[发明专利]对烟雾事件的识别和电子束熔炼设备

说明书

本发明涉及一种用于在电子束熔炼设备(10)中识别烟雾事件(SE)的装置(100)。为了更好地预测或者能够自动化地识别烟雾事件建议，所述装置具有构造用于检测接地电流(IG)的电流测量装置(150)和构造用于通过分析接地电流(IG)识别烟雾事件(SE)的分析单元(160)。此外，本发明涉及一种电子束熔炼设备(10)以及一种用于运行这种设备的方法。

技术领域

本发明涉及一种用于识别烟雾事件的装置、一种具有这种装置的电子束熔炼设备以及用于运行电子束熔炼设备的方法。

背景技术

这种装置例如用于电子束熔炼设备中。电子束熔炼是增材制造技术，在所述增材制造技术中分别选择性地熔化上下相继的粉末层，以便逐层地并且增材地构造待制造的物体。在电子束熔炼的特殊情况下可能发生的是，利用通过电子束以电子形式输入的电荷加载粉末颗粒。这种效果主要基于粉末床的较高的电阻。如果单独粉末颗粒的电荷量过大，则所述粉末颗粒会相互碰撞。如果在此超过了重力或者粉末颗粒之间的附着力，则颗粒可能突然地从粉末床中逸出，这既损坏了粉末层又使得粉末颗粒分布在处理室的空间中。如果粉末颗粒由于其所带的电荷而自发地改变其位置和/或分布在处理室的空间中，则这也被称为所谓的烟雾事件。术语“烟雾”在此指分布在腔室中的粉末颗粒，所述粉末颗粒的外观类似于在粉末床上形成的烟雾云。所述烟雾事件是极不期望的，因为电子束可能被分布在处理室中的颗粒偏转，并且使原本均匀的粉末层不再具有均匀的形状，并且因此使当前的层无法按照过程地施加或者熔化。

发明内容

本发明所要解决的技术问题为，提供一种装置，所述装置实现了更好地预测或者自动地识别这种烟雾事件。

所述技术问题通过按照本发明的用于在电子束熔炼设备中识别烟雾事件的装置解决。用于在电子束熔炼设备中识别烟雾事件的装置为此具有电流测量装置和分析单元。电流测量装置构造用于检测接地电流，并且分析单元构造用于通过分析由电流测量装置检测的接地电流识别烟雾事件。由于电子束产生电流，因此所述电流最终也必须经由电子束熔炼设备的地线输出。业已证实，烟雾事件伴随接地电流的表征性变化产生，因此分析单元能够基于接地电流的这些变化识别烟雾事件。例如如果接地电流低于阈值，则分析单元能够识别到烟雾事件。分析单元同样可以将陡的、下降的曲线(或者说急剧下降的曲线)和/或将降低至几乎为零的接地电流探测为烟雾事件。与当前所需的设备的操作人员的视觉检查相比，自动的识别体现出显著的优势，并且实现了对烟雾事件的自动处理。

在另一实施方式中，分析单元用于分析接地电流的时间曲线。所述时间曲线在此被选择用于识别烟雾事件。在所述时间曲线中能够识别烟雾事件的第一标志。这例如可以表现为电流的斜率的不期望的改变、例如电流的降低。对接地电流的时间曲线的考虑实现了对电流的持续观测并且由此改善了烟雾事件的识别准确性。

在另一实施方式中，分析单元构造用于分析接地电流的频率曲线。在此例如可以通过接地电流的频率曲线中的异常识别烟雾事件。能够在接地电流的时间曲线上进行实现这种分析的快速傅里叶变换(FFT)。

在另一实施方式中，分析单元构造用于根据电子束电流识别烟雾事件。如果现在除了接地电流之外还分析电子束电流，则可以识别输入的电流与导出的电流之间的差异，并且如果差异过大，则在必要时与烟雾事件对应。在此既可以分析接地电流的曲线也可以分析电子束电流的曲线并且相互比较。同样可以建立当前的接地电流和当前的电子束电流之间的差值，可以对所述差值进行分析和/或将所述差值作为控制偏差用作调节电子束电流的基础。可以在电子束源中测量电子束电流，或者如果能够控制所述电子束电流，则在不进行测量的情况下仅将电子束电流的额定值用于比较。

在另一实施方式中，电流测量装置构造用于以至少1kHz的扫描频率检测接地电流。在其它优选的实施方式中，用于检测接地电流的电流测量装置构造具有至少10kHz、20kHz或者50kHz的扫描频率。这实现了对接地电流特别准确的分析，并且在射束速度特别高并且由此加工速度特别高的电子束设备中也实现了足够的反应时间。