EBM 3D打印技術(shù)工藝的原理、特點(diǎn)及應(yīng)用

　　電子束熔融成型法(Electron Beam Melting，EBM)由Arcam公司發(fā)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(qū)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(shù)經(jīng)過密集的深度研發(fā)，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于快速原型制作、快速制造、工裝和生物醫(yī)學(xué)工程等領(lǐng)域。EBM技術(shù)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(zhuǎn)向，到達(dá)整個加工區(qū)域。電子從一個絲極發(fā)射出來，當(dāng)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(jìn)行控制。第一個磁場扮演電磁透鏡的角色，負(fù)責(zé)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(zhuǎn)向到工作臺上所需的工作點(diǎn)。

                                         

　　因具有直接加工復(fù)雜幾何形狀的能力，EBM工藝非常適于小批量復(fù)雜零件的直接量產(chǎn)。該工藝使零件定制化成為可能，而且為CAD to Metal工藝優(yōu)化的零件，可以獲得用其它制造技術(shù)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(xiàn)其價(jià)值。該工藝直接使用CAD數(shù)據(jù)，一 步到位，所以速度很快。設(shè)計(jì)師從完成設(shè)計(jì)開始，在24小時內(nèi)即可獲得全部功能細(xì)節(jié)。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(chǎn)過程中，EBM和真空技術(shù)相結(jié)合，可獲得高功率和良好的環(huán)境，從而確保材料性能優(yōu)異。

                                       

　　二、EBM工藝的優(yōu)勢、劣勢

　　1)在窄光束上達(dá)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(huán)境排除了產(chǎn)生雜質(zhì)的可能，譬如氧化物和氮化物，真空熔煉的質(zhì)量可保證材料的高強(qiáng)度。

　　3)激光束式不實(shí)施預(yù)熱，電子束式實(shí)施預(yù)熱。電子束式的溫差小，殘余應(yīng)力低，加工支撐所需較少。

　　4)EBM工藝加工過程中會預(yù)熱粉末，粉末會呈現(xiàn)假燒結(jié)狀態(tài)，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(shè)備需要真空系統(tǒng)，硬件資金投入更高，而且需要維護(hù)。電子束技術(shù)的操作過程會產(chǎn)生X射線(解決方案：真空腔的合理設(shè)計(jì)可以完美的屏蔽射線。)