[发明专利]一种基于电子束与离子束复合技术的实时监控快速成型制造的设备及利用其制备零件的方法

权利要求书

1.一种基于电子束与离子束复合技术的实时监控快速成型制造的设备，其特征在于包括真空室（100）和控制与显示系统（130）；所述真空室（100）中设有可三维移动的工作台（101）、进料和铺料装置（108）、快速成型装置（120）和实时监控装置(110)；所述可三维移动的工作台(101)中设有冷却液流通管道(109)；所述快速成型装置(120)为电子束设备(107)；所述真空室(100)、可三维移动的工作台(101)、进料和铺料装置(108)、快速成型装置(120)和实时监控装置(110)均与真空室(100)外的控制与显示系统(130)相连。

2.根据权利要求1所述一种基于电子束与离子束复合技术的实时监控快速成型制造的设备，其特征在于：所述快速成型装置（120）还包括与电子束设备（107）集成的离子束设备（106），电子束设备（107）与离子束设备（106）可同时运动。

3.根据权利要求1或2所述一种基于电子束与离子束复合技术的实时监控快速成型制造的设备，其特征在于：所述电子束设备的工作模式为连续式、脉冲式或高频扫描式；所述实时监控系统110包括扫描电镜系统113、X射线衍射仪114、红外摄像仪115、质谱仪116中的一种或几种。

4.根据权利要求3所述一种基于电子束与离子束复合技术的实时监控快速成型制造的设备，其特征在于：所述实时监控系统（110）包括扫描电镜系统（113）、X射线衍射仪（114）、红外摄像仪（115）和质谱仪（116）。

5.根据权利要求4所述一种基于电子束与离子束复合技术的实时监控快速成型制造的设备，其特征在于：所述扫描电镜系统（113）、X射线衍射仪（114）、红外摄像仪（115）和质谱仪（116）集成在一起。

6.根据权利要求4或5所述一种基于电子束与离子束复合技术的实时监控快速成型制造的设备，其特征在于：所述扫描电镜系统（113）包括二次电子探头、能谱仪和背散射探头；所述冷却液为水或液氮。

7.一种利用权利要求1-6任一项所述设备制备零件的方法，其特征在于包括如下步骤：

（1）利用进料和铺料装置向工作平台上传送并铺设原材料，预热；

（2）开启电子束装置，对经步骤（1）预热后的原料进行选择性扫描烧结，开启实时监控系统对产品的表面形貌、化学成分和相结构进行监控，并将测定结果反馈给控制与显示系统，调整快速成型制造工艺参数；

（3）将工作平台向下移动，然后依次反复重复步骤（1）和 （2）直到完成零件的快速成型制造。

8.根据权利要求7所述制备零件的方法，其特征在于：所述步骤（2）中还包括以下步骤：使用离子束对已成型的没有达到零件加工精度要求的区域进行精细加工并选择性地冷却零件。

9.根据权利要求7或8所述制备零件的方法，其特征在于：所述零件为金属零件、聚合物零件、陶瓷零件或复合材料零件。

10.根据权利要求7所述制备零件的方法，其特征在于：所述的原材料为金属材料、聚合物、陶瓷或复合材料；所述金属材料为金属线条或金属粉末，所述陶瓷为陶瓷浆料，所述聚合物为聚合物凝胶。