本发明属于増材制造，具体涉及一种监测应力演变的增材制造装置及方法。
背景技术：
1、增材制造技术是近年来快速发展的先进制造技术，广泛应用于珠宝制造、航空航天、汽车制造等领域。相比传统制造方法，增材制造具有速度快、成本低、环保等优势。然而，由于打印过程中材料的熔融和堆积，打印件常常面临内部和表面应力不均匀的问题，这可能导致打印件的变形甚至损坏，从而影响其功能和质量。另一方面，零件的内应力受到打印参数的显著影响。因此，如何获得打印参数与零件内应力的影响规律，明晰零件内应力在打印过程中的变化，从而降低零件成形过程中的应力，成为了增材制造向大尺寸、高效率进一步发展的难题。
技术实现思路
1、本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提出一种监测应力演变的增材制造装置及方法。
2、为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
3、一种监测应力演变的增材制造装置，包括光学系统、粉末清除机构、成形系统以及中子衍射仪，光学系统设于成形系统顶部，粉末清除机构设于成形系统内部；
4、成形系统设有三个衍射窗口，其中一个作为中子入射窗口，另外两个作为中子信号透射窗口；
5、中子衍射仪包括一个中子发射枪以及两个中子衍射信号接收器；中子发射枪与两个中子衍射信号接收器设置于成形系统外部；中子发射枪用于从中子入射窗口中心处发射中子束，两个中子衍射信号接收器用于接收从中子信号透射窗口处透过的衍射信号。
6、进一步的，成形系统具体包括成形腔室、成形缸、供料缸以及低中子屏蔽材料盖板；
7、成形缸和供料缸设置于成形腔室底部；
8、成形腔室的前、后、左三个侧壁上开有衍射窗口，三个衍射窗口的中心点在同一水平面，左侧的衍射窗口为中子入射窗口，前后两侧的衍射窗口为中子信号透射窗口；低中子屏蔽盖板设置在衍射窗口上，用于进行密封，实现成形腔室内保护气体的填充与中子衍射信号的透过。
9、进一步的，粉末清除机构具体包括移动机构、刮刀、吸粉口、吸粉管以及安装架；
10、移动机构设置于成形腔室后侧壁上部，安装架固接移动机构，刮刀和吸粉口均固设在安装架上，吸粉管连接吸粉口。
11、进一步的，移动机构具体包括电机、滑台、滚珠丝杆、直线导轨、同步带以及同步轮；
12、直线导轨设置在成形腔室后侧壁一凹槽内，滚珠丝杆设置在凹槽内且位于直线导轨上方，滑台与滚珠丝杆连接配合，安装架固接滑台；电机转轴与滚珠丝杆通过同步带和同步轮连接，电机通过带动滚珠丝杆使滑台沿着直线导轨移动，进而使刮刀和吸粉口移动。
13、进一步的，还包括吸粉器，吸粉器设置在增材制造过程应力演变原位监测装置的外部，吸粉器连接吸粉管，通过吸粉管连通吸粉口，用于为吸粉口提供负压，抽离粉末。
14、进一步的，还包括机架，成形系统固设在机架上。
15、进一步的，光学系统具体包括激光器、振镜、场镜、保护镜以及光学安装板；
16、光学安装板设于成形腔室上壁，振镜固设在光学安装板上，场镜设于振镜下方，保护镜设于成形腔室上壁，激光器固设在机架上。
17、进一步的，成形腔室上壁开有光路入射口，用于安装光学系统的保护镜和作为激光入射通道；成形腔室侧壁上还开设有保护气体进气口及保护气体出气口，用于成形腔室内保护气体的输送及排出。
18、进一步的，还包括上位机，上位机分别连接光学系统、粉末清除机构、成形系统以及中子衍射仪，用于控制光学系统、粉末清除机构、成形系统以及中子衍射仪的工作、切片文件信息的输入以及中子衍射信号的处理。
19、本发明还包括基于提供的增材制造装置的监测应力演变的增材制造方法，包括以下步骤：
20、s1、打开成形腔室侧壁上的保护气体进气口和保护气体出气口，并将惰性保护气体通过保护气体进气口通入成形腔室内，使成形腔室充满保护气体；
21、s2、光学系统根据切片文件信息对成形缸内材料进行选区融化，成形出零件基体；
22、s3、待零件打印至测试层，光学系统进入待机状态，移动机构将吸粉口移动至成型缸边缘；
23、s4、吸粉器启动，移动机构继续移动，带动吸粉口将成形缸内与成形零件表层粉末抽走；
24、s5、移动机构复位，成型缸内成形平台向上移动，将零件测试区域升高至衍射窗口；
25、s6、中子发射枪发射中子束并从左侧的衍射窗口射入，中子衍射信号接收器从前、后两个衍射窗口处接收测试区域的衍射信号，获得零件测试区域的中子衍射信号，中子衍射信号经过上位机数据处理后获得该区域的内应力；
26、s7、成型缸内成形平台向下移动，移动机构带动刮刀将新一层粉末铺覆至成形平面；
27、s8、重复步骤s2至s7，直至整个零件制造完成，并测得目标区域在增材制造过程中的应力演变。
28、本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
29、1、本发明将增材制造装置与中子衍射仪相结合，对打印过程中材料的应力进行准原位实时监测，获得零件不同区域以及在不同成形工艺下随增材制造过程的应力演变，为不同零件、不同材料成形过程优化提供有效手段，帮助研究人员提升增材制造技术在复杂零件制造中的可靠性和稳定性。
30、2、本发明通过增材制造设备与粉末清除机构的结合实现全自动化；在增材制造设备中加入粉末清除机构，使需要测试的零件可以完全从粉末床中暴露，提高了测试的准确性，且通过完全自动化的成形、清理、检测过程，避免了人工清理粉末时需要长时间暴露在辐射环境中的危险，提高了检测效率。
31、3、基于同一个零件的应力演变检测具有极高的准确性；采用多个不同打印阶段的零件进行应力测量对比的方法，虽然也可以间接获得零件在不同打印阶段的应力变化，但由于不同批次零件的打印条件难以做到完全一致，这会导致检测存在差异，从而降低结果的准确性；本发明提出装置与方法，可以避免不同批次零件差异对结果的影响，极大地提高了结果的准确性。
1.一种监测应力演变的增材制造装置，其特征在于，包括光学系统、粉末清除机构、成形系统以及中子衍射仪，光学系统设于成形系统顶部，粉末清除机构设于成形系统内部；
2.根据权利要求1所述的一种监测应力演变的增材制造装置，其特征在于，成形系统具体包括成形腔室、成形缸、供料缸以及低中子屏蔽材料盖板；
3.根据权利要求1所述的一种监测应力演变的增材制造装置，其特征在于，粉末清除机构具体包括移动机构、刮刀、吸粉口、吸粉管以及安装架；
4.根据权利要求3所述的一种监测应力演变的增材制造装置，其特征在于，移动机构具体包括电机、滑台、滚珠丝杆、直线导轨、同步带以及同步轮；
5.根据权利要求3所述的一种监测应力演变的增材制造装置，其特征在于，还包括吸粉器，吸粉器设置在增材制造过程应力演变原位监测装置的外部，吸粉器连接吸粉管，通过吸粉管连通吸粉口，用于为吸粉口提供负压，抽离粉末。
6.根据权利要求1所述的一种监测应力演变的增材制造装置，其特征在于，还包括机架，成形系统固设在机架上。
7.根据权利要求6所述的一种监测应力演变的增材制造装置，其特征在于，光学系统具体包括激光器、振镜、场镜、保护镜以及光学安装板；
8.根据权利要求7所述的一种监测应力演变的增材制造装置，其特征在于，成形腔室上壁开有光路入射口，用于安装光学系统的保护镜和作为激光入射通道；成形腔室侧壁上还开设有保护气体进气口及保护气体出气口，用于成形腔室内保护气体的输送及排出。
9.根据权利要求1所述的一种监测应力演变的增材制造装置，其特征在于，还包括上位机，上位机分别连接光学系统、粉末清除机构、成形系统以及中子衍射仪，用于控制光学系统、粉末清除机构、成形系统以及中子衍射仪的工作、切片文件信息的输入以及中子衍射信号的处理。
10.基于权利要求1-9任一项所述装置的监测应力演变的增材制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
