Industriële fabricage
Industrieel internet der dingen | Industriële materialen | Onderhoud en reparatie van apparatuur | Industriële programmering |
home  MfgRobots >> Industriële fabricage >  >> Manufacturing Technology >> 3d printen

Een inleiding tot het smelten van elektronenstralen

Electron beam melting (EBM) is een technologie voor het vervaardigen van additieven voor metalen waarbij een elektronenstraal wordt gebruikt om lagen metaalpoeder te smelten. EBM, voor het eerst geïntroduceerd in 1997 door het Zweedse bedrijf Arcam, is ideaal voor het vervaardigen van lichtgewicht, duurzame en dichte einddelen. De technologie wordt voornamelijk gebruikt in de luchtvaart-, medische en defensie-industrie.

In de tutorial van vandaag zullen we kijken naar het EBM-productieproces, de voordelen en beperkingen, evenals de materialen en toepassingsgebieden van EBM-technologie.

Hoe werkt Electron Beam Melting?

Electron Beam Melting behoort, net als SLS en DMLS, tot de poederbedfusiefamilie. In tegenstelling tot andere metaal-AM-technologieën, die een laser als warmtebron gebruiken, gebruikt EBM echter een krachtige elektronenstraal om lagen metaalpoeder te smelten. De gesmolten lagen metaalpoeder worden vervolgens samengesmolten tot een metalen onderdeel.

Een stapsgewijze weergave:

  1. De bouwplaat is bedekt met een laag metaalpoeder.
  2. Terwijl de laag wordt voorverwarmd, smelt de krachtige elektronenstraal selectief poeder in de gebieden die worden gedefinieerd door het digitale CAD-model.
  3. De volgende laag wordt vervolgens afgezet en de straal smelt en smelt de lagen samen.
  4. Het proces wordt herhaald totdat de uiteindelijke vorm van een onderdeel is bereikt. Na het verwijderen van het overtollige poeder kan het metalen onderdeel een nabewerking ondergaan.

Om contaminatie en oxidatie van het poeder te voorkomen, vindt het printproces plaats in een vacuümomgeving.

Voordelen van EBM

EBM biedt een aantal voordelen die het onderscheiden van andere metaal AM-technologieën.

  • Het EBM-proces gebruikt een straal die vele malen krachtiger is dan een laser — de belangrijkste warmtebron die wordt gebruikt in andere metaal 3D-printtechnologieën. Dit grotere bundelvermogen — meerdere elektronenbundels worden tegelijkertijd gebruikt in het EBM-proces — leidt uiteindelijk tot hogere afdruksnelheden.
  • EBM kan metalen onderdelen van hoge kwaliteit produceren die vergelijkbaar zijn met die geproduceerd met traditionele productiemethoden zoals gieten.
  • De onderdelen hebben niet alleen sterke mechanische eigenschappen, ze hebben ook een hoge dichtheid (meer dan 99%), dankzij het voorverwarmproces en de hoge temperaturen die nodig zijn tijdens het printen. Het voorverwarmen van het printbed minimaliseert ook restspanningen, een veelvoorkomend probleem bij 3D-metaalprinten, waardoor er minder ondersteunende structuren nodig zijn.
  • EBM biedt minimale verspilling, aangezien het meeste ongebruikte poeder kan worden gerecycled voor toekomstig gebruik - een bijzonder voordeel gezien de aanzienlijke kosten van de materialen die in EBM worden gebruikt.

Beperkingen van EBM

  • Aan de andere kant hebben EBM-onderdelen doorgaans een lager nauwkeurigheidsniveau in vergelijking met SLM-onderdelen, aangezien SLM-printers fijnere poeders en dunnere lagen gebruiken dan EBM. Dikkere lagen kunnen vaak resulteren in een ruwere oppervlakteafwerking, en EBM-onderdelen vereisen een uitgebreide aanvullende nabewerking om een ​​gladder oppervlak te verkrijgen.
  • De keuze aan materialen die in het EBM-proces kunnen worden gebruikt, is vrij beperkt; dit komt mede doordat het proces hoogwaardige en dure materialen vereist, die ook vooraf grondig getest moeten worden.
  • De materiaalkosten en de kosten van EBM 3D-printers maken deze technologie tot een dure optie, die alleen geschikt is voor industriële toepassingen.

Materialen

Een beperkt aantal metalen kan worden gebruikt met EBM, waaronder titaniumlegeringen (ideaal voor medische implantaten), kobaltchroom, staalpoeders en nikkellegering 718. Deze materialen vertonen een hoge sterkte, weerstand tegen corrosie en uitstekende mechanische eigenschappen, wat extreem is waardevol in stressvolle toepassingen. Het is belangrijk op te merken dat elk materiaal dat in EBM wordt gebruikt, geleidend moet zijn, omdat het proces sterk afhankelijk is van elektrische ladingen.

EBM is naar verluidt ook de enige commerciële AM-oplossing voor de productie van onderdelen van titaniumaluminide (TiAl). TiAl staat vooral bekend om zijn lichte gewicht, sterkte en hittebestendigheid, hoewel het gevoelig is voor scheuren.

Veelvoorkomende toepassingen

De meest voorkomende toepassingen voor EBM-technologie zijn te vinden in de medische en ruimtevaartindustrie, omdat de technologie een effectieve manier biedt om lichtgewicht, complexe onderdelen te produceren.

  • Binnen de medische industrie kan EBM worden gebruikt om trabeculaire implantaten en andere medische implantaten te produceren, aangepast aan de eisen van de patiënt. LimaCorporate, een in Italië gevestigde fabrikant van orthopedische hulpmiddelen, was een van de eerste bedrijven die het potentieel van EBM-technologie voor de orthopedische industrie inzag.
  • Voor de ruimtevaart is EBM bijzonder nuttig voor het produceren van ruimtevaartcomponenten met een aanzienlijke gewichtsvermindering. GE gebruikt bijvoorbeeld al EBM-technologie om turbinebladen voor straalmotoren in 3D te printen.

Samenvattend

Hoewel EBM het meest geschikt is voor veeleisende industriële toepassingen, toont de technologie het enorme potentieel van additieve fabricage van metaal aan. Met de mogelijkheid om complexe metalen onderdelen te produceren die vergelijkbaar zijn met traditionele productietechnologieën, biedt EBM een innovatieve oplossing voor het vervaardigen van kleine series, prototypes en zelfs ondersteunende onderdelen met behulp van 3D-printen. En nu de nieuwe Arcam EBM Spectra H op de markt komt, is het duidelijk dat er meer innovaties met EBM in het verschiet liggen, waardoor de gebruiksmogelijkheden worden uitgebreid naar meer industriële sectoren.


3d printen

  1. Metaal met hoog smeltpunt | Top 10 metalen met hoge smeltpunten
  2. Een inleiding tot passiveren in metaalbewerking
  3. Een inleiding tot metaalfabricage
  4. Inleiding tot elektronenbuizen
  5. Een inleiding tot direct metaallaser sinteren
  6. Een inleiding tot de productie van draadboogadditieven [update 2020]
  7. Een inleiding tot het smelten van elektronenstralen
  8. Metalen 3D-printtoepassingen (deel 2)
  9. Wat is lassen met elektronenstralen? - Definitie en proces
  10. Inleiding tot plaatbewerking
  11. Een inleiding tot de cirkelzaag voor het snijden van metaal