Patent DE-112019005544-T5 (DE)
Title: Vorrichtung zur Herstellung der dreidimensionalen Objekte
Inventor: KOVALCHUK DMYTRO
IPC: H01J37/14
Filed: 2019-10-28
Abstract: Die Erfindung gehört zum Bereich der Metallurgie, und zwar zur Additivherstellung, unter anderem der Vorrichtungen zur Herstellung der dreidimensionalen Objekte.Zur Grundlage der Erfindung wurde die Aufgabe gelegt, eine Vorrichtung zur Herstellung der dreidimensionalen Objekte zu entwickeln, die den erweiterten Regelungsbereich der technologischen Prozessparameter, die verbesserte Stabilität des Betriebsprozesses und die erhöhte Frist des ununterbrochenen zuverlässigen Betriebs, die Vereinfachung der Herstellung und Bedienung der Vorrichtungselemente, sowie eine vergrösserte allgemeine Betriebsressource der Anlagen hat.Das technische Ergebnis wird durch Folgendes erreicht: die vorgestellte Vorrichtung zur Herstellung der dreidimensionalen Objekte durch die Schichtenablagerung besteht aus: dem Basissubstrat zur Bildung der dreidimensionalen Objekte, das sich auf einer Stützplatte befindet; dem Konstruktionsmodul, bestehend aus einer Gasentladungselektronenstrahlkanone mit der kalten Ringkathode, die sich zwischen zwei anodischen Ringkathoden befindet, die gleichachsig zur Kathode untergebracht sind; der Leitvorrichtung, über die das Einsatzmaterial zur Bildungszone des Schmelzbades zugeführt wird und die sich längs der Achse der genannten Elektronenkanone befindet; der Einspeisungsquelle der Gasentladungselektronenstrahlkanone; dem System der präzisen Positionierung der Stützplatte mit dem darauf angebrachten Basissubstrat zur Bildung der dreidimensionalen Objekte; der hermetischen technologischen Kammer, die das genannte Basissubstrat auf der Stützplatte, den genannten Konstruktionsmodul aus der Elektronenkanone und der Leitvorrichtung zur Zuführung des Einsatzmaterials, das genannte System der präzisen Positionierung der Stützplatte mit dem darauf angebrachten Basissubstrat, das Vakuumsystem, das Steuerungssystem, das für die Steuerung der Ausrüstung, der Werkzeuge, der Mechanismen bestimmt ist, die zur genannten Vorrichtung gehören, für die Erfassung der Daten über den Zustand aller Systeme der genannten Vorrichtung, sowie für die Steuerung des technologischen Prozesses bestimmt ist, enthält. Laut Erfindung enthält die Vorrichtung zusätzlich eine Magnetlinse, die an der unteren Seite der Elektronenkanone koaxial damit und mit der Leitvorrichtung untergebracht ist; es ermöglicht, den primären hohlen Elektronenstrahl, der von der Elektronenkanone unmittelbar generiert wird, nachdem er aus dem Entladungszwischenraum der Elektronenkanone nach aussen tritt, zur Form eines umgekippten hohlen Kegels mit einem Neigungswinkel der erzeugenden Oberfläche umzuwandeln, der durch die Stromänderung der Magnetlinse geregelt werden kann.Die Emissionsoberfläche der kalten Ringkathode ist flach in der Fläche, die zur Achse der Elektronenkanone senkrecht ist, und gewährleistet die unmittelbare Generierung des Elektronenstrahls in Form eines hohlen Zylinders koaxial mit der Elektronenkanone.Die Emissionsoberfläche der kalten Ringkathode hat die Form eines Teils der erzeugenden Oberfläche des umgekippten Kegels, der mit der Elektronenkanone koaxial ist und dessen Spitze sich auf der Achse der Kanone niedriger als die Emissionsoberfläche der Kathode befindet; dadurch wird die unmittelbare Generierung des Elektronenstrahls in Form des umgekippten hohlen Kegels, koaxial mit der Elektronenkanone gewährleistet.Die Emissionsoberfläche der kalten Ringkathode hat die Form des Seitenteils der inneren Oberfläche des erzeugenden Kreises des Toroids, dessen Drehachse mit der Achse der Elektronenkanone zusammenfällt, und das Zentrum des erzeugenden Kreises sich in der Mitte des Ringspalts zum Austritt des Elektronenstrahls vom Entladungszwischenraum der Kanone nach aussen befindet. Dadurch wird die unmittelbare Generierung des Elektronenstrahls in Form des hohlen Kegels, koaxial mit der Elektronenkanone gewährleistet.Das Gehäuse der Gasentladungselektronenstrahlkanone kann in Form eines Zylinders mit einem Boden ausgeführt werden, in dessen Mitte eine Öffnung gemacht wird, um die Leitvorrichtung zu unterbringen und zwischen dem Zylinderboden und der inneren anodischen Ringelektrode einen Ringspalt zum Austritt des Elektronenstrahls vom Entladungszwischenraum der Kanone nach aussen zu bilden, wobei der Innendurchmesser dieses Spalts grösser als der Innendurchmesser der Ringkathode sein muss.Das Gehäuse der Gasentladungselektronenstrahlkanone kann mit vollständiger oder teilweiser Abkühlung ausgeführt werden.Die innere anodische Ringelektrode ist mit Abkühlung ausgeführt.Die Position der Magnetlinse längs der Kanonenachse ist fixiert oder abänderbar.Die Leitvorrichtung im Konstruktionsmodul ist beweglich, wobei es möglich ist, die Länge, um die sie vom Gehäuse der Elektronenkanone hinausragt, geregelt zu ändern.Die vorgelegte Vorrichtung zur Herstellung der dreidimensionalen Objekte kann zur effektiven und qualitativen Herstellung der Einzelteile komplizierter Form genutzt werden.