IT201600082446A1 - Macchina per la stampa 3d a fascio di elettroni - Google Patents

Macchina per la stampa 3d a fascio di elettroni

Info

Publication number
IT201600082446A1
IT201600082446A1 IT102016000082446A IT201600082446A IT201600082446A1 IT 201600082446 A1 IT201600082446 A1 IT 201600082446A1 IT 102016000082446 A IT102016000082446 A IT 102016000082446A IT 201600082446 A IT201600082446 A IT 201600082446A IT 201600082446 A1 IT201600082446 A1 IT 201600082446A1
Authority
IT
Italy
Prior art keywords
electron beam
printing machine
chamber
electron
acceleration
Prior art date
Application number
IT102016000082446A
Other languages
English (en)
Inventor
Domenico Gildo Di
Flavio Lucibello
Lorenzo Scatena
Mariano Zarcone
Original Assignee
Consorzio Di Ricerca Hypatia
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Consorzio Di Ricerca Hypatia filed Critical Consorzio Di Ricerca Hypatia
Priority to IT102016000082446A priority Critical patent/IT201600082446A1/it
Priority to US16/322,594 priority patent/US11370055B2/en
Priority to CN201780049086.9A priority patent/CN109789483B/zh
Priority to PCT/IB2017/054796 priority patent/WO2018025239A1/en
Priority to EP17761595.2A priority patent/EP3493932B1/en
Publication of IT201600082446A1 publication Critical patent/IT201600082446A1/it

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K15/00—Electron-beam welding or cutting
    • B23K15/0046—Welding
    • B23K15/0086—Welding welding for purposes other than joining, e.g. built-up welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/20—Direct sintering or melting
    • B22F10/28—Powder bed fusion, e.g. selective laser melting [SLM] or electron beam melting [EBM]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F12/00—Apparatus or devices specially adapted for additive manufacturing; Auxiliary means for additive manufacturing; Combinations of additive manufacturing apparatus or devices with other processing apparatus or devices
    • B22F12/40—Radiation means
    • B22F12/49—Scanners
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K15/00—Electron-beam welding or cutting
    • B23K15/02—Control circuits therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y30/00—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J25/00—Transit-time tubes, e.g. klystrons, travelling-wave tubes, magnetrons
    • H01J25/02—Tubes with electron stream modulated in velocity or density in a modulator zone and thereafter giving up energy in an inducing zone, the zones being associated with one or more resonators
    • H01J25/10—Klystrons, i.e. tubes having two or more resonators, without reflection of the electron stream, and in which the stream is modulated mainly by velocity in the zone of the input resonator
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J33/00—Discharge tubes with provision for emergence of electrons or ions from the vessel; Lenard tubes
    • H01J33/02—Details
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02—Details
    • H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement, ion-optical arrangement
    • H01J37/06—Electron sources; Electron guns
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02—Details
    • H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement, ion-optical arrangement
    • H01J37/10—Lenses
    • H01J37/12—Lenses electrostatic
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02—Details
    • H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement, ion-optical arrangement
    • H01J37/147—Arrangements for directing or deflecting the discharge along a desired path
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
    • H01J37/301—Arrangements enabling beams to pass between regions of different pressure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
    • H01J37/305—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for casting, melting, evaporating or etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
    • H01J37/315—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for welding
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J5/00—Details relating to vessels or to leading-in conductors common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
    • H01J5/02—Vessels; Containers; Shields associated therewith; Vacuum locks
    • H01J5/18—Windows permeable to X-rays, gamma-rays, or particles
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03B—GENERATION OF OSCILLATIONS, DIRECTLY OR BY FREQUENCY-CHANGING, BY CIRCUITS EMPLOYING ACTIVE ELEMENTS WHICH OPERATE IN A NON-SWITCHING MANNER; GENERATION OF NOISE BY SUCH CIRCUITS
    • H03B9/00—Generation of oscillations using transit-time effects
    • H03B9/01—Generation of oscillations using transit-time effects using discharge tubes
    • H03B9/04—Generation of oscillations using transit-time effects using discharge tubes using a klystron
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/30—Process control
    • B22F10/32—Process control of the atmosphere, e.g. composition or pressure in a building chamber
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K15/00—Electron-beam welding or cutting
    • B23K15/0026—Auxiliary equipment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/04—Means for controlling the discharge
    • H01J2237/047—Changing particle velocity
    • H01J2237/0473—Changing particle velocity accelerating
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/30—Electron or ion beam tubes for processing objects
    • H01J2237/31—Processing objects on a macro-scale
    • H01J2237/3104—Welding
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/30—Electron or ion beam tubes for processing objects
    • H01J2237/31—Processing objects on a macro-scale
    • H01J2237/3128—Melting
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Description

"MACCHINA PER LA STAMPA 3D A FASCIO DI ELETTRONI"
La presente invenzione è relativa a una macchina per la stampa 3D a fascio di elettroni.
Nella tecnologia di stampa 3D per metalli PBD (Powder Bed Additive Manufacturing ) viene utilizzata una sorgente di calore ad alta densità di potenza per portare a fusione le polveri metalliche in modalità selettiva. La fusione della polvere avviene in maniera localizzata in alcune zone strategiche in cui si deve ottenere del materiale compatto per la costruzione del componente tridimensionale. Tale componente viene realizzato attraverso la fusione e successiva solidificazione di strati di polveri deposti via via uno sull'altro.
In particolare, è prevista la presenza di una camera di lavoro in cui avviene il processo di fusione della polvere sotto un'atmosfera controllata. All'interno della camera di lavoro sono presenti alcuni dispositivi di movimentazione che consentono di controllare l'adduzione della polvere.
Generalmente, una certa quantità di polvere viene deposta, in uno dei tanti modi descritti nelle tecnica, sullo spessore precedente andando progressivamente a coprire l'oggetto da realizzare. La quantità di polvere che viene deposta sulla piastra di costruzione, dipende dallo spessore dello strato di polvere utilizzato durante la singola scansione della sorgente di calore.
Una volta che è stata ricoperta la piastra di deposizione dallo spessore di polvere desiderato la sorgente di calore ad alta densità di potenza viene azionata e messa in movimento all'interno della piastra di costruzione. Ovviamente, il movimento della sorgente di calore ad alta densità di potenza sul singolo strato di polvere dipende dalla geometria del componente da realizzare e da come sia stato suddiviso in strati (ovvero slices) dal software CAD/ CAM, come avviene nel 3D Printing. Una volta conclusa la scansione su tutta la superficie dello strato di polvere dove era necessario ottenere delle zone di materiale solido e compatto, la piastra di costruzione viene mossa verso il basso per una distanza circa pari a quella dello strato di polvere, inizialmente depositato. A seconda del tipo di materiale che viene lavorato, la differenza tra strato di polvere inizialmente depositato sulla piastra di costruzione e lo spessore dello strato portato a fusione tende a subire modifiche. A questo punto, la sequenza delle operazioni, precedentemente indicate, si ripete con la deposizione di un successivo strato di polvere e con la sua fusione localizzata, esclusivamente dove è richiesto costruire una porzione di materiale denso.
La sorgente di calore ad alta densità di potenza realizza, dunque, la fusione della polvere esclusivamente dove è richiesto avere il materiale compatto per garantire la realizzazione del componente, come indicato dal disegno CAD.
Occorre precisare che tutto il processo di fusione selettiva avviene sotto l'atmosfera di un gas inerte (azoto, più impiegato in quanto economico, oppure argon nel caso di materiali particolarmente reattivi, come ad esempio il Titanio) per limitare il fenomeno di ossidazione.
La procedura sopra riportata utilizza due tipi di sorgente di calore ad alta densità di potenza: (a) laser e (b) fascio di elettroni (electron beam).
Il fascio laser realizza sulla polvere da fondere uno spot variabile tra 70-200 μπι, il quale rappresenta il limite inferiore dell'attuale tecnologia. Alla dimensione dello spot è legato il livello di precisione del particolare da realizzare nonché la sua velocità di esecuzione. Solitamente, come sorgente laser si utilizza una sorgente in fibra attiva di Itterbio. Il fascio laser generato è caratterizzato da una lunghezza d'onda pari a circa 1060-1070 nm, con potenze che variano tra 200 W e 400 W. Per aumentare la produttività, la tendenza è quella di aumentare questa potenza portandola a valori intorno al kW. Una volta generato, il fascio laser viene focalizzato tramite lenti e deviato opportunamente da specchi mossi da un sistema galvanometrico. Le velocità di scansione del fascio laser utilizzate hanno valori compresi tra 1 m/s fino a circa 10 m/s.
L'altra sorgente adottata in questa tecnologia è il fascio di elettroni, il quale è prodotto da un cannone elettronico ed è accelerato da un campo elettrostatico con tensioni fino a 50-60KV. La dimensione del fascio e, quindi, la definizione della fusione è tipicamente intorno ai 200 μπι. Questa caratteristica è dovuta alla carica spaziale, ovvero alla repulsione reciproca fra gli elettroni che avviene nel percorso dal cannone al bersaglio.
Come può sembrare immediato ad un tecnico del ramo, tale caratteristica costituisce una limitazione all'utilizzo del fascio di elettroni come sorgente di calore ad alta densità di potenza. Tra l'altro, come si è detto precedentemente, per aumentare la produttività si cerca di aumentare la potenza della sorgente di calore. In un cannone elettrostatico questo può essere fatto aumentando la corrente e quindi la carica spaziale e la sua dimensione oppure incrementando la tensione di accelerazione. Quest'ultima opzione ha però alcuni limiti tecnologici dovuti ai campi elettrici elevati ovvero alla probabilità di scarica e correnti spurie dovute ad "effetto di campo" che possono disturbare il processo.
In generale le macchine di stampa che utilizzano il laser riescono ad avere una risoluzione nei particolari e una qualità della superficie migliore di quelle a fascio di elettroni. Per contro, le macchine a fascio di elettroni, presentando tra l'altro una potenza superiore, sono solitamente più produttive di quelle al laser e, a differenza della tecnologia laser, prevedono un trasferimento energetico dell'electron beam verso la polvere sostanzialmente indipendente dal tipo di polvere e dalla sua superficie.
Un altro vantaggio derivante dall'utilizzo del fascio di elettroni riguarda la sua movimentazione mediante campi magnetici, a differenza del raggio laser che diversamente è movimentato mediante un sistema galvanometrico di specchi.
Era quindi sentita l'esigenza di disporre di una macchina per la stampa 3D a fascio di elettroni che, oltre a presentare i vantaggi in termini di produttività e di indipendenza dal tipo di polvere, potesse presentare una definizione della fusione uguale o migliore di quelle ottenute dall'utilizzo del laser.
La Richiedente ha sviluppato una soluzione in grado di realizzare una macchina per la stampa 3D a fascio di elettroni in grado di soddisfare l'esigenza di cui sopra.
Oggetto della presente invenzione è una macchina per la stampa 3D a fascio di elettroni, comprendente una camera per la generazione e l'accelerazione di un fascio di elettroni e una camera di lavoro in cui si realizza la fusione di una polvere metallica con la conseguente realizzazione del prodotto tridimensionale; in detta camera per la generazione e l'accelerazione di un fascio di elettroni essendo alloggiati mezzi per la generazione di un fascio di elettroni e mezzi per l'accelerazione del fascio di elettroni generato; nella camera di lavoro essendo alloggiati almeno un piano di deposito della polvere metallica, mezzi di movimentazione della polvere metallica e mezzi di deflessione del fascio di elettroni; detta macchina per la stampa 3D essendo caratterizzata dal fatto che detti mezzi di accelerazione del fascio di elettroni generato comprendono un acceleratore di elettroni a radiofrequenza a cavità risonanti.
Come è noto ad un tecnico del ramo, un acceleratore di elettroni è generalmente costituito da un insieme di celle risonanti in cui si instaura un campo elettrico variabile nel tempo, ed accoppiate tra loro elettricamente e/o magneticamente. La dimensione longitudinale delle celle deve adeguarsi alla crescente velocità delle particelle per conservare il loro sincronismo con il campo, condizione fondamentale per l'accelerazione.
Preferibilmente, detto acceleratore è un acceleratore lineare.
Preferibilmente, detto acceleratore di elettroni lavora in banda X.
Gli acceleratori lineari che è possibile trovare anche in commercio oggi, sono in banda S essenzialmente perché la tecnologia della loro fabbricazione è ben conosciuta e sono disponibili generatori, per questi valori di frequenza, affidabili e relativamente economici. Gli acceleratori in banda X hanno come vantaggio che possono essere progettati e realizzati in dimensioni molto più compatte, le dimensioni dello spot possono essere ridotte e l'energia dei bunch di elettroni molto uniformi.
La descrizione della presente invenzione tratta preferibilmente un acceleratore a radiofrequenza in linea, in cui le celle sono sezioni di guide d'onda o cavità risonanti che contengono campi elettromagnetici sinusoidali con frequenze che vanno dalle centinaia di MHz ai GHz.
Un generatore la radiofrequenza alimenta le cavità attraverso una linea di trasmissione od una guida d'onda. Il campo elettromagnetico che si instaura nelle cavità, per poter accelerare, deve avere la componente del campo elettrico diretta lungo la direzione di propagazione delle particelle. Inoltre, essendo il campo sinusoidale, è necessario che vi sia una corretta relazione di fase rispetto al fascio
Preferibilmente, detti mezzi per la generazione di un fascio di elettroni comprendono un catodo termoionico. Preferibilmente, la macchina per la stampa 3D della presente invenzione comprende una finestra di uscita del fascio di elettroni atta a separare a tenuta di fluido la camera per la generazione e l'accelerazione di un fascio di elettroni e la camera di lavoro.
Di seguito sarà descritto un esempio a scopo illustrativo e non limitativo con l'aiuto della figura allegata, la quale è una vista estremamente schematica della macchina per la stampa 3D oggetto della presente invenzione.
Nella figura allegata con 1 viene indicata nel suo complesso la macchina per la stampa 3D secondo la presente invenzione.
La macchina per la stampa 3D 1 comprende una camera 2 per la generazione e la accelerazione del fascio di elettroni e una camera di lavoro 3 in cui la polvere di metallo viene fusa per la realizzazione del prodotto tridimensionale.
Solitamente, nella camera 2 per la generazione e la accelerazione del fascio di elettroni è realizzato un vuoto pari a 10<7>mbar, mentre nella camera di lavoro 3 è realizzato un vuoto pari a 10 mbar.
Nella camera 2 è alloggiato un catodo termoionico 4 in grado di fornire correnti, anche continue, da 1 a 10mA; una lente di focalizzazione 5; un acceleratore lineare a radiofrequenza 6 a banda X deputato ad accelerare gli elettroni in modo da portare il livello energetico degli stessi da lOOKeV a 6MeV; e una finestra di uscita 7 realizzata preferibilmente in un materiale scelto tra berillio, titanio, titanio cromo e atta a separare a tenuta di fluido la camera 2 ad alto vuoto (almeno 10<7>mbar) dalla camera di lavoro 3 a basso vuoto (10<~3>mbar circa).
Nella camera di lavoro 3 sono alloggiati dei mezzi di deflessione magnetica 8 atti a realizzare il posizionamento del fascio di elettroni sul letto di polvere, per ottenere la fusione selettiva secondo il progetto dell'oggetto da realizzare; un piano di lavoro 9 in cui viene depositata la polvere metallica da fondere; mezzi di movimentazione 10 del piano di lavoro 9 stesso; e mezzi per la movimentazione della polvere metallica 11.
La macchina per la stampa 3D secondo la presente invenzione si distingue dalle stampanti 3D dell'arte nota per il fatto di utilizzare un acceleratore di elettroni a radiofrequenza e non un campo elettrostatico come mezzo per accelerare il fascio di elettroni .
Una tale differenza comporta l' ottenimento di spot di dimensioni anche migliori di quelli che si ottengono con i laser . Infatti, il fascio di elettroni viene catturato/confinato appena esce dal catodo termoionico 4 ed accelerato velocemente ad alta energia (e facilmente variabile) , permettendo quindi di ridurre al minimo la carica spaziale, ovvero la repulsione reciproca fra gli elettroni che avviene nel percorso dal cannone al bersaglio.
Inoltre, la presenza dell'acceleratore a radiofrequenza 6 garantisce una maggiore flessibilità e dinamicità, consentendo di variare facilmente l' energia del fascio di elettroni con il vantaggio, ad esempio, di poter variare la penetrazione degli elettroni nella polvere da sciogliere. Allo stesso tempo, si può modificare il livello di potenza del fascio, che è proporzionale all'energia, permettendo di avere una totale flessibilità sui tempi di scanning del fascio stesso in base alle proprie necessità.
Riassumendo, la macchina per la stampa 3D oggetto della presente invenzione ha il grande vantaggio di coniugare la precisione ottenibile mediante una sorgente laser con la produttività ottenibile mediante una sorgente a fascio di elettroni e, allo stesso tempo, consente di poter godere di una significativa variabilità di potenza e di energia del fascio stesso.

Claims (5)

  1. R IV E N D I C A Z I O N I 1. Macchina per la stampa 3D (1) a fascio di elettroni, comprendente una camera (2) per la generazione e l'accelerazione di un fascio di elettroni e una camera di lavoro (3) in cui si realizza la fusione di una polvere metallica con la conseguente realizzazione del prodotto tridimensionale; in detta camera (2) per la generazione e l'accelerazione di un fascio di elettroni essendo alloggiati mezzi per la generazione (4) di un fascio di elettroni e mezzi per l'accelerazione (6) del fascio di elettroni generato; nella camera di lavoro (3) essendo alloggiati almeno un piano di deposito (9) della polvere metallica, mezzi di movimentazione della polvere metallica (11) e mezzi di deflessione (8) del fascio di elettroni; detta macchina per la stampa 3D essendo caratterizzata dal fatto che detti mezzi di accelerazione del fascio di elettroni generato comprendono un acceleratore di elettroni a radiofrequenza a cavità risonanti.
  2. 2. Macchina per la stampa 3D secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detto acceleratore di elettroni è un acceleratore lineare.
  3. 3. Macchina per la stampa 3D secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzata dal fatto che detto acceleratore di elettroni lavora in banda X.
  4. 4. Macchina per la stampa 3D secondo una delle rivendicazioni 1-3 caratterizzato dal fatto che detti mezzi per la generazione di un fascio di elettroni comprendono un catodo termoionico.
  5. 5. Macchina per la stampa 3D secondo una delle rivendicazione 1-4, caratterizzata dal fatto di comprendere una finestra di uscita del fascio di elettroni atta a separare a tenuta di fluido la camera per la generazione e l'accelerazione di un fascio di elettroni e una camera di lavoro.
IT102016000082446A 2016-08-04 2016-08-04 Macchina per la stampa 3d a fascio di elettroni IT201600082446A1 (it)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IT102016000082446A IT201600082446A1 (it) 2016-08-04 2016-08-04 Macchina per la stampa 3d a fascio di elettroni
US16/322,594 US11370055B2 (en) 2016-08-04 2017-08-04 Electron beam 3D printing machine
CN201780049086.9A CN109789483B (zh) 2016-08-04 2017-08-04 电子束3d打印机
PCT/IB2017/054796 WO2018025239A1 (en) 2016-08-04 2017-08-04 Electron beam 3d printing machine
EP17761595.2A EP3493932B1 (en) 2016-08-04 2017-08-04 Electron beam 3d printing machine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IT102016000082446A IT201600082446A1 (it) 2016-08-04 2016-08-04 Macchina per la stampa 3d a fascio di elettroni

Publications (1)

Publication Number Publication Date
IT201600082446A1 true IT201600082446A1 (it) 2018-02-04

Family

ID=57708683

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
IT102016000082446A IT201600082446A1 (it) 2016-08-04 2016-08-04 Macchina per la stampa 3d a fascio di elettroni

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11370055B2 (it)
EP (1) EP3493932B1 (it)
CN (1) CN109789483B (it)
IT (1) IT201600082446A1 (it)
WO (1) WO2018025239A1 (it)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11130284B2 (en) * 2018-04-12 2021-09-28 Continuous Composites Inc. System and head for continuously manufacturing composite structure

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU792724A1 (ru) * 1979-11-01 1990-06-15 Московский институт радиотехники, электроники и автоматики Установка дл электронно-лучевой обработки
JP2005050646A (ja) * 2003-07-28 2005-02-24 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 高周波電子銃
US20060061285A1 (en) * 2004-09-21 2006-03-23 The University Of Chicago High power, long focus electron source for beam processing
US20150004045A1 (en) * 2013-06-28 2015-01-01 Arcam Ab Method and apparatus for additive manufacturing

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0836978A (ja) * 1994-07-26 1996-02-06 Toshiba Corp Ｘ線発生装置
JPH11281799A (ja) * 1998-03-27 1999-10-15 Ebara Corp 電子線照射装置
CN100563399C (zh) * 2007-12-07 2009-11-25 桂林电子科技大学 电子束轰击炉电子束发生系统电源控制方法及电源装置
US8586949B2 (en) 2010-11-13 2013-11-19 Mapper Lithography Ip B.V. Charged particle lithography system with intermediate chamber
CN104616949B (zh) * 2013-11-05 2017-10-27 上海联影医疗科技有限公司 一种电子输出窗
CN105328187A (zh) * 2015-11-21 2016-02-17 天津清研智束科技有限公司 实现电子束宽幅扫描的控制装置、方法以及增材制造设备
CN105665708B (zh) * 2016-04-07 2018-07-24 桂林狮达机电技术工程有限公司 电子束快速成型机的铺粉装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU792724A1 (ru) * 1979-11-01 1990-06-15 Московский институт радиотехники, электроники и автоматики Установка дл электронно-лучевой обработки
JP2005050646A (ja) * 2003-07-28 2005-02-24 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 高周波電子銃
US20060061285A1 (en) * 2004-09-21 2006-03-23 The University Of Chicago High power, long focus electron source for beam processing
US20150004045A1 (en) * 2013-06-28 2015-01-01 Arcam Ab Method and apparatus for additive manufacturing

Also Published As

Publication number Publication date
WO2018025239A1 (en) 2018-02-08
EP3493932A1 (en) 2019-06-12
EP3493932B1 (en) 2021-01-13
US11370055B2 (en) 2022-06-28
CN109789483B (zh) 2021-03-19
US20190202000A1 (en) 2019-07-04
CN109789483A (zh) 2019-05-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3269473B1 (en) Additive manufacturing device utilizing eb-laser composite scan
US11485043B2 (en) Additive manufacturing apparatus utilizing combined electron beam selective melting and electron beam cutting
EP2847782B1 (en) Use of a plasma electron source for additive manufacturing
JP5135594B2 (ja) ３次元物体を作るための方法
US10350707B2 (en) Nozzle and additive manufacturing apparatus
JP2015168228A (ja) 三次元積層造形装置及び三次元積層造形方法
US11633911B2 (en) 3D printing method and apparatus
JPWO2016103493A1 (ja) ３次元造形装置、３次元造形装置の制御方法および制御プログラム
IT201600082446A1 (it) Macchina per la stampa 3d a fascio di elettroni
RU2704358C1 (ru) Способ изготовления объемных микроразмерных структур из наночастиц и устройство для его осуществления
Yager-Elorriaga et al. Technique for fabrication of ultrathin foils in cylindrical geometry for liner-plasma implosion experiments with sub-megaampere currents
JP7222257B2 (ja) 三次元造形装置
CN110461506A (zh) 在添加剂层制造期间的带电粒子束控制
KR20220079664A (ko) 플라즈마 캐소드를 사용하는 전자 빔 용접 시스템
WO2019246167A8 (en) Apparatus for materials processing
JP6896795B2 (ja) 薄膜形成装置及び薄膜形成方法
RU2550669C1 (ru) Способ изготовления металлического изделия послойным лазерным нанесением порошкового материала
US10994365B2 (en) Apparatus for generating electron radiation and three-dimensional printing apparatus
EP3852494A1 (en) Method for manufacturing a part from powder
KR20150080397A (ko) 레이저 유도 입자 가속을 위한 필름 타겟 및 그 제작 방법
KR100964094B1 (ko) 펨토초 전자 빔 발생 장치 및 방법
IT201600112457A1 (it) Macchina per la stampa 3d con letto di polvere ottimizzato
WO2019185053A1 (zh) 射线发生装置、增材制造装置及增材制造方法
KR20200063306A (ko) 난용접성 소재 적층 장치 및 그 방법
JPH04196099A (ja) モニター