖顯示了材料層40，其位于橫截面B中。在圖2的右圖中，顯示了根據(jù)圖1的平面C。在制備根據(jù)圖1的物體10期間，也就是說在應(yīng)用和固化材料層30和40期間，形成了附圖標(biāo)記為20的孔或空腔?？涨?0通過在實施添加制備方法期間中斷制造工藝并且通過采用合適的設(shè)備除去在添加制備方法期間使用的未經(jīng)固化的基材(粉體或液體)而生成。該除去生成了空腔20。在空腔20被完全封閉前，它們完全或部分地填充了標(biāo)記材料，例如，磁性材料。以這種方式填充的空腔20形成了物體10的標(biāo)記手段50。標(biāo)記手段50可以例如通過磁性測量方法檢測到，并且可以通過合適的電學(xué)評估裝置進(jìn)行評估。綜上，根據(jù)圖2的實施方式中的標(biāo)記手段50是通過完全或部分填充了另一種材料例如磁性材料的洞或空腔所形成的。參考圖3，針對制備根據(jù)圖1的標(biāo)記物體10的方法，下文將解釋另一實施例。圖3 顯示了材料層30，其位于根據(jù)圖1的橫截平面A中。其還顯示了材料層40，其位于根據(jù)圖 1的橫截平面B中。為了形成物體10的標(biāo)記手段50，在材料層30中，基材(粉體材料或液體材料)未熔融或未固化地保留在橫截面A中。在添加制備方法期間，將進(jìn)一步的材料層施用至材料層30上，使用該進(jìn)一步的材料層將未熔融的粉體材料或未固化的液體材料作為標(biāo)記50埋植或包封在物體10中。通過例如橫截面B中的材料層40形成覆蓋或包封的材料層。通過添加制備方法的未固化的或未處理的基材(粉體材料或液體材料)形成的標(biāo)記手段50可以構(gòu)造成二維或三維的，并且形成編碼，例如字母數(shù)字形式的編碼或者條形碼。校驗碼或其他符號也可用作標(biāo)記手段50。根據(jù)圖3的標(biāo)記手段50可以通過例如測量技術(shù)檢測密度差異來檢測，所述密度差異例如位于固體和粉體/液體的過渡區(qū)的交界面，或者通過一方面檢測固化的材料層30和 40之間的不同熱屬性以及另一方面檢測通過未經(jīng)處理的基材(粉體或液體)形成的標(biāo)記手段50來檢測。除了未固化或未經(jīng)處理的基材之外，還可以使用以不同方式固化或以不同方式處理的基材用于標(biāo)記。參照圖4，下面將解釋如何使用多孔結(jié)構(gòu)標(biāo)記根據(jù)圖1的物體10。圖4還顯示了材料層30，其設(shè)置在橫截面A中。此外，其還顯示了位于橫截面B中的材料層40。從圖4中可以看出，三維多孔結(jié)構(gòu)70形成在材料層30和40中，其中多孔結(jié)構(gòu)70 具有多個單獨的孔80?？?0在多孔結(jié)構(gòu)70中的設(shè)置是隨機(jī)的。圖4中所示的孔結(jié)構(gòu)70可以例如通過在添加制備方法期間隨機(jī)或確定性地局部改變用于制備材料層30和40的基材(粉體或液體)的熔融或固化來制備。例如，用于熔融或固化基材的能量束的能量密度局部地變化。例如，通過參數(shù)變化可以燒結(jié)結(jié)構(gòu)形成多孔結(jié)構(gòu)。這種燒結(jié)結(jié)構(gòu)可以通過連接粉體樣基材的晶粒(K5rner)來形成，這些晶粒經(jīng)由已知為燒結(jié)頸(SinterMlse)的部分連接。 在這種情況中，空腔位于粉體晶粒之間，所述空腔一般含有在制備物體時使用的環(huán)境氣體或加工氣體。這種燒結(jié)結(jié)構(gòu)由于晶粒在粉體裝料(PulverschUttimg)中的隨機(jī)分布而具有無序構(gòu)造，由此使用這種方法獲得各物體具有不可復(fù)制且因此獨特的鑒別符。如果圖4中示出的多孔結(jié)構(gòu)70在制備物體10期間或者之后通過測量技術(shù)手段被捕獲，并且例如以電子形式存儲在數(shù)據(jù)庫中，那么就可以在稍后的階段在任何時刻確定待檢測的物體是否為根據(jù)圖1的物體10時到此時，可以在相應(yīng)的位置搜索孔分布，如果可以發(fā)現(xiàn)這類孔分布的話，將其與存儲在數(shù)據(jù)庫中的孔分布進(jìn)行比較。如果孔分布之間是匹配的，那么該物體就為原物體，否則就會仿制品。
權(quán)利要求
1.標(biāo)記物體(10)的制備方法， 其特征在于，通過添加制備方法制備所述物體，其中在所述添加制備方法期間在所述物體中形成至少一種標(biāo)記手段(50)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法， 其特征在于，所述標(biāo)記物體由材料層(30，40)以層的形式通過以下方式制備， -借助能量束局部地熔融第一粉體層以形成第一材料層，并接著固化，以及 -在所述第一材料層上一層一層地涂覆進(jìn)一步的粉體層，該進(jìn)一步的粉體層分別局部地熔融并接著固化以形成進(jìn)一步的材料層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法， 其特征在于，所述標(biāo)記物體由材料層以層的形式制備， -借助能量束局部地固化第一液體層以形成第一材料層，以及 -在所述第一材料層上一層一層地涂覆進(jìn)一步的液體層，該進(jìn)一步的液體層分別局部地固化以形成進(jìn)一步的材料層。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項的方法， 其特征在于，在所述物體中制備多孔結(jié)構(gòu)(70)，并且所述多孔結(jié)構(gòu)的孔分布形成標(biāo)記手段。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的方法， 其特征在于，所述多孔結(jié)構(gòu)通過使用具有不同于制備材料層所用參數(shù)的參數(shù)的能量束而形成。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5的方法， 其特征在于，用于產(chǎn)生多孔結(jié)構(gòu)的參數(shù)隨機(jī)地或確定性地發(fā)生變化，從而在所述結(jié)構(gòu)內(nèi)部形成無規(guī)的孔分布。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6的方法， 其特征在于，所述能量束的能量密度在產(chǎn)生多孔結(jié)構(gòu)期間隨機(jī)地或確定性地發(fā)生變化，并且由此在所述結(jié)構(gòu)內(nèi)部形成無規(guī)的孔分布。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項的方法， 其特征在于，在所述物體的空腔中插入形成標(biāo)記手段的磁性材料，并且封閉所述空腔。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項的方法， 其特征在于，在待標(biāo)記物體的內(nèi)部保留粉體層材料或液體材料，并且所述粉體層材料或液體材料形成標(biāo)記手段。
10.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項的方法， 其特征在于，在所述物體中通過所述標(biāo)記手段形成二維或三維編碼形式的標(biāo)記。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的方法， 其特征在于，在所述物體中通過所述標(biāo)記手段形成條形碼形式的標(biāo)記。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11的方法， 其特征在于，在所述物體中通過所述標(biāo)記手段形成具有校驗碼的標(biāo)記。
13.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項的方法， 其特征在于，作為標(biāo)記物體制備的是燃?xì)廨啓C(jī)或蒸汽輪機(jī)的部件。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的方法， 其特征在于，作為標(biāo)記物體制備的是輪機(jī)葉片，特別是轉(zhuǎn)子葉片、導(dǎo)向葉片或壓縮機(jī)葉片。
15.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項的方法， 其特征在于，在添加制備方法期間產(chǎn)生至少一個空腔， 在所述空腔中形成或插入標(biāo)記手段，以及通過所述添加制備方法封閉所述空腔，其中將所述標(biāo)記手段包封在所述空腔中。
全文摘要
本發(fā)明涉及標(biāo)記物體的制備方法。為了能夠以特別靈活的方式實現(xiàn)標(biāo)記，本發(fā)明建議，通過添加制備方法制備該物體，其中在添加制備方法期間在所述物體中形成至少一種標(biāo)記手段(50)。該方法在構(gòu)造標(biāo)記中實現(xiàn)了多種自由度。例如，可以使用該方法以更簡單的方式在添加制備方法期間在物體內(nèi)部插入二維或三維結(jié)構(gòu)。額外地或備選地，可以改變制備參數(shù)，無論是否隨機(jī)地或確定性地引起密度波動。例如，可以制備多孔結(jié)構(gòu)(70)作為標(biāo)記手段。還可以在所述物體中保留未經(jīng)處理的基材或保留經(jīng)其他處理的基材，從而形成該標(biāo)記手段。
文檔編號B22F3/105GK102574331SQ201080042718
公開日2012年7月11日 申請日期2010年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月25日
發(fā)明者H.皮爾茲, M.沙佛, O.雷姆 申請人:西門子公司