Введение в процесс EBM
Оглавление
Электронно-лучевая плавка (EBM) — это процесс аддитивного производства, в котором электронный луч используется для избирательного плавления металлического порошка слой за слоем для создания полностью плотных деталей. В этом руководстве представлен подробный обзор Процесс EBM включая принцип работы, материалы, применение, преимущества, особенности проектирования, оборудование, постобработку, контроль качества, сравнения, затраты и часто задаваемые вопросы.
Введение в электронно-лучевую плавку (ЭЛМ)
Электронно-лучевая плавка — это тип аддитивного производства методом плавления в порошковом слое, при котором электронный луч избирательно сплавляет области порошкового слоя для создания послойных деталей.
К основным преимуществам EBM относятся:
- Полностью плотные металлические детали
- Отличные механические свойства
- Хорошее качество поверхности и разрешение
- Высокая скорость сборки и низкие затраты на деталь
- Необходимы минимальные поддерживающие структуры
- Повторяемые и стабильные результаты
EBM обеспечивает прямое производство сложных, высокопроизводительных металлических компонентов для аэрокосмической, медицинской, автомобильной и промышленной промышленности.
![Введение в процесс ebm 1 процесс ЭБМ](https://met3dp.com/wp-content/uploads/2023/09/18Ni300-Powder.jpg)
Как работает процесс EBM
Процесс EBM включает в себя следующие ключевые этапы:
Процесс электронно-лучевой плавки
- Модель САПР, разделенная на слои
- Порошок распределить тонким слоем
- Электронный луч сканирует и плавит порошок
- Слой слит с предыдущими слоями
- Повторяется послойно, пока деталь не будет построена.
- Деталь опоры из нерасплавленного порошка
- Снятие с машины и постобработка
Путем выборочного плавления слоев порошка можно создавать изделия сложной геометрии непосредственно на основе цифровых данных.
Материалы для ДМ
EBM может обрабатывать широкий спектр проводящих материалов, включая:
- Титановые сплавы, такие как Ti6Al4V.
- Кобальт-хромовые сплавы
- Суперсплавы на основе никеля
- Инструментальные стали типа H13.
- Алюминиевые сплавы
- Чистая медь
- Драгоценные металлы, такие как золото, серебро
С помощью технологии EBM можно печатать как стандартные, так и специальные сплавы, оптимизированные для AM. Характер слоя порошка позволяет получать сплавы, которые трудно обрабатывать другими методами.
Приложения EBM
EBM хорошо подходит для компонентов, которые имеют следующие преимущества:
- Сложная геометрия возможна только с AM
- Короткие сроки изготовления
- Высокое соотношение прочности и массы
- Хорошая устойчивость к усталости и разрушению
- Отличные механические свойства
- Биосовместимость и коррозионная стойкость
- Высокая температурная производительность
- Консолидация деталей – сокращение количества операций сборки
Промышленные приложения включают в себя:
- Аэрокосмическая промышленность: конструктивные кронштейны, колеса турбокомпрессора, детали двигателя.
- Медицина: ортопедические имплантаты, хирургические инструменты.
- Автомобильная промышленность: облегченные решетчатые конструкции
- Промышленность: теплообменники, детали для работы с жидкостями.
EBM поддерживает инновационные разработки во всех отраслях благодаря широкому выбору сплавов и превосходным механическим свойствам.
Преимущества производства присадок для электронно-лучевой плавки
Ключевые преимущества процесса EBM включают в себя:
- Полностью плотные металлические детали – Достичь плотности 99,9%+, соответствующей литейным свойствам и превосходящей их.
- Механические свойства – Превосходная прочность, усталостная долговечность, твердость и сопротивление разрушению.
- Высокие темпы сборки – Возможна скорость более 100 см3/час при одновременном сканировании нескольких областей.
- Низкие эксплуатационные расходы – Электроэнергия является основной статьей эксплуатационных расходов. Потребляйте меньше энергии, чем лазерные процессы.
- Минимальные поддержки – Детали самоподдерживаются во время сборки, что требует незначительной последующей обработки при удалении опор.
- Возможность вторичной переработки порошка – Неиспользованный порошок можно использовать повторно, что существенно снижает затраты на материалы.
- Сокращение отходов – Очень высокая степень повторного использования порошка и получение практически готовой формы приводит к меньшему количеству отходов, чем при механической обработке.
- Объединение частей – Объединяйте сборки в отдельные печатные детали, чтобы сократить этапы производства и сборки.
Для производства металлов в аэрокосмической, медицинской, автомобильной и промышленной сферах EBM обеспечивает высокопроизводительные результаты аддитивного производства, которые трудно сравнить с другими методами.
Особенности проектирования ЭБМ
Чтобы в полной мере использовать преимущества EBM, проекты должны следовать принципам проектирования AM:
- Используйте органические, бионические формы, которые невозможно получить при механической обработке.
- Минимизируйте опоры, спроектировав соответствующую геометрию.
- Оптимизируйте толщину стенок для баланса скорости и прочности.
- Учитывайте возможности минимального размера объекта.
- Ориентируйте детали для максимального увеличения разрешения и механических свойств.
- По возможности объединяйте подсборки в отдельные детали.
- Учитывайте эффекты послойного изготовления.
- Спроектировать внутренние каналы для удаления нерасплавленного порошка
Работайте с опытными инженерами-инженерами AM для разработки высокопроизводительных деталей, адаптированных к возможностям EBM.
Оборудование для процесса EBM
Системы EBM состоят из:
- Электронно-лучевая колонна — Мощный электронный луч
- Кассеты для порошка - Доставить свежий порошок
- Порошковые бункеры – Подача порошка послойно
- Построить танк – Содержит платформу для сборки и растущие детали.
- Вакуумный насос – Поддерживает высокий вакуум во время сборки
- Средства управления – Программное обеспечение для подготовки и мониторинга сборок
Промышленные EBM-системы позволяют создавать как прототипы, так и серийное производство. Производители включают Arcam EBM и GE Additive.
Ключевые характеристики машины EBM:
- Размер оболочки конструкции – диаметр до 500 мм, высота до 380 мм.
- Мощность луча – До 3,7 кВт
- Фокус луча – размер пятна до 0,1 мм
- Скорость сборки – возможна более 700 см3/час.
- Вакуум – требуется высокий вакуум 10–4 мбар.
- Точный контроль слоя – толщина 0,05 мм
Такие опции, как несколько бункеров для порошка или лучевые пистолеты, обеспечивают более высокую производительность. Во время печати в рабочей камере поддерживается высокий вакуум с помощью встроенных вакуумных насосов.
![Введение в процесс ebm 2 процесс ЭБМ](https://met3dp.com/wp-content/uploads/2023/10/TC4-Powder.jpg)
Постобработка EBM
После печати детали проходят постобработку:
- Удаление порошка – Излишки порошка собираются и просеиваются для повторного использования.
- Удаление опоры – Необходимо минимальное удаление опоры вручную
- Термическая обработка – Снятие стресса и изменение микроструктуры по мере необходимости.
- Обработка поверхности – Механическая обработка, пескоструйная обработка, шлифовка или полировка при необходимости.
Поскольку опорные структуры минимальны, а высокая плотность достигается непосредственно на машине EBM, постобработка относительно проста по сравнению с некоторыми другими методами AM.
Контроль качества для EBM
Для получения стабильно высокого качества результатов необходимы такие процедуры, как:
- Сборки проверки для набора параметров и проверки свойств.
- Мониторинг характеристик порошка и его повторное использование
- Испытание механических свойств для квалификации
- КТ-сканирование или рентгеновский контроль сложной внутренней геометрии
- Проверка точности размеров
- Измерение шероховатости поверхности
- Документирование параметров сборки и отслеживание партий
- Периодическая калибровка и техническое обслуживание оборудования EBM.
Работайте с опытными поставщиками со строгими системами качества, адаптированными для регулируемых секторов, требующих квалификации деталей.
Чем EBM отличается от других аддитивных методов
EBM против SLM:
- EBM использует электроны, а SLM использует лазер.
- EBM имеет более высокую скорость сборки, а SLM предлагает более высокое разрешение.
- EBM не требует инертного газа, тогда как SLM обычно использует азот.
- Оба производят почти полностью плотные металлические детали в порошковом слое.
EBM против Binder Jetting:
- EBM плавит порошок, а струя связующего склеивает частицы вместе
- EBM создает детали с плотностью >99%, а струйная обработка связующим дает «зеленую» деталь, требующую спекания.
- Металлы EBM сохраняют превосходные свойства, в то время как струйная обработка связующего имеет более низкие характеристики.
EBM против DED:
- EBM использует порошковый слой вместо выдувного порошка для DED
- EBM имеет более высокую точность и чистоту поверхности, тогда как DED быстрее.
- EBM имеет минимальную поддержку, тогда как DED нуждается в большей поддержке.
При небольших и средних объемах конечного использования металлических деталей EBM выгодно конкурирует с другими процессами AM на основе порошков по стоимости.
Распределение стоимости деталей EBM
При анализе затрат на детали EBM ключевые факторы включают в себя:
- Затраты на оборудование – Почасовая ставка операционной аренды. Работает ~$100–$300/час.
- Труд – Проектирование деталей, оптимизация, пред/постобработка.
- Порошок – Выбор материала и степень повторного использования существенно влияют на затраты.
- Энергия – Электричество для работы машины EBM и вспомогательного оборудования.
- Контроль качества – Степень тестирования зависит от приложения.
- Постобработка – Преимущественно автоматизация означает снижение затрат на обработку.
- Объем – Установка представляет собой фиксированную стоимость, амортизируемую при более высоких объемах.
Использование правил проектирования EBM и процедур обеспечения качества, адаптированных для производственных применений, позволяет получить очень экономичные металлические детали, недостижимые другими способами.
Инновационные тенденции в технологии EBM
Достижения в области технологий и приложений EBM включают:
- Увеличенные размеры конвертов и более высокая скорость сканирования позволяют увеличить объемы производства.
- Многолучевые системы нового поколения для увеличения пропускной способности
- Расширенный выбор материалов, таких как медь, алюминий и специальные сплавы.
- Автоматизированное оборудование для обработки порошков и внутреннее метрологическое оборудование
- Гибридные обрабатывающие центры EBM и CNC
- Программное обеспечение для проектирования, объединяющее возможности EBM для «проектирования для AM»
- Оптимизация цепочки поставок с помощью моделей распределенного производства
Эти инновации будут способствовать более широкому внедрению EBM в регулируемых отраслях, где ценится качество, последовательность и производительность этой технологии.
![Введение в процесс ebm 3 процесс ЭБМ](https://met3dp.com/wp-content/uploads/2023/10/AlSi50.jpg)
ЧАСТО ЗАДАВАЕМЫЕ ВОПРОСЫ
Вопрос: Какие материалы вы можете обрабатывать с помощью EBM?
Ответ: Обычно обрабатываются титан, никелевые суперсплавы, инструментальные стали, кобальт-хром, алюминий и драгоценные металлы. Могут использоваться как стандартные, так и специальные сплавы, оптимизированные для AM.
Вопрос: Какие отрасли используют EBM?
Ответ: Аэрокосмическая, медицинская, автомобильная и промышленная отрасли используют EBM для производства высокопроизводительных металлических деталей конечного использования, которые нелегко изготовить традиционными методами.
Вопрос: Какова типичная отделка поверхности?
Ответ: Типичная обработка поверхности после печати в диапазоне Ra 15–25 микрон, но при необходимости ее можно улучшить путем последующей обработки.
Вопрос: Насколько точна EBM по сравнению с обработкой на станке с ЧПУ?
Ответ: Точность размеров в пределах 0,1–0,3% является стандартной для технологии EBM и сопоставима или превосходит точность механической обработки для большинства функций.
Вопрос: Какие типы внутренних каналов и геометрий могут быть изготовлены?
Ответ: Сложные каналы и решетки произвольной формы диаметром до 1-2 мм можно надежно изготовить с помощью технологии EBM.
Вопрос: Можете ли вы гальванизировать детали EBM?
О: Да, детали EBM могут быть электропроводными и при необходимости легко подвергаться хромированию, золоту или посеребрению.
Вопрос: Сопоставимы ли механические свойства с коваными металлами?
О: Да, детали EBM соответствуют или превосходят прочность на растяжение, усталость и сопротивление разрушению кованых аналогов.
Вопрос: Сколько времени занимает изготовление детали?
О: Скорость сборки зависит от геометрии, но на современных машинах EBM она колеблется в пределах 5–20 см3/час, что позволяет ускорить выполнение работ.
Вопрос: Требует ли EBM какой-либо поддержки?
Ответ: Из-за высокой температуры порошкового слоя необходимы минимальные опоры. Сокращает время постобработки.
Вопрос: Является ли EBM экологически безопасным?
Ответ: EBM имеет хорошие показатели устойчивого развития благодаря высокой степени повторного использования порошка и низкому уровню отходов по сравнению с субтрактивными процессами. Потребление энергии на деталь снижается с появлением оборудования нового поколения.
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