Prepoznatljiva tehnika proizvodnje metalnih aditiva je selektivno taljenje elektronskim snopom (SEBM). Visoka gustoća energije, brza učinkovitost proizvodnje, minimalan stres kod oblikovanja i nula onečišćenja u vakuumskom okruženju značajke su ove metode ispisa. Brza izrada prototipa od titana i titanovih legura, krhkih materijala (legura titana i aluminija), vatrostalnih metala (volfram, molibden, tantal, niobij) i materijala visoke refleksije poput bakra i zlata posebno su pogodni za SEBM tehnologiju.
Prvi smo predstavili masovno proizveden, komercijalni metalni 3D printer elektronske zrake s elektronskim topom s katodom od volframa s neizravnim grijanjem. Kako bi se provela strukturna inovacija i proširenje funkcija, usvaja se princip neizravno grijanih katoda, zajedno sa zahtjevima SEBM tehnologije. To rezultira razvojem velikog, jeftinog neizravnog toplinskog elektronskog topa velike snage, visoke preciznosti i dugog životnog vijeka, kao i ostvarivanjem neovisne upravljivosti komponenti jezgre.
△ Ortopedski implantat od legure titana izrađen SEBM tehnologijom
Povijest razvoja SEBM elektronskog topa u zemlji i inozemstvu
Zbog visokog tehničkog praga opreme, malo je domaćih i stranih poduzeća s proizvodnim kapacitetom komercijalne opreme za 3D ispis elektronskom zrakom. Elektronski top je srž SEBM opreme, koja određuje veličinu opreme za oblikovanje, točnost ispisa te kvalitetu i performanse oblikovanih dijelova. Za razliku od posebnog lasera za opremu za selektivno lasersko taljenje (SLM), trenutno ne postoji komercijalni proizvod posebnog elektronskog topa u zemlji i inozemstvu. Svaki proizvođač SEBM opreme mora prvo razviti poseban elektronski top prije razvoja opreme.
Posljednjih su godina Sjedinjene Države, Kina, Japan, Švedska, Ujedinjeno Kraljevstvo i druge zemlje povećale istraživanje i razvoj specijalnih elektronskih topova za SEBM opremu i sukcesivno razvile izravno grijane elektronske topove s volframom i monokristalom LaB6 kao katode. Izravno grijani elektronski top s volframom kao katodom je elektronski top koji se koristi u prvoj generaciji komercijalne SEBM opreme. Ima prednosti niske cijene i stabilnih performansi, ali ima kratak vijek trajanja (<100 h) and a large beam spot diameter (200 h) under high power. -300μm) and other shortcomings.
In order to solve this problem, related companies have introduced the second-generation direct-heating electron gun with a LaB6 cathode. Compared with tungsten cathodes, LaB6 cathodes have the advantages of long life (>500 h), velika snaga (6 kW) i mali promjer točke snopa (140 μm), ali cijena katode ovog materijala je visoka, a pojedinačna cijena je između 10,000-15,000 juana između . Osim toga, katodu LaB6 lako je onečistiti i zahtijeva visok stupanj vakuuma (10-4 Pa), što također povećava troškove korištenja i održavanja elektronskog topa. Za potragu za jeftinom industrijskom proizvodnjom, LaB6 katoda s izravnim grijanjem je više "luksuznija". Stoga je usko grlo koje ograničava razvoj SEBM opreme i tehnologije, kako riješiti kontradikciju između snage elektronskog topa, životnog vijeka i cijene preciznosti.
Komercijalna SEBM oprema naše zemlje opremljena je elektronskim topom s neizravno grijanom katodnom volframom
Kako bi se izbjegao problem izravnog zagrijavanja elektronskog topa, kineski tehnički tim upotrijebio je volfram kao katodni materijal, usvojio princip katode neizravnog zagrijavanja, u kombinaciji s tehničkim zahtjevima SEBM-a za izvođenje strukturnih inovacija i proširenja funkcija, i razvili su visoku snagu, visoku preciznost, dugotrajni jeftini neizravni toplinski elektronski top i ostvarili neovisnu upravljivost osnovnih komponenti.
△ Visoko precizni intervertebralni fuzijski uređaj od legure titana tiskan SEBM opremom opremljen indirektnim toplinskim elektronskim pištoljem
Podloga od brašna širokog formata može se brzo zagrijati na 1300 stupnjeva s neizravnim elektronskim topom do 6kW snage, što značajno povećava učinkovitost ispisa. Cijeli katodni sklop elektronskog topa ima životni vijek od više od 500 sati, što je jednako vremenu u kojem se LaB6 katoda s izravnim zagrijavanjem stvarno koristi. Ovo zadovoljava zahtjeve proizvodnje velikih proizvoda ili dugotrajnog naslaganog ispisa. Promjer točke snopa pod velikom snagom može se promijeniti mijenjanjem svojstava poprečnog presjeka katode, a može se postići precizno skeniranje s promjerom točke snopa od 100 m u širokom rasponu, zadovoljavajući zahtjeve za visokom preciznošću proizvodnje dijelova. I pomoćna katoda i katoda elektronskog topa izrađene su od volframovog materijala, koji ima dobru preradljivost, a trošak je manji od 30 posto od katode LaB6 s izravnim zagrijavanjem, koja zadovoljava potrebe proizvodnje jeftinih dijelova u serijama .
Tehnološki napredak naše zemlje u neizravnim termalnim elektronskim topovima označava da je moja zemlja postigla važan napredak u ključnim komponentama SEBM opreme i postupno uspostavila neovisnu kontrolu