[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

说明书

本发明提供了一种三维分层建模装置，其使用多个不同线束形状的电子束同时照射粉末层的表面的大致相同范围。三维分层建模装置100的电子束列200具备：多个电子源20，包括具有各向异性线束产生部的电子源；线束形状变形元件30，使从电子源20输出的电子束在粉末层62的表面63中的线束形状变形。电子束列200具备的偏转器50使从多个电子源20中的每一个输出的电子束以大于通过偏转器50之前的电子束的线束间隔的距离进行偏转。由此，具备该电子束列200的三维分层建模装置100使用不同线束形状的多束电子束同时照射粉末层62的表面63的大致相同范围的同时，使粉末层62熔融凝固而形成三维构造物66。

技术领域

本发明涉及一种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。

背景技术

已知一种三维分层建模装置，在由金属材料等构成的粉末层的表面的规定范围内照射电子束，形成使粉末层的一部分熔融凝固的横截面层，通过堆积该横截面层，建模三维结构(例如，参照专利文献1、2)。此外，已知三维分层建模装置具备的电子束列的构成例(例如，参照专利文献3、4)。

[现有技术文献]

[专利文献]

专利文献1：美国专利第7,454,262号

专利文献2：美国专利第8,187,521号

专利文献3：特开2015-167125号公报

专利文献4：特开2015-193883号公报

专利文献5：美国专利第9,415,443号

发明内容

[发明所要解决的问题]

在传统的三维分层建模装置中，在进行了使用不熔融粉末层的表面的强度的电子束照射来进行预热的预照射之后，照射(熔融照射)使粉末层熔融的强度的电子束，形成横截面层。

在利用电子束进行预照射以及熔融照射的情况下，因为照射条件大不相同，所以可以采取相应的手段，例如通过控制电子枪的控制电极的电压，改变线束电流值(例如，参照专利文献3)。

然而，存在如下问题：如果改变电子源的线束电流值，则与电子束产生有关的电子源的特性复杂地变化，电子束的可重复性降低，以及到电子束稳定化为止需要等待时间，处理速度降低。

[解决问题的手段]

根据本发明的第一方面，提供一种用于三维分层装置的电子束列，其具有：第一电子源，输出加速到规定的加速电压的第一电子束；第二电子源，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。

此外，根据本发明的第二方面，提供一种三维分层建模装置，其具备：上述的电子束列；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。

根据本发明的第三方面，提供一种三维分层建模方法，包括以下步骤：供给粉末层的步骤；第一照射步骤，使用能够熔融所述粉末层的电子束密度的第一电子束扫描并熔融照射建模区域，同时，使用整形成比所述第一电子束更宽的横截面的第二电子束预照射比所述建模区域更宽的区域；第二照射步骤，缩窄所述第二电子束以作为能够熔融所述粉末层的电子束密度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。

需要说明的是，上述的发明概要并不是列举了本发明所需的所有特征。这些特征组的子组合也可以成为本发明。