EBM Teknolojisini Anlamak

EBM Teknolojisi benzersiz yeteneklere sahip gelişmiş bir eklemeli üretim teknolojisidir. Bu kılavuz EBM teknolojisinin işleyişi, faydaları, uygulamaları, sistem tedarikçileri ve diğer 3D baskı süreçleriyle karşılaştırılması dahil olmak üzere kapsamlı bir genel bakış sunmaktadır.

Elektron Işını ile Ergitmeye (EBM) Giriş

Elektron ışını ile eritme, metalik toz parçacıklarını katman katman seçici bir şekilde eritmek ve kaynaştırmak için elektron ışını kullanan bir eklemeli üretim tekniğidir. Temel özellikler:

• Metal tozunu eritmek için enerji kaynağı olarak bir elektron ışını kullanır
• Toz katmanlarını seçici olarak eriterek parçalar oluşturur
• Tipik malzemeler titanyum, nikel alaşımları, takım çelikleri, alüminyum
• Mükemmel özelliklere sahip tamamen yoğun parçalar üretir
• Döküm/işleme ile mümkün olmayan karmaşık geometrileri destekler
• Tasarım özgürlüğü, özelleştirme, daha kısa teslim süreleri sağlar

EBM, havacılık, tıp, otomotiv ve diğer endüstrilerdeki son kullanım parçalarında mükemmel mekanik özellikler, malzeme saflığı, yüzey kalitesi ve boyutsal doğruluk sağlar.

Bu kılavuz EBM süreci, teknolojileri, avantajları, uygulamaları, sistem tedarikçileri ve diğer AM yöntemleriyle karşılaştırılması hakkında ayrıntılı bir genel bakış sunmaktadır.

Nasıl EBM Teknolojisi İşler

Elektron ışını eritme, parçaları aşağıdaki temel adımlarla üretir:

EBM Süreç Adımları

• CAD yazılımında tasarlanan 3D model .STL dosyasına dönüştürülür
• Dosya katmanlara ayrılır ve yapı dizisi oluşturulur
• Metal tozu yapı plakası üzerine eşit olarak yayılır
• Elektron ışını, katmanları kaynaştırmak için tozu seçici olarak tarar ve eritir
• Yapı plakası alçalır ve yeni toz katmanı yayılır
• Süreç, parçanın tamamı katman katman oluşturulana kadar tekrarlanır
• Kaynaşmamış toz, yapım sırasında parçayı destekler
• Tamamlanan parça son işlem için makineden çıkarılır
• Yüksek enerjili elektron ışını hızlı, hassas eritme ve kaynak sağlar
• İşlem, saflık için vakum altında yüksek sıcaklıkta gerçekleşir
• Kullanılmayan toz geri kazanılır ve yeniden kullanılır, böylece atık en aza indirilir

EBM Sistemlerinin Türleri

Şu anda mevcut olan iki ana EBM sistemi türü vardır:

EBM Sistem Türleri

Tip	Açıklama
Tek ışın sistemi	Tek elektron ışını
Çoklu ışın sistemi	Çoklu paralel kirişler

• Tek ışınlı sistemler tipik olarak 50-60kW'lık tek bir yüksek güçlü elektron ışını kullanır. Tarama gereksinimleri nedeniyle yapım hızları daha yavaştır.
• Çoklu ışın sistemleri Daha yüksek hız için birden fazla ışını birlikte kullanır. Tarama süresini önemli ölçüde azaltır.
• Tek ışın gücü 3-6kW arasında değişmektedir. Çoklu ışın sistemlerinde toplam güç 10MW'ın üzerindedir.
• Son nesil çoklu ışın sistemleri, üretim hızlarını önemli ölçüde artırır.
• Işın kontrolü, tarama ve odaklama, hassas eritme için kritik alt sistemlerdir.

EBM için Malzemeler

EBM, aşağıdakiler de dahil olmak üzere bir dizi metal ve alaşımla uyumludur:

EBM Malzemeleri

Malzeme	Anahtar Özellikler	Uygulamalar
Titanyum alaşımları	Yüksek mukavemet, düşük ağırlık	Havacılık ve uzay, medikal
Nikel süper alaşımları	Isı/korozyon direnci	Türbin kanatları
Takım çelikleri	Sertlik, aşınma direnci	Takımlar, kalıplar
Paslanmaz çelikler	Korozyon direnci	Denizcilik donanımı
Kobalt krom	Biyouyumluluk	Tıbbi implantlar
Alüminyum alaşımlar	Hafif	Otomotiv, yapılar
Bakır alaşımları	Elektriksel iletkenlik	Elektronik

• Ti-6Al-4V gibi titanyum alaşımları kritik havacılık ve uzay bileşenleri için en yaygın olanıdır.
• Nikel süper alaşımlar, türbin motorları gibi yüksek sıcaklıklı ortamlarda mükemmeldir.
• Takım çelikleri, uzun ömürlü kalıplar ve takımlar için gerekli sertliği sağlar.
• Biyouyumlu alaşımlar implantlar ve tıbbi cihazlar için kullanılır.
• EBM, titanyum ve alüminyum gibi reaktif metalleri lazer tabanlı proseslerden daha iyi destekler.

EBM'nin Faydaları ve Avantajları

EBM'yi üretim uygulamaları için cazip kılan temel faydalar şunlardır:

EBM Faydaları

• Tamamen yoğun, boşluksuz parçalar
• Mükemmel mekanik özellikler
• Yüksek geometrik ve boyutsal doğruluk
• İyi yüzey kalitesi ve ince detaylar
• Düşük işlem sonrası gereksinimleri
• Daha az kirlenme ile yüksek saflıkta parçalar
• Toz geri kazanımı sayesinde daha az malzeme atığı
• Karmaşık iç geometriler desteklenir
• Birden fazla parçayı tek bir tasarımda birleştirir

Karşı. Geleneksel Üretim

• Döküm veya talaşlı imalat ile mümkün olmayan daha hafif, daha güçlü tasarımlara olanak sağlar
• Montajları tek basılı parçalar halinde birleştirir
• Kalıplanamayan veya dövülemeyen şekillere izin verir
• Teslim süresini aylardan haftalara indirir
• Küçük seri üretim için maliyetleri düşürür

EBM Uygulamaları

EBM'nin avantajları onu aşağıdakiler için uygun kılmaktadır:

EBM Uygulamaları

Endüstri	Kullanım Alanları
Havacılık ve Uzay	Türbin kanatları, yapısal çerçeveler, roketler
Tıbbi	Ortopedik implantlar, cerrahi aletler
Otomotiv	Prototiplerin hafifletilmesi, özel parçalar
Aletler	Enjeksiyon kalıpları, şekillendirme kalıpları, jigler ve fikstürler
Enerji	Isı eşanjörleri, vanalar, pompalar
Elektronik	Ekranlama, kontaklar, soğutma sistemleri

• Havacılık ve uzay, daha hafif, daha güçlü titanyum ve nikel alaşımlı parçalar için EBM'yi yaygın olarak kullanmaktadır.
• Medikal sektörü, implantlar için EBM'nin geometrik özgürlüğünden ve biyouyumluluğundan yararlanıyor.
• Otomotiv araştırmacıları bunu hafif optimize edilmiş topoloji tasarımları üretmek için kullanmaktadır.
• Konformal soğutma kanalları enjeksiyon kalıplama için kalıplara yerleştirilebilir.
• Petrol ve gaz endüstrisi bunu yüksek sıcaklık, yüksek basınç bileşenleri için kullanır.
• Elektronik, EBM'nin ince detaylarından ve iletken alaşımlarından faydalanır.

EBM Sistemleri Tedarikçileri

EBM sistemleri sağlayan başlıca üreticiler şunlardır:

EBM Makine Tedarikçileri

Şirket	Makine Markaları
Arcam EBM	Arcam A2X, Q20plus, Spectra H, Q10plus
GE Katkı Maddesi	Arcam EBM Spectra L, Arcam EBM Spectra H
Freemelt	Freemelt ONE, Freemelt TWO
Wayland Katkı Maddesi	Calder

• Şu anda GE Additive'in bir parçası olan Arcam EBM, EBM sistemlerinde pazar lideridir.
• Freemelt ve Wayland Additive gibi diğer şirketler daha yeni nesil çok ışınlı EBM sistemleri sunmaktadır.
• Makine kapasiteleri 150 mm x 150 mm x 150 mm yapı hacimlerinden daha büyük 1000 mm versiyonlara kadar değişmektedir.
• En yeni EBM makineleri otomatik toz işleme ve kapalı döngü geri dönüşüm sağlar.
• Farklı uygulamalar için özelleştirilmiş parametreler ve eğitim desteği sağlanmaktadır.

EBM için Maliyet Analizi

EBM üretim maliyetleri şunlara bağlıdır:

EBM Maliyet Faktörleri

• Makine satın alma fiyatı - $500,000 ila $2 milyon üzeri
• Kg başına toz malzeme maliyeti
• Parça tasarımı, operasyon, işlem sonrası için işçilik maliyetleri
• Üretim hacmi
• Yapı hızı ve kullanım oranları
• Enerji tüketimi
• Ekipman bakımı ve genel giderler

Tipik Aralık

• Ti-6Al-4V'de küçük parçalar: $20 - parça başına 150
• Daha büyük havacılık bileşenleri: $2000 - 15.000+
• Çok ışınlı sistemlerle yüksek hacimli üretim en düşük maliyetleri sağlar

Arasındaki Karşılaştırma EBM ve Diğer AM Süreçleri

EBM vs. Diğer Metal AM

	EBM	Lazer PBF	DED	Binder Jetting
Malzemeler	Ti, Ni, Al, takım çelikleri	Ti, Al, çelikler, Ni	Çoğu metal	Paslanmaz çelikler
Yoğunluk	Tamamen yoğun 99%	Tamamen yoğun 99%	99% yoğun	90-95% yoğun
Doğruluk	Mükemmel, ± 0,2%	Mükemmel, ± 0,1%	Orta, ± 1%	Orta, ± 0,5%
Yüzey İşlemi	Çok iyi, Ra 25 μm	Mükemmel, Ra 10 μm	Yatırıldığı gibi kaba	Sinterleme sonrası iyi
Yapı Oranı	Orta düzeyde	Hızlı	Çok hızlı	Orta düzeyde
Ekipman Maliyeti	Yüksek	Yüksek	Orta düzeyde	Düşük
Uygulamalar	Havacılık ve uzay, medikal	Havacılık ve uzay, otomotiv	Onarım, kaplamalar, büyük parçalar	Seri üretim

• Lazer PBF, EBM'den daha hızlı yapı hızları ve daha ince çözünürlük sunar.
• EBM, daha az iç gerilim ile mükemmel malzeme özellikleri sağlar.
• Bağlayıcı püskürtme daha düşük maliyetlidir ancak tam yoğunluk için sinterleme gerekir.
• DED hızlıdır ancak büyük ölçekli endüstriyel uygulamalara uygundur.
• Kullanıcılar malzeme, kalite, hız ve bütçe ihtiyaçlarına göre süreç seçerler.

EBM'nin Zorlukları ve Sınırlamaları

EBM ile ilgili bazı zorluklar şunlardır:

• Yüksek makine ve malzeme maliyetleri
• Sınırlı ekipman tedarikçisi ve servis desteği
• Diğer AM'lere kıyasla kısıtlı malzeme seçimi
• Lazer PBF'ye göre daha düşük yapı hızları
• Reaktif metal tozlarının taşınması ve geri dönüşümü
• İç gerilimleri azaltmak için işlem sonrası
• Yapılar sırasında vakum ortamı gerekliliği

Devam eden gelişmeler, üretim hızlarını artırmayı, ekipman maliyetlerini düşürmeyi, malzeme kapasitesini genişletmeyi ve süreci yüksek hacimli üretim için daha ölçeklenebilir hale getirmeyi amaçlamaktadır.

Gelecek için Görünüm EBM Teknolojisi

EBM'de gelecek trendleri:

• Yeni çok ışınlı sistemler ile daha yüksek inşa hızları
• Daha büyük yapı platformları 500 mm x 500 mm üzerinde
• Daha fazla alüminyum ve bakır alaşımı içeren genişletilmiş malzeme yelpazesi
• Geliştirilmiş toz işleme ve kapalı döngü geri dönüşüm
• Tasarım ve süreç optimizasyonu için yazılım geliştirmeleri
• Azaltılmış ekipman maliyetleri ve son kullanım üretimi için daha geniş çapta benimsenme
• Uydu bileşenleri, elektrikli ulaşım, takım ve biyomedikal sektörlerindeki uygulamalar

EBM sistemlerindeki ilerlemeler havacılık, otomotiv, tıp, elektronik ve enerji sektörlerinde benimsenmeyi artıracaktır.

EBM Teknolojisine İlişkin Temel Çıkarımlar

• EBM, metal toz parçacıklarını katman katman seçici olarak eritmek ve kaynaştırmak için bir elektron ışını kullanır.
• Yüksek malzeme saflığı, yoğunluğu, mukavemeti ve doğruluğu ile net şekle yakın parçalar üretir.
• Titanyum alaşımları, nikel süper alaşımları, takım çelikleri, alüminyum alaşımları yaygın malzemelerdir.
• Havacılık ve tıp sektörleri günümüzde EBM'nin başlıca uygulayıcılarıdır.
• Karmaşık geometriler için döküm, işleme ve diğer AM yöntemlerine göre avantajlar sağlar.
• Çok ışınlı sistemler, üretim hızlarını önemli ölçüde artırır ve üretimi ölçeklendirir.
• Devam eden gelişmeler malzeme kapasitesini artırmayı ve maliyetleri düşürmeyi amaçlamaktadır.

EBM Teknolojisi Hakkında SSS

S: EBM ile hangi malzemeler işlenebilir?

C: Yaygın EBM malzemeleri arasında titanyum alaşımları, nikel süper alaşımları, takım çelikleri, paslanmaz çelikler, kobalt krom, alüminyum alaşımları ve bakır alaşımları bulunur.

S: EBM tarafından üretilen bazı parça örnekleri nelerdir?

C: EBM, türbin kanatları, yapısal çerçeveler, motor parçaları gibi kritik havacılık bileşenlerini üretmek için kullanılır. Ayrıca tıbbi implantlar, otomotiv prototipleri, endüstriyel takımlar ve daha fazlası için de kullanılır.

S: EBM ne kadar doğrudur?

C: EBM, hassas elektron ışını eritme işlemi sayesinde tasarım boyutlarına kıyasla ±0,2% sapma dahilinde mükemmel boyutsal doğruluk sunar.

S: EBM, DMLS gibi metal 3D baskı yöntemlerinden daha mı hızlı?

C: Genel olarak, lazer toz yatağı füzyon prosesleri şu anda EBM'den daha yüksek inşa hızları sunmaktadır. Ancak yeni çok ışınlı EBM sistemleri, lazer PBF hızlarını yakalamayı veya aşmayı hedeflemektedir.

S: EBM parçaları için hangi son işlemler gereklidir?

C: Tipik son işlem, desteklerin kaldırılması, gerilim giderici ısıl işlem, Sıcak İzostatik Presleme ve yüzey kalitesi gereksinimleri kritikse işleme veya taşlamayı içerir.

S: Çok ışınlı EBM'nin faydası nedir?

C: Çok ışınlı sistemler katmanları eritmek için birden fazla paralel elektron ışını kullanır. Bu, EBM malzeme özelliklerini korurken çok daha hızlı yapı oranları sağlar.

S: EBM gözenekli veya tamamen katı parçalar üretiyor mu?

C: EBM, zorlu uygulamalarda işlevsel son kullanıma uygun, mükemmel malzeme bütünlüğüne ve özelliklere sahip 99%'nin üzerinde yoğun, tamamen katı parçalar üretmektedir.

S: EBM tozu nasıl geri dönüştürülür?

C: Kullanılmayan toz toplanabilir, büyük parçacıkları gidermek için elenebilir, taze tozla karıştırılabilir ve yeniden kullanılmak üzere makineye yeniden verilebilir.

S: EBM çevre dostu mudur?

C: EBM, yüksek toz yeniden kullanım oranları, düşük atık ve parçanın yaşam döngüsü boyunca malzeme kullanımını azaltan hafif optimize edilmiş tasarımlar sayesinde sürdürülebilirlik avantajlarına sahiptir.

daha fazla 3D baskı süreci öğrenin