En særegen metalladditiv produksjonsteknikk er elektronstråleselektiv smelting (SEBM). Høy energitetthet, rask produksjonseffektivitet, minimal formingsspenning og null forurensning i et vakuummiljø er alle funksjoner ved denne utskriftsmetoden. Rask prototyping av titan og titanlegeringer, sprø materialer (titanium-aluminiumslegering), ildfaste metaller (wolfram, molybden, tantal, niob) og svært reflekterende materialer som kobber og gull er spesielt godt egnet for SEBM-teknologi.
Vi var de første som introduserte en masseprodusert, kommersiell elektronstrålemetall 3D-skriver med en indirekte oppvarmet wolframkatodeelektronpistol. For å gjennomføre strukturell innovasjon og funksjonsutvidelse, tar den i bruk prinsippet om indirekte oppvarmede katoder, sammen med kravene til SEBM-teknologi. Dette resulterer i utviklingen av en stor, rimelig indirekte termisk elektronkanon med høy effekt, høy presisjon og lang levetid, samt realisering av uavhengig kontrollerbarhet av kjernekomponenter.
△ Ortopedisk implantat av titanlegering dannet av SEBM-teknologi
Utviklingshistorie for SEBM elektronpistol i inn- og utland
På grunn av den høye tekniske terskelen til utstyret, er det få innenlandske og utenlandske bedrifter med produksjonskapasitet for kommersielt elektronstråle 3D-utskriftsutstyr. Elektronkanonen er kjernen i SEBM-utstyr, som bestemmer utstyrets formingsstørrelse, utskriftsnøyaktighet og kvaliteten og ytelsen til formede deler. Forskjellig fra spesiallaseren for selektiv lasersmelting (SLM), er det for tiden ikke noe kommersielt produkt av en spesiell elektronpistol i inn- og utland. Hver SEBM-utstyrsprodusent må først utvikle en spesiell elektronpistol før utstyret utvikles.
De siste årene har USA, Kina, Japan, Sverige, Storbritannia og andre land økt forskningen og utviklingen av spesielle elektronkanoner for SEBM-utstyr, og har suksessivt utviklet direkte oppvarmede elektronkanoner med wolfram og enkrystall. LaB6 som katoder. Den direkte oppvarmede elektronkanonen med wolfram som katode er elektronkanonen som brukes i den første generasjonen av kommersielt SEBM-utstyr. Den har fordelene med lav pris og stabil ytelse, men den har 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), høy effekt (6kW) og liten strålepunktdiameter (140μm), men katodekostnaden for dette materialet er høy, og enkeltprisen er mellom 10,000-15,000 yuan mellom . I tillegg er LaB6-katoden lett å forurense og krever høy grad av vakuum (10-4 Pa), noe som også øker bruks- og vedlikeholdskostnadene til elektronkanonen. For jakten på lavkostproduksjon i industriell skala er den direkte oppvarmings LaB6-katoden mer "luksus". Derfor, hvordan man løser motsetningen mellom elektronkanonkraft, levetid og presisjonskostnad er flaskehalsen som begrenser utviklingen av SEBM-utstyr og -teknologi.
Vårt lands kommersielle SEBM-utstyr er utstyrt med en indirekte oppvarmet wolframkatodeelektronpistol
For å unngå problemet med den direkte oppvarmingselektronpistolen, brukte det kinesiske tekniske teamet wolfram som katodemateriale, tok i bruk prinsippet om den indirekte oppvarmingskatoden, kombinert med de tekniske kravene til SEBM for å utføre strukturell innovasjon og funksjonsutvidelse, og utviklet en høyeffekts, høy presisjon, lang levetid Lavpris indirekte termisk elektronkanon, og realisere uavhengig kontrollerbarhet av kjernekomponenter.
△ Intervertebral fusjonsenhet av titanlegering med høy presisjon trykt av SEBM-utstyr utstyrt med en indirekte termisk elektronkanon
Melbedet i bredformat kan raskt varmes opp til 1300 grader med den indirekte elektronkanonens kraft på opptil 6kW, noe som øker utskriftseffektiviteten betydelig. Hele katodeenheten til elektronkanonen har en levetid på mer enn 500 timer, som er lik hvor lang tid den direkte oppvarmings-LaB6-katoden faktisk brukes. Dette oppfyller kravene til produksjon av store produkter eller langsiktig stablet utskrift. Strålepunktdiameteren under høy effekt kan endres ved å endre tverrsnittsegenskapene til katoden, og nøyaktig skanning med en strålepunktdiameter på 100 m i et bredt område kan oppnås, som tilfredsstiller høypresisjonsproduksjonskravene til deler. Både hjelpekatoden og elektronkanonkatoden er laget av wolframmateriale, som har god produksjonsevne, og kostnadene er mindre enn 30 prosent av kostnadene for direkteoppvarmingen LaB6-katoden, som dekker produksjonsbehovet til lavkostdeler i partier .
Vårt lands teknologiske gjennombrudd innen indirekte termiske elektronkanoner markerer at landet mitt har gjort viktige fremskritt i kjernekomponentene til SEBM-utstyr, og gradvis etablert en uavhengig kontroll