[發明專利]對煙霧事件的識別和電子束熔煉設備

在審

• 申請號: 202011388126.2
• 申請日: 2020-12-01
• 公開（公告）號: CN112903548A
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發明（設計）人: O.錫爾;J.德倫德爾
• 申請（專利權）人: 西門子股份公司
• 主分類號: G01N15/06
• 分類號: G01N15/06;G06N3/08;G06F17/14;C22B9/22;B22F12/00;B33Y30/00;B33Y40/00
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 李萌

本發明涉及一種用于在電子束熔煉設備(10)中識別煙霧事件(SE)的裝置(100)。為了更好地預測或者能夠自動化地識別煙霧事件建議，所述裝置具有構造用于檢測接地電流(IG)的電流測量裝置(150)和構造用于通過分析接地電流(IG)識別煙霧事件(SE)的分析單元(160)。此外，本發明涉及一種電子束熔煉設備(10)以及一種用于運行這種設備的方法。

技術領域

本發明涉及一種用于識別煙霧事件的裝置、一種具有這種裝置的電子束熔煉設備以及用于運行電子束熔煉設備的方法。

背景技術

這種裝置例如用于電子束熔煉設備中。電子束熔煉是增材制造技術，在所述增材制造技術中分別選擇性地熔化上下相繼的粉末層，以便逐層地并且增材地構造待制造的物體。在電子束熔煉的特殊情況下可能發生的是，利用通過電子束以電子形式輸入的電荷加載粉末顆粒。這種效果主要基于粉末床的較高的電阻。如果單獨粉末顆粒的電荷量過大，則所述粉末顆粒會相互碰撞。如果在此超過了重力或者粉末顆粒之間的附著力，則顆粒可能突然地從粉末床中逸出，這既損壞了粉末層又使得粉末顆粒分布在處理室的空間中。如果粉末顆粒由于其所帶的電荷而自發地改變其位置和/或分布在處理室的空間中，則這也被稱為所謂的煙霧事件。術語“煙霧”在此指分布在腔室中的粉末顆粒，所述粉末顆粒的外觀類似于在粉末床上形成的煙霧云。所述煙霧事件是極不期望的，因為電子束可能被分布在處理室中的顆粒偏轉，并且使原本均勻的粉末層不再具有均勻的形狀，并且因此使當前的層無法按照過程地施加或者熔化。

發明內容

本發明所要解決的技術問題為，提供一種裝置，所述裝置實現了更好地預測或者自動地識別這種煙霧事件。

所述技術問題通過按照本發明的用于在電子束熔煉設備中識別煙霧事件的裝置解決。用于在電子束熔煉設備中識別煙霧事件的裝置為此具有電流測量裝置和分析單元。電流測量裝置構造用于檢測接地電流，并且分析單元構造用于通過分析由電流測量裝置檢測的接地電流識別煙霧事件。由于電子束產生電流，因此所述電流最終也必須經由電子束熔煉設備的地線輸出。業已證實，煙霧事件伴隨接地電流的表征性變化產生，因此分析單元能夠基于接地電流的這些變化識別煙霧事件。例如如果接地電流低于閾值，則分析單元能夠識別到煙霧事件。分析單元同樣可以將陡的、下降的曲線(或者說急劇下降的曲線)和/或將降低至幾乎為零的接地電流探測為煙霧事件。與當前所需的設備的操作人員的視覺檢查相比，自動的識別體現出顯著的優勢，并且實現了對煙霧事件的自動處理。

在另一實施方式中，分析單元用于分析接地電流的時間曲線。所述時間曲線在此被選擇用于識別煙霧事件。在所述時間曲線中能夠識別煙霧事件的第一標志。這例如可以表現為電流的斜率的不期望的改變、例如電流的降低。對接地電流的時間曲線的考慮實現了對電流的持續觀測并且由此改善了煙霧事件的識別準確性。

在另一實施方式中，分析單元構造用于分析接地電流的頻率曲線。在此例如可以通過接地電流的頻率曲線中的異常識別煙霧事件。能夠在接地電流的時間曲線上進行實現這種分析的快速傅里葉變換(FFT)。

在另一實施方式中，分析單元構造用于根據電子束電流識別煙霧事件。如果現在除了接地電流之外還分析電子束電流，則可以識別輸入的電流與導出的電流之間的差異，并且如果差異過大，則在必要時與煙霧事件對應。在此既可以分析接地電流的曲線也可以分析電子束電流的曲線并且相互比較。同樣可以建立當前的接地電流和當前的電子束電流之間的差值，可以對所述差值進行分析和/或將所述差值作為控制偏差用作調節電子束電流的基礎。可以在電子束源中測量電子束電流，或者如果能夠控制所述電子束電流，則在不進行測量的情況下僅將電子束電流的額定值用于比較。

在另一實施方式中，電流測量裝置構造用于以至少1kHz的掃描頻率檢測接地電流。在其它優選的實施方式中，用于檢測接地電流的電流測量裝置構造具有至少10kHz、20kHz或者50kHz的掃描頻率。這實現了對接地電流特別準確的分析，并且在射束速度特別高并且由此加工速度特別高的電子束設備中也實現了足夠的反應時間。