ebm sürecine giriş

Elektron ışını eritme (EBM), tamamen yoğun parçalar oluşturmak üzere metal tozunu katman katman seçici olarak eritmek için elektron ışını kullanan bir eklemeli üretim sürecidir. Bu kılavuz, EBM'ye derinlemesine bir genel bakış sağlar. EBM süreci Nasıl çalıştığı, malzemeler, uygulamalar, avantajlar, tasarım hususları, ekipman, işlem sonrası, kalite kontrol, karşılaştırmalar, maliyetler ve SSS'ler dahil.

Elektron Işını ile Ergitmeye (EBM) Giriş

Elektron ışını eritme, bir elektron ışınının parçaları katman katman oluşturmak için bir toz yatağının bölgelerini seçici olarak kaynaştırdığı bir toz yatağı füzyon katkılı üretim türüdür.

EBM'nin temel faydaları şunlardır:

• Tamamen yoğun metal parçalar
• Mükemmel mekanik özellikler
• İyi yüzey kalitesi ve çözünürlük
• Yüksek üretim hızları ve parça başına düşük maliyetler
• Minimum destek yapıları gerekli
• Tekrarlanabilir ve tutarlı sonuçlar

EBM, havacılık, tıp, otomotiv ve endüstriyel uygulamalarda karmaşık, yüksek performanslı metal bileşenlerin doğrudan üretimini sağlar.

EBM Süreci Nasıl İşler?

EBM süreci aşağıdaki temel adımları içerir:

Elektron Işını Eritme Süreci

• Katmanlara dilimlenmiş CAD modeli
• İnce tabaka halinde yayılmış toz
• Elektron ışını tozu tarar ve eritir
• Önceki katmanlar üzerine kaynaşmış katman
• Parça oluşturulana kadar katmanlar halinde tekrarlanır
• Kaynaşmamış toz destek parçası
• Makineden çıkarma ve işlem sonrası

Toz katmanlarının seçici olarak eritilmesiyle, karmaşık geometriler doğrudan dijital verilerden üretilebilir.

EBM için Malzemeler

EBM, aşağıdakiler de dahil olmak üzere bir dizi iletken malzemeyi işleyebilir:

• Ti6Al4V gibi titanyum alaşımları
• Kobalt krom alaşımları
• Nikel bazlı süper alaşımlar
• H13 gibi takım çelikleri
• Alüminyum alaşımlar
• Saf bakır
• Altın, gümüş gibi değerli metaller

AM için optimize edilmiş hem standart hem de özel alaşımlar EBM teknolojisi ile basılabilir. Toz yatağı yapısı, diğer yöntemlerle kolayca işlenemeyen alaşımlara izin verir.

EBM Uygulamaları

EBM, aşağıdakilerden yararlanan bileşenler için çok uygundur:

• Sadece AM ile mümkün olan karmaşık geometriler
• Kısa teslim üretim süreleri
• Yüksek mukavemet/ağırlık oranı
• İyi yorulma ve kırılma direnci
• Mükemmel mekanik özellikler
• Biyouyumluluk ve korozyon direnci
• Yüksek sıcaklık performansı
• Parça konsolidasyonu - montaj adımlarını azaltın

Endüstri uygulamaları şunları içerir:

• Havacılık ve uzay: yapısal braketler, turboşarj tekerlekleri, motor parçaları
• Medikal: ortopedik implantlar, cerrahi aletler
• Otomotiv: hafifletilmiş kafes yapılar
• Endüstriyel: ısı eşanjörleri, akışkan taşıma parçaları

EBM, geniş alaşım seçenekleri ve mükemmel mekanik özellikleri sayesinde sektörler genelinde yenilikçi tasarımları destekler.

Elektron Işınıyla Eritme Katmanlı İmalatın Avantajları

EBM sürecinin temel faydaları şunlardır:

• Tamamen yoğun metal parçalar - Döküm özellikleriyle eşleşen ve aşan 99,9%+ yoğunluğa ulaşın.
• Mekanik özellikler - Mükemmel mukavemet, yorulma ömrü, sertlik ve kırılma direnci.
• Yüksek yapı oranları - Birden fazla bölgeyi aynı anda tarayarak 100 cm3/saatten daha fazlası mümkündür.
• Düşük işletme maliyetleri - Elektrik birincil işletme maliyetidir. Lazer tabanlı proseslere göre daha az enerji tüketir.
• Minimal destekler - Parçalar yapım sırasında kendi kendini destekler ve işlem sonrası çok az destek kaldırma gerektirir.
• Toz geri dönüştürülebilirliği - Kullanılmayan toz yeniden kullanılabilir ve malzeme maliyetlerini önemli ölçüde azaltır.
• Azaltılmış atık - Çok yüksek toz yeniden kullanım oranları ve net şekle yakın üretim, talaşlı imalat süreçlerinden daha az atıkla sonuçlanır.
• Parça konsolidasyonu - Üretim ve montaj adımlarını azaltmak için montajları tek bir basılı parça halinde birleştirin.

Havacılık, tıp, otomotiv ve endüstriyel uygulamalarda metal üretimi için EBM, diğer yöntemlerle kolayca eşleştirilemeyen yüksek performanslı eklemeli üretim sonuçları sunar.

EBM Tasarımında Dikkat Edilmesi Gerekenler

EBM avantajlarından tam olarak yararlanmak için tasarımlar AM tasarım ilkelerini takip etmelidir:

• Talaşlı imalatla mümkün olmayan organik, biyonik şekiller kullanın
• Uygun geometri tasarlayarak destekleri en aza indirin
• Hız ve güç dengesi için duvar kalınlıklarını optimize edin
• Minimum özellik boyutu yeteneklerini hesaba katın
• Çözünürlüğü ve mekanik özellikleri en üst düzeye çıkarmak için parçaları yönlendirin
• Mümkün olduğunda alt montajları tek parçalar halinde birleştirin
• Katmanlı üretimin etkilerini göz önünde bulundurun
• Erimemiş tozun uzaklaştırılması için iç kanallar tasarlayın

EBM yeteneklerine göre uyarlanmış yüksek performanslı parçalar tasarlamak için deneyimli AM mühendislik uzmanlarıyla çalışın.

EBM Süreci için Ekipman

EBM sistemleri şunlardan oluşur:

• Elektron ışını kolonu - Güçlü elektron ışını
• Toz kasetleri - Taze toz sağlayın
• Toz hazneleri - Tozu katmanlı olarak besleyin
• Tank inşa edin - Yapı platformu ve büyüyen parçalar içerir
• Vakum pompası - Yapılar sırasında yüksek vakum sağlar
• Kontroller - Yapıları hazırlamak ve izlemek için yazılım

Endüstriyel EBM sistemleri hem prototipleme hem de hacimli üretime olanak sağlar. Üreticiler arasında Arcam EBM ve GE Additive bulunmaktadır.

Anahtar EBM Makine Özellikleri:

• Yapı zarf boyutu - 500 mm'ye kadar çap, 380 mm'ye kadar yükseklik
• Işın gücü - 3,7 kW'a kadar
• Işın odağı - 0,1 mm spot boyutuna kadar
• Yapı hızı - 700 cm3/saat üzerinde mümkün
• Vakum - Yüksek 10-4 mbar vakum gereklidir
• Hassas katman kontrolü - 0,05 mm kalınlık

Çoklu toz hazneleri veya ışın tabancaları gibi seçenekler daha yüksek verim sağlar. Yapı haznesi, entegre vakum pompaları kullanılarak baskı sırasında yüksek vakum altında tutulur.

EBM Son İşlem

Baskıdan sonra parçalar son işleme tabi tutulur:

• Toz giderme - Fazla toz geri kazanılır ve yeniden kullanım için elenir
• Destek kaldırma - Minimum manuel destek kaldırma gerekli
• Isıl işlem - Gerilimin azaltılması ve mikroyapının gerektiği gibi değiştirilmesi
• Yüzey bitirme - Gerekirse işleme, kumlama, taşlama veya parlatma

Destek yapıları minimal olduğundan ve doğrudan EBM makinesinden yüksek yoğunluk elde edildiğinden, işlem sonrası diğer bazı AM yöntemlerine kıyasla nispeten basittir.

EBM için Kalite Kontrol

Tutarlı yüksek kaliteli sonuçlar aşağıdaki gibi prosedürler gerektirir:

• Parametreleri çevirmek ve özellikleri doğrulamak için doğrulama yapıları
• Toz özelliklerinin izlenmesi ve yeniden kullanımı
• Kalifikasyon için mekanik özelliklerin test edilmesi
• Karmaşık iç geometrilerin CT taraması veya X-ray incelemesi
• Boyutsal doğruluk kontrolleri
• Yüzey pürüzlülüğünün ölçümü
• Yapı parametrelerinin ve parti izlenebilirliğinin belgelendirilmesi
• EBM ekipmanının periyodik kalibrasyonu ve bakımı

Parça kalifikasyonu gerektiren düzenlenmiş sektörler için uyarlanmış titiz kalite sistemlerine sahip deneyimli tedarikçilerle çalışın.

EBM Diğer Katkı Yöntemleriyle Nasıl Karşılaştırılır?

EBM vs SLM:

• EBM elektronları kullanırken SLM lazer kullanır
• EBM daha yüksek üretim hızlarına sahipken SLM daha ince çözünürlük sunar
• EBM inert gaz gerektirmezken SLM normalde nitrojen kullanır
• Her ikisi de toz yatağında neredeyse tamamen yoğun metal parçalar üretir

EBM vs Binder Jetting:

• EBM tozu eritirken bağlayıcı püskürtme parçacıkları birbirine yapıştırır
• EBM >99% yoğunluğunda parçalar üretirken, bağlayıcı püskürtme sinterleme gerektiren "yeşil" bir parça üretir
• EBM metalleri mükemmel özelliklerini korurken, bağlayıcı püskürtme daha düşük performansa sahiptir

EBM vs DED:

• EBM, DED için üflemeli toza karşı toz yatağı kullanır
• EBM daha yüksek hassasiyete ve yüzey kalitesine sahipken DED daha hızlıdır
• EBM minimum desteğe sahipken, DED daha fazla desteğe ihtiyaç duymaktadır

Düşük ila orta hacimli son kullanım metal parçaları için EBM, maliyet konusunda diğer toz bazlı AM prosesleriyle olumlu bir rekabet içindedir.

EBM Parçalarının Maliyet Dağılımı

EBM parça maliyetlerini analiz ederken, temel faktörler şunları içerir:

• Makine maliyetleri - Saatlik işletme kira oranı. ~$100-$300/saat çalışır.
• İşgücü - Parça tasarımı, optimizasyon, ön/son işleme.
• Toz - Malzeme seçimi ve yeniden kullanım oranları maliyetleri büyük ölçüde etkiler.
• Enerji - EBM makinesini ve yardımcı ekipmanı çalıştırmak için elektrik.
• Kalite kontrol - Test derecesi uygulamaya bağlıdır.
• İşlem sonrası - Çoğunlukla otomatikleştirilmiş olması daha düşük işlem maliyetleri anlamına gelir.
• Cilt - Kurulum, daha yüksek hacimlerde amorti edilen sabit maliyettir.

EBM tasarım kurallarından ve üretim uygulamaları için özel olarak hazırlanmış kalite prosedürlerinden yararlanmak, başka yollarla elde edilemeyen çok uygun maliyetli metal parçalar sağlar.

EBM Teknolojisinde İnovasyon Trendleri

EBM teknolojisi ve uygulamalarındaki gelişmeler şunları içerir:

• Daha yüksek hacimli üretime olanak tanıyan daha büyük yapı zarfları ve daha hızlı tarama oranları
• Daha fazla verim için yeni nesil çok ışınlı sistemler
• Bakır, alüminyum ve özel alaşımlar gibi genişletilmiş malzeme seçenekleri
• Otomatik toz işleme ve dahili metroloji ekipmanı
• Hibrit EBM ve CNC işleme merkezleri
• "AM için tasarım" için EBM yeteneklerini entegre eden tasarım yazılımı
• Dağıtık üretim modelleri ile tedarik zinciri optimizasyonu

Bu yenilikler, teknolojinin kalitesini, tutarlılığını ve performansını takdir eden düzenlemeye tabi sektörlerde EBM'nin daha fazla benimsenmesini sağlayacaktır.

SSS

S: EBM ile hangi malzemeleri işleyebiliyorsunuz?

C: Titanyum, nikel süper alaşımları, takım çelikleri, kobalt krom, alüminyum ve değerli metaller yaygın olarak işlenir. AM için optimize edilmiş hem standart hem de özel alaşımlar kullanılabilir.

S: EBM hangi sektörlerde kullanılıyor?

C: Havacılık, tıp, otomotiv ve sanayi sektörleri, geleneksel olarak kolayca üretilemeyen yüksek performanslı son kullanım metal parçaları için EBM'den yararlanıyor.

S: Tipik yüzey kalitesi nedir?

C: 15-25 mikron Ra aralığındaki baskılı yüzeyler tipiktir, ancak gerekirse işlem sonrası ile daha da iyileştirilebilir.

S: CNC işlemeye kıyasla EBM ne kadar doğrudur?

C: 0,1-0,3% arasındaki boyutsal doğruluk EBM teknolojisi için standarttır ve çoğu özellik için işlenmiş doğrulukla karşılaştırılabilir veya aşılabilir.

S: Ne tür iç kanallar ve geometriler üretilebilir?

C: 1-2 mm'ye kadar çaplara sahip karmaşık serbest biçimli kanallar ve kafesler EBM teknolojisi kullanılarak güvenilir bir şekilde üretilebilir.

S: EBM parçalarını elektrolizle kaplayabilir misiniz?

C: Evet, EBM parçaları elektriksel olarak iletken olabilir ve gerektiğinde krom, altın veya gümüş kaplama gibi kaplamaları kolayca kabul edebilir.

S: Mekanik özellikler dövme metallerle karşılaştırılabilir mi?

C: Evet, EBM parçaları dövme eşdeğerlerinin gerilme mukavemetini, yorulma ve kırılma direncini karşılar veya aşar.

S: Bir parçanın üretilmesi ne kadar sürer?

C: Yapım hızı geometriye bağlıdır ancak modern EBM makinelerinde 5-20 cm3/saat arasında değişir ve hızlı geri dönüş sağlar.

S: EBM herhangi bir destek gerektiriyor mu?

C: Yüksek toz yatağı sıcaklığı nedeniyle minimum destek gereklidir. İşlem sonrası süreyi azaltır.

S: EBM çevre dostu mudur?

C: EBM, yüksek toz yeniden kullanım oranları ve eksiltici süreçlere kıyasla düşük atık nedeniyle iyi sürdürülebilirlik referanslarına sahiptir. Yeni nesil ekipmanlarla parça başına enerji kullanımı azalmaktadır.

daha fazla 3D baskı süreci öğrenin