[发明专利]三维分层建模装置的电子束列、三维分层建模装置、以及三维分层建模方法

权利要求书

1.一种三维分层建模装置，其特征在于，具备：

电子束列，具有：第一电子源，具有各向异性形状的电子发射面，输出加速到规定的加速电压的第一电子束；第二电子源，具有各向异性形状的电子发射面，输出加速到规定的加速电压的第二电子束；第一线束形状变形元件，使所述第一电子束的横截面形状变形；第二线束形状变形元件，使所述第二电子束的横截面形状变形；电磁透镜，使所述第一电子束以及第二电子束会聚；偏转器，在比所述第一电子束和第二电子束之间的间隔更宽的可偏转范围内调整所述第一电子束以及第二电子束的照射位置；

建模容器，保持粉末层；

粉末供给装置，对所述建模容器的表面供给新的粉末层；

控制部，基于三维构造物的建模数据，同时照射所述第一电子束以及第二电子束，使规定范围的所述粉末层熔融凝固；

变形元件控制单元，对所述第一线束形状变形元件和第二线束形状变形元件输出控制信号，该变形元件控制单元具有：

预照射用数据存储电路，存储产生预照射用的横截面形状被拉伸的电子束的控制输出；

边缘照射用数据存储电路，存储产生边缘照射用的横截面形状被缩窄的电子束的控制输出；

熔融照射用数据运算电路，计算产生所述控制部要求的尺寸的线束所需要的控制输出；

切换部，根据控制部的控制信号，选择并输出预照射用数据存储电路的输出、边缘照射用数据存储电路的输出以及熔融照射用数据运算电路的输出中的任何一个，从而将比熔融凝固区域和边缘照射区域更宽的区域预照射到低于所述粉末层的粉末融点的温度。

2.根据权利要求1所述的三维分层建模装置，其特征在于，

所述第一线束形状变形元件以及第二线束形状变形元件具有沿着所述电子束的行进方向布置的多级多极杆；

所述多极杆由静电四极杆构成，所述静电四极杆的一对极杆的方向与所述电子发射面的纵向一致，另一对极杆布置在与所述电子发射面的横向一致的方向上。

3.根据权利要求1所述的三维分层建模装置，其特征在于，所述第一线束形状变形元件以及第二线束形状变形元件中的至少任意一方使电子束的发散角在所述电子发射面的横向上发散，在所述电子发射面的纵向上会聚，或者在所述电子发射面的横向上会聚，在所述电子发射面的纵向上发散。

4.根据权利要求2或3所述的三维分层建模装置，其特征在于，所述第一电子源以及第二电子源布置在所述第一电子源的电子发射面的纵向和所述第二电子源的电子发射面的纵向大致平行的方向上。

5.根据权利要求2或3所述的三维分层建模装置，其特征在于，所述第一电子源以及第二电子源布置在所述第一电子源的电子发射面的纵向和所述第二电子源的电子发射面的纵向大致正交的方向上。

6.根据权利要求2或3所述的三维分层建模装置，其特征在于，所述第一电子束以及第二电子束利用共同的偏转器进行偏转。

7.根据权利要求2或3所述的三维分层建模装置，其特征在于，所述第一电子束以及第二电子束分别利用不同的偏转器进行偏转。

8.根据权利要求2或3所述的三维分层建模装置，其特征在于，所述偏转器的可偏转范围被设定为比所述第一电子束和第二电子束之间的间隔更宽的范围，所述第一电子束和第二电子束同时照射粉末层。

9.一种三维分层建模方法，其特征在于，包括以下步骤：

供给粉末层的步骤；

第一照射步骤，使用第一电子束扫描并熔融照射作为所述粉末层的表面的一部分的建模区域，同时，使用横截面形状被拉伸的第二电子束将比所述建模区域更宽的区域预照射到低于所述粉末层的粉末融点的温度；

第二照射步骤，缩窄所述第二电子束的横截面形状并沿着所述建模区域的边缘扫描，从而照射所述建模区域的边缘。

10.根据权利要求9所述的三维分层建模方法，其特征在于，在所述第二照射步骤中，使用横截面形状被拉伸的所述第一电子束预照射比所述第二电子束边缘照射区域更宽的区域。

11.一种使用权利要求1～8中任一项所述的三维分层建模装置的三维分层建模方法，特征在于，具有以下步骤：

对所述建模容器的上表面供给粉末层的步骤；

通过所述第二线束形状变形元件将所述第二电子束设定为规定的被拉伸的横截面形状的步骤；

通过所述第一线束形状变形元件在规定的范围内改变所述第一电子束的尺寸的步骤；

使所述第一电子束移动到建模区域的待照射位置的步骤；

使所述第一电子束在待照射位置停留一段时间以使所述粉末层溶解，同时预照射所述第二电子束的步骤。