电子束熔化简介
电子束熔化 (EBM) 是一种金属增材制造技术，它使用电子束熔化金属粉末层。 EBM 于 1997 年由瑞典公司 Arcam 首次推出，是制造轻质、耐用和致密的末端零件的理想选择。该技术主要用于航空航天、医疗和国防工业。
在今天的教程中，我们将了解 EBM 生产过程、其优点和局限性，以及 EBM 技术的材料和应用领域。
电子束熔化是如何工作的？
电子束熔化与 SLS 和 DMLS 一样，属于粉末床熔融家族。然而，与使用激光作为热源的其他金属 AM 技术相比，EBM 使用高功率电子束来熔化金属粉末层。然后将熔化的金属粉末层融合在一起以形成金属部件。
分步视图：
- 构建板涂有一层金属粉末。
- 在预热层时，强大的电子束会选择性地熔化数字 CAD 模型定义的区域中的粉末。
- 然后沉积下一层，光束将各层熔化并融合在一起。
- 重复该过程，直到获得零件的最终形状。去除多余的粉末后，金属部件可以进行后处理。
为了防止粉末的污染和氧化，印刷过程在真空环境中进行。
EBM 的优势
EBM 提供了许多区别于其他金属 AM 技术的优势。
- EBM 工艺使用比激光强数倍的光束——这是其他金属 3D 打印技术中使用的主要热源。这种增加的束功率（在 EBM 过程中同时使用多个电子束）最终意味着更快的打印速度。
- EBM 可以生产出与使用传统制造方法（如铸造）生产的金属零件相媲美的高质量金属零件。
- 这些部件不仅具有强大的机械性能，而且由于打印过程中需要预热过程和高温，它们通常还具有高密度（超过 99%）。预热打印床还可以最大限度地减少残余应力，这是金属 3D 打印面临的一个常见问题，减少了对支撑结构的需求。
- EBM 的浪费最少，因为大部分未使用的粉末都可以回收以备将来使用 - 考虑到 EBM 中使用的材料成本高昂，这是一个特别的好处。
EBM 的局限性
- 另一方面，与 SLM 部件相比，EBM 部件的精度通常较低，因为 SLM 打印机使用比 EBM 更细的粉末和更薄的层。较厚的层通常会导致粗糙的表面光洁度，而 EBM 部件需要大量额外的后处理才能获得更光滑的表面。
- EBM过程中可以使用的材料的选择相当有限；部分原因是该过程需要高质量且昂贵的材料，而且还必须事先经过彻底的测试。
- 材料成本以及 EBM 3D 打印机的成本使这项技术成为一种昂贵的选择，仅适用于工业应用。
材料
EBM 可使用的金属范围有限，包括钛合金（医疗植入物的理想选择）、钴铬合金、钢粉和镍合金 718。在有压力的应用中很有价值。需要注意的是，EBM 中使用的任何材料都必须具有导电性，因为该过程在很大程度上依赖于电荷。
据报道，EBM 也是制造铝化钛 (TiAl) 零件的唯一商业增材制造解决方案。 TiAl 因其重量轻、强度和耐热性而特别引人注目，尽管它容易开裂。
常见应用
EBM 技术最常见的应用是医疗和航空航天行业，因为该技术提供了一种生产轻型复杂零件的有效方法。
- 在医疗行业，EBM 可用于生产小梁植入物和其他医疗植入物，可根据患者的要求进行定制。 LimaCorporate 是一家总部位于意大利的骨科设备制造商，是最早认识到 EBM 技术在骨科行业潜力的公司之一。
- 就航空航天而言，EBM 特别适用于生产大幅减轻重量的航空航天部件。例如，GE 已经在使用 EBM 技术来 3D 打印喷气发动机的涡轮叶片。
总结
尽管 EBM 最适合要求苛刻的工业应用，但该技术展示了金属增材制造的巨大潜力。 EBM 能够生产与传统制造技术相当的复杂金属零件，为使用 3D 打印制造小批量、原型甚至支撑零件提供了创新的解决方案。随着新的 Arcam EBM Spectra H 进入市场，很明显，更多的 EBM 创新即将出现，将其用例扩展到更多工业部门。
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