En karakteristisk metaladditiv fremstillingsteknik er elektronstråleselektiv smeltning (SEBM). Høj energitæthed, hurtig produktionseffektivitet, minimal formspænding og nul forurening i et vakuummiljø er alle kendetegn ved denne trykmetode. Hurtig prototyping af titanium og titanlegeringer, skøre materialer (titanium aluminium legering), ildfaste metaller (wolfram, molybdæn, tantal, niobium) og stærkt reflekterende materialer som kobber og guld er særligt velegnede til SEBM teknologi.
Vi var de første til at introducere en masseproduceret, kommerciel elektronstrålemetal 3D-printer med en indirekte opvarmet wolframkatodeelektronpistol. For at udføre strukturel innovation og funktionsudvidelse anvender den princippet om indirekte opvarmede katoder sammen med kravene til SEBM-teknologi. Dette resulterer i udviklingen af en stor, billig indirekte termisk elektronkanon med høj effekt, høj præcision og lang levetid, samt realisering af uafhængig styrbarhed af kernekomponenter.
△ Ortopædisk implantat af titanlegering dannet af SEBM-teknologi
Udviklingshistorie af SEBM elektronpistol i ind- og udland
På grund af udstyrets høje tekniske tærskel er der få indenlandske og udenlandske virksomheder med produktionskapacitet af kommercielt elektronstråle 3D-printudstyr. Elektronkanonen er kernen i SEBM-udstyr, som bestemmer udstyrets formningsstørrelse, udskrivningsnøjagtighed og kvaliteten og ydeevnen af formede dele. Forskellig fra den specielle laser til selektiv lasersmeltning (SLM) udstyr er der ikke noget kommercielt produkt af en speciel elektronpistol i ind- og udland på nuværende tidspunkt. Hver SEBM-udstyrsproducent skal først udvikle en speciel elektronpistol, før udstyret udvikles.
I de senere år har USA, Kina, Japan, Sverige, Storbritannien og andre lande alle øget forskningen og udviklingen af specielle elektronkanoner til SEBM-udstyr og har successivt udviklet direkte opvarmede elektronkanoner med wolfram og enkeltkrystal. LaB6 som katoder. Den direkte opvarmede elektronkanon med wolfram som katode er elektronkanonen, der bruges i den første generation af kommercielt SEBM-udstyr. Det har fordelene ved lave omkostninger og stabil ydeevne, men det har en kort levetid (<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 timer), høj effekt (6kW) og lille strålespotdiameter (140μm), men katodeomkostningerne for dette materiale er høje, og enkeltprisen er mellem 10,000-15,000 yuan mellem . Derudover er LaB6 katoden let at forurene og kræver en høj grad af vakuum (10-4 Pa), hvilket også øger brugs- og vedligeholdelsesomkostningerne for elektronkanonen. Til forfølgelsen af lavprisproduktion i industriel skala er den direkte opvarmende LaB6-katode mere "luksus". Derfor er det flaskehalsen, der begrænser udviklingen af SEBM-udstyr og -teknologi, hvordan man løser modsætningen mellem elektronkanonkraft, levetid og præcisionsomkostninger.
Vores lands kommercielle SEBM-udstyr er udstyret med en indirekte opvarmet wolframkatodeelektronpistol
For at undgå problemet med den direkte opvarmningselektronpistol brugte det kinesiske tekniske team wolfram som katodemateriale, vedtog princippet om den indirekte varmekatode kombineret med de tekniske krav fra SEBM til at udføre strukturel innovation og funktionsudvidelse, og udviklet en høj-effekt, høj præcision, lang levetid Lavpris indirekte termisk elektronkanon, og realisere uafhængig styrbarhed af kernekomponenter.
△ Intervertebral fusionsenhed af titaniumlegering med høj præcision trykt af SEBM-udstyr udstyret med en indirekte termisk elektronpistol
Bredformat-melbedet kan hurtigt opvarmes til 1300 grader med den indirekte elektronpistols effekt på op til 6kW, hvilket øger udskrivningseffektiviteten markant. Hele katodesamlingen af elektronkanonen har en levetid på mere end 500 timer, hvilket er lig med den tid, den direkte opvarmning LaB6 katoden faktisk bruges. Dette opfylder kravene til fremstilling af store produkter eller langsigtet stablet udskrivning. Strålepletdiameteren under høj effekt kan ændres ved at ændre katodens tværsnitsegenskaber, og nøjagtig scanning med en strålepletdiameter på 100 m i et bredt område kan opnås, hvilket opfylder højpræcisionsproduktionskravene til dele. Både hjælpekatoden og elektronkanonkatoden er lavet af wolframmateriale, som har god fremstillingsevne, og prisen er mindre end 30 procent af prisen på den direkte opvarmende LaB6 katode, som opfylder produktionsbehovene for billige dele i partier .
Vores lands teknologiske gennembrud inden for indirekte termiske elektronkanoner markerer, at mit land har gjort vigtige fremskridt i kernekomponenterne i SEBM-udstyr og gradvist etableret en uafhængig kontrol