[發明專利]三維分層建模裝置的電子束列、三維分層建模裝置、以及三維分層建模方法

有效

• 申請號: 201780058136.X
• 申請日: 2017-01-12
• 公開（公告）號: CN109716480B
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發明（設計）人: 濱口新一;菅谷慎二;高橋正幸;瀧澤昌弘
• 申請（專利權）人: 愛德萬測試株式會社
• 主分類號: H01J37/30
• 分類號: H01J37/30;B33Y30/00;B22F3/105;B22F3/16;H01J37/06;H01J37/12;H01J37/147;H01J37/305;B33Y10/00
• 代理公司: 深圳新創友知識產權代理有限公司 44223
• 代理人: 江耀純

本發明提供了一種三維分層建模裝置，其使用多個不同線束形狀的電子束同時照射粉末層的表面的大致相同范圍。三維分層建模裝置100的電子束列200具備：多個電子源20，包括具有各向異性線束產生部的電子源；線束形狀變形元件30，使從電子源20輸出的電子束在粉末層62的表面63中的線束形狀變形。電子束列200具備的偏轉器50使從多個電子源20中的每一個輸出的電子束以大于通過偏轉器50之前的電子束的線束間隔的距離進行偏轉。由此，具備該電子束列200的三維分層建模裝置100使用不同線束形狀的多束電子束同時照射粉末層62的表面63的大致相同范圍的同時，使粉末層62熔融凝固而形成三維構造物66。

技術領域

本發明涉及一種三維分層建模裝置的電子束列、三維分層建模裝置、以及三維分層建模方法。

背景技術

已知一種三維分層建模裝置，在由金屬材料等構成的粉末層的表面的規定范圍內照射電子束，形成使粉末層的一部分熔融凝固的橫截面層，通過堆積該橫截面層，建模三維結構(例如，參照專利文獻1、2)。此外，已知三維分層建模裝置具備的電子束列的構成例(例如，參照專利文獻3、4)。

[現有技術文獻]

[專利文獻]

專利文獻1：美國專利第7,454,262號

專利文獻2：美國專利第8,187,521號

專利文獻3：特開2015-167125號公報

專利文獻4：特開2015-193883號公報

專利文獻5：美國專利第9,415,443號

發明內容

[發明所要解決的問題]

在傳統的三維分層建模裝置中，在進行了使用不熔融粉末層的表面的強度的電子束照射來進行預熱的預照射之后，照射(熔融照射)使粉末層熔融的強度的電子束，形成橫截面層。

在利用電子束進行預照射以及熔融照射的情況下，因為照射條件大不相同，所以可以采取相應的手段，例如通過控制電子槍的控制電極的電壓，改變線束電流值(例如，參照專利文獻3)。

然而，存在如下問題：如果改變電子源的線束電流值，則與電子束產生有關的電子源的特性復雜地變化，電子束的可重復性降低，以及到電子束穩定化為止需要等待時間，處理速度降低。

[解決問題的手段]

根據本發明的第一方面，提供一種用于三維分層裝置的電子束列，其具有：第一電子源，輸出加速到規定的加速電壓的第一電子束；第二電子源，輸出加速到規定的加速電壓的第二電子束；第一線束形狀變形元件，使所述第一電子束的橫截面形狀變形；第二線束形狀變形元件，使所述第二電子束的橫截面形狀變形；電磁透鏡，使所述第一電子束以及第二電子束會聚；偏轉器，在比所述第一電子束和第二電子束之間的間隔更寬的可偏轉范圍內調整所述第一電子束以及第二電子束的照射位置。

此外，根據本發明的第二方面，提供一種三維分層建模裝置，其具備：上述的電子束列；建模容器，保持粉末層；粉末供給裝置，對所述建模容器的表面供給新的粉末層；控制部，基于三維構造物的建模數據，同時照射所述第一電子束以及第二電子束，使規定范圍的所述粉末層熔融凝固。

根據本發明的第三方面，提供一種三維分層建模方法，包括以下步驟：供給粉末層的步驟；第一照射步驟，使用能夠熔融所述粉末層的電子束密度的第一電子束掃描并熔融照射建模區域，同時，使用整形成比所述第一電子束更寬的橫截面的第二電子束預照射比所述建模區域更寬的區域；第二照射步驟，縮窄所述第二電子束以作為能夠熔融所述粉末層的電子束密度并沿著所述建模區域的邊緣掃描，從而照射所述建模區域的邊緣。

需要說明的是，上述的發明概要并不是列舉了本發明所需的所有特征。這些特征組的子組合也可以成為本發明。