EBM 3D打印工藝的原理、特點及應用
電子束熔融成型法(Electron Beam Melting,EBM)由Arcam公司發明,是金屬增材制造的另一種方式。其工藝過程與SLM非常相似,最大的區別是能量源由激光換成了電子束。
一、EBM工藝的原理
電子束熔融(EBM)技術經過密集的深度研發,現已廣泛應用于快速原型制作、快速制造、工裝和生物醫學工程等領域。EBM技術使用電子束,將金屬粉末一層一層的融化生成完全致密的零件。


電子束由位于真空腔頂部的電子束槍生成。電子槍是固定的,而電子束則可以受控轉向,到達整個加工區域。電子從一個絲極發射出來,當該絲極 加熱到一定溫度時,就會放射電子。電子在一個電場中被加速到光速的一半。然后由兩個磁場對電子束進行控制。第一個磁場扮演電磁透鏡的角色,負責將電子束聚 焦到期望的直徑。然后,第二個磁場將已聚焦的電子束轉向到工作臺上所需的工作點。


因具有直接加工復雜幾何形狀的能力,EBM工藝非常適于小批量復雜零件的直接量產。該工藝使零件定制化成為可能,而且為CAD to Metal工藝優化的零件,可以獲得用其它制造技術無法形成的幾何形狀,因此,零件將因無與倫比的性能而對客戶體現其價值。該工藝直接使用CAD數據,一 步到位,所以速度很快。設計師從完成設計開始,在24小時內即可獲得全部功能細節。與砂模鑄造或熔模精密鑄造相比,使用該工藝,交貨期將被顯著縮短。
生產過程中,EBM和真空技術相結合,可獲得高功率和良好的環境,從而確保材料性能優異。

二、EBM工藝的優勢、劣勢
1)在窄光束上達到高功率的能力,能打印難熔金屬,并且可以將不同的金屬熔合。
2)真空環境排除了產生雜質的可能,譬如氧化物和氮化物,真空熔煉的質量可保證材料的高強度。
3)激光束式不實施預熱,電子束式實施預熱。電子束式的溫差小,殘余應力低,加工支撐所需較少。
4)EBM工藝加工過程中會預熱粉末,粉末會呈現假燒結狀態,不利于小孔、縫隙類特征打印,如1mm的孔易被粉末堵死。
5)EBM設備需要真空系統,硬件資金投入更高,而且需要維護。電子束技術的操作過程會產生X射線(解決方案:真空腔的合理設計可以完美的屏蔽射線。)
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