EBM電子束熔融金屬3D打印技術(shù)詳解

EBM電子束熔融技術(shù)技術(shù)原理

電子束熔融（EBM）技術(shù)經(jīng)過密集的深度研發(fā)，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于快速原型制作、快速制造、工裝和生物醫(yī)學(xué)工程等領(lǐng)域。EBM技術(shù)使用電子束，將金屬粉末一層一層的融化生成完全致密的零件。

電子束由位于真空腔頂部的電子束槍生成。電子槍是固定的，而電子束則可以受控轉(zhuǎn)向，到達(dá)整個(gè)加工區(qū)域。電子從一個(gè)絲極發(fā)射出來，當(dāng)該絲極加熱到一定溫度時(shí)，就會(huì)放射電子。電子在一個(gè)電場(chǎng)中被加速到光速的一半。然后由兩個(gè)磁場(chǎng)對(duì)電子束進(jìn)行控制。第一個(gè)磁場(chǎng)扮演電磁透鏡的角色，負(fù)責(zé)將電子束聚焦到期望的直徑。然后，第二個(gè)磁場(chǎng)將已聚焦的電子束轉(zhuǎn)向到工作臺(tái)上所需的工作點(diǎn)。

因具有直接加工復(fù)雜幾何形狀的能力，EBM工藝非常適于小批量復(fù)雜零件的直接量產(chǎn)。該工藝使零件定制化成為可能，而且為CAD to Metal 工藝優(yōu)化的零件，可以獲得用其它制造技術(shù)無法形成的幾何形狀，因此，零件將因無與倫比的性能而對(duì)客戶體現(xiàn)其價(jià)值。該工藝直接使用CAD數(shù)據(jù)，一步到位，所以速度很快。設(shè)計(jì)師從完成設(shè)計(jì)開始，在24小時(shí)內(nèi)即可獲得全部功能細(xì)節(jié)。與砂模鑄造或熔模精密鑄造相比，使用該工藝，交貨期將被顯著縮短。

生產(chǎn)過程中，EBM和真空技術(shù)相結(jié)合，可獲得高功率和良好的環(huán)境，從而確保材料性能優(yōu)異。

電子束焊接已成為很多行業(yè)內(nèi)至關(guān)重要的技術(shù)。其好處包括：

1、在窄光束上達(dá)到高功率的能力。

2、真空熔煉的質(zhì)量可保證材料的高強(qiáng)度。

3、真空環(huán)境排除了產(chǎn)生雜質(zhì)的可能，譬如氧化物和氮化物。

4、能熔煉難熔金屬，并且可以將不同的金屬熔合。

與激光燒結(jié)/熔煉相比，EBM還具有以下優(yōu)勢(shì)：

1、電子束功率的高效生成使電力消耗較低，而且安裝和維護(hù)成本較低。

2、由于產(chǎn)出速度高，所以整機(jī)的實(shí)際總功率更高。

3、由于電子束的轉(zhuǎn)向不需要移動(dòng)部件，所以既可提高掃描速度，又使所需的維護(hù)很少。

當(dāng)然，EBM技術(shù)也有劣勢(shì)，包括：

1、需要真空，所以機(jī)器需配備另一個(gè)系統(tǒng)，這要花錢，而且需要維護(hù)（而其好處是，真空排除雜質(zhì)的產(chǎn)生，而且提供了一個(gè)利于自由形狀構(gòu)建的熱環(huán)境）

2、電子束技術(shù)的操作過程會(huì)產(chǎn)生X射線（解決方案：真空腔的合理設(shè)計(jì)可以完美的屏蔽射線。）

典型企業(yè)

瑞典Arcam

Arcam AB 成立于1997年，是瑞典 NASDAQ-OMX 上市公司。公司總部和制造基地均位于瑞典摩恩達(dá)爾（Mölndal），在美國(guó)、意大利、中國(guó)和英國(guó)設(shè)有服務(wù)辦公室。自創(chuàng)立以來，Arcam 一直初心不改：致力于徹底革新復(fù)雜零件的制造工藝。Arcam 提供完整的解決方案：包括電子束熔融(EBM)增材制造（金屬3D打印）設(shè)備、輔助設(shè)備、軟件、金屬粉末以及對(duì)客戶的服務(wù)和培訓(xùn)支持。Arcam 在 EBM 技術(shù)方面申請(qǐng)的核心專利達(dá)25項(xiàng)以上，并從多個(gè)國(guó)家獲得50項(xiàng)以上的專利轉(zhuǎn)讓。

瑞典Arcam AB公 司發(fā)明了世界首臺(tái)利用電子束來熔融金屬粉末，并經(jīng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的精密鑄造成型機(jī)新設(shè)備。它能用于加工專為病人量身定做的植入手術(shù)所需的人工關(guān)節(jié)或其它精 密部件等。該機(jī)器系利用電子束將鈦金屬的粉末在真空中加熱至熔融，并在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)下精確成型（如制成鈦膝關(guān)節(jié)、髖關(guān)節(jié)等等）。由于鈦粉末在真空中熔融 并成型，故可避免在空氣中熔融所帶來的氧化缺陷等質(zhì)量事故。  

文章來源：微小網(wǎng)

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