Электронно-лучевая плавка 3d принтер

Обзор Электронно-лучевая плавка 3d-принтера

Электронно-лучевая плавка 3d принтер это технология аддитивного производства, обычно используемая для 3D-печати металлических деталей. Электронный луч избирательно плавит металлический порошок слой за слоем на основе CAD-модели для создания сложных геометрических форм, не имеющих аналогов в традиционном производстве.

3D-принтеры EBM предлагают такие преимущества, как свобода проектирования, массовая кастомизация, уменьшение количества отходов и облегчение веса. Основные области применения - аэрокосмическая, медицинская, стоматологическая и автомобильная промышленность. Материалы, напечатанные на системах EBM, включают титан, никелевые сплавы, нержавеющую сталь, алюминий и кобальт-хром.

Типы 3D-принтеров EBM

Процесс печати EBM

Процесс печати EBM происходит следующим образом:

1. Металлический порошок равномерно распределяется по рабочей пластине с помощью ракельного механизма
2. Электронный луч избирательно нагревает металлический порошок до температуры около 80% температуры плавления, спекая частицы вместе.
3. Электронный луч совершает второй проход, быстро расплавляя материал в соответствии с геометрией слоя.
4. Плита опускается, и на область построения наносится еще один слой порошка
5. Шаги 2-4 повторяются до тех пор, пока вся деталь не будет собрана из слоев расплавленного металла

Аппаратные компоненты принтера EBM

Принтеры EBM содержат следующие основные аппаратные компоненты, обеспечивающие процесс печати:

• Электронная пушка: Генерирует сфокусированный электронный луч для выборочного расплавления металлического порошка в соответствии с данными CAD, введенными в принтер. Электроны испускаются из катода с вольфрамовой нитью и ускоряются до высокой кинетической энергии. Электромагниты фокусируют и отклоняют луч.
• Обработка порошка: В бункерах для порошка хранится сырье, которое ссыпается на печатную форму перед каждым слоем печати. Пересыпанный порошок собирается и просеивается для повторного использования.
• Постройте танк: Герметичная камера, в которой происходит плавление слоев при высокой температуре в вакууме. Такие элементы, как нагревательные элементы и тепловые экраны, поддерживают температуру до 1000°C в зоне сборки.
• Система управления: Позволяет управлять такими рабочими параметрами, как скорость, мощность луча, шаблоны сканирования и температура, через программное обеспечение интерфейса принтера. Также облегчает загрузку моделей CAD.

Печатные материалы EBM

Преимущества 3D-печати EBM

Ограничения печати EBM

Распределение затрат

Ниже приведено сравнение стоимости изготовления 10-кобальтовых хромированных зубных корон на принтере Arcam EBM:

В отличие от этого, изготовление восковой модели + литье по выплавляемым моделям для 10 изделий обойдется в $600 за единицу - таким образом, EBM предлагает значительное снижение стоимости единицы продукции, особенно при больших объемах.

Электронно-лучевая плавка 3d принтер Поставщики

Среди ведущих производителей оборудования для EBM-принтеров и поставщиков металлических порошковых материалов можно назвать следующих:

Средняя стоимость системы составляет от $500 000 до $1 млн, включая вспомогательное оборудование, например, станции удаления порошка. Материалы варьируются от $100 за кг для алюминия до $800 за кг для специальных никелевых суперсплавов.

Электронно-лучевая плавка 3d принтер Стандарты и сертификаты

Ключевые стандарты, связанные с качеством, спецификациями и контролем процесса для систем электронно-лучевой плавки, включают в себя:

Оборудование EBM и система качества производителя могут быть сертифицированы по стандарту ISO 9001. Для аэрокосмических применений применяются дополнительные спецификации, например AS9100D.

Электронно-лучевое плавление по сравнению с другими видами AM металлов

Применение Электронно-лучевая плавка 3d принтер

Благодаря своей способности создавать сложные геометрические формы из различных высокоэффективных металлов, электронно-лучевая плавка находит применение в таких отраслях, как:

Аэрокосмическая промышленность: Облегчение аэрокосмических компонентов, таких как кронштейны и стойки из титановых и никелевых сплавов, позволяет повысить топливную эффективность. EBM также позволяет объединить каналы для подачи жидкости и элементы крепления в отдельные детали.

Медицина и стоматология: Кобальт-хромовые и титановые имплантаты с пористой поверхностью, способствующей остеоинтеграции, могут быть адаптированы к анатомии пациента с помощью EBM. Значительная индивидуализация и сокращение отходов по сравнению с традиционными стандартными размерами и формами имплантатов.

Автомобили: Облегченные детали, такие как алюминиевые или титановые клапанные крышки и тормозные суппорты, снижают вес автомобиля, что позволяет улучшить топливную экономичность. Короткие партии турбокомпрессоров, оптимизированных для гонок, также экономически выгодны.

Оснастка: Конформные каналы охлаждения могут быть встроены в оснастку для литья под давлением для ускорения времени цикла. Быстрое выполнение 10-20 итераций компоновки каналов охлаждения возможно при использовании EBM по сравнению с неделями при использовании традиционных методов.

Вопросы и ответы

Резюме

Электронно-лучевое плавление использует концентрированный мощный пучок электронов в вакууме для выборочного послойного сплавления частиц металлического порошка до образования полностью плотных деталей. 3D-принтеры EBM создают очень сложные геометрии, не сравнимые ни с одной другой технологией, что делает возможным изготовление деталей на заказ, облегчение и объединение деталей в различных отраслях промышленности - от медицинского оборудования до аэрокосмических компонентов. Хотя максимальные объемы печати ограничены по сравнению с другими технологиями аддитивной обработки металлов или традиционными технологиями, электронно-лучевое плавление открывает новые возможности проектирования и гибкие производственные подходы, которые ранее не были возможны.

узнать больше о процессах 3D-печати