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3D打印技術(shù)動(dòng)態(tài)

EBM電子束熔融技術(shù)(ElectronBeamMelting)

發(fā)布時(shí)間:2018-04-27

技術(shù)原理
電子束熔融技術(shù)(Electron Beam Melting)簡(jiǎn)稱EBM技術(shù),是近年來一種新興的先進(jìn)金屬快速成型制造技術(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。其原理是將零件的三維實(shí)體模型數(shù)據(jù)導(dǎo)入EBM設(shè)備,然后在EBM設(shè)備的工作艙內(nèi)平鋪一層微細(xì)金屬粉末薄層,利用高能電子束經(jīng)偏轉(zhuǎn)聚焦后在焦點(diǎn)所產(chǎn)生的高密度能量使被掃描到的金屬粉末層在局部微小區(qū)域產(chǎn)生高溫,導(dǎo)致金屬微粒熔融,電子束連續(xù)掃描將使一個(gè)個(gè)微小的金屬熔池相互融合并凝固,連接形成線狀和面狀金屬層。由于電子束的能量利用率高,熔化穿透能力強(qiáng),可加工材料山清水秀廣泛等特點(diǎn),使EBM在人體植入、航空航天小批量零件快速制造等方面具獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。
技術(shù)特點(diǎn)
優(yōu)勢(shì):
1. 具有直接加工復(fù)雜幾何形狀的能力,如空腔、網(wǎng)格結(jié)構(gòu)等,近凈成型,尺寸精度達(dá)到±0.2mm;
2. 在窄光束上達(dá)到高功率的能力,成型效率較高,達(dá)到55~80 cm3/hr,與砂模鑄造或熔模精密鑄造相比,顯著縮短生產(chǎn)周期;
3. 真空熔煉排除了雜質(zhì)(如氧化物和氮化物),保證材料的高強(qiáng)度;
4. 能熔煉難熔金屬,并且可以將不同的金屬熔合;
5. 成型環(huán)境溫度高(700℃以上),零件殘余應(yīng)力?。?br/>6. 成型過后的剩余粉末可以回收再利用。
當(dāng)然,EBM技術(shù)也有不足,比如:
1. 成型設(shè)備需另配備抽真空系統(tǒng),而且需要維護(hù),增加了成本;
2. 打印過程會(huì)產(chǎn)生X射線(合理設(shè)計(jì)真空腔可以有效屏蔽射線)。
材料:
EBM技術(shù)采用金屬粉末為原材料,其應(yīng)用范圍相當(dāng)廣泛,尤其在難熔、難加工材料方面有突出用途,包括鈦合金、鈦基金屬間化合物、不銹鋼、鈷鉻合金、鎳合金等,其制品能實(shí)現(xiàn)高度復(fù)雜性并達(dá)到較高的力學(xué)性能。
前可用的材料包括:

  • Ti6Al4V

  •  Ti6Al4V ELI

  • 鈦粉Commercially Pure, Grade 2

  • CoCr, ASTM F75


研發(fā)中的材料

  • Inconell-718, 625(含鈮、鉬的鎳鉻鐵合金)

  • Beryllium/AlBeMet(鈹鋁合金)

  • GRCop-84(Cu、Cr、Nb合金)

  • TiAl

  • MMC’s(金屬基復(fù)合材料)

  • Stainless Steels-316L, 17-4PH

  • Gradient Materials

  • Aluminium Alloys

典型企業(yè):瑞典Arcam
Arcam 公司致力于徹底革新復(fù)雜金屬零件的制造工藝,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?。┰O(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。在醫(yī)療領(lǐng)域,為病人制作個(gè)體化的人工關(guān)節(jié),而在航空航天領(lǐng)域,為飛行器打印復(fù)制精密零部件。點(diǎn)擊鏈接進(jìn)入Arcam3D打印機(jī)
 

EBM設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖

 
發(fā)動(dòng)機(jī)尾椎

發(fā)動(dòng)機(jī)葉輪
 

渦輪機(jī)葉片,材料為γ鈦鋁

 
渦輪機(jī)壓縮機(jī)承重體,鈦鋁合金
 

具有小梁結(jié)構(gòu)的Fixa Ti-PorTM髖臼杯,鈦鋁合金

 
位于華盛頓州的Walter Reed陸軍醫(yī)療中心植入了超過70個(gè)由EBM技術(shù)制造的定制化骨小梁結(jié)構(gòu)顱頜面植入物,EBM生產(chǎn)的多孔顱骨修復(fù)植入物已經(jīng)植入人體(華盛頓瓦特李德空軍醫(yī)院)
 
航天飛行器起落架組成部分
材料:Ti6Al4V
重量:4.5 kg

多孔結(jié)構(gòu)

賽車變速箱體
材料:Ti6Al4V
質(zhì)量:2,5 kg

 

賽車懸掛部件
 
鈦合金盆骨
 

個(gè)體化顱骨模型
材料:Ti6Al4V
大?。?25 x 160 x 170 mm
重量:2.5 kg
制造時(shí)間:24 hours
 

模仿骨組織具有多孔小梁結(jié)構(gòu)的火箭噴嘴