Úvod do procesu ebm
Obsah
Tavení elektronovým paprskem (EBM) je aditivní výrobní proces, který využívá elektronový paprsek k selektivnímu tavení kovového prášku po vrstvách a vytváří tak zcela husté díly. Tento průvodce poskytuje podrobný přehled o. Proces EBM včetně způsobu fungování, materiálů, aplikací, výhod, konstrukčních aspektů, vybavení, následného zpracování, kontroly kvality, srovnání, nákladů a nejčastějších dotazů.
Úvod do tavení elektronovým svazkem (EBM)
Tavení elektronovým svazkem je typ aditivní výroby s tavením práškového lože, při níž elektronový svazek selektivně taví oblasti práškového lože a vytváří tak díly po vrstvách.
Mezi hlavní výhody EBM patří:
- Plně husté kovové díly
- Vynikající mechanické vlastnosti
- Dobrá kvalita povrchu a rozlišení
- Vysoká rychlost výroby a nízké náklady na jeden díl
- Potřeba minimálních podpůrných struktur
- Opakovatelné a konzistentní výsledky
EBM umožňuje přímou výrobu složitých, vysoce výkonných kovových komponentů pro letecké, lékařské, automobilové a průmyslové aplikace.
![Úvod do procesu ebm 1 proces ebm](https://met3dp.com/wp-content/uploads/2023/09/18Ni300-Powder.jpg)
Jak funguje proces EBM
Proces EBM zahrnuje následující klíčové kroky:
Proces tavení elektronovým paprskem
- Model CAD rozřezaný na vrstvy
- Prášek rozetřete do tenké vrstvy
- Elektronový paprsek skenuje a taví prášek
- Vrstva natavená na předchozí vrstvy
- Opakování po vrstvách, dokud není část postavena
- Netavený prášek podporuje část
- Vyjmutí ze stroje a následné zpracování
Selektivním tavením vrstev prášku lze přímo z digitálních dat vyrábět složité geometrie.
Materiály pro EBM
EBM může zpracovávat celou řadu vodivých materiálů včetně:
- Slitiny titanu jako Ti6Al4V
- Kobalt-chromové slitiny
- Superslitiny na bázi niklu
- Nástrojové oceli jako H13
- Slitiny hliníku
- Čistá měď
- Drahé kovy jako zlato, stříbro
Pomocí technologie EBM lze tisknout standardní i vlastní slitiny optimalizované pro AM. Povaha práškového lože umožňuje zpracování slitin, které se jinými metodami snadno nezpracovávají.
Aplikace EBM
EBM je vhodný pro komponenty, které využívají:
- Složité geometrie možné pouze s AM
- Krátká doba výroby
- Vysoký poměr pevnosti a hmotnosti
- Dobrá odolnost proti únavě a lomu
- Vynikající mechanické vlastnosti
- Biokompatibilita a odolnost proti korozi
- Výkon při vysokých teplotách
- Konsolidace dílů - snížení počtu montážních kroků
Průmyslové aplikace zahrnují:
- Letectví a kosmonautika: konstrukční držáky, kola turbodmychadla, díly motoru
- Zdravotnictví: ortopedické implantáty, chirurgické nástroje
- Automobilový průmysl: odlehčené příhradové konstrukce
- Průmysl: výměníky tepla, díly pro manipulaci s kapalinami
EBM podporuje inovativní konstrukce napříč odvětvími díky širokému výběru slitin a vynikajícím mechanickým vlastnostem.
Výhody aditivní výroby pomocí tavení elektronovým svazkem
Mezi hlavní výhody procesu EBM patří:
- Plně husté kovové díly - Dosáhněte hustoty 99,9%+ odpovídající a překračující vlastnosti odlitku.
- Mechanické vlastnosti - Vynikající pevnost, únavová životnost, tvrdost a odolnost proti lomu.
- Vysoké míry výstavby - Při současném skenování více oblastí je možné dosáhnout více než 100 cm3/hod.
- Nízké provozní náklady - Hlavním provozním nákladem je elektřina. Spotřebuje méně energie než laserové procesy.
- Minimální podpory - Díly se při stavbě samy udržují a po zpracování vyžadují jen malé množství podpěr.
- Recyklovatelnost prášku - Nespotřebovaný prášek lze znovu použít, čímž se výrazně sníží náklady na materiál.
- Snížení množství odpadu - Velmi vysoká míra opětovného použití prášku a výroba téměř čistého tvaru vede k menšímu množství odpadu než při obrábění.
- Konsolidace části - Kombinujte sestavy do jednotlivých tištěných dílů, abyste snížili počet výrobních a montážních kroků.
Pro výrobu kovů v leteckém, lékařském, automobilovém a průmyslovém průmyslu přináší EBM vysoce výkonnou aditivní výrobu, které se jiné metody jen tak nevyrovnají.
Úvahy o návrhu EBM
Aby bylo možné plně využít výhod EBM, měly by návrhy dodržovat zásady designu AM:
- Použití organických, bionických tvarů, které nelze opracovat obráběním.
- Minimalizace podpěr návrhem vhodné geometrie
- Optimalizace tloušťky stěn pro vyvážení rychlosti a pevnosti
- Zohlednění možností minimální velikosti prvků
- Orientujte díly tak, abyste maximalizovali rozlišení a mechanické vlastnosti.
- Konsolidace podsestav do jednotlivých dílů, pokud je to možné.
- Uvažujme vliv vrstevnaté výroby
- Konstrukce vnitřních kanálků pro odstranění neroztaveného prášku
Spolupracujte se zkušenými inženýry AM na návrhu vysoce výkonných dílů přizpůsobených možnostem EBM.
Vybavení pro proces EBM
Systémy EBM se skládají z:
- Sloup elektronového svazku - Výkonný elektronový paprsek
- Kazety s práškem - Dodávka čerstvého prášku
- Zásobníky prášku - Podávání prášku po vrstvách
- Sestavení nádrže - Obsahuje stavební plošinu a rostoucí díly
- Vakuové čerpadlo - Udržuje vysoký podtlak při stavbě
- Ovládací prvky - Software pro přípravu a sledování sestav
Průmyslové systémy EBM umožňují výrobu prototypů i sériovou výrobu. Mezi výrobce patří Arcam EBM a GE Additive.
Klíčové specifikace stroje EBM:
- Velikost stavební obálky - průměr až 500 mm, výška až 380 mm
- Výkon paprsku - až 3,7 kW
- Zaostření paprsku - až do velikosti bodu 0,1 mm
- Rychlost sestavování - možnost více než 700 cm3/hod.
- Vakuum - Vyžaduje se vysoké vakuum 10-4 mbar
- Přesná kontrola vrstvy - tloušťka 0,05 mm
Možnosti, jako je více zásobníků prášku nebo paprsková děla, umožňují vyšší výkon. Konstrukční komora je během tisku udržována ve vysokém vakuu pomocí integrovaných vakuových vývěv.
![Úvod do procesu ebm 2 proces ebm](https://met3dp.com/wp-content/uploads/2023/10/TC4-Powder.jpg)
Následné zpracování EBM
Po vytištění procházejí díly následným zpracováním:
- Odstranění prášku - Přebytečný prášek se získá a přesívá pro další použití.
- Odstranění podpory - Minimální nutnost ručního odstranění podpory
- Tepelné zpracování - Odlehčení napětí a změna mikrostruktury podle potřeby
- Povrchová úprava - Obrábění, tryskání, broušení nebo leštění, pokud je to nutné.
Vzhledem k tomu, že podpůrné struktury jsou minimální a vysoké hustoty je dosaženo přímo ze stroje EBM, je následné zpracování ve srovnání s některými jinými metodami AM relativně jednoduché.
Kontrola kvality pro EBM
Konzistentní výsledky vysoké kvality vyžadují postupy, jako jsou:
- Validační sestavy pro zadání parametrů a ověření vlastností
- Sledování vlastností prášku a jeho opětovné použití
- Zkoušky mechanických vlastností pro kvalifikaci
- CT skenování nebo rentgenová kontrola složitých vnitřních geometrií
- Kontroly přesnosti rozměrů
- Měření drsnosti povrchu
- Dokumentace parametrů sestavení a sledovatelnost šarží
- Pravidelná kalibrace a údržba zařízení EBM
Spolupracujte se zkušenými dodavateli s přísnými systémy kvality přizpůsobenými pro regulovaná odvětví vyžadující kvalifikaci dílů.
Srovnání EBM s jinými aditivními metodami
EBM vs. SLM:
- EBM využívá elektrony, zatímco SLM laser.
- EBM má vyšší rychlost výroby, zatímco SLM nabízí jemnější rozlišení.
- EBM nevyžaduje inertní plyn, zatímco SLM obvykle používá dusík.
- Obě vyrábějí téměř plně husté kovové díly v práškovém loži.
EBM vs. Binder Jetting:
- EBM taví prášek, zatímco tryskání pojiva lepí částice dohromady.
- EBM vytváří >99% husté díly, zatímco tryskání pojiva vytváří "zelený" díl vyžadující spékání.
- Kovy EBM si zachovávají vynikající vlastnosti, zatímco tryskání pojivem má nižší výkon.
EBM vs. DED:
- EBM využívá pro DED práškové lože vs. vyfukovaný prášek
- EBM má vyšší přesnost a kvalitu povrchu, zatímco DED je rychlejší.
- EBM má minimální podporu, zatímco DED potřebuje více podpory.
U malých až středních objemů kovových dílů pro konečné použití konkuruje EBM ostatním procesům AM na bázi práškové technologie v oblasti nákladů.
Rozdělení nákladů na díly EBM
Při analýze nákladů na části EBM jsou klíčovými faktory:
- Náklady na stroj - Hodinová sazba operativního leasingu. Provozní náklady ~$100-$300/hod.
- Práce - Konstrukce dílů, optimalizace, předběžné a následné zpracování.
- Prášek - Výběr materiálu a míra opětovného použití výrazně ovlivňují náklady.
- Energie - Elektrická energie pro provoz stroje EBM a pomocných zařízení.
- Kontrola kvality - Stupeň testování závisí na aplikaci.
- Následné zpracování - Převážně automatizované znamená nižší náklady na zpracování.
- Svazek - Zřizovací náklady jsou fixní a při vyšších objemech se amortizují.
Využití konstrukčních pravidel EBM a kvalitativních postupů přizpůsobených výrobním aplikacím poskytuje velmi cenově výhodné kovové díly, kterých nelze dosáhnout jinými způsoby.
Inovační trendy v technologii EBM
Pokroky v technologii a aplikacích EBM zahrnují:
- Větší konstrukční obálky a vyšší rychlost skenování umožňující větší objem výroby
- Nová generace vícepaprskových systémů pro zvýšení propustnosti
- Rozšířené možnosti materiálů, jako je měď, hliník a vlastní slitiny.
- Automatizovaná manipulace s práškem a interní metrologické zařízení
- Hybridní obráběcí centra EBM a CNC
- Návrhový software integrující funkce EBM pro "design for AM"
- Optimalizace dodavatelského řetězce pomocí distribuovaných výrobních modelů
Tyto inovace povedou k většímu rozšíření EBM v regulovaných odvětvích, která ocení kvalitu, konzistenci a výkonnost této technologie.
![Úvod do procesu ebm 3 proces ebm](https://met3dp.com/wp-content/uploads/2023/10/AlSi50.jpg)
FAQ
Otázka: Jaké materiály můžete pomocí EBM zpracovávat?
Odpověď: Běžně se zpracovává titan, niklové superslitiny, nástrojové oceli, kobalt-chrom, hliník a drahé kovy. Lze použít standardní i zakázkové slitiny optimalizované pro AM.
Otázka: Jaká odvětví používají EBM?
Odpověď: Letecký, lékařský, automobilový a průmyslový průmysl využívají EBM pro vysoce výkonné kovové díly pro konečné použití, které nelze snadno vyrobit konvenčním způsobem.
Otázka: Jaká je typická povrchová úprava?
Odpověď: Typická je povrchová úprava po vytištění v rozmezí 15-25 mikronů Ra, ale v případě potřeby ji lze dodatečným zpracováním dále zlepšit.
Otázka: Jak přesné je obrábění EBM v porovnání s obráběním CNC?
Odpověď: Rozměrová přesnost v rozmezí 0,1-0,3% je pro technologii EBM standardem, který je u většiny prvků srovnatelný s přesností obrábění nebo ji překračuje.
Otázka: Jaké typy vnitřních kanálů a geometrie lze vyrobit?
Odpověď: Pomocí technologie EBM lze spolehlivě vyrábět složité kanály a mřížky volného tvaru o průměru až 1-2 mm.
Otázka: Můžete galvanicky pokovovat díly EBM?
Odpověď: Ano, díly EBM mohou být elektricky vodivé a v případě potřeby snadno přijímají pokovení, jako je chrom, zlato nebo stříbro.
Otázka: Jsou mechanické vlastnosti srovnatelné s tepanými kovy?
Odpověď: Ano, díly EBM splňují nebo překračují pevnost v tahu, únavu a odolnost proti lomu kovaných ekvivalentů.
Otázka: Jak dlouho trvá výroba dílu?
Odpověď: Rychlost výroby závisí na geometrii, ale na moderních strojích EBM se pohybuje v rozmezí 5-20 cm3/hod, což umožňuje rychlé zpracování.
Otázka: Vyžaduje EBM nějaké podpory?
Odpověď: Vzhledem k vysoké teplotě práškového lože je zapotřebí minimálních podpěr. Zkracuje dobu následného zpracování.
Otázka: Je EBM šetrný k životnímu prostředí?
Odpověď: EBM má dobré reference v oblasti udržitelnosti díky vysoké míře opětovného použití prášku a nízkému množství odpadu ve srovnání se subtraktivními procesy. Spotřeba energie na jeden díl se u zařízení novější generace snižuje.
Sdílet na
Facebook
Cvrlikání
LinkedIn
WhatsApp
E-mailem
MET3DP Technology Co., LTD je předním poskytovatelem řešení aditivní výroby se sídlem v Qingdao v Číně. Naše společnost se specializuje na zařízení pro 3D tisk a vysoce výkonné kovové prášky pro průmyslové aplikace.
Dotaz k získání nejlepší ceny a přizpůsobeného řešení pro vaše podnikání!
Související články
O Met3DP
Přehrát video
Nedávná aktualizace
Náš produkt
KONTAKTUJTE NÁS
Nějaké otázky? Pošlete nám zprávu hned teď! Po obdržení vaší zprávy obsloužíme vaši žádost s celým týmem.
![malé kovové 3dp logo](https://met3dp.com/wp-content/uploads/2023/09/metal-3dp-logo-small.png)
Kovové prášky pro 3D tisk a aditivní výrobu
SPOLEČNOST
PRODUKT
kontaktní informace
- Město Qingdao, Shandong, Čína
- [email protected]
- [email protected]
- +86 19116340731