CN107073648B - 喷嘴和积层形成装置 - Google Patents

Abstract

根据本发明的一个实施例的喷嘴包括磁场生成部和主体。所述主体包括开口部，粉末从所述开口部被喷出。所述磁场生成部包括线圈，所述线圈被设置为在被供应以电流时生成磁场，所述磁场使得供应到所述主体的内部的所述粉末旋转。

Description

喷嘴和积层形成装置

技术领域

本文描述的实施例总体涉及一种喷嘴和积层形成装置。

背景技术

在相关领域中，以添加方式形成积层形成的对象的积层形成装置是已知的。积层形成装置通过从喷嘴供应材料粉末并且与激光同时地辐照粉末来熔融粉末形成材料层，并且该层被堆叠以形成积层形成的对象。

附图说明

图1是示意性地图示了根据第一实施例的积层形成装置的视图；

图2是示意性地图示了根据第一实施例的由积层形成进行成形处理的流程的范例的视图；

图3是图示第一实施例的喷嘴、光学装置和目标的剖视图；

图4是示意性地图示沿着图3中的F4-F4线的第一实施例的第一主体和供应部的剖视图；

图5是图示根据第二实施例的喷嘴、光学装置和目标的剖视图；并且

图6是图示根据第三实施例的喷嘴、光学装置和目标的剖视图。

具体实施方式

根据一个实施例，一种喷嘴包括磁场生成部和主体。所述磁场生成部被配置为生成磁场。所述主体被配置为使得通过磁场生成部在内部生成磁场，并且所述主体包括被配置为使得从其喷出在磁场中旋转的粉末的开口部。

在下文中，将参考图1至图4给出对第一实施例的描述。而且，在该说明中，基本上，垂直向上方向被定义为向上方向，并且垂直向下方向被定义为向下方向。另外，关于根据实施例的构成要素，要对所述要素进行说明时，可以同时使用多种表述。另外，不禁止使用未关于构成要素和其说明描述的其他表述。另外，不禁止使用在构成要素以及其说明的多个表述中未描述的其他表述。

图1是示意性地图示了根据第一实施例的积层形成装置1的视图。如在图1中所图示的，积层形成装置1包括处理罐11、平台12、移动装置13、喷嘴装置14、光学装置15、测量装置16和控制装置17。

在本说明书中，X轴、Y轴和Z轴如附图中所图示地被定义。X轴、Y轴和Z轴垂直于彼此。例如，Z轴位于沿着垂直方向。而且，可以以Z轴与垂直方向倾斜这样的方式来布置积层形成装置1。

例如，积层形成装置1向平台12上的目标110上堆叠从喷嘴装置14供应的材料121，以形成具有预定形状的积层形成的对象100，材料121的一个范例是粉末。

目标110是材料121由喷嘴装置14将材料供应到其的目标，并且包括底座110a和层110b。多个层110b被层压在底座110a的上面上。例如，材料121是粉末状的金属材料。而且，材料121不限于此，并且可以是诸如合成树脂和陶瓷的其他材料。积层形成装置1通过使用一种或多种材料121来制造积层形成的对象100。

在处理罐11中提供主室21和子室22。子室22被提供为邻近主控制室21。在主室21与子室22之间提供门23。当门23被打开时，主室21与子室22彼此连通。当门23被关闭时，主室21进入气密状态。

进气口21a和排气口21b被提供在主室21中。当供气装置(未图示)操作时，诸如氮和氩的惰性气体通过进气口21a被供应到主室21。当排气装置(未图示)操作时，主室21内的气体通过排气口21b从主室21排出。而且，积层形成装置1可以通过排气口21b排出主室21内的气体以便主室21进入真空状态。

传送装置(未图示)被提供在主室21中。另外，在从主室21到子室22范围的部分中提供输送装置24。传送装置将在主室21中处理的积层形成的对象100传送给输送装置24。输送装置24将从传送装置传送的积层形成的对象100输送到子室22中。即，在主室21中处理的积层形成的对象100被容纳在子室22中。在容纳在子室22中的积层形成的对象100之后，门23被关闭，并且因此子室22和主室21彼此隔离。

平台12、移动装置13、喷嘴装置14的一部分和测量装置16被提供在主室21中。

平台12支持目标110。例如，移动装置13(移动机构)在垂直于彼此的三个轴向上移动。

喷嘴装置14将材料121供应给被定位在平台12上的目标110。另外，喷嘴装置14的喷嘴33利用激光200辐照定位在平台12上的目标110。喷嘴装置14可以彼此平行提供多种材料121，并且可以选择性地提供多种材料121之一。另外，喷嘴33与材料121的供应并行地发射激光200。激光200是能量射线的范例。而且，喷嘴33可以发射不同的能量射线而不限于激光。能量射线可以与激光类似地对材料进行熔融或烧结，并且可以是例如电子束并且可以是从微波到紫外线的范围内的电磁波。

喷嘴装置14包括供应装置31、供应装置31A、排出装置32、喷嘴33、供应管34、供应管34A和排出管35。供应装置31通过供应管34将材料121传输到喷嘴33。供应装置31A通过供应管34A将气体传输到喷嘴33。而且，材料121通过排出管35从喷嘴33传输到排出装置32。

供应装置31包括罐31a、供应部31b和带电单元31c。罐31a容纳材料121。供应部31b将罐31a中的材料121供应到喷嘴33。带电单元31a允许通过供应部31b供应到喷嘴33的材料121例如通过电晕放电到负电荷。而且，带电单元31c可以通过另一装置使材料121带电，或者可以使材料121带正电荷。另外，带电单元31c可以使容纳在罐31a中的材料121带电。

供应装置31A包括供气单元31d。供应装置31A将保护气体(气体)供应到喷嘴33。例如，保护气体是诸如氮和氩的惰性气体。而且，在主室21被抽真空的情况下，喷嘴装置14可以不包括供应装置31A。

排出装置32包括分类装置32a、排出单元32b和罐32c和32d。排出单元32b从喷嘴33吸取气体。分类装置32a将由排出单元32b吸取的气体中的材料121与悬浮微粒(fume)分离。罐32c容纳材料121，并且罐32d容纳悬浮微粒124。根据这一点，通过制造生成的未被用于制造的材料121的粉末、悬浮颗粒(金属悬浮颗粒)、灰尘等组合气体从处理区域排出。例如，排出单元32b是泵。

另外，如在图1中所图示的，光学装置15包括光源41和光学系统42。光源41包括振荡元件(未图示)，并且通过振荡元件的振荡发射激光200。光源41可以改变发射的激光200的粉末密度。

光源41通过线缆210被连接到光学系统42。从光源41发射的激光200通过光学系统42入射到喷嘴33。喷嘴33利用激光200辐照目标110或喷向目标110的材料121。

例如，光学系统42包括第一透镜51、第二透镜52、第三透镜53、第四透镜54和加尔文扫描器55。第一透镜51、第二透镜52、第三透镜53和第四透镜54是固定的。而且，光学系统42可以包括调节装置，其可以例如在与光路上相交(垂直)的两个方向上移动第一透镜51、第二透镜52、第三透镜53和第四透镜54。

第一透镜51将通过线缆210入射的激光200转换为平行光。转换的激光200入射到加尔文扫描器55。

第二透镜52积聚从加尔文扫描器55发射的激光200。在第二透镜52中积聚的激光200通过线缆210到达喷嘴33。

第三透镜53积聚从加尔文扫描器55发射的激光200。在第三透镜53中积聚的激光200被发射到目标100上。

第四透镜54积聚从加尔文扫描器55的激光200。在第四透镜54中积聚的激光200被射到目标110中。

加尔文扫描器55将在第一透镜51中转换的平行光分光为相应地入射到第二透镜52、第三透镜53和第四透镜41的波束。加尔文扫描器55包括第一加尔文镜57、第二加尔文镜58和第三加尔文镜59。加尔文镜57、58和59中的每一个对光进行分光，并且可以改变其入射角(出射角)。

第一加尔文镜57允许穿过第一透镜51的激光200的一部分穿过第一加尔文镜57，并且使穿过第一加尔文镜57的激光200出射到第二加尔文镜58。另外，第一加尔文镜57反射激光200的另一部分，并且使反射的激光200出射到第四透镜54。第一加尔文镜57根据第一加尔文镜57的倾角改变穿过第四透镜54的激光200的辐照位置。

第二加尔文镜58允许穿过第一加尔文镜57的激光200的一部分穿过第二加尔文镜58，并且使穿过第二加尔文镜58的激光200出射到第三加尔文镜59。另外，第二加尔文镜58反射激光200的另一部分，并且使反射的激光200出射到第三透镜53。第二加尔文镜58根据第二加尔文镜58的倾角改变穿过第三透镜53的激光200的辐照位置。

第三加尔文镜59使穿过第二加尔文镜58的激光200的一部分出射到第二透镜52。

光学系统42包括熔融装置45，熔融装置45包括第一加尔文镜57、第二加尔文镜58和第三透镜53。熔融装置45形成层110b并且同时通过借助于激光200的辐照来加热从喷嘴33供应给目标110的材料121(123)而执行退火处理。

另外，光学系统42包括移除装置46，移除装置46包括第一加尔文镜57和第四透镜54。移除装置46通过激光200的辐照移除形成在底座100a中或层110b中的不必要的部分。例如，移除装置46移除与积层形成的对象100的预定形状不同的一部分，例如在由喷嘴33进行的材料121的供应期间发生材料121的散射的不必要的部分以及在层110b的形成期间发生的不必要的部分。移除装置46以能够移除不必要的部分的功率密度发射激光200。

测量装置16测量凝固的层110b的形状和制造的积层形成的对象100的形状。测量装置16将与所测量的形状有关的信息发射到控制装置17。例如，测量装置16包括相机61和图像处理装置62。图像处理装置62根据由相机61所测量的信息执行图像处理。而且，测量装置16例如根据干涉测量法、光切方法等测量层110b和积层形成的对象100。

移动装置71(移动机构)在垂直于彼此的三个轴向上移动喷嘴33。

控制装置17通过信号线220被电气连接到移动装置13、输送装置24、供应装置31、供应装置31A、排出装置32、光源41、加尔文扫描器55、图像处理装置62和移动装置71。

控制装置17控制移动装置13以在三个轴向上移动平台12。控制装置17控制输送装置24以输送被制造到子室22的积层形成的对象100。控制装置17控制供应装置31以调节供应或不供应，以及材料121的供应量。控制装置17控制排出装置32以调节排出或不排出，以及材料121或悬浮微粒的粉末的排出量。控制装置17控制光源41以调节从光源41发射的激光200的功率密度。控制装置17控制加尔文扫描器55以调节第一加尔文镜57、第二加尔文镜58和第三加尔文镜59的倾角。另外，控制装置17控制移动装置71以控制喷嘴33的位置。

控制装置17包括存储单元17a。例如，存储单元17a存储表示要制造的积层形成的对象100的形状(参考形状)的数据。另外，存储单元17a存储表示针对每个三维处理位置(每个点)的喷嘴33和平台12的高度的数据。

控制装置17具有选择性地供应来自喷嘴的彼此不同的多种材料的功能，并且调节(改变)多种材料121的比例。例如，控制装置17控制供应装置31以便以基于存储在存储单元17a中并且表示材料121中的每一个的比例的数据的比例来形成材料121的层110。根据该功能，可以制造在其中多种材料121的比例根据积层形成的对象100的位置(位置)变化(逐渐地增加或逐渐地减小)的梯度材料(梯度功能材料)。例如，在层11b的形成中，控制装置17控制供应装置31以实现符合积层形成的对象100的三维坐标的每个位置设定(存储)的材料121的比例。根据这一点，将积层形成的对象100制造为在其中材料121的比例在任意三维方向上变化的梯度材料(梯度功能材料)是可能的。可以以各种方式设定材料121的比例的变化量(变化率)每单位长度。

控制装置17具有确定层110b或形成的对象100的形状的功能。例如，控制装置17将由测量装置16采集的层110b或积层形成的对象100的形状和存储在存储单元17a中的参考形状进行比较来确定是否形成了非预定形状的形状中的部分。

另外，控制装置17具有通过移除不必要的部分来将层110b或形成的对象100修剪为预定形状的功能，所述不必要的部分通过对层110b或形成的对象100的形状的确定而被确定为不具有预定形状的部分。例如，首先，控制装置17控制光源41使得通过第一加尔文镜57从第四透镜54发射到不具有层110b或积层形成的对象100中的预定形状的一部分的激光200具有能够使材料121蒸发的功率密度。随后地，控制装置17控制第一加尔文镜57以利用激光200辐照对应的部分，从而使对应的部分蒸发。

接下来，将参考图2给出通过积层形成装置1来制造积层形成的对象100的方法的范例的描述。图2是示意性地图示由积层形成装置1造成的制造过程(制造方法)的流程的范例的视图。

如在图2中所图示的，首先，积层形成装置1执行材料121中的每一种的供应和利用激光200的辐照。控制装置17控制供应装置31和喷嘴33，使得材料121从喷嘴33被供应到预定范围，并且控制光源41和加尔文扫描器55使得供应的材料121利用激光200熔融或烧结。根据这一点，如在图2中所图示的，熔融或烧结的材料123以预定数量被供应到形成底座110a上的层110b的范围。当被喷雾到底座110a或层110b时，材料123形成并且变为诸如层形状或薄膜形状的材料123的积聚。备选地，材料123通过到材料121的积聚的热传递被冷却，并且积层为颗粒状并且变为颗粒积聚。

接下来，积层形成装置1执行退火处理。控制装置17控制光源41和熔融装置45，使得底座110a上的材料123的积聚利用激光200辐照。根据这一点，材料123的积聚被再次熔融或再次烧结以形成层110b。

接下来，积层形成装置1执行形状测量。控制装置17控制测量装置16以测量经受退火处理的底座110a上的材料123。控制装置17将由测量装置16采集的层110b或积层形成的对象100的形状和存储在存储单元17a中的参考形状相比较。

接下来，积层形成装置1执行修剪。例如，在其中确定底座110a上的材料123通过形状测量和与参考形状的比较被附接到与预定形状不同的位置，控制装置17控制光源41和移除装置46以便材料123的不必要的部分蒸发。另一方面，如果通过形状测量和与参考形状的比较确定层110b具有预定形状，则控制装置17不执行修剪。

当层110b的形成终止时，积层形成装置1在对应层110b上形成新层110b。积层形成装置1重复地堆叠层110b以制造积层形成的对象100。

接下来，将参考图3和图4详细描述喷嘴33。图3是图示喷嘴33、光学装置15和目标110的剖视图。如在图3中所图示的，喷嘴33包括第一主体301、磁场生成部302、供应部303和第二主体304。

例如，至少第一主体301的表面由具有电绝缘特性的材料形成，并且第一主体301以在沿着Z轴的方向上延伸的圆柱形状形成。而且，第一主体301的材料和形状不限于此。第一主体301包括端面311、外周面312和第一开口部313。第一开口部313是开口部的范例。

端面311被提供在第一主体301的一个端部上，并且是面对向下侧的基本上平坦表面。端面311通过具有预定长度的间隙面对目标110。并且外周面312是在沿着Z轴的方向上延伸的圆柱形状的曲面。

第一开口部313是圆孔，其被朝向端面311开口并且在沿着Z轴的方向上延伸。即，第一开口部313的端部313a被提供在端面311上。第一开口部313的内径基本上是恒定的，并且可以例如以逐渐变细的形状向端面311降低。第一开口部313的中心轴基本上与外周面312的中心轴相同。

第一开口部313的端部313a的内径小于第一开口部313的其他部分的内径。而且，第一开口部313的端部313a的内径可以基本上与第一开口部313的其他部分的内径相同。

磁场生成部302包括线圈315。线圈315是螺线管线圈，其绕第一主体301的外周面312缠绕并且在沿着Z轴的方向上延伸。而且，例如，线圈315可以被布置在第一开口部313的内部。线圈315的中心轴基本上与第一开口部313的中心轴相同。

线圈315的每长度匝数(匝密度)向第一开口部313的端部313a增加。换句话说，线圈315的相邻传导线之间的距离(间距)随着其朝向第一开口部313的端部313a前进而减小。例如，线圈315的每长度匝数向第一开口部313的端部313a增加。而且，例如，线圈315的每长度匝数可以朝向第一开口部313的端部313a一步一步增加。

例如，控制装置17控制驱动电路以便允许预定电流流过线圈315(向其施加电压)。当电流流过线圈315时，线圈315在第一开口部313的内部生成磁场。以下相应的附图仅图示磁场中心轴400，其是由线圈315生成的磁场的中心轴。磁场空间地被分布在线圈315的第一开口部313的内部。即，线圈315不仅生成沿着磁场中心轴400延伸的磁场分量，而且生成从第一开口部313的端部313a扩散的多个其他磁场分量。

由线圈315生成的磁场的磁场中心轴400沿着第一开口部313的中心轴从内部线性地延伸到第一开口部313的外部。磁场中心轴400从第一开口部313的端部313a在面对目标110的方向上延伸。

磁场中心轴400为中心轴的磁场的强度根据线圈315的每长度匝数变化。因此，磁场中心轴400为中心轴的磁场的强度朝向第一开口部313的端部313a增加。换句话说，第一开口部313中的磁通密度随着其朝向第一开口部313的端部313a前进。

至少供应部303的一部分被布置在第一开口部313的内部。供应部303与第一开口部313的端部313a隔开预定距离。例如，供应部303是以螺旋形状缠绕的管。而且，供应部303不限于此。

供应部303的中心轴基本上与第一开口部313的中心轴相同。供应部303的外径小于第一开口部313的内径。供应部303的外径基本上是恒定的。然而，例如，外径可以随着其朝向第一开口部313的端部313a前进而变化。

供应部303包括供应端口318。供应端口318被提供在供应部303的一个端部中并且被定位在第一开口部313的内部。供应端口318与由X轴和Y轴形成的平面上的第一开口部313的中心轴隔开。供应端口318朝向以螺旋形状缠绕的供应部303的圆周方向打开。换句话说，供应端口318朝向与磁场中心轴400相交的方向打开。

供应部303通过图1中的供应管34被连接到供应装置31并且被提供有来自供应装置31的材料121。供应部303将材料121从供应端口318供应到第一开口部313的内部。

图4是示意性地图示沿着图3中的线F4-F4的第一主体301和供应部303的剖视图。材料121穿过以螺旋形状缠绕的供应部303，并且被排出到第一开口部313的内部。因此，如在图4中所图示的，材料121在关于磁场中心轴400的圆周方向上具有速度V。换句话说，供应部303将关于磁场中心轴400的圆周方向上的速度V施加到材料121并且将材料121供应到第一开口部313的内部。

供应到第一开口部3133的材料121可以具有面向另一方向的速度分量。例如，甚至当供应部303将在关于磁场中心轴400的圆周方向偏离的方向上的速度施加到材料121，并且供应材料121时，材料121可以具有面对关于磁场中心轴400的圆周方向的速度分量(速度V)。另外，由于重力，因而向下速度还被施加到材料121。

利用图1中的带电单元31c使材料121带电。因此，当具有速度V的材料121被施加到第一开口部313的内部时，由于磁场中心轴400为中心轴的磁场，洛伦兹力F对材料121起作用。洛伦兹力F作为面对磁场中心轴400的向心力对材料121起作用。因此，材料121由于重力在移动到向下侧时，在磁场中心轴400为中心轴所述磁场中，具有围绕磁场中的磁场中心轴400旋转的回旋运动。

由于磁场中心轴400为中心轴的磁场而旋转的材料121的运动半径R(其是与磁场中心轴400的距离)由以下等式(1)表达，在所述磁场中。

R＝m·V/(e·B)…(1)

在表达式(1)中，m表示材料121的质量，e表示材料121的电荷，并且B表示对材料121起作用的磁通密度。在旋转期间，材料121与磁场中心轴400之间的距离被示出为运动半径R。

如在表达式(1)中所示出的，随着磁通密度B增加，旋转材料121的运动半径R减小。因此，当其朝向第一开口部313的端部313a前进时，材料121的运动半径R变得更短。即，如在图3中所图示的，当其朝向第一开口部313的端部313a前进时，材料121的旋转轨道变为端部变得更细的螺旋形状。如上文所描述的，被排出到与磁场中心轴400隔开的位置的材料121旋转并且朝向磁场中心轴400的方向积聚。

供应部303的供应端口318与磁场中心轴400之间的距离是例如2mm。另外，第一开口部313的端部313a处的材料121的运动半径R是例如0.2mm。如上文所描述的，材料121朝向磁场中心轴400的方向积聚。

磁场中心轴400从内部继续到第一开口部313的外部。因此，材料121在磁场中心轴400为中心轴的磁场中旋转，并且从第一开口部313的端部313a喷出。喷出材料121在旋转时落下，并且被供应到目标110。

在沿着Z轴的方向上，对材料121起作用的力主要是重力。洛伦兹力F不允许面对沿着Z轴的方向(磁场方向)的力对材料121起作用。因此，在沿着Z轴的方向上，材料121仅根据重力落下。而且，洛伦兹力F或另一力可以对沿着Z轴的方向上的材料121起作用。

喷嘴33的第一主体301从第一开口部313发射从光学装置15发射的激光200。激光200以与磁场中心轴400重叠的方式穿过第一开口部313的内部，并且从第一开口部313的端部313a朝向外部发射。

由于激光200与磁场中心轴400重叠，因而材料121围绕激光200旋转。换句话说，磁场生成部302生成允许材料121围绕激光200旋转并且磁场中心轴400为第一开口部313的内部的中心轴的磁场。

控制装置17控制光源41和加尔文扫描器55，使得激光200被积聚到目标110的表面。另外，材料121在旋转时朝向磁场中心轴400积聚。材料121和激光200移动到近似目标110的表面上的相同点。

激光200对从第一开口部313喷出的旋转的并且被供应到目标110的材料121进行熔融。根据这一点，熔融的材料123被供应到目标110。当熔融的材料123被供应或目标110的表面利用激光200辐射时，在目标100中形成熔融池P。

当图1中的移动装置71改变喷嘴33与目标110之间的距离时，利用激光200辐射目标110的范围变化。根据这一点，熔融池P的大小变化。尽管在熔融池P的大小变化时，旋转材料121的运动半径R在到达目标110时仍小于熔融池P的半径。因此，旋转材料121被供应到熔融池P。

材料121围绕激光200的外围旋转。另外，材料121可以在到达目标110之前利用激光200辐射。因此，材料121由激光200预先加热。加热的材料121在先前时间处变软或可能由激光200熔融或烧结。因此，材料121不可能散射，并且可以以更可靠的方式被供应到熔融池P。

多种材料121可以在到达目标110之前熔融并且彼此融合。在这种情况下，融合材料121的质量m增加，但是材料121的电荷e也增加。因此，融合材料121的运动半径R在融合之前与材料121的运动半径R近似相同。

如上文所描述的，喷嘴33将材料121供应到面对喷嘴33的远端的目标110的成形点，并且利用激光200辐射成形点。目标110的成形点被定位在第一开口部313的中心轴的延长线和磁场中心轴400上。材料121在磁场中心轴400为中心轴的磁场中旋转，并且被引导到目标110的成形点。

第二主体304被形成为在沿着Z轴的方向上延伸的圆柱形形状。第二主体304被叠加在第一主体301上并且围绕第一主体301。而且，可以一体地形成第二主体304和第一主体301。

第二主体304的一端被打开以使第一主体301的端面311暴露。第二主体304包括端面321、第二开口部322和第三开口部323。

以围绕暴露的第一主体301的端面311的圆形形状形成第二主体304的端面321。第二主体304的端面321被定位在第一主体301的端面311的下侧上。第二主体304的端面321以逐渐变细的形状形成，其中直径在其朝向第一主体301的端面311前进时降低。

第二开口部322是圆孔，其朝向第二主体304的端面321开口并且在沿着Z轴的方向上延伸。第二开口部322通过排出管35被连接到排出装置32。排出装置32从第二开口部322吸取材料121的粉末和悬浮颗粒。

第三开口部323是圆孔，其朝向第二主体304的端面321开口并且在沿着Z轴的方向上延伸。第三开口部323围绕第二开口部322。第三开口部323通过供应管34A被连接到供应装置31A。供应装置31A从第三开口部323供应保护气体。而且，在其中主室21被抽真空的情况下，第二主体304可以不包括第三开口部323。

在根据第一实施例的积层形成装置1中，磁场生成部302生成在第一主体301的第一开口部313上的内部的磁场中心轴400为中心轴磁场。材料121当在磁场中心轴400为中心轴的磁场中旋转时从第一开口部313的端部313a喷出。因此，材料121被抑制脱离环绕轨道，其由于磁场中心轴400为中心轴的磁场而发生。因此，例如，抑制了在与熔融池P偏离的方向上从第一开口部喷出的喷出材料121的扩散。另外，允许材料121移动到目标110的运载气体不是必要的。因此，抑制了运载气体引起的材料121的散射或者由运载气体施加给运动能量的材料121从目标110反弹，所述材料121的散射通过由于第一开口部313的内部与外部之间的大气压力的差异在第一开口部313附近散开。因此，材料121以更准确的方式被供应到目标110，并且改进了积层形成的对象100的制造准确度。

另外，即使当到达目标110时，材料121仍在磁场中心轴400为中心轴的磁场中旋转。因此，即使当从目标110反弹时，材料121移动到横侧而不是上侧。因此，抑制了反弹材料121返回到第一开口部313。另外，反弹材料121从围绕第一开口部313的第二开口部322有效地排出。

供应部303将关于磁场中心轴400的中心轴的圆周方向上的速度V施加到材料121并且将材料121供应到第一开口部313的内部。根据这一点，材料121可以以更可靠的方式在磁场中心轴400为中心轴的磁场中旋转，并且材料121以更准确的方式被供应到目标110。

由磁场生成部302生成并且磁场中心轴400为中心轴的磁场朝向材料121被喷出到的第一开口部313的端部313a增加。旋转材料121的运动半径R与磁通密度B成反比例，并且因此运动半径R随着其朝向第一开口部313的端部313a前进变得更短。因此，材料121旋转以还随着其朝向第一开口部313的端部313a前进靠近磁场中心轴400。因此，材料121以更准确的方式被供应到目标110。

磁场生成部302的线圈315的每长度匝数朝向第一开口部313的端部313a增加。根据这一点，由线圈315生成并且磁场中心轴400为中心轴的磁场朝向第一开口部313的端部313a增加，并且材料121以更准确的方式被供应到目标110。

磁场生成部302生成允许材料121围绕激光200的外围旋转并且磁场中心轴400为第一开口部313的内部的中心轴的磁场。即，激光200穿过旋转材料121的内部。因此，例如，利用壁阻止激光200穿过的一部分和材料121穿过的一部分不是必要的，并且使喷嘴33小型化是可能的。另外，使积层形成装置1小型化是可能的。另外，材料121由激光200预先加热，并且因此材料121可能变软，或者材料121可能熔融或烧结。因此，材料121可能被附接到目标110，并且因此还抑制将材料121从目标110反弹。

带电单元31c使被供应到第一开口部313的内部的材料121带电。根据这一点，材料121可以以更可靠的方式在磁场中心轴400为中心轴的磁场中旋转，并且控制磁场中心轴400为中心轴的磁场中旋转的材料121的旋转轨道是可能的。

在下文中，将提供对参考图5的第二实施例的描述。而且，在多个实施例的以下描述中，将提供对具有与已经描述的构成元件相同功能的构成元件的相同附图标记，并且可以省略其描述。另外，相同附图标记被提供到的多个构成元件不限于具有相同的功能和性质，并且可以具有根据相应实施例不同的其他功能和性质。

图5是图示根据第二实施例的喷嘴33、光学装置15和目标110的剖视图。如在图5中所图示，第二实施例的磁场生成部302包括第一线圈331和第二线圈332。第一线圈331和第二线圈332是叠加在彼此之上的多个线圈的范例。

第一线圈331是螺线管线圈，其在第一主体301的外周面312周围缠绕并且在沿着Z轴的方向上延伸。而且，第一线圈331可以被布置在第一开口部313的内部。第一线圈331的中心轴基本上与第一开口部313的中心轴相同。第一线圈331的每长度匝数是基本上恒定的。第一线圈331的每长度匝数可以朝向第一开口部313的端部313a增加。

第二线圈332是螺线管线圈，其在第一线圈331的外围周围缠绕并且在沿着Z轴的方向上延伸。换句话说，第二线圈332从外部被叠加在第一线圈331上。而且，第二线圈332可以被叠加在第一线圈331的内部上。

第二线圈332的中心轴基本上与第一开口部313的中心轴相同。第二线圈332的每长度匝数基本上是恒定的。而且，第二线圈332的每长度匝数可以朝向第一开口部313的端部313a增加。另外，第一线圈331的每长度匝数和第二线圈332的每长度匝数可以彼此相同或可以彼此不同。

沿着Z轴的方向上的第二线圈332的长度比第一线圈331的长度更短。因此，第二线圈332部分地被叠加在第一线圈331上。更特别地，第二线圈332被叠加在第一线圈331上的第一开口部313的端部313a附近。即，在第一开口部313的端部313a附近，第一线圈331和第二线圈332围绕第一主体301缠绕。另一方面，在供应部303的附近，仅第一线圈331围绕第一主体301缠绕。如上文所描述的，叠加线圈数(第一线圈331和第二线圈332)朝向第一开口部313的端部313a增加。

第一线圈331和第二线圈332生成磁场中心轴400为第一开口部313的内部的中心轴的磁场。在磁场中心轴400为中心轴的第一线圈331和第二线圈332被缠绕在其周围的第一开口部313的端部313a附近的磁场的强度比磁场中心轴400为中心轴的仅第一线圈围绕其缠绕的供应部303附近的磁场的强度更强。如上文所描述的，磁场中心轴400为中心轴的磁场的强度朝向第一开口部313的端部313a增加。

由于由第二实施例的磁场生成部302并且磁场中心轴400为中心轴的磁场，因而材料121在旋转时还朝向磁场中心轴400积聚。而且，磁场生成部302的线圈数可以是三或更大。

在第二实施例的积层形成装置1中，叠加线圈(第一线圈331和第二线圈332)的数目朝向第一开口部313的端部313a增加。根据这一点，由第一线圈331和第二线圈332生成并且磁场中心轴400为中心轴的磁场朝向第一开口部313的端部313a增加，并且因此材料121以更准确的方式被供应到目标110。

在下文中，将参考图6的给出对第三实施例的描述。图6是图示根据第三实施例的喷嘴33、光学装置15和目标110的剖视图。如在图6中所图示的，第三实施例中的激光200从喷嘴33的外部被发射到目标110。

磁场生成部302例如通过螺线管线圈在第一开口部313的内部生成磁场中心轴400为中心轴的磁场。螺线管线圈的每长度匝数基本上是恒定的。因此，由磁场生成部302生成并且磁场中心轴400为中心轴的磁场的强度基本上是恒定的。而且，匝数每螺线管线圈的长度可以朝向第一开口部313的端部313a增加。

如果材料121(由于磁场中心轴400为中心轴的磁场而旋转)的运动半径R比供应部303的供应端口318与磁场中心轴400之间的距离更短，则材料121在旋转时朝向磁场中心轴400积聚。当关于磁场中心轴400的材料121的距离到达运动半径R时，则材料121在维持运动半径R时旋转，并且被供应到目标110。

而且，第三实施例的磁场生成部302可以包括第一实施例的线圈315或者第二实施例的第一线圈331和第二线圈332。相反，第一实施例的线圈315的每长度匝数可以基本上是恒定的，与第三实施例情况一样。

在第三实施例的积层形成装置1中，激光200从喷嘴33的外部被发射到目标110。因此，磁场生成部302可以生成使旋转材料121的运动半径R从开始是足够小的并且磁场中心轴400为中心轴的磁场。根据这一点，使喷嘴小型化。

根据上文所描述的实施例中的至少一个，磁场生成部生成主体的开口的内部的磁场。从开口喷出在磁场的内部旋转的粉末。因此，粉末以更准确的方式被供应到目标。

虽然已经描述某些实施例，但是这些实施例仅以范例的方式呈现并且不旨在限制本发明的范围。实际上，可以以各种其他形式来实现本文所描述的新颖实施例；而且，在不脱离本发明的精神的情况下，可以做出对本文所描述的实施例的形式的各种省略、替换和改变。随附的权利要求书和其等价方案旨在涵盖如将落在保护范围和精神的这样的形式或修改。

Claims (9)

1.一种喷嘴，包括：

主体，其包括开口部，粉末从所述开口部被喷出；以及

磁场生成部，其包括线圈，所述线圈被设置为在被供应以电流时生成磁场，所述磁场使得带电且供应到所述主体的内部的所述粉末旋转且积聚。

2.根据权利要求1所述的喷嘴，还包括：

供应部，其被配置为向所述粉末施加关于所述磁场的中心轴的圆周方向上的速度以将带电的所述粉末供应到所述主体的内部。

3.根据权利要求2所述的喷嘴，

其中，所述线圈被配置为生成朝向所述开口部的端部增加的磁场，所述粉末从所述开口部的端部被喷出。

4.根据权利要求3所述的喷嘴，

其中，所述线圈包括叠加在彼此之上的多个线圈，并且叠加的所述线圈的数目朝向所述开口部的所述端部增加。

5.根据权利要求3所述的喷嘴，

其中，线圈的每长度匝数朝向所述开口部的所述端部增加。

6.根据权利要求1所述的喷嘴，

其中，所述主体被配置为从所述开口部发射能量射线，并且

所述线圈被配置为生成所述磁场，所述磁场使得所述粉末围绕所述能量射线旋转。

7.一种积层形成装置，包括：

喷嘴，其包括主体以及磁场生成部，所述主体包括开口部，粉末从所述开口部被喷出，并且所述磁场生成部包括线圈，所述线圈被设置为在被施加电流时生成磁场，所述磁场使得带电且供应到所述主体的内部的所述粉末旋转且积聚；

带电单元，其被配置为使所述粉末带电；

供应部，将通过所述带电单元而被带电的所述粉末供应至所述主体的内部；以及

光学装置，其被配置为对所述粉末进行熔融或烧结。

8.根据权利要求7所述的积层形成装置，

其中，所述主体被配置为从所述开口部发射能量射线，所述能量射线由所述光学装置生成，并且

所述线圈被配置为生成磁场，所述磁场使得所述粉末围绕所述能量射线旋转。

9.一种喷嘴，包括：

主体，其包括开口部，粉末从所述开口部被喷出；以及

磁场生成部，其被配置为生成磁场，所述磁场使得带电且供应到所述主体的内部的所述粉末旋转且积聚，其中，

所述磁场生成部被配置生成朝向所述开口部的端部增加的所述磁场，粉末从所述开口部的端部被喷出。