[发明专利]用于生产三维物体的方法及装置

说明书

一种用于使用粉末材料逐层生产三维物体的方法，粉末材料能够通过利用至少两个电子束照射它而被固化，该方法包含预加热步骤，其中，预加热步骤包含下述子步骤：通过在分布在预加热粉末层区域(100)上的第一区(I)中扫描第一电子束，以及通过在分布在预加热粉末层区域(100)上的第二区(II)中扫描第二电子束，来扫描预加热粉末层区域(100)，其中，连续扫描路径至少以安全距离(ΔY)分离，子步骤进一步包含下述步骤：当分别同时预加热第一区和第二区内的粉末材料时，使第一电子束和第二电子束的预加热同步，使得第一电子束和第二电子束始终至少以最小安全距离(ΔX)彼此分离。

技术领域

本发明涉及一种用于使用粉末材料逐层生产三维物体的方法及装置，粉末材料可以通过利用高能射束照射它而固化。特别地，本发明涉及一种使用至少两个电子束的粉末预加热处理。

背景技术

从例如US4863538、US5647931和SE524467中已知一种使用粉末材料逐层生产三维物体的装备，粉末材料可以通过利用电磁辐射或电子的高能射束照射而固化或熔融在一起。这种装备包括比如粉末的供应部，用于在可竖直调节的平台或工作区域上施加粉末层的工具，以及用于在工作区域上引导射束的工具。在射束在工作区域上移动时，粉末烧结或熔化并且固化。

当使用高能射束熔化或烧结粉末时，重要的是避免超过粉末的蒸发温度，因为否则的话，粉末将仅仅蒸发而不是形成预期的产品。US2005/0186538公开一种聚焦于该问题的方法。在该方法中，在熔化/烧结阶段期间，激光束被重复地引导到同一粉末目标区域，以便逐步升高粉末温度。这样，避免了太高的粉末温度。

当使用电子束而不是激光束时，情形在一些方面是不同的。在电子束撞击粉末时，电荷分布围着电子目标区域发展。如果电荷分布密度超过临界极限，将发生放电，因为粉末粒子将彼此排斥。这种放电的结果是粉末层的结构将被破坏。将根据US2005/0186538的方法应用到配备有电子束的粉末熔化/烧结装置可能给出差的结果，因为在该方法中没有采取措施来避免这种放电。

在WO2008/013483中，公开了一种用于通过以安全距离分离连续的扫描线来避免这种放电的方法。然而，随着构建区域增加，必须使用来自多个电子束源的多个电子束，这将进一步使放电问题复杂化。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于由粉末材料逐层生产三维物体的方法及装置，该方法及装置允许粉末材料受控和适当地熔融在一起，并且非常适合于使用多个电子束。该目的通过分别在独立权利要求1和11中限定的方法及装置来实现。从属权利要求含有本发明的有利实施例、进一步的发展和变型。

本发明涉及到一种用于使用粉末材料逐层生产三维物体的方法，粉末材料能够通过利用从至少两个电子束源发出的至少两个电子束照射该粉末材料而被固化，该方法包含预加热步骤，预加热步骤具有以均匀方式预加热粉末材料以将粉末材料提升到预定的温度间隔ΔT的大体目的，该温度间隔ΔT低于粉末材料的熔化温度，接着是固化步骤，固化步骤具有将粉末材料熔融在一起的大体目的，其中，预加热步骤包含下述子步骤：通过沿着分布在预加热粉末层区域(100)上的路径(I1.1-I5.20)在第一区(I)中扫描第一电子束，以及通过沿着分布在预加热粉末层区域(100)上的路径(II1.1-II5.20)在第二区(II)中扫描第二电子束，来扫描预加热粉末层区域(100)，其中，连续扫描路径(IM.N，I(M+1).N)和(IIM.N，II(M+1).N)至少以安全距离(ΔY)分离，安全距离(ΔY)适配成分别防止第一区(I)和第二区(II)中的预加热粉末达到连续扫描路径的最大电荷密度，子步骤进一步包含当分别同时预加热第一区(I)和第二区(II)内的粉末材料时，使第一电子束和第二电子束的预加热同步的步骤，使得第一电子束和第二电子束始终至少以最小安全距离(ΔX)彼此分离。