CN114985777B - 一种粉床电子束增材制造装置及方法 - Google Patents

Abstract

本公开实施例是关于一种粉床电子束增材制造装置及方法。包括：成形室，成形室内具有一空腔，成形室的上部分别设置有电子枪、真空系统和惰性气体系统；成形缸，成形缸可拆卸设置在成形室的下方，且成形缸与成形室内的空腔连通；粉缸，粉缸可拆卸设置在成形室的下方，且粉缸与成形室内的空腔连通；刮刀，刮刀沿水平方向可移动设置在成形室内，刮刀用于将粉缸内的粉末刮送至成形缸内；转接室，转接室与远离成形室的成形缸、粉缸的端部可拆卸连接。通过上述粉床电子束增材制造装置，可在不影响打印大零件下，成形室体积可得以减小，使得对成形室抽真空的时长缩短，此外还可使打印后的零件能够快速冷却下来，同时该装置操作简单，方便运送打印零件。

Description

一种粉床电子束增材制造装置及方法

技术领域

本公开实施例涉及增材制造设备技术领域，尤其涉及一种粉床电子束增材制造装置及方法。

背景技术

粉床电子束金属3D打印技术是金属3D打印的主流技术之一。粉床电子束增材制造技术与激光类似，先铺一层金属粉，然后电子束扫描、打印，跟激光不一样的地方是粉床电子束能够将粉末床进行预热，所以有一个中间预热的过程。还有一个最大的技术特点，跟激光相比，粉床电子束的能量利用率在75%以上，而激光比这低的多，所以在打印高熔点、难熔金属的时候粉床电子束表现出比较独特的优势。

进几年来，粉床电子束增材制造设备在国防军工及民用行业均有广泛运用。随着大体积打印件需求迫切，为满足市场多样性需求，大尺寸粉床电子束增材制造设备逐渐得到广泛运用。粉床电子束增材制造设备熔化过程是在最干净和最安全的高真空环境中进行的，成形件没有其他杂质，保持着原始的粉末成分，这是其他快速成形技术难以做到的。另外，真空可以隔热，有助于提高能源效率，使得粉床电子束3D打印技术具有独特的优势。但是随着成形零件尺寸体积变大，粉缸和成形缸又需要位于成形室内部，导致成形室体积较大，成形前需长时间抽真空，便得成形准备时间很长；且抽真空消耗相当多电能，总机功耗中，抽真空占去了大部分功耗。再者，成形室内部机构较多，无论是将粉缸和成形缸从成形室内取出或者是把粉缸和成形缸从外部放进成形室内，均存在操作不便的问题。零件打印完成后，成形缸整体处于成形室内真空环境中，打印件冷却速度慢。

因此，有必要改善上述相关技术方案中存在的一个或者多个问题。

需要注意的是，本部分旨在为权利要求书中陈述的本公开的技术方案提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。

发明内容

本公开实施例的目的在于提供一种粉床电子束增材制造装置及方法，进而至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的一个或者多个问题。

根据本公开实施例的第一方面，提供一种粉床电子束增材制造装置，包括：

成形室，所述成形室内具有一空腔，所述成形室的上部分别设置有电子枪、真空系统和惰性气体系统；

成形缸，所述成形缸可拆卸设置在所述成形室的下方，且所述成形缸与所述成形室内的空腔连通；

粉缸，所述粉缸可拆卸设置在所述成形室的下方，且所述粉缸与所述成形室内的空腔连通；

刮刀，所述刮刀沿水平方向可移动设置在所述成形室内，所述刮刀用于将所述粉缸内的粉末刮送至所述成形缸内；

转接室，所述转接室与远离所述成形室的所述成形缸、所述粉缸的端部可拆卸连接。

本公开的一实施例中，所述成形室的下部分别设置有两个凸出通孔；

所述成形缸包括第一侧板和第一底板，所述第一侧板围成第一腔体，所述第一底板可移动设置在所述第一腔体内壁上，以使所述第一底板在所述第一腔体内壁上沿竖直方向移动；其中，靠近所述成形室底部的所述第一腔体的上端与对应的所述凸出通孔匹配；

所述粉缸包括的第二侧板和第二底板，所述第二侧板围成第二腔体，所述第二底板可移动设置在所述第二腔体内壁上，以使所述第二底板在所述第二腔体内壁上沿竖直方向移动；其中，靠近所述成形室底部的所述第二腔体的上端与对应的所述凸出通孔匹配。

本公开的一实施例中，所述转接室上分别设置有两个连接孔，两个所述连接孔与远离所述成形室底部的所述第一腔体或所述第二腔体的底端匹配。

本公开的一实施例中，所述第一腔体由外至内的m层第一侧板依次围成，相邻层的所述第一侧板之间构成密封空间；

所述密封空间与所述真空系统连接，以使所述真空系统向所述密封空间提供打印时的真空环境；

所述密封空间与所述惰性气体系统连接，以使所述惰性气体系统向所述密封空间提供打印后使打印零件快速冷却的惰性气体；

其中，m取大于等于2的正整数。

本公开的一实施例中，所述第一腔体的上端和下端、第二腔体的上端和下端分别设置有密封圈；

靠近所述第一腔体的所述密封空间内设置有温度传感器，用于检测打印过程中靠近所述成形室底部的所述第一腔体上端密封圈附近的温度，若检测到所述第一腔体上端密封圈附近的温度高于预设温度时，通过向靠近所述第一腔体的所述密封空间内通入冷却介质进行降温。

本公开的一实施例中，该装置还包括：

移动架，所述转接室沿水平方向设置在所述移动架上，以使所述转接室及位于其上的所述成形缸、所述粉缸一起沿水平方向移动；

所述移动架的下方设置有第一升降机构，所述第一升降机构用于使所述移动架及位于其上的所述转接室一起沿竖直方向移动。

本公开的一实施例中，所述移动架上设置有移动组件，所述移动组件包括滚珠丝杆和滑块；

所述滚珠丝杆沿水平方向设置在所述移动架上，所述滑块设置在所述滚珠丝杆上，且所述滑块与所述转接室的底部连接；

所述移动架上沿水平方向设置有导轨，所述导轨与所述滚珠丝杆的方向一致；

所述转接室的底部沿水平方向设置有滑槽，所述滑槽与所述导轨匹配。

本公开的一实施例中，所述成形室的侧壁上设置有第一盖板，所述第一盖板用于打开所述成形室；所述转接室的侧壁上设置有第二盖板，所述第二盖板用于打开所述转接室。

本公开的一实施例中，该装置还包括：

第二升降机构，所述第二升降机构穿设于所述转接室，且与所述第一底板可拆卸连接，所述第二升降机构用于驱动所述第一底板在所述第一腔体内壁上沿竖直方向移动；

第三升降机构，所述第三升降机构穿设于所述转接室，且与所述第二底板可拆卸连接，所述第三升降机构用于驱动所述第二底板在所述第二腔体内壁上沿竖直方向移动。

根据本公开实施例的第二方面，提供一种粉床电子束增材制造方法，包括：

调整转接室、成形缸与粉缸的位置，以使所述成形缸、所述粉缸位于成形室的下方，且所述成形缸、所述粉缸分别与所述成形室内的空腔连通；

所述成形缸、所述粉缸分别与所述成形室的空腔连通后，在真空环境下，通过所述刮刀将所述粉缸内的粉末刮送至所述成形缸内进行打印。

本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本公开的实施例中，通过上述粉床电子束增材制造装置，将成形缸和粉缸可拆卸设置在成形室外部，在不影响打印大零件下，成形室体积可得以减小，使得对成形室抽真空的时长缩短，降低了抽真空能耗，同时节省了真空系统的成本。同时通过转接室与成形缸、粉缸的端部连接，保证了成形室、成形缸与粉缸的密封性，在打印过程中可以保证抽真空后的真空环境不会被破坏。此外，通过刮刀将粉缸内的粉末刮送到成形缸内进行打印，由于成形缸是设置在成形室外部，更加方便成形缸与外部的热交换，使得打印后的零件能够快速冷却下来，避免了因整个成形缸在成形室内真空环境而造成的与外部热交换效果差，从而影响打印零件的冷却速度。另外，成形缸与粉缸的安装或拆卸方便，操作简单，方便运送打印零件。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出本公开示例性实施例中粉床电子束增材制造装置的主视图；

图2示出本公开示例性实施例中粉床电子束增材制造装置的结构示意图；

图3示出本公开示例性实施例中成形缸和粉缸移出成形室下部区域的示意图；

图4示出本公开示例性实施例中图1的部分内部结构剖视图；

图5示出本公开示例性实施例中粉床电子束增材制造方法的流程图。

100、成形室；110、第一盖板；120、电子枪；130、真空系统；140、凸出通孔；200、成形缸；210、第一底板；220、第一腔体；230、密封空间；231、上部密封空间；232、下部密封空间；240、第一限位件；300、粉缸；310、第二底板；320、第二腔体；330、第二限位件；400、转接室；410、第二盖板；500、移动架；510、导轨；600、工作架；700、第一升降机构；800、移动组件；810、滚珠丝杆；820、电机；900、第二升降机构；910、第一连接板；1000、第三升降机构；1100、第一固定座；1200、第二固定座；1300、第二连接板。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。

此外，附图仅为本公开实施例的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。

本示例实施方式中首先提供了一种粉床电子束增材制造装置。参考图1中所示，该粉床电子束增材制造装置可以包括：成形室100、成形缸200、粉缸300、刮刀、转接室400和移动架500。

其中，成形室100，所述成形室100内具有一空腔，所述成形室100的上部分别设置有电子枪120、真空系统130和惰性气体系统。

成形缸200，所述成形缸200可拆卸设置在所述成形室100的下方，且所述成形缸200与所述成形室100内的空腔连通。

粉缸300，所述粉缸300可拆卸设置在所述成形室100的下方，且所述粉缸300与所述成形室100内的空腔连通。

刮刀，所述刮刀沿水平方向可移动设置在所述成形室100内，所述刮刀用于将所述粉缸300内的粉末刮送至所述成形缸200内。

转接室400，所述转接室400与远离所述成形室100的所述成形缸200、所述粉缸300的端部可拆卸连接。

通过上述粉床电子束增材制造装置，将成形缸200和粉缸300可拆卸设置在成形室100外部，在不影响打印大零件下，成形室100体积可得以减小，使得对成形室100抽真空的时长缩短，降低了抽真空能耗，同时节省了真空系统130的成本。同时通过转接室400与成形缸200、粉缸300的端部连接，保证了成形室100、成形缸200与粉缸300的密封性，在打印过程中可以保证抽真空后的真空环境不会被破坏。此外，通过刮刀将粉缸300内的粉末刮送到成形缸200内进行打印，由于成形缸200是设置在成形室100外部，更加方便成形缸200与外部的热交换，使得打印后的零件能够快速冷却下来，避免了因整个成形缸200在成形室100内真空环境而造成的与外部热交换效果差，从而影响打印零件的冷却速度。另外，成形缸200与粉缸300的安装或拆卸方便，操作简单，方便运送打印零件。

下面，将参考图1至图4对本示例实施方式中的上述粉床电子束增材制造装置的各个部分进行更详细的说明。

在一个实施例中，请参考图1、图2和图3，电子枪120设置在成形室100上，用于向成形室100空腔内的粉末提供打印所需的能量，真空系统130设置在成形室100上，用于对成形室100内的空腔进行抽真空，使得成形室100的真空值达到预设真空值，以保证打印过程中所需的真空环境。其中，具体的预设真空值，可根据实际情况进行设定，此处不做任何限制。

在一个实施例中，请参考图1、图2和图3，成形缸200可拆卸设置在成形室100的下方，且与成形室100内空腔连通。将成形缸200可拆卸设置在成形室100的外部，在不影响打印大零件下，成形室100体积可得以减小，使得对成形室100抽真空的时长缩短，降低了抽真空能耗，同时节省了真空系统130的成本。由于成形缸200是设置在成形室100外部，更加方便成形缸200与外部的热交换，使得打印后的零件能够快速冷却下来，避免了因整个成形缸200在成形室100内真空环境而造成的与外部热交换效果差，从而影响打印零件的冷却速度。另外，成形缸200安装或拆卸方便，操作简单，方便运送打印零件。

在一个实施例中，请参考图1、图2和图3，粉缸300可拆卸设置在成形室100的下方，且与成形室100内空腔连通。将粉缸300可拆卸设置在成形室100的外部，在不影响打印大零件下，成形室100体积可得以减小，使得在对成形室100抽真空的时长缩短，降低了抽真空能耗，同时节省了真空系统130的成本。另外，粉缸300 的安装或拆卸方便，操作简单，方便将粉缸300内的粉末取出或者向粉缸300内装入粉末。

在一个实施例中，请参考图1、图2和图3，刮刀可沿水平方向移动设置在成形室100内，将成形缸200与粉缸300安装到成形室100底部后，刮刀用于将粉缸300内的粉末刮送至成形缸200内。其中，刮刀的具体设置方式可通过现有常规手段来实现，比如可以通过滚珠丝杆810配合作用方式来实现，本实施例对此不做任何限制。

在一个实施例中，请参考图1、图2和图3，转接室400与远离成形室100的成形缸200、粉缸300的端部可拆卸连接，成形缸200、粉缸300与成形室100连通后，在打印之前，需要对成形室100、成形缸200、粉缸300进行抽真空。由于成形缸200和粉缸300位于成形室100的外部，因此需要对成形缸200、粉缸300与成形室100处进行进一步密封。而设置的转接室400可以实现对成形缸200、粉缸300的底部进行进一步密封，防止成形缸200、粉缸300内的真空环境不会被破坏。其中，在成形缸200、粉缸300与转接室400连接后，转接室400内具有与成形缸200、粉缸300匹配的密封层，该密封层可实现对成形缸200、粉缸300与转接室400连接时的密封。

可选的，在一些实施例中，所述成形室100的下部分别设置有两个凸出通孔140；

所述成形缸200包括第一侧板和第一底板210，所述第一侧板围成第一腔体220，所述第一底板210可移动设置在所述第一腔体220内壁上，以使所述第一底板210在所述第一腔体220内壁上沿竖直方向移动；其中，靠近所述成形室100底部的所述第一腔体220的上端与对应的所述凸出通孔140匹配；

所述粉缸300包括的第二侧板和第二底板310，所述第二侧板围成第二腔体320，所述第二底板310可移动设置在所述第二腔体320内壁上，以使所述第二底板310在所述第二腔体320内壁上沿竖直方向移动；其中，靠近所述成形室100底部的所述第二腔体320的上端与对应的所述凸出通孔140匹配。具体的，如图4所示，成形室100下部设置的两个凸出通孔140，用于与成形缸200的第一腔体220上端、粉缸300的第二腔体320上端匹配，使得成形缸200或粉缸300内的粉末不会流出来，实现成形缸200、粉缸300与成形室100底部的可拆卸连接。其中，成形缸200包括第一侧板和第一底板210，第一侧板围成第一腔体220，第一底板210可移动设置在第一腔体220内壁上，以实现第一底板210在第一腔体220内壁上沿竖直方向移动。粉缸300包括第二侧板和第二底板310，第二侧板围成第二腔体320，第二底板310可移动设置在第二腔体320内壁上，以实现第二底板310在第二腔体320内壁上沿竖直方向移动，其中第一侧板和第二侧板可以为不锈钢板，且为了维持打印过程中成形缸200的温度场，可以在成形缸200的侧壁上可拆卸设置保温材料，待打印完成后，该保温材料可以快速拆卸掉，以免影响打印零件的冷却速度。

需要说明的是，当打印开始准备时，根据需要打印零件的高度，将第二底板310调整至合适位置。如果打印零件的高度不高时，就不需要向粉缸300中装入过多粉末，因此也就不需要把第二底板310调整至第一腔体220内壁处的最低位置。且打印过程中，第二底板310是在第二腔体320内壁做向上的移动，而第一底板210则是在第一腔体220内壁做向下的移动。

可选的，在一些实施例中，所述转接室400上分别设置有两个连接孔，两个所述连接孔与远离所述成形室100底部的所述第一腔体220或所述第二腔体320的底端匹配。具体的，转接室400上设置的两个连接孔，用于与成形缸200的第一腔体220或粉缸300的第二腔体320的底端匹配。

可选的，在一些实施例中，所述第一腔体220由外至内的m层第一侧板依次围成，且相邻层的所述第一侧板之间构成密封空间230；

所述密封空间230与所述真空系统130连接，以使所述真空系统130向所述密封空间230提供打印时的真空环境；

所述密封空间230与所述惰性气体系统连接，以使所述惰性气体系统向所述密封空间230提供打印后使打印零件快速冷却的惰性气体；

其中，m取大于等于2的正整数。具体的，如图4所示，成形缸200的第一腔体220由具有由外至内的m层第一侧板依次围成，相邻层的第一侧板之间形成密封空间230，该密封空间230与真空系统130连接，用于使真空系统130向密封空间230提供打印时的真空环境，该真空环境是为了隔热保温，以维持住成形缸200打印所需要的高温环境。其中，m层第一侧板构成m-1个密封空间230。m可以为2、3、4或5等，本实施例对此不做任何限制。惰性气体系统与密封空间230连接，用于向密封空间230提供惰性气体，进一步加快打印零件的冷却速度。

可选的，在一些实施例中，所述第一腔体220的上端和下端、第二腔体320的上端和下端分别设置有密封圈；

靠近所述第一腔体220的所述密封空间230内设置有温度传感器，检测打印过程中靠近所述成形室100底部的所述第一腔体220上端密封圈附近的温度，若检测到所述第一腔体220上端密封圈附近的温度高于预设温度时，通过向靠近所述第一腔体220的所述密封空间230内通入冷却介质进行降温。具体的，如图4所示，在第一腔体220、第二腔体320的上端与对应的凸出通孔140匹配时，将密封圈设置在第一腔体220、第二腔体320的上端，使得第一腔体220、第二腔体320的上端与对应的凸出通孔140匹配时密封效果好。另外，将第一腔体220、第二腔体320的下端与对应的两个连接孔匹配时，将密封圈设置在第一腔体220、第二腔体320的下端，使得第一腔体220、第二腔体320的下端与对应的两个连接孔匹配使的密封效果好。但是密封圈容易受温度影响，使得密封圈的密封效果变差，影响其使用效果。而在打印过程中，粉末熔化，温度会逐渐累积升高，因此在靠近第一腔体220的密封空间230内设置有温度传感器，该温度传感器用于检测打印过程中靠近成形室100底部的第一腔体220上端密封圈附近的温度，如果温度传感器检测到第一腔体220上端密封圈附近的温度高于预设温度时，通过向靠近第一腔体220的密封空间230内通入冷却介质进行降温。如果温度传感器检测到第一腔体220上端密封圈附近的温度低于预设温度时，则关闭冷却介质。通过上述方式可以保证靠近第一腔体220上端密封圈附近的温度不会超过密封圈的使用温度，且不会明显影响成形缸200内的温度。其中，冷却介质的通入方式可以通过如下方式实现：靠近第一腔体220的密封空间230处分别设置有冷却介质入口和冷却介质出口，且靠近第一腔体220处的密封空间230内可以布设有冷却管道，冷却介质入口、冷却介质出口分别与冷却管道连通，冷却介质通过冷却介质入口进入冷却管道，循环至冷却介质出口。冷却介质可以为水，对此本实施例不做任何限制。

进一步的，对于密封空间230而言，分为上部密封空间231和下部密封空间232，上部密封空间231是为了保证成形缸200上端密封圈的工作温度不超过使用温度，靠近下部密封空间232是为了打印过程中成形缸200内的保温和打印完成后通入惰性气体或者冷却介质降温用的。实际中，向密封空间230中上部密封空间231通入冷却介质，且冷却介质入口和冷却介质出口设置在上部密封空间231上，且在上部密封空间231内布设有冷却管道，冷却介质入口、冷却介质出口分别与冷却管道连通，冷却介质通过冷却介质入口进入冷却管道，循环至冷却介质出口。冷却介质可以为水，对此本实施例不做任何限制。密封空间230中的下部密封空间232与真空系统130连接，用于使真空系统130向密封空间230中的下部密封空间232提供打印时的真空环境，以维持住成形缸200打印所需要的高温环境；密封空间230中的下部密封空间232与惰性气体系统连接，用于打印完成后，使得惰性气体系统向密封空间230中的下部密封空间232提供打印零件快速冷却的惰性气体。

可选的，在一些实施例中，该装置还包括：

移动架500，所述转接室400沿水平方向设置在所述移动架500上，以使所述转接室400及位于其上的所述成形缸200、所述粉缸300一起沿水平方向移动；

所述移动架500的下方设置有第一升降机构700，所述第一升降机构700用于使所述移动架500及位于其上的所述转接室400一起沿竖直方向移动。具体的，请参考图1、图2和图3，转接室400沿水平方向设置在移动架500上，使得转接室400及位于转接室400上的成形缸200、粉缸300一起沿水平方向移动，便于成形缸200与粉缸300的安装或拆卸。且第一升降机构700设置在移动架500的下方，用于使移动架500及位于其上的转接室400一起沿竖直方向移动，便于成形缸200、粉缸300的安装或拆卸，以及方便后续打印完后打印零件的运送。在实际中，第一升降机构700的下方设置有工作架600，工作架600可在第一升降机构700带动移动架500及其上的转接室400一起沿竖直移动时，移动架500及其上的转接室400在升降过程中不会出现晃动，达到稳定升降的目的。

可选的，在一些实施例中，所述移动架500上设置有移动组件800，所述移动组件800包括滚珠丝杆810和滑块；

所述滚珠丝杆810沿水平方向设置在所述移动架500上，所述滑块设置在所述滚珠丝杆810上，且所述滑块与所述转接室400的底部连接；

所述移动架500上沿水平方向设置有导轨510，所述导轨510与所述滚珠丝杆810的方向一致；

所述转接室400的底部沿水平方向设置有滑槽，所述滑槽与所述导轨510匹配。

具体的，请参考图2和图3，移动组件800用于带动转接室400在移动架500上沿导轨510运动。移动组件800还包括电机820，电机820带动滚珠丝杆810运动，从而带动滑块带动转接室400在导轨510上做直线运动，具体是转接室400上的滑槽沿导轨510上运动，实现移动组件800带动转接室400在移动架500上沿导轨510方向运动。

可选的，在一些实施例中，所述成形室100的侧壁上设置有第一盖板110，所述第一盖板110用于打开所述成形室100；所述转接室400的侧壁上设置有第二盖板410，所述第二盖板410用于打开所述转接室400。具体的，如图2和图3所示，成形室100侧壁上设置的第一盖板110，可用于打开成形室100，进行打印前成形室100内的准备工作。转接室400侧壁上设置的第二盖板410，可用于打开转接室400，进行转接室400内的操作。其中，第一盖板110的数量可以为1或2等，具体可根据实际情况选择，第二盖板410的数量为2个，每个第二盖板410分别对应于位于转接室400上的成形缸200或粉缸300。

可选的，在一些实施例中，该装置还包括：

第二升降机构900，所述第二升降机构900穿设于所述转接室400，且与所述第一底板210可拆卸连接，所述第二升降机构900用于驱动所述第一底板210在所述第一腔体220内壁上沿竖直方向移动；

第三升降机构1000，所述第三升降机构1000穿设于所述转接室400，且与所述第二底板310可拆卸连接，所述第三升降机构1000用于驱动所述第二底板310在所述第二腔体320内壁上沿竖直方向移动。

具体的，如图2和图3所示，第二升降机构900穿设于转接室400，且与第一底板210可拆卸连接，第二升降机构900可用于驱动第一底板210在第一腔体220内壁上沿竖直方向移动。其中，在实际中，第二升降机构900穿设转接室400的位置处做密封处理，密封处理方式本实施例不做任何限制。

螺杆穿设于第二升降机构900和第一底板210上，并加螺母固定的作用方式，将第二升降机构900设置在第一底板210的下方。当第二升降机构900在竖直方向运动时，从而带动与之相连的第一底板210在竖直方向上运动。需要说明的是，第二升降机构900穿过转接室400设置在第一底板210的下方，螺母与螺杆固定处刚好位于与成形缸200对应的第二盖板410处，即打开该对应的第二盖板410，可以进行将第一底板210和第二升降机构900安装或拆卸的操作。当第一底板210和第二升降机构900拆卸后，即成形缸200与第二升降机构900分离，此时，将成形缸200与转接室400分离，采用叉车、行吊等工具将成形缸200运送到指定位置，方便操作。

在实际中，通过第一固定座1100将第二升降机构900固定到转接室400上，以保证第二升降机构900在运动时的稳定性。而且第二升降机构900与第一底板210可拆卸连接时，第二升降机构900与第一底板210之间可通过第一连接板910连接，进一步的，通过螺杆穿过第一底板210和第一连接板910上，并加螺母固定的方式，实现第二升降机构900与第一底板210可拆卸连接。

在一个实施例中，如图4所示，靠近转接室400的第一腔体220内壁上设置有第一限位件240。当在零件打印完成后，打印零件在第一底板210上，如果需要将成形缸200连同打印零件一起移走，则需要把第一底板210和第一连接板910脱离开，故第一限位件240的作用是为了第一底板210与第一连接板910脱开后，第一底板210能够支撑在第一限位件240上。

同理，第三升降机构1000穿设于转接室400，且与第二底板310可拆卸连接，第三升降机构1000可用于驱动第二底板310在第二腔体320内壁上沿竖直方向移动。其中，第三升降机构1000穿设于转接室400的位置处做密封处理，密封处理方式本实施例不做任何限制。螺杆穿设于第三升降机构1000和第二底板310上，并加螺母固定的作用方式。将第三升降机构1000设置在第二底板310的下方。当第二升降机构900在竖直方向运动时，从而带动与其相连的第二底板310在竖直方向上运动。需要说明的是，第三升降机构1000穿过转接室400设置在第二底板310的下方，螺母与螺杆固定处刚好位于与粉缸300对应的第二盖板410处，即打开该对应的第二盖板410，可以进行将第二底板310和第三升降机构1000安装或拆卸的操作。当第二底板310和第三升降机构1000拆卸后，即粉缸300与第三升降机构1000分离，此时，将粉缸300与转接室400分离，采用叉车、行吊等工具将粉缸300运送到指定位置，方便操作。

在实际中，通过第二固定座1200将第三升降机构1000固定到转接室400上，以保证第三升降机构1000在运动时的稳定性。而且第三升降机构1000与第二底板310可拆卸连接时，第三升降机构1000与第二底板310之间可通过第二连接板1300连接，进一步的，通过螺杆穿过第二底板310和第二连接板1300上，并加螺母固定的方式，实现第三升降机构1000与第二底板310的可拆卸连接。

在一个实施例中，靠近转接室400的第二腔体320内壁上设置有第二限位件330。当在零件打印完成后，如果需要将粉缸300移走时，则需要把第二底板310和第二连接板1300脱离开，故第二限位件330的作用是为了第二底板310与第二连接板1300脱开后，第二底板310能够支撑在第二限位件330上。

需要说明的是，第一升降机构700、第二升降机构900和第三升降机构1000可通过现有常规手段来实现，比如第一升降机构700、第二升降机构900和第三升降机构1000可以为滚珠丝杆或蜗轮蜗杆升降机，故本实施例对此不做详细阐述。

本示例实施方式中还提供了一种粉床电子束增材制造方法。请参考图5，该方法包括：

步骤S101：调整转接室400、成形缸200与粉缸300的位置，以使所述成形缸200、所述粉缸300位于成形室100的下方，且所述成形缸200、所述粉缸300分别与所述成形室100内的空腔连通。

步骤S102：所述成形缸200、所述粉缸300分别与所述成形室100的空腔连通后，在真空环境下，通过所述刮刀将所述粉缸300内的粉末刮送至所述成形缸200内进行打印。

下面，将参考图1至5对本示例实施方式中的上述粉床电子束增材制造方法的各个步骤进行更详细的说明。

在步骤S101中，调整转接室400、成形缸200与粉缸300的位置，以使所述成形缸200、所述粉缸300位于成形室100的下方，且所述成形缸200、所述粉缸300分别与所述成形室100内的空腔连通。具体的，调整成形缸200与粉缸300的位置，使得成形缸200 的上端、粉缸300的上端与成形室100的底部可拆卸连接，实现将成形缸200、粉缸300可拆卸设置在成形室100的外部，即成形缸200、粉缸300可拆卸设置在成形室100的底部，同时使得成形缸200、粉缸300与成形室100内的空腔连通。

转接室400、成形缸200与粉缸300的位置，使得成形缸200的下端、粉缸300的下端与转接室400的底部可拆卸连接，由于成形缸200和粉缸300位于成形室100的外部，因此需要对成形缸200、粉缸300与成形室100处进行进一步密封。而设置的转接室400可以实现对成形缸200、粉缸300的底部进行进一步密封，防止成形缸200、粉缸300内的真空环境不会被破坏。其中，在成形缸200、粉缸300与转接室400连接后，转接室400内具有与成形缸200、粉缸300匹配的密封层，该密封层可实现对成形缸200、粉缸300与转接室400连接时的密封。

在步骤S102中，所述成形缸200、所述粉缸300分别与所述成形室100的空腔连通后，在真空环境下，通过所述刮刀将所述粉缸300内的粉末刮送至所述成形缸200内进行打印。具体的，调整好转接室400、成形缸200、粉缸300的位置，使得成形缸200、粉缸300与成形室100内的空腔连通后，通过刮刀将粉缸300内的粉末刮送至成形缸200内，并在真空环境中进行打印冷却。

通过上述粉床电子束增材制造方法，将成形缸200和粉缸300可拆卸设置在成形室100外部，在不影响打印大零件下，成形室100体积可得以减小，使得对成形室100抽真空的时长缩短，降低了抽真空能耗，同时节省了真空系统130的成本。同时通过转接室400与成形缸200、粉缸300的端部连接，保证了成形室100、成形缸200与粉缸300的密封性，在打印过程中可以保证抽真空后的真空环境不会被破坏。此外，通过刮刀将粉缸300内的粉末刮送到成形缸200内进行打印，由于成形缸200是设置在成形室100外部，更加方便成形缸200与外部的热交换，使得打印后的零件能够快速冷却下来，避免了因整个成形缸200在成形室100内真空环境而造成的与外部热交换效果差，从而影响打印零件的冷却速度。另外，成形缸200与粉缸300的安装或拆卸方便，操作简单，方便运送打印零件。

需要理解的是，上述描述中的术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底” “内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开实施例的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本公开实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本公开实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。

在本公开实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本公开的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行结合和组合。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。

Claims (6)

1.一种粉床电子束增材制造装置，其特征在于，包括：

成形室，所述成形室内具有一空腔，所述成形室的上部分别设置有电子枪、真空系统和惰性气体系统；

成形缸，所述成形缸可拆卸设置在所述成形室的下方，且所述成形缸与所述成形室内的空腔连通；

粉缸，所述粉缸可拆卸设置在所述成形室的下方，且所述粉缸与所述成形室内的空腔连通；

刮刀，所述刮刀沿水平方向可移动设置在所述成形室内，所述刮刀用于将所述粉缸内的粉末刮送至所述成形缸内；

转接室，所述转接室与远离所述成形室的所述成形缸、所述粉缸的端部可拆卸连接；

所述成形室的下部分别设置有两个凸出通孔；

所述成形缸包括第一侧板和第一底板，所述第一侧板围成第一腔体，所述第一底板可移动设置在所述第一腔体内壁上，以使所述第一底板在所述第一腔体内壁上沿竖直方向移动；其中，靠近所述成形室底部的所述第一腔体的上端与对应的所述凸出通孔匹配；

所述粉缸包括的第二侧板和第二底板，所述第二侧板围成第二腔体，所述第二底板可移动设置在所述第二腔体内壁上，以使所述第二底板在所述第二腔体内壁上沿竖直方向移动；其中，靠近所述成形室底部的所述第二腔体的上端与对应的所述凸出通孔匹配；

所述转接室上分别设置有两个连接孔，两个所述连接孔与远离所述成形室底部的所述第一腔体或所述第二腔体的底端匹配；

所述第一腔体由外至内的m层第一侧板依次围成，且相邻层的所述第一侧板之间构成密封空间；

所述密封空间包括上部密封空间和下部密封空间，所述上部密封空间上设置有冷却介质入口和冷却介质出口，且所述上部密封空间内布设有冷却管道，所述冷却介质入口、冷却介质出口分别与所述冷却管道连通，冷却介质通过所述冷却介质入口进入所述冷却管道，循环至冷却介质出口；

所述下部密封空间与所述真空系统连接，以使所述真空系统向所述下部密封空间提供打印时的真空环境；

所述下部密封空间与所述惰性气体系统连接，以使所述惰性气体系统向所述下部密封空间提供打印后使打印零件快速冷却的惰性气体；

其中，m取大于等于2的正整数；

所述第一腔体的上端和下端、第二腔体的上端和下端分别设置有密封圈；

靠近所述第一腔体的所述密封空间内设置有温度传感器，用于检测打印过程中靠近所述成形室底部的所述第一腔体上端密封圈附近的温度。

2.根据权利要求1所述粉床电子束增材制造装置，其特征在于，该装置还包括：

移动架，所述转接室沿水平方向设置在所述移动架上，以使所述转接室及位于其上的所述成形缸、所述粉缸一起沿水平方向移动；

所述移动架的下方设置有第一升降机构，所述第一升降机构用于使所述移动架及位于其上的所述转接室一起沿竖直方向移动。

3.根据权利要求2所述粉床电子束增材制造装置，其特征在于，所述移动架上设置有移动组件，所述移动组件包括滚珠丝杆和滑块；

所述滚珠丝杆沿水平方向设置在所述移动架上，所述滑块设置在所述滚珠丝杆上，且所述滑块与所述转接室的底部连接；

所述移动架上沿水平方向设置有导轨，所述导轨与所述滚珠丝杆的方向一致；

所述转接室的底部沿水平方向设置有滑槽，所述滑槽与所述导轨匹配。

4.根据权利要求1所述粉床电子束增材制造装置，其特征在于，所述成形室的侧壁上设置有第一盖板，所述第一盖板用于打开所述成形室；所述转接室的侧壁上设置有第二盖板，所述第二盖板用于打开所述转接室。

5.根据权利要求1所述粉床电子束增材制造装置，其特征在于，该装置还包括：

第二升降机构，所述第二升降机构穿设于所述转接室，且与所述第一底板可拆卸连接，所述第二升降机构用于驱动所述第一底板在所述第一腔体内壁上沿竖直方向移动；

第三升降机构，所述第三升降机构穿设于所述转接室，且与所述第二底板可拆卸连接，所述第三升降机构用于驱动所述第二底板在所述第二腔体内壁上沿竖直方向移动。

6.一种粉床电子束增材制造方法，其特征在于，使用权利要求1-5任一项所述粉床电子束增材制造装置，该方法包括：

调整转接室、成形缸与粉缸的位置，以使所述成形缸、所述粉缸位于成形室的下方，且所述成形缸、所述粉缸分别与所述成形室内的空腔连通；

所述成形缸、所述粉缸分别与所述成形室的空腔连通后，在真空环境下，通过所述刮刀将所述粉缸内的粉末刮送至所述成形缸内进行打印。

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