CN103962557A - 一种可分离的选区快速成形设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可分离的选区熔化、烧结快速成形设备，主要包括高能束发生器组、扫描系统、保护腔体、腔体支撑、成形机床、气氛保护系统和控制系统等部分，其中保护腔体、成形机床和腔体支撑是本发明的核心组件。成形机床或保护腔体被设计成可以移动或转动的方式能相互分离，能在不改变成形精度、零件复杂程度和机械性能的同时，制造任意尺寸和任意形状的零件，并能非常方便地从成形机床中取出，操作效率成倍提升。本发明特别适合制造大型、特大型或某一方向尺寸超大的任意复杂形状零件。
Description
技术领域
本发明属于快速成形领域，具体涉及到一种分离式的选区熔化、烧结快速成形设备，成形的零部件可以为金属、非金属或金属与非金属的复合材料。
背景技术
增材制造技术(Additive Manufacturing)，又称3D打印技术，是一种基于离散材料逐层堆积成形原理，依据产品三维CAD模型，通过材料逐层堆积出产品原型或零部件的新型制造技术。
基于铺粉的选区熔化、烧结快速成形技术由于可利用辅助结构和松散粉末作为支撑，因此可以制造几乎任意形状的零件，在众多增材制造技术中最受关注。它的基本工作原理是在工作缸内平铺一定厚度的粉末，依照计算机的控制，高能束(激光或电子束等)通过扫描的方式按照三维零部件图形的切片处理结果选择性地熔化、烧结预置粉末层。随后工作缸下降一个切片厚度并再次铺粉，高能束在扫描系统的带动下再次按照三维图形数据完成零部件下一层的制造。如此重复铺粉、高能束扫描和工作缸下降等工序，从而实现三维零部件的整体制造。
选区熔化、烧结快速成形设备的研制是该技术应用的重要途径，它主要包括高能束发生器、扫描系统、保护腔体、成形机床、气氛保护系统和控制系统等部分，其中扫描系统、保护腔体和成形机床决定了设备所能成形零件的最大尺寸。以高能束为激光束为例，世界上第一台商用激光选区熔化快速成形设备于2003年由英国MCP集团MCP-HEK分公司推出。近年来，德国、英国和中国等的一些研究单位和高技术公司也纷纷研制出不同规格的激光选区熔化快速成形设备，如德国EOS公司研制的M270和M280、英国RENISHAW公司的MTT250、Concept Laser公司的M1和M2、华中科技大学武汉光电国家实验室研制的NRD-I和NRD-II等型号。受f-θ组合透镜的扫场限制，国内外商用的激光选区熔化快速成形设备的成形幅面一般为250mm×250mm。以高能束为电子束为例，瑞典Acram公司先后推出了A1和A2型电子束选区熔化快速成形设备，成形幅面一般为250mm×250mm。目前，上述设备均采用在保护腔体侧壁开设操作门的设计，成形前的准备工作和成形后取出零件都是通过操作门完成。对于选区熔化、烧结快速成形设备而言，扫描系统的工作焦距决定了保护腔体的高度，因而也限制了操作门的最大尺寸。目前，受高能束扫描系统的扫描幅面和工作焦距限制，选区熔化、烧结所能成形零件的最大高度仅为400mm，以保证成形零件能从保护腔体侧壁工作门顺利取出。
由于选区熔化、烧结技术能够获得高表面质量、高精度的复杂精密构件，在航空航天等领域有广泛的应用空间，对大型零件的需求也越来越多。因此，为满足不同应用需求，选区熔化、烧结快速成形设备的研制也逐渐向成形大型零件的方向发展。主要有两种途径：一是扩大成形幅面，如中国专利文献“直接制造大型零部件的选区激光熔化快速成型设备”(公开号为CN102266942A)描述了通过多个扫描振镜拼接或扫描振镜移动制造大型金属零件。二是在扩大幅面的基础上增加成形零件的高度。但是，在保证粉末充分熔化或烧结的工艺要求下，高能束扫描系统的工作焦距可变范围很小，保护腔体的高度增加有限，无法再通过侧壁开门的方式取出大型零件，成为了大型选区熔化、烧结快速成形设备开发亟需解决的难题。
发明内容
为解决上述难题，本发明提出了一种可分离的选区熔化、烧结快速成形设备，该设备不受成形零件的尺寸和形状限制，可以从设备成形腔体内方便地取出任意尺寸的成形零件。
本发明提供的一种选区快速成形设备，其特征在于，它包括扫描系统、保护腔体、腔体支撑、成形机床和控制系统；
扫描系统位于保护腔体的上方，用于实现高能束聚焦和扫描，保护腔体通过管道与气氛保护系统相连；
保护腔体安装有腔体支撑，使其位于成形机床上方，成形机床或保护腔体设置有升降机构和运动机构，成形机床与保护腔体之间通过升降机构实现上下脱开；成形机床或保护腔体通过运动机构实现移动或转动，使二者能够相互分离；
成形机床的工作台面安装有密封结构，使保护腔体下表面与成形机床上表面贴紧时起密封作用；
控制系统分别与高能束发生器组、扫描系统、升降机构和运动机构电信号连接，以控制高能束发生器组的开启、高能束扫描、升降机构和运动机构的运动；
由高能束发生器组出射的高能束经扫描系统聚焦后射入至保护腔体内部，聚焦后的高能束的焦点位于成形机床的工作台面，聚焦后的高能束对工作台面上铺设的粉末进行扫描，实现粉末的熔化或烧结成形。
具体而言，本发明具有以下技术效果：
1、本发明独特的保护腔体和成形机床分离式设计，突破了选区熔化、烧结成形设备必须一体化的设计要求，解决了成形零件的取出难题，能充分满足任意尺寸和任意形状零件在制造后的取出要求，特别适合制造大型、特大型或某一方向尺寸超大的零件。
2、本发明中保护腔体和成形机床可自由分离，既保证了保护腔体的气密性，又解决了现有设备安装基板、拆卸零件和回收粉末不便的问题。
3、本发明可以根据成形零件的尺寸、重量和设备安装空间等不同的需求采用不同的分离方式，包括成形机床水平移动、转动或保护腔体水平移动、转动等多种方式，以进一步提高设备操作的便利性和大幅度降低设备的制造成本。
4、本发明不会改变零件的成形精度、复杂程度和机械性能，但成形前后的操作简便性大幅度增加，并节约了整个成形流程的时间。
附图说明
图1为本发明选区快速成形设备的第一种具体实施方式结构示意图；
图2为本发明的扫描系统单元的第一种结构示意图；
图3为本发明的扫描系统单元的第二种结构示意图；
图4为固定阵列分布模式扫描系统的第一种具体实现方式示意图；
图5为固定阵列分布模式扫描系统的第二种具体实现方式示意图；
图6为移动平台模式扫描系统的第一种具体实现方式示意图；
图7为移动平台模式扫描系统的第二种具体实现方式示意图；
图8为混合模式扫描系统的第一种具体实现方式示意图；
图9为混合模式扫描系统的第二种具体实现方式示意图；
图10为混合模式扫描系统的第三种具体实现方式示意图；
图11为混合模式扫描系统的第四种具体实现方式示意图；
图12为本发明选区快速成形设备的第二种具体实施方式结构示意图；
图13为本发明选区快速成形设备的第三种具体实施方式结构示意图；
图14为本发明选区快速成形设备的第四种具体实施方式结构示意图；
图15为本发明的成形机床的第一种运动方式示意图；
图16为本发明的成形机床的第二种运动方式示意图；
图17为本发明的成形机床的第三种运动方式示意图；
图18为本发明的保护腔体的第一种运动方式示意图；
图19为本发明的保护腔体的第二种运动方式示意图；
图20为本发明的保护腔体的第三种运动方式示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
本发明涉及的选区快速成形设备包括高能束发生器组、扫描系统、保护腔体、腔体支撑、成形机床、气氛保护系统和控制系统。其中扫描系统的覆盖范围和成形机床中成形缸的尺寸是实现大型或特大型零件的核心组件。保护腔体、腔体支撑和成形机床是本发明实现自由分离的核心组件，从而完成大型、特大型或某一方向尺寸超大零件的制造和取出。根据成形零件的尺寸和重量不同，可以采用成形机床运动实现选区快速成形设备的分离，也可以采用保护腔体运动实现选区快速成形设备的分离。成形机床和保护腔体各自的结构以及分离均有多种方式具体实现，能在不影响扫描系统聚焦和扫描特性的条件下成形任意形状和任意尺寸的零件。为降低高能束在传输过程中的能量损耗、保证设备的紧凑性，将扫描系统安装在保护腔体的顶部。
本发明设备依据所用高能束的种类和原材料不同，可以用于选区熔化或选区烧结成形不同种类的金属或非金属零件。
如图1所示，本发明实例涉及的选区快速成形设备由高能束发生器组1、扫描系统2、保护腔体3、成形机床4、气氛保护系统5和控制系统6等组成。本实例中，腔体支撑采用腔体立柱。
扫描系统2位于保护腔体3上方，保护腔体3上盖板上设有用于高能束入射的窗口8。高能束从扫描系统2的入口射入，聚焦后从扫描系统2的出口射出，经过窗口8射入保护腔体3内部，聚焦后的高能束的焦点位于成形机床4的工作台表面。快速成形送料采用落粉的工作方式，保护腔体3的内顶面安装有粉斗7和7'，并位于窗口8的两侧。保护腔体3下部两端通过焊接或螺栓等连接方式与腔体立柱13和13'相连构成一个整体，腔体立柱13和13'固定在地面上。保护腔体3的侧面通过进出管道与气氛保护系统5相连，以保证成形过程中保护腔体内部的水和氧含量满足要求。
成形机床4位于保护腔体3的下部。成形缸9位于回收缸12和12'之间，三个缸的工作表面位于同一水平面上，构成机床4的工作台面。成形缸9的下端连接有升降活塞，可以控制成形缸升降。成形缸的尺寸根据大型、特大型或某一方向尺寸超大零件的成形要求可设计成不同的规格。回收缸12和12'用于回收设备铺粉时多余的粉末。保护腔体的下底面开设有与三个缸尺寸相对应的贯穿孔，以满足两者配合和三个缸的工作要求。机床4的工作台面安装有铺粉装置10，可以为多种材质的刮板或粉辊等，用于成形缸9中基板表面的粉末层铺设。成形机床的工作台面还安装有密封结构11，在保护腔体3下表面与成形机床4上表面贴紧时起密封作用。成形机床4的底板安装有滚轮15和15'，滚轮15和15'分别位于地面铺设的导轨16和16'上，当滚轮沿导轨移动时，能带动成形机床4运动与保护腔体3分离。升降机构14和14'安装在成形机床4的底板上，工作时能带动整个成形机床4上下运动，当带动成形机床向上运动时，能实现保护腔体3下表面与成形机床4工作台面的紧密贴合，并在密封结构11的辅助下实现保护腔体的密封；当带动成形机床向下运动时，能实现保护腔体3与成形机床4的上下脱开。
选区快速成形设备设有控制系统6，可单独控制高能束发生器组的开启、高能束扫描、粉斗落粉、铺粉、成形缸升降、成形机床的升降、成形机床沿导轨的运动等，也可以实现上述功能的联动控制。
本发明所采用的高能束可以是采用连续或脉冲输出方式的各种激光束、电子束、离子束和等离子体等。本发明所涉及的选区快速成形设备的高能束发生器组由一台或数台乃至数十台高能束发生器组成，其数量由扫描系统的设计结构所决定。扫描系统可以为与上述能量源相适应的单个扫描系统单元或按照不同阵列形式分布的多个扫描系统单元组合。
本发明所涉及的扫描系统是实现选区快速成形设备制造大型、特大型零件的关键组件，可以采用固定阵列分布模式、移动平台模式或者上述两者的混合模式。各种模式下的基本组成结构为扫描系统单元，扫描系统单元是本发明中实现高能束聚焦和扫描的重要部件，对应不同的能量源有不同的实现方式。下面列举其中两种具体的结构形式，但本发明所使用的扫描系统单元并不局限于此。如图2所示，当采用的高能束为激光束时，激光束20射入XY两轴扫描振镜中，并由可偏转的X轴反射镜21和Y轴反射镜22配合摆动实现光束的扫描，经过F-θ组合透镜23聚焦后从窗口8射入保护腔体3内部，焦点位于成形机床4的工作台面，从而实现粉末的熔化或烧结成形。如图3所示，当采用的高能束为电子束时，电子束24射入扫描系统单元27中，经过聚焦磁透镜25聚焦后，由扫描磁透镜26控制聚焦电子的扫描，从窗口8射入保护腔体3内部，焦点位于成形机床4的工作台面，从而实现粉末的熔化或烧结成形。当采用电子束为能量源时，保护腔体3内部需要在气氛保护系统5的辅助下达到要求的真空度。
图4～图11分别给出了固定阵列分布模式、移动平台模式、混合模式下的扫描系统设计示意图，但本发明并不局限于这些示意图所描述的扫描系统。不同的扫描系统的动作只在每一层的粉末熔化、烧结扫描过程中存在差别，对于设备其他结构的运动过程不产生影响，在此不再赘述。
根据成形的大型零件尺寸不同，固定阵列分布模式可以采用数台或数十台的高能束发生器及对应的扫描系统单元按阵列排列构成，可用于任意形状和尺寸零件的成形。一台高能束发生器可以对应一个扫描系统单元，也可以通过分束对应多个扫描系统单元。图4给出了固定阵列分布模式扫描系统的第一种具体实现方式，若干扫描系统单元27按照矩形阵列排列集成在一起构成图1所示的扫描系统2。扫描系统单元27所对应的加工区域规划方法如下：成形机床4中成形缸9被划分为若干相同或不同的区域，相邻区域之间有少量重叠的部分，每个扫描系统单元的扫场覆盖成形缸中的一个区域，该区域的大小和形状由扫描系统单元所采用的器件(如XY激光扫描振镜和f-θ组合透镜等)决定。控制系统6将零件三维模型的XY平面分解成若干区域，与成形缸中划分的区域在形状、大小、位置上一一对应，高能束扫描时每一个扫描系统单元按照控制系统分配的该单元所对应的区域内切片图形数据选区熔化或烧结粉末。成形加工时所有扫描系统单元同时或分时工作，重叠区域的加工可以选择一个扫描系统单元扫描另一个扫描系统单元不扫描的形式，也可以选择两个扫描系统单元分别扫描的形式或者交替扫描形式，以确保结合部位的加工质量为准。
图5给出了固定阵列分布模式扫描系统的第二种具体实现方式，若干扫描系统单元27按照圆周阵列排列并集成在一起，可用于大型圆环状零件的加工。图中每一条圆周点划线表示一个圆周阵列中扫描系统单元布置的中心线，自内向外根据扫描系统单元所能覆盖的范围层层排列，以确保所有扫描系统单元组合后的加工区域覆盖整个零件。扫描系统单元27所对应的加工区域规划方法与第一种实现方式相似，区别在于需要根据圆环零件的形状、大小以圆周阵列形式排列各区域。
扫描系统单元27可以为矩形、圆周形式或者其它任意形式的阵列排列以适应不同形状大型、特大型零件的成形要求。
图6给出了移动平台模式扫描系统的第一种具体实现方式，该扫描系统采用XY滚珠丝杠搭载扫描系统单元。在XY滚珠丝杠移动平台模式扫描系统中，扫描系统单元27直接安装在由X向丝杠28和Y向丝杠29构成的移动平台上，控制系统6通过控制XY滚珠丝杠移动平台移动扫描系统单元27使其加工区域覆盖整个基板。扫描系统单元27的加工区域规划方法如下：由若干形状、大小相同或者不同的区域拼合零件在XY平面的投影图形，相邻区域有少量重合部分，各区域的形状和大小由扫描系统所采用的器件决定。在高能束扫描加工时，控制系统通过控制XY滚珠丝杠移动平台将扫描系统单元27按照一定的顺序分别移动到每一个区域的上方，依次完成这些区域内的粉末熔化或烧结。
图7给出了移动平台模式扫描系统的第二种具体实现方式，由圆周环绕移动平台搭载扫描系统单元27，加工区域的划分方式参照图5所示的圆周阵列分布模式的扫描系统。成形加工时，扫描系统单元27在圆形滑轨30上依次移动至每一个区域的上方，完成这些区域内的粉末熔化或烧结成形。
扫描系统单元27可以安装在除了XY滚珠丝杠和圆形滑轨以外的任意形式的二维和三维移动平台上，以适应不同形状大型、特大型零件的成形要求。
图8～图11是给出的四种混合模式扫描系统的实现方式。图8是混合模式扫描系统的第一种实现方式，它采用XY滚珠丝杠搭载矩形阵列模式扫描系统31；图9中混合模式扫描系统的第二种实现方式，它采用圆周环绕移动平台搭载矩形阵列模式扫描系统31。矩形阵列模式扫描系统31即如图4所示的矩形阵列模式扫描系统，矩形阵列模式扫描系统31分别取代图6和图7中的扫描系统单元27，即构成混合模式扫描系统的第一种和第二种实现方式。根据矩形阵列模式扫描系统31所覆盖的加工区域及移动平台的形状和运动特性拼合零件在XY平面的投影图形，激光扫描加工时，矩形阵列模式扫描系统31依次移动至不同的加工区域上方，所有扫描系统单元27、27'…同时或分时加工该区域。
图10所示的混合模式扫描系统的第三种实现方式。它以图6所示的移动平台模式扫描系统32为基本组成单元，按照矩形阵列形式集成安装在一起构成扫描系统2。各基本组成单元的加工区域的划分方法与混合模式的第一种实现方式相同，并且各基本组成单元的高能束扫描加工同时或分时进行。
图11给出的混合模式扫描系统的第四种实现方式，采用圆周环绕移动平台搭载多个移动平台模式扫描系统32，所有移动平台模式扫描系统32均匀分散排列，且都可以在圆周环绕移动平台上运动。该模式下的扫描系统在加工区域分配上与图9所示扫描系统的区域分配相同，每个移动平台模式扫描系统32和32'等需要进行若干区域的扫描加工，加工过程中各移动平台模式扫描系统32和32'等同时扫描、同时移动，完成每一层的成形任务。
如图12所示，本发明涉及的选区快速成形设备可以采用移动保护腔体的方式实现保护腔体和成形机床的分离。成形机床4整体固定在地面上。保护腔体3下部两端通过升降机构14和14'分别与腔体立柱13和13'相连。腔体立柱13和13'的底部分别安装有滚轮15和15'，滚轮15和15'分别位于地面铺设的导轨16和16'上，当滚轮沿导轨移动时，能带动保护腔体3运动与成形机床4分离。升降机构14和14'同时工作时能带动保护腔体3、立腔体立柱13和13'一起上下运动，当带动保护腔体向下运动时，能实现保护腔体3下表面与成形机床4工作台面的紧密贴合，并在密封结构11的辅助下实现保护腔体的密封；当带动保护腔体向上运动时，能实现保护腔体3与成形机床4的上下脱开。设备其他部分的布局和功能与图1相同，因此不再赘述。此时控制系统6可单独控制高能束发生器组的开启、高能束扫描、粉斗落粉、铺粉、成形缸升降、保护腔体和立柱的升降、保护腔体和腔体立柱沿导轨的运动等，也可以实现上述功能的联动控制。
如图13所示，本发明选区快速成形设备的成形机床4可以采用顶粉的工作方式。成形机床4位于保护腔体3的下部。成形缸9位于送粉缸18和回收缸17之间，三个缸的工作表面位于同一水平面上，构成一个工作台面。三个缸的下端均连接有升降活塞，可以控制各个缸的升降。成形缸的尺寸根据大型、特大型或某一方向尺寸超大零件成形要求可设计成不同的规格。保护腔体的下底面开设有与三个缸尺寸对应的贯穿孔，以满足两者配合和三个缸的工作要求。保护腔体3的内部不再设置料斗，设备其他部分的布局和功能与图1相同，因此不再赘述。此时控制系统6可单独控制高能束发生器组的开启、高能束扫描、送粉缸、成形缸和回收缸的升降、铺粉、成形机床沿导轨的运动等，也可以实现上述功能的联动控制。
如图14所示，本发明选区快速成形设备的成形机床4在采用顶粉的工作方式时，可以采用移动保护腔体的方式实现保护腔体和成形机床的分离。成形机床4整体固定在地面上。保护腔体3下部两端通过升降机构14和14'分别与腔体立柱13和13'相连。腔体立柱13和13'的底部分别安装有滚轮15和15'，滚轮15和15'分别位于地面铺设的导轨16和16'上，当滚轮沿导轨移动时，能带动保护腔体3运动与成形机床4分离。升降机构14和14'工作时能带动保护腔体3、腔体立柱13和13'一起上下运动，当带动保护腔体向下运动时，能实现保护腔体3下表面与成形机床4工作台面的紧密贴合，并在密封结构11的辅助下实现保护腔体的密封；当带动保护腔体向上运动时，能实现保护腔体3与成形机床4的上下脱开。设备其他部分的布局和功能与图13相同，因此不再赘述。此时控制系统6可单独控制高能束发生器组的开启、高能束扫描、送粉缸、成形缸和回收缸的升降、铺粉、保护腔体和腔体立柱的升降、保护腔体和腔体立柱沿导轨的运动等，也可以实现上述功能的联动控制。
保护腔体3和成形机床4的分离有多种实现方式，下面结合附图对本发明涉及的选区快速成形设备的分离的实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明仅用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。
参照图15、16和17，当采用移动成形机床4实现选区快速成形设备分离时，在保护腔体3的下表面和成形机床4的上表面脱开的状况下，可以采用安装在成形机床底部的液压14''或伺服电机19等运动机构带动整个机床沿导轨16和16'向前、向后移动或转动，实现保护腔体3和成形机床4的分离。
参照图18、19和20，当采用移动保护腔体3实现选区快速成形设备分离时，在保护腔体3的下表面和成形机床4的上表面脱开的状况下，可以采用安装在腔体立柱13和13'侧面的液压14''或伺服电机19等运动机构带动整个保护腔体沿导轨16和16'向前、向后移动或转动，实现保护腔体3和成形机床4的分离。
下面以采用高功率光纤激光器为能量源，并采用双向落粉的方式进行激光选区熔化成形为例说明整个设备的工作过程，参照图1。
(1)控制系统6控制升降机构14和14'带动成形机床4向下运动，使保护腔体3的下表面与成形机床4的上表面脱开；
(2)控制系统6控制成形机床4底部的液压14''或伺服电机17等运动机构带动整个机床沿导轨16和16'向前、向后移动或转动，将成形机床4从整个设备中移出；
(3)对成形机床4进行操作，完成成形基板安装和调平、铺粉装置安装、放入原料粉末等准备工作；
(4)控制系统6控制成形机床4底部的液压14''或伺服17等运动机构带动整个机床沿导轨16和16'向后、向前移动或转动，将成形机床4移进成形设备中；
(5)控制系统6控制升降机构14和14'带动成形机床4向上运动，使保护腔体3下表面与成形机床4工作台面的紧密贴合，并在密封结构11的辅助下实现保护腔体的密封，完成整个成形设备的重新组装；
(6)启动气氛保护系统5使保护腔体3中的水和氧含量达到成形要求，然后根据设计的三维图形，控制系统6联动控制粉斗7和7'落粉、铺粉装置10铺粉、激光器组开启、扫描系统2扫描和成形缸9下降等动作，重复进行落粉－铺粉－激光扫描－成形缸下降直至完成整个金属零件的制造；
(7)成形完毕后，重复步骤(1)和(2)将成形机床4移出；
(8)对成形机床4进行操作，完成成形零件的取出、粉末的回收、铺粉装置拆卸、成形缸的清洗等后续工作。
以上所述为本发明的较佳实施例而已，但本发明不仅局限于上述实施例和附图所公开的内容。凡是不脱离本发明所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本发明保护的范围。
Claims (10)
1.一种选区快速成形设备，其特征在于，它包括扫描系统(2)、保护腔体(3)、腔体支撑、成形机床(4)和控制系统(6)；
扫描系统(2)位于保护腔体(3)的上方，用于实现高能束聚焦和扫描，保护腔体(3)通过管道与气氛保护系统(5)相连；
保护腔体(3)安装有腔体支撑，使其位于成形机床(4)上方，成形机床(4)或保护腔体(3)设置有升降机构和运动机构，成形机床(4)与保护腔体(3)之间通过升降机构实现上下脱开；成形机床(4)或保护腔体(3)通过运动机构实现移动或转动，使二者能够相互分离；
成形机床(4)的工作台面安装有密封结构，使保护腔体(3)下表面与成形机床(4)上表面贴紧时起密封作用；
控制系统(6)分别与高能束发生器组(1)、扫描系统(2)、升降机构和运动机构电信号连接，以控制高能束发生器组(1)的开启、高能束扫描、升降机构和运动机构的运动；
由高能束发生器组(1)出射的高能束经扫描系统(2)聚焦后射入至保护腔体(3)内部，聚焦后的高能束的焦点位于成形机床(4)的工作台面，聚焦后的高能束对工作台面上铺设的粉末进行扫描，实现粉末的熔化或烧结成形。
2.根据权利要求1所述的选区快速成形设备，其特征在于，所述成形机床(4)包括成形缸(9)和二个粉缸，成形缸(9)位于二个粉缸之间，成形缸(9)和二个粉缸的工作表面位于同一水平面上，构成所述成形机床(4)的工作台面；成形缸(9)的下端连接有用于控制其升降的升降活塞；成形机床(4)的工作台面安装有铺粉装置，用于成形缸(9)中基板表面的粉末层铺设。
3.根据权利要求1所述的选区快速成形设备，其特征在于，所述成形机床(4)包括成形缸(9)和二个回收缸，成形缸(9)位于二个回收缸之间，三个缸的工作表面位于同一水平面上，构成成形机床(4)的工作台面；成形机床(4)的工作台面安装有铺粉装置(10)，用于成形缸(9)中基板表面的粉末层铺设；成形缸(9)的下端连接有升降活塞，用于控制成形缸升降；二个回收缸用于回收设备铺粉时多余的粉末；
保护腔体(3)的内顶面安装有二个粉斗，并位于保护腔体(3)上表面开设的窗口(8)的两侧；保护腔体(3)的下底面开设有与成形缸(9)和二个回收缸尺寸相对应的贯穿孔；
保护腔体(3)下部两端与用于固定的腔体立柱相连构成一个整体；成形机床(4)的底板安装有滚轮；升降机构安装在成形机床(4)的底板上；升降机构工作时能带动整个成形机床(4)上下运动，当带动成形机床向上运动时，能实现保护腔体(3)下表面与成形机床(4)工作台面的紧密贴合，并在工作表面上安装的密封结构(11)的辅助下实现保护腔体的密封；当带动成形机床向下运动时，能实现保护腔体(3)与成形机床(4)的上下脱开；当滚轮沿导轨移动时，能带动成形机床(4)运动与保护腔体(3)分离。
4.根据权利要求1所述的选区快速成形设备，其特征在于，所述成形机床(4)包括成形缸(9)和二个回收缸，成形缸(9)位于二个回收缸之间，三个缸的工作表面位于同一水平面上，构成成形机床(4)的工作台面；成形机床(4)的工作台面安装有铺粉装置(10)，用于成形缸(9)中基板表面的粉末层铺设；成形缸(9)的下端连接有升降活塞，用于控制成形缸升降；二个回收缸用于回收设备铺粉时多余的粉末；
保护腔体(3)的内顶面安装有二个粉斗，并位于保护腔体(3)上表面开设的窗口(8)的两侧；保护腔体(3)的下底面开设有与成形缸(9)和二个回收缸尺寸相对应的贯穿孔；
成形机床(4)整体固定；保护腔体(3)下部两端通过升降机构与腔体立柱相连，腔体立柱底部安装有滚轮；当滚轮沿导轨移动时，能带动保护腔体(3)运动与成形机床(4)分离；升降机构工作时能带动保护腔体、腔体立柱一起上下运动，当带动保护腔体向下运动时，能实现保护腔体(3)下表面与成形机床(4)工作台面的紧密贴合，并在工作表面上安装的密封结构(11)的辅助下实现保护腔体的密封；当带动保护腔体向上运动时，能实现保护腔体(3)与成形机床(4)的上下脱开。
5.根据权利要求1所述的选区快速成形设备，其特征在于，所述成形机床(4)包括成形缸(9)、送粉缸(18)和回收缸(17)，成形缸(9)位于送粉缸(18)和回收缸(17)之间，三个缸的工作表面位于同一水平面上，构成一个工作台面；三个缸的下端均连接有升降活塞；成形机床(4)的工作台面安装有铺粉装置(10)，用于成形缸(9)中基板表面的粉末层铺设；
保护腔体(3)上表面开设有窗口(8)，保护腔体(3)的下底面开设有与成形缸(9)和二个回收缸尺寸相对应的贯穿孔；
保护腔体(3)下部两端与用于固定的腔体立柱相连构成一个整体；成形机床(4)的底板安装有滚轮；升降机构安装在成形机床(4)的底板上；升降机构工作时能带动整个成形机床(4)上下运动，当带动成形机床向上运动时，能实现保护腔体(3)下表面与成形机床(4)工作台面的紧密贴合，并在工作表面上安装的密封结构(11)的辅助下实现保护腔体的密封；当带动成形机床向下运动时，能实现保护腔体(3)与成形机床(4)的上下脱开；当滚轮沿导轨移动时，能带动成形机床(4)运动与保护腔体(3)分离。
6.根据权利要求1所述的选区快速成形设备，其特征在于，所述成形机床(4)包括成形缸(9)、送粉缸(18)和回收缸(17)，成形缸(9)位于送粉缸(18)和回收缸(17)之间，三个缸的工作表面位于同一水平面上，构成一个工作台面；三个缸的下端均连接有升降活塞；成形机床(4)的工作台面安装有铺粉装置(10)，用于成形缸(9)中基板表面的粉末层铺设；
保护腔体(3)上表面开设有窗口(8)，保护腔体(3)的下底面开设有与成形缸(9)和二个回收缸尺寸相对应的贯穿孔；
成形机床(4)整体固定；保护腔体(3)下部两端通过升降机构与腔体立柱相连，腔体立柱底部安装有滚轮；当滚轮沿导轨移动时，能带动保护腔体(3)运动与成形机床(4)分离；升降机构工作时能带动保护腔体、腔体立柱一起上下运动，当带动保护腔体向下运动时，能实现保护腔体(3)下表面与成形机床(4)工作台面的紧密贴合，并在工作表面上安装的密封结构(11)的辅助下实现保护腔体的密封；当带动保护腔体向上运动时，能实现保护腔体(3)与成形机床(4)的上下脱开。
7.根据权利要求1至6中任一所述的选区快速成形设备，其特征在于，所述高能束发生器组由一台或数台乃至数十台高能束发生器组成。
8.根据权利要求1至6任一所述的选区快速成形设备，其特征在于，所述扫描系统为与所述高能束发生器组相适应的单个扫描系统单元或按照阵列形式分布的多个扫描系统单元。
9.根据权利要求8所述的选区快速成形设备，其特征在于，成形机床(4)中成形缸(9)被划分为若干相同或不同的区域，每个扫描系统单元的扫场覆盖成形缸中的一个区域，该区域的大小和形状由扫描系统单元决定。
10.根据权利要求1至6任一所述的选区快速成形设备，其特征在于，所述扫描系统为固定阵列分布模式、移动平台模式、混合模式。
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