EBM (electron-beam melting) — 3д печать металлов

  • автор:

EBM (Electron-beam additive manufacturing, or electron-beam melting — электронно-лучевое плавление). Часть семейства плавления с порошковым слоем. Электронно-лучевое плавление использует электронный пучок для плавления металлических частиц вместо СО2-лазера. Последний извлекает электроны из вольфрамовой нити в вакууме.

И ускоряет их проецирование на слой металлического порошка, осажденного на пластину для построения 3D-принтера. Эти электроны смогут селективно плавить порошок. Следовательно, производить деталь. А используемый материал — проводящий металл вместо термопластичного полимера.

Поэтому основным отличием технологии EBM (electron-beam melting — электронно-лучевое плавление) от LPBF является используемый источник тепла. Это одна из технологий 3д печати.

Этот процесс EBM (electron-beam melting — электронно-лучевое плавление) принадлежал шведской компании Arcam с 2002 года. Он позволяет создавать сложные и высокопрочные конструкции. Обратите внимание, что Arcam была приобретена GE Additive в 2016 году. И теперь GE Additive является единственной компанией, которая на сегодняшний день выпускает машины на основе этого процесса.

EBM - процесс электронно-лучевого плавления

В технологии EBM используется электронный луч | Фото: Аркам

EBM (электронно-лучевое плавление) — процесс

Все начинается с 3D моделирования той части, которую вы хотите создать. Вы можете смоделировать его с помощью программного обеспечения САПР, получить его с помощью 3D-сканирования или загрузить модель по вашему выбору.

Затем 3D-модель отправляется в программное обеспечение для нарезки, также называемое слайсером. Которое будет разрезать ее в соответствии с последовательными физическими слоями осажденного материала. После этого слайсер отправит всю эту информацию непосредственно на 3D-принтер, который затем сможет начать процесс производства.

Металлический порошок может быть загружен в бак внутри машины. Он будет откладываться в тонких слоях, которые будут предварительно нагреты перед тем, как слиться с электронным пучком. В частности, этот шаг обеспечивает большую поддержку консольных участков детали. Затем машина повторяет эти шаги столько раз, сколько необходимо для получения всей детали.

По завершении производственного процесса оператор снимает деталь с машины. А затем выбрасывает нерасплавленный порошок с помощью выдувного пистолета или щетки. После этого можно снять опоры для печати и отсоединить деталь от монтажной пластины.

Этапы последующей печати могут включать в себя механическую обработку поверхностей, контактирующих с другими деталями, полировку и т.д. В некоторых случаях может потребоваться нагревание детали в печи в течение нескольких часов для снятия напряжений, вызванных процессом изготовления.

Обратите внимание, что электронно-лучевое плавление должно осуществляться под вакуумом, чтобы правильно работать с электронным пучком. Это также предотвращает окисление порошка при нагревании. В конце производственного процесса большая часть нерасплавленного порошка может быть использована практически напрямую.

Легко понять интерес, который это представляет для производителей. Особенно в авиационном секторе. Где часто случается, что только 20% закупленного материала фактически используется для производства конечной детали. А остальное удаляется механической обработкой и отправляется на переработку.

EBM (electron-beam melting) - материалы и приложения

EBM (electron-beam melting) — материалы и приложения

Используемые материалы должны быть проводящими. Поскольку процесс основан на принципе электрических зарядов. Без этого невозможно взаимодействие между электронным пучком и порошком. Поэтому изготовление электронных или керамических деталей с помощью электронного пучка технически невозможно. И можно использовать только металлы.

Сегодня в основном используются титановые и хром-кобальтовые сплавы. Т.к. Arcam ограничил ассортимент совместимых материалов. Фактически, чтобы иметь возможность использовать или тестировать другой материал, пользователи должны пройти платное обучение. А затем получить разрешение на использование машины по своему усмотрению.

Технология EBM (electron-beam melting — электронно-лучевое плавление) в основном используется в аэронавтике и медицине, особенно для разработки имплантатов. Титановые сплавы особенно интересны из-за их биосовместимых свойств и механических свойств. Они могут предложить легкость и прочность.

Технология широко используется, например, для проектирования турбинных лопаток или деталей двигателя. Технология электронно-лучевой плавки (electron-beam melting — электронно-лучевое плавление) позволит создавать детали быстрее, чем технология LPBF. Но процесс менее точен. А качество получаемого покрытия будет ниже, поскольку порошок более зернистый.

Лазерный или электронный луч

Лазерный или электронный луч?

Этот вопрос регулярно задают производители, которые заинтересованы в 3D-печати по металлу. Ответ зависит главным образом от того, какие приложения вас интересуют. Потому что каждый процесс имеет свои преимущества и ограничения.

Сильные стороны

Скорость изготовления. Электронный пучок может отделиться, чтобы нагреть порошок в нескольких местах одновременно. Что значительно ускоряет производство. С другой стороны, лазер должен сканировать поверхность точка за точкой.

Предварительный нагрев мощности до ее плавления ограничивает деформации. Таким образом, уменьшает потребность в арматуре и опорах во время производства.

Слабые стороны

Точность. На уровне порошка электронный луч немного шире лазерного, что снижает точность.

Размер частей, которые могут быть изготовлены. Самый большой объем сборки Arcam (на станке Q20) представляет собой диаметр 350 мм при высоте 380 мм. С другой стороны, лазерные машины (такие как X-Line of Concept Laser) предлагают объемы производства, по крайней мере, вдвое выше.

Считаете ли вы полезным наше руководство по электронно-лучевой плавке (EBM-electron-beam melting)? Дайте нам знать в комментарии ниже или на наших страницах в соцсетях!

По материалам: https://www.3dnatives.com/en/electron-beam-melting100420174/

Все новости в наших группах: вконтакте, twitter, facebook