Charakteristickou technikou výroby aditiva kovů je selektivní tavení elektronovým svazkem (SEBM). Vysoká hustota energie, rychlá produkční efektivita, minimální tvarovací napětí a nulové znečištění ve vakuovém prostředí, to vše jsou vlastnosti této tiskové metody. Rychlé prototypování titanu a slitin titanu, křehkých materiálů (slitina titanu a hliníku), žáruvzdorných kovů (wolfram, molybden, tantal, niob) a vysoce reflexních materiálů, jako je měď a zlato, jsou zvláště vhodné pro technologii SEBM.
Jako první jsme představili sériově vyráběnou komerční 3D tiskárnu s elektronovým svazkem kovu s nepřímo vyhřívaným elektronovým dělem s wolframovou katodou. Aby bylo možné provádět strukturální inovace a rozšíření funkcí, přijímá princip nepřímo žhavených katod spolu s požadavky technologie SEBM. Výsledkem je vývoj velké, levné nepřímé tepelné elektronové trysky s vysokým výkonem, vysokou přesností a dlouhou životností, stejně jako realizace nezávislé ovladatelnosti základních komponent.
△Ortopedický implantát ze slitiny titanu vytvořený technologií SEBM
Historie vývoje elektronové pistole SEBM doma i v zahraničí
Vzhledem k vysokému technickému prahu zařízení existuje jen málo tuzemských i zahraničních podniků s výrobní kapacitou komerčních zařízení pro 3D tisk s elektronovým paprskem. Elektronové dělo je jádrem zařízení SEBM, které určuje tvarovací velikost zařízení, přesnost tisku a kvalitu a výkon tvarovaných dílů. Na rozdíl od speciálního laseru pro zařízení pro selektivní laserové tavení (SLM) neexistuje v současnosti doma ani v zahraničí žádný komerční produkt speciální elektronové pistole. Každý výrobce zařízení SEBM musí před vývojem zařízení nejprve vyvinout speciální elektronové dělo.
V posledních letech Spojené státy, Čína, Japonsko, Švédsko, Spojené království a další země zvýšily výzkum a vývoj speciálních elektronových děl pro zařízení SEBM a postupně vyvinuly přímo vyhřívané elektronové děla s wolframem a monokrystalem. LaB6 jako katody. Přímo žhavené elektronové dělo s wolframem jako katodou je elektronové dělo používané v první generaci komerčních zařízení SEBM. Má výhody nízké ceny a stabilního výkonu, ale má krátkou životnost (<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), vysoký výkon (6 kW) a malý průměr paprsku (140 μm), ale cena katody tohoto materiálu je vysoká a jednotná cena se pohybuje mezi 10,000-15,000 juanů mezi . Katoda LaB6 se navíc snadno znečišťuje a vyžaduje vysoký stupeň vakua (10-4 Pa), což také zvyšuje náklady na použití a údržbu elektronové trysky. Pro honbu za nízkonákladovou průmyslovou výrobou je „luxusnější“ přímotopná katoda LaB6. Problémem omezujícím vývoj zařízení a technologie SEBM je tedy to, jak vyřešit rozpor mezi výkonem elektronové zbraně, životností a náklady na přesnost.
Komerční zařízení SEBM naší země je vybaveno nepřímo vyhřívaným elektronovým dělem s wolframovou katodou
Aby se předešlo problému přímo žhavící elektronové pistole, čínský technický tým použil jako katodový materiál wolfram, přijal princip nepřímé žhavící katody v kombinaci s technickými požadavky SEBM pro provedení strukturální inovace a rozšíření funkce a vyvinuli vysoce výkonnou, vysoce přesnou a dlouhou životnost, nízkonákladovou nepřímou tepelnou elektronovou pistoli a realizovali nezávislou ovladatelnost základních komponent.
△ Vysoce přesné zařízení pro intervertebrální fúzi ze slitiny titanu vytištěné zařízením SEBM vybaveným nepřímou tepelnou elektronovou pistolí
Širokoformátové moučné lože lze rychle zahřát na 1300 stupňů pomocí nepřímé elektronové pistole o výkonu až 6 kW, což výrazně zvyšuje efektivitu tisku. Celá katodová sestava elektronové trysky má životnost více než 500 hodin, což se rovná době, po kterou je přímo žhavená katoda LaB6 skutečně používána. To splňuje požadavky výroby velkoformátových produktů nebo dlouhodobého vrstveného tisku. Průměr bodu paprsku při vysokém výkonu lze změnit změnou vlastností průřezu katody a lze získat přesné skenování s průměrem bodu paprsku 100 m v širokém rozsahu, splňující požadavky na vysokou přesnost výroby dílů. Jak pomocná katoda, tak katoda elektronového děla jsou vyrobeny z wolframového materiálu, který má dobrou zpracovatelnost, a náklady jsou nižší než 30 procent ceny přímo žhavené katody LaB6, která splňuje potřeby výroby levných dílů v dávkách. .
Technologický průlom naší země v oblasti nepřímých tepelných elektronových děl znamená, že moje země učinila důležitý pokrok v základních součástech zařízení SEBM a postupně vytvořila nezávislou kontrolu