EBM 与 SLM：金属 3D 打印的主要差异、性能和材料比较

SLM（选择性激光熔化）和EBM（电子束熔化）是粉末床熔融3D打印技术。高能光束用于逐层熔化金属粉末，最终打印出固体部件。 SLM 比 EBM 具有更好的精度和分辨率。另一方面，与单光束 SLM 机器相比，EBM 可以打印得更快。然而，目前存在具有 12 个高功率激光器的 SLM 机器，这显着提高了它们的速度。 EBM 的可能材料较少，特别是耐火材料和耐腐蚀材料。

本文将从系统复杂性、材料和打印技术方面比较 EBM 与 SLM。

EBM 定义以及与 SLM 的比较

EBM（电子束熔化）是一种粉末床熔融 3D 打印技术，用于制造金属零件。 Arcam（后来被GE收购）于1993年与查尔姆斯理工大学联合开发了这项技术。EBM利用高能电子粒子束选择性地熔化金属或金属合金粉末。这意味着 EBM 使用的是激励电子，而不是激光中的激励光子。电子束描绘出零件层的横截面并将金属颗粒熔化在一起。每层熔化后，打印床向下移动并施加另一层金属粉末。 EBM 打印过程必须在真空中进行，以防止由于机器产生的极高温度而导致零件氧化。 

EBM 的材料范围较小，特别是耐火材料和耐磨材料。与EBM相比，SLM需要一个充满惰性气体的室，并且可以打印更精确。

要了解更多信息，请参阅我们的电子束熔化指南。

EBM 与 SLM 相比有何优势？

下面列出了 EBM 与 SLM 相比的一些主要优势：

• 与单光束 SLM 机器相比，EBM 的打印速度比 SLM 快得多。这是由于电子束产生的光束更宽。
• EBM 可以以高达 8000 mm/s 的速度引导电子束。另一方面，SLM 通过使用多个光束来模仿 EBM 的速度。

与 SLM 相比，EBM 有何缺点？

下面列出了 EBM 与 SLM 的一些主要缺点：

• EBM 需要真空环境。这限制了可制造零件的尺寸，并增加了机器的复杂性。
• 与 SLM 相比，EBM 的可用材料范围较小。

SLM 定义以及与 EBM 的比较

SLM（选择性激光熔化）是一种用于制造金属零件的粉末床熔融 3D 打印技术。 SLM于1995年首次发明，并通过SLM解决方案实现商业化。 SLM 使用高功率光纤激光器选择性地熔化金属粉末。激光在与金属粉末接触的任何地方都会形成金属液池。激光束描绘出零件层的横截面并将金属颗粒熔化在一起。在每一层之后，打印床向下移动并施加另一层金属粉末。 SLM 使用充满惰性气体的构建室。 SLM 与 EBM 非常相似，但使用多达 12 个高功率激光器来熔化金属粉末。它还可以使用多种金属和合金。

与 EBM 相比，SLM 有何优势？

下面列出了 SLM 与 EBM 相比的一些主要优势：

• 借助 SLM，操作员可以调整光束宽度以支持高速或高精度。
• 与 EBM 相比，SLM 可以使用更广泛的材料。

与 EBM 相比，SLM 的缺点是什么？

SLM 与 EBM 相比的一些主要缺点是：

• SLM 零件往往比 EBM 零件具有更高的内应力。 SLM 通常需要构建后热处理以减少残余应力。
• 单光束 SLM 机器的打印速度比 EBM 机器慢。

EBM 与 SLM 比较表

下面的表 1 列出了 EBM 与 SLM 相比的一些更常见的属性：

属性 EBM SLM

属性

光束数量

循证医学

1 - 非常快速的光束定位

可持续发展管理

提供带 1、4 和 12 梁的机器

属性

光束功率

循证医学

4500瓦

可持续发展管理

1000瓦

属性

需要真空室来满足打印构建体积

循证医学

是的

可持续发展管理

否 - 需要惰性气体保护

属性

层高

循证医学

70微米

可持续发展管理

20至50微米

属性

零件具有各向同性材料特性

循证医学

是的

可持续发展管理

是的

属性

打印后零件需要冷却

循证医学

是的 - 通常是过夜

可持续发展管理

是的

属性

零件需要支撑结构

循证医学

是的

可持续发展管理

是的

属性

最大打印量

循证医学

350 OD x 430 H mm（圆柱体）

可持续发展管理

600×600×600毫米

表 1：EBM 与 SLM 比较

SLM 打印机比 EBM 具有更好的层高分辨率，同时还具有更大的构建体积。 EBM 具有更快的光束定位，这意味着它可以实现高速而不需要多个光束。 

EBM 与 SLM：技术比较

EBM 和 SLM 都是粉末床熔融技术，利用高能光束来熔化金属粉末。然而，EBM 使用电子束，而 SLM 使用多个高功率光纤激光器。

EBM 与 SLM：材料比较

SLM 能够打印多种金属，包括大多数铁、铝、镍、钴和铜基合金。另一方面，EBM 适用于较小范围的原材料，包括 Ti6AL4V（钛合金）、Inconel® 718（镍合金）或 CoCrMo（钴合金）。

EBM 与 SLM：产品应用比较

EBM 广泛应用于航空航天工业中制造涡轮叶片，以及医疗领域中生产骨科植入物。 SLM 用于制造这些行业的产品，但也用于汽车、建筑和珠宝行业。

EBM 与 SLM：打印量比较

与 EBM 相比，SLM 的可用构建体积稍大。这意味着 SLM 可以打印更大的单一零件或可以容纳更多嵌套较小零件的零件。 EBM 尺寸因需要在真空室中打印而受到限制。 

EBM 与 SLM：表面光洁度比较

与 SLM 相比，EBM 的表面光洁度稍差。这是由于 EBM 的光束宽度较大，导致每层之间的外观更粗糙。虽然 SLM 和 EBM 都可能需要对关键区域进行后加工，但 EBM 的表面光洁度明显不同。 

EBM 与 SLM：成本比较

平均而言，入门级 SLM 机器的成本可达 350,000 美元以上，而 EBM 打印机的成本可达 100,000 至 250,000 美元。

EBM 和 SLM 的相互替代方案是什么？

以下是 EBM 和 SLM 的相互替代方案：

• DMLS： DMLS（直接金属激光烧结）是一种粉末床熔融工艺，使用光纤激光器将金属粉末熔化在一起，类似于 SLM。然而，DMLS 具有比 EBM 或 SLM 更好的分辨率，并且通常使用多个较低能量的激光器。 

EBM 和 SLM 有什么相似之处？

下面列出了 EBM 和 SLM 之间的一些相似之处：

1. EBM 和 SLM 都用于打印金属零件。
2. EBM 和 SLM 都使用能量束将金属粉末熔化成最终零件。

除了 SLM 之外，EBM 还有哪些其他比较？

EBM 的替代 3D 打印技术是：

• EBM 与 DED： DED（定向能量沉积）是一种将金属丝送入打印喷嘴的金属打印技术。然后金属在喷嘴处熔化并逐层沉积在构建板上，类似于 FDM（熔融沉积成型）打印。这样生产出的零件具有各向同性的机械性能。 

除了 EBM 之外，SLM 还有哪些其他比较？

SLM 的替代 3D 打印技术是：

• SLM 与 SLS： 选择性激光烧结可以与 SLM 进行比较，因为这两种技术都利用激光将粉末材料一次一层地熔化成最终部件。然而，SLS 只能打印塑料。早期的金属打印机只是将金属颗粒烧结在一起，因为它们无法像现代机器那样创建熔融金属池。有关详细信息，请参阅我们关于 SLM 与 SLS 的文章。

摘要

本文总结了EBM和SLM 3D打印技术的区别。

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1. Inconel® 是西弗吉尼亚州亨廷顿特种金属公司 Huntington Alloys 部门的注册商标。

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迪恩·麦克克莱门茨

Dean McClements 是机械工程荣誉学士学位毕业生，在制造业拥有二十多年的经验。他的职业生涯包括在 Caterpillar、Autodesk、Collins Aerospace 和 Hyster-Yale 等领先公司担任重要职务，在那里他对工程流程和创新有了深入的了解。

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