понимание технологии EBM
Оглавление
Технология EBM является передовой технологией аддитивного производства с уникальными возможностями. В данном руководстве представлен полный обзор технологии EBM, включая ее работу, преимущества, области применения, поставщиков систем и сравнение с другими процессами 3D-печати.
Введение в электронно-лучевую плавку (ЭЛМ)
Электронно-лучевое плавление - это технология аддитивного производства, при которой электронный луч используется для послойного выборочного расплавления и сплавления частиц металлического порошка. Ключевые особенности:
- В качестве источника энергии для расплавления металлического порошка используется электронный луч
- Изготовление деталей путем выборочного расплавления слоев порошка
- Типичными материалами являются титан, никелевые сплавы, инструментальные стали, алюминий
- Получение полностью плотных деталей с отличными свойствами
- Поддержка сложных геометрических форм, невозможных при литье/обработке
- Обеспечивает свободу проектирования, индивидуальный подход, сокращает время выполнения заказа
EBM обеспечивает превосходные механические свойства, чистоту материала, шероховатость поверхности и точность размеров деталей конечного применения в аэрокосмической, медицинской, автомобильной и других отраслях промышленности.
В данном руководстве представлен подробный обзор процесса EBM, технологий, преимуществ, областей применения, поставщиков систем и сравнение с другими методами AM.
![понимание технологии EBM 1 технология ebm](https://met3dp.com/wp-content/uploads/2023/10/D2.jpg)
Как Технология EBM Работает
Электронно-лучевое плавление позволяет получать детали на следующих основных этапах:
Этапы процесса EBM
- 3D-модель, разработанная в программе CAD, преобразуется в файл .STL
- Файл нарезается на слои и генерируется последовательность сборки
- Металлический порошок равномерно распределяется по рабочей пластине
- Электронный луч избирательно сканирует и расплавляет порошок для сплавления слоев
- Плита опускается, и наносится новый слой порошка
- Процесс повторяется до тех пор, пока не будет послойно собрана вся деталь
- Нерасплавленный порошок поддерживает деталь во время сборки
- Готовая деталь снимается со станка для последующей обработки
- Высокоэнергетический электронный луч обеспечивает быстрое и точное плавление и сварку
- Процесс происходит при высокой температуре в вакууме для обеспечения чистоты
- Неиспользованный порошок извлекается и используется повторно, что позволяет минимизировать количество отходов
Типы систем EBM
В настоящее время существует два основных типа систем EBM:
Типы систем EBM
Тип | Описание |
---|---|
Однолучевая система | Одиночный электронный луч |
Многолучевая система | Несколько параллельных лучей |
- Однолучевые системы используют один мощный электронный луч, обычно 50-60 кВт. Скорость сборки ниже из-за требований к сканированию.
- Многолучевые системы использование нескольких лучей вместе для повышения скорости. Это значительно сокращает время сканирования.
- Мощность одного луча составляет 3-6 кВт. Суммарная мощность многолучевых систем составляет более 10 МВт.
- Многолучевые системы последнего поколения значительно повышают скорость сборки.
- Управление, сканирование и фокусировка пучка являются критически важными подсистемами для прецизионной плавки.
Материалы для ДМ
EBM совместим с целым рядом металлов и сплавов, включая:
Материалы EBM
Материал | Основные свойства | Приложения |
---|---|---|
Титановые сплавы | Высокая прочность, малая масса | Авиакосмическая промышленность, медицина |
Никелевые суперсплавы | Термо/коррозионная стойкость | Лопатки турбины |
Инструментальные стали | Твердость, износостойкость | Инструментальная оснастка, пресс-формы |
Нержавеющие стали | Коррозионная стойкость | Морское оборудование |
Кобальтовый хром | Биосовместимость | Медицинские имплантаты |
Алюминиевые сплавы | Легкий | Автомобили, конструкции |
Медные сплавы | Электропроводность | Электроника |
- Титановые сплавы типа Ti-6Al-4V наиболее распространены для изготовления ответственных деталей аэрокосмической техники.
- Никелевые суперсплавы отлично зарекомендовали себя в высокотемпературных средах, например в турбинных двигателях.
- Инструментальные стали обеспечивают твердость, необходимую для изготовления долговечных пресс-форм и оснастки.
- Биосовместимые сплавы используются для изготовления имплантатов и медицинских изделий.
- EBM поддерживает реактивные металлы, такие как титан и алюминий, лучше, чем лазерные процессы.
Преимущества и достоинства EBM
Основные преимущества, делающие EBM привлекательным для производственных приложений, включают:
Преимущества EBM
- Полностью плотные, без пустот детали
- Отличные механические свойства
- Высокая геометрическая и размерная точность
- Хорошая обработка поверхности и мелкие детали
- Низкие требования к постобработке
- Детали высокой чистоты с меньшим загрязнением
- Меньше отходов материала за счет регенерации порошка
- Поддерживаются сложные внутренние геометрии
- Объединение нескольких деталей в единую конструкцию
Vs. Традиционное производство
- Позволяет создавать более легкие и прочные конструкции, невозможные при литье или механической обработке
- Консолидация сборок в отдельные печатные детали
- Позволяет придавать формы, которые не поддаются формовке или ковке
- Сокращение времени выполнения заказа с нескольких месяцев до нескольких недель
- Снижение затрат при мелкосерийном производстве
Приложения EBM
Преимущества EBM позволяют использовать его для:
Приложения EBM
Промышленность | Используется |
---|---|
Аэрокосмическая промышленность | Лопатки турбин, каркасы конструкций, ракеты |
Медицина | Ортопедические имплантаты, хирургические инструменты |
Автомобильная промышленность | Облегчение опытных образцов, нестандартных деталей |
Инструментальная оснастка | Пресс-формы для литья под давлением, формовочные штампы, оснастка и приспособления |
Энергия | Теплообменники, клапаны, насосы |
Электроника | Экранирование, контакты, системы охлаждения |
- В авиакосмической промышленности широко используется EBM для изготовления более легких и прочных деталей из титана и никелевых сплавов.
- Медицинский сектор использует геометрическую свободу и биосовместимость EBM для изготовления имплантатов.
- Исследователи в области автомобилестроения используют его для создания легких оптимизированных топологических схем.
- Конформные каналы охлаждения могут быть встроены в оснастку для литья под давлением.
- В нефтегазовой промышленности он используется для изготовления деталей, работающих при высоких температурах и давлении.
- В электронике выгодно использовать тонкие детали и токопроводящие сплавы EBM.
-
Порошок Ti45Nb для аддитивного производства
-
Порошок сплава TiNb
-
Порошок сплава TiNbZrSn
-
Ti6Al4V порошок Металлический порошок на основе титана для аддитивного производства
-
Порошок CPTi
-
Порошок TC18 : Раскрытие возможностей карбида титана
-
Порошок TC11 : Исчерпывающее руководство
-
TC4 ELI Powder
-
Лучший порошок Ti-6Al-4V (TC4 Powder) для аддитивного производства
Поставщики систем EBM
К основным производителям систем EBM относятся:
Поставщики EBM-машин
Компания | Машиностроительные бренды |
---|---|
Arcam EBM | Arcam A2X, Q20plus, Spectra H, Q10plus |
GE Additive | Arcam EBM Spectra L, Arcam EBM Spectra H |
Freemelt | Freemelt ONE, Freemelt TWO |
Добавка Wayland | Calder |
- Компания Arcam EBM, ныне входящая в состав GE Additive, является лидером на рынке систем EBM.
- Другие компании, такие как Freemelt и Wayland Additive, предлагают многолучевые EBM-системы нового поколения.
- Производительность станков варьируется от объемов сборки 150 х 150 х 150 мм до более крупных 1000-миллиметровых вариантов.
- Новейшие машины EBM обеспечивают автоматизированную обработку порошка и замкнутый цикл переработки.
- Для различных областей применения предоставляются индивидуальные параметры и учебная поддержка.
Анализ затрат на EBM
Затраты на производство ЭБМ зависят от:
Факторы стоимости EBM
- Цена приобретения машины - от $500 тыс. до более $2 млн.
- Стоимость порошка материала за кг
- Трудозатраты на проектирование, эксплуатацию, последующую обработку деталей
- Объем производства
- Скорость построения и коэффициент использования
- Потребление энергии
- Обслуживание оборудования и накладные расходы
Типовой диапазон
- Мелкие детали из Ti-6Al-4V: $20 - 150 за деталь
- Крупногабаритные аэрокосмические компоненты: $2000 - 15 000+
- Высокосерийное производство с использованием многолучевых систем обеспечивает самые низкие затраты
Сравнение между EBM и другие процессы АМ
EBM против других металлических AM
EBM | Лазерный ПБФ | DED | Струйная обработка вяжущего | |
---|---|---|---|---|
Материалы | Ti, Ni, Al, инструментальные стали | Ti, Al, стали, Ni | Большинство металлов | Нержавеющие стали |
Плотность | Полностью плотный 99% | Полностью плотный 99% | 99% плотный | 90-95% плотный |
Точность | Отлично, ± 0,2% | Отлично, ± 0,1% | Умеренный, ± 1% | Умеренная, ± 0,5% |
Отделка поверхности | Очень хорошо, Ra 25 мкм | Отлично, Ra 10 мкм | Грубая осажденная поверхность | Хорошие показатели после спекания |
Темп строительства | Умеренный | Быстрый | Очень быстро | Умеренный |
Стоимость оборудования | Высокая | Высокая | Умеренный | Низкий |
Приложения | Авиакосмическая промышленность, медицина | Аэрокосмическая промышленность, автомобилестроение | Ремонт, покрытия, крупные детали | Серийное производство |
- Лазерный PBF обеспечивает более высокую скорость построения и более тонкое разрешение, чем EBM.
- EBM обеспечивает превосходные свойства материала при меньших внутренних напряжениях.
- Струйное нанесение связующего является более дешевым, но для получения полной плотности требуется спекание.
- DED работает быстро, но подходит для крупномасштабных промышленных применений.
- Пользователи выбирают процесс в зависимости от материалов, качества, скорости и бюджетных потребностей.
Проблемы и ограничения EBM
Некоторые проблемы, связанные с EBM, включают в себя:
- Высокие затраты на оборудование и материалы
- Ограниченность поставщиков оборудования и сервисной поддержки
- Ограниченный выбор материалов по сравнению с другими АМ
- Более низкая скорость сборки по сравнению с лазерной PBF
- Обращение и переработка порошков химически активных металлов
- Постобработка для снятия внутренних напряжений
- Требование вакуумной среды при сборке
Ведущиеся разработки направлены на увеличение скорости сборки, снижение стоимости оборудования, расширение материальных возможностей и масштабирование процесса для крупносерийного производства.
Перспективы развития Технология EBM
Будущие тенденции в EBM:
- Более высокая скорость сборки с помощью новых многолучевых систем
- Большие строительные платформы размером более 500 мм x 500 мм
- Расширенная номенклатура материалов, включающая больше алюминиевых и медных сплавов
- Улучшенная обработка порошка и замкнутый цикл переработки
- Усовершенствование программного обеспечения для проектирования и оптимизации процессов
- Снижение стоимости оборудования и более широкое внедрение в конечное производство
- Применение в спутниковых компонентах, электротранспорте, инструментальной промышленности и биомедицине
Совершенствование систем EBM позволит расширить их применение в аэрокосмической, автомобильной, медицинской, электронной и энергетической отраслях.
Основные выводы по технологии EBM
- В EBM электронный луч используется для селективного послойного расплавления и сплавления частиц металлического порошка.
- Изготавливает детали практически сетчатой формы с высокой чистотой, плотностью, прочностью и точностью материала.
- Распространенными материалами являются титановые сплавы, никелевые суперсплавы, инструментальные стали, алюминиевые сплавы.
- Аэрокосмическая и медицинская отрасли являются сегодня основными потребителями EBM.
- Обеспечивает преимущества перед литьем, механической обработкой и другими методами AM для сложных геометрических форм.
- Многолучевые системы значительно повышают скорость сборки и масштабируют производство.
- Ведущиеся разработки направлены на расширение материальных возможностей и снижение затрат.
![понимание технологии EBM 11 технология ebm](https://met3dp.com/wp-content/uploads/2023/10/Stainless-Steel-OP431-Powder.jpg)
Вопросы и ответы о технологии EBM
Вопрос: Какие материалы можно обрабатывать с помощью EBM?
О: К распространенным материалам для ЭБМ относятся титановые сплавы, никелевые суперсплавы, инструментальные стали, нержавеющие стали, кобальт-хром, алюминиевые и медные сплавы.
Вопрос: Каковы примеры деталей, производимых компанией EBM?
О: EBM используется для производства критических аэрокосмических компонентов, таких как лопатки турбин, каркасы конструкций, детали двигателей. Она также используется для изготовления медицинских имплантатов, автомобильных прототипов, промышленной оснастки и т.д.
Вопрос: Насколько точным является EBM?
О: EBM обеспечивает превосходную точность размеров в пределах ±0,2% по сравнению с проектными размерами благодаря прецизионному процессу электронно-лучевой плавки.
Вопрос: Является ли EBM более быстрой по сравнению с такими методами 3D-печати металлов, как DMLS?
О: В целом процессы лазерного наплавления порошкового слоя обеспечивают более высокую скорость сборки, чем EBM. Однако новые многолучевые системы EBM стремятся сравняться или превзойти по скорости лазерный PBF.
Вопрос: Какая постобработка требуется для деталей EBM?
О: Типичная последующая обработка включает удаление наростов, термообработку для снятия напряжений, горячее изостатическое прессование, а также механическую обработку или шлифование, если требования к чистоте поверхности являются критическими.
Вопрос: В чем преимущество многолучевого EBM?
О: В многолучевых системах для расплавления слоев используется несколько параллельных электронных пучков. Это обеспечивает значительно более высокую скорость сборки при сохранении свойств материала EBM.
Вопрос: Изготавливаются ли с помощью EBM пористые или абсолютно твердые детали?
О: Компания EBM производит более 991ТП3Т плотных, полностью цельных деталей с отличной целостностью материала и свойствами, пригодными для функционального конечного использования в ответственных приложениях.
Вопрос: Как перерабатывается порошок EBM?
О: Неиспользованный порошок можно собрать, просеять для удаления крупных частиц, смешать со свежим порошком и снова ввести в машину для повторного использования.
Вопрос: Является ли EBM экологически безопасным?
О: EBM имеет преимущества с точки зрения экологичности, поскольку обеспечивает высокий процент повторного использования порошка, малое количество отходов и оптимизированные конструкции с малым весом, что позволяет снизить расход материалов в течение всего жизненного цикла детали.
Поделиться
Facebook
Twitter
LinkedIn
WhatsApp
Электронная почта
MET3DP Technology Co., LTD - ведущий поставщик решений для аддитивного производства со штаб-квартирой в Циндао, Китай. Наша компания специализируется на производстве оборудования для 3D-печати и высокопроизводительных металлических порошков для промышленного применения.
Сделайте запрос, чтобы получить лучшую цену и индивидуальное решение для вашего бизнеса!
Похожие статьи
О компании Met3DP
Воспроизвести видео
Последние обновления
Наш продукт
CONTACT US
Есть вопросы? Отправьте нам сообщение прямо сейчас! После получения Вашего сообщения мы всей командой выполним Ваш запрос.
Получите информацию о Metal3DP
Брошюра о продукции
Получить последние продукты и прайс-лист
![металлический 3dp логотип малый](https://met3dp.com/wp-content/uploads/2023/09/metal-3dp-logo-small.png)
Металлические порошки для 3D-печати и аддитивного производства
КОМПАНИЯ
ПРОДУКТ
ИНФОРМАЦИЯ О КОНТАКТЕ
- Город Циндао, Шаньдун, Китай
- [email protected]
- [email protected]
- +86 19116340731