O tehnică distinctivă de fabricare a aditivilor de metal este topirea selectivă cu fascicul de electroni (SEBM). Densitatea ridicată a energiei, eficiența rapidă a producției, stresul minim de formare și poluarea zero într-un mediu cu vid sunt toate caracteristicile acestei metode de imprimare. Prototiparea rapidă a titanului și aliajelor de titan, a materialelor fragile (aliaj titan aluminiu), a metalelor refractare (wolfram, molibden, tantal, niobiu) și a materialelor cu o mare reflectare precum cuprul și aurul sunt deosebit de potrivite pentru tehnologia SEBM.
Am fost primii care au introdus o imprimantă 3D metalică cu fascicul de electroni, produsă în serie, cu un pistol de electroni cu catod de tungsten încălzit indirect. Pentru a realiza inovații structurale și extinderea funcției, adoptă principiul catozilor încălziți indirect, împreună cu cerințele tehnologiei SEBM. Acest lucru are ca rezultat dezvoltarea unui tun cu electroni termici indirect mari, ieftin, cu putere mare, precizie ridicată și durată lungă de viață, precum și realizarea controlabilității independente a componentelor de bază.
△Implant ortopedic din aliaj de titan format prin tehnologia SEBM
Istoricul dezvoltării pistolului cu electroni SEBM în țară și în străinătate
Datorită pragului tehnic ridicat al echipamentului, există puține întreprinderi interne și străine cu capacitatea de producție a echipamentelor comerciale de imprimare 3D cu fascicul de electroni. Pistolul cu electroni este nucleul echipamentului SEBM, care determină dimensiunea de formare a echipamentului, precizia tipăririi și calitatea și performanța pieselor formate. Spre deosebire de laserul special pentru echipamentele de topire selectivă cu laser (SLM), nu există în prezent un produs comercial al unui pistol special cu electroni în țară și în străinătate. Fiecare producător de echipamente SEBM trebuie mai întâi să dezvolte un pistol special cu electroni înainte de a dezvolta echipamentul.
În ultimii ani, Statele Unite ale Americii, China, Japonia, Suedia, Regatul Unit și alte țări au sporit toate cercetările și dezvoltarea de tunuri cu electroni speciale pentru echipamentele SEBM și au dezvoltat succesiv tunuri cu electroni încălziți direct cu wolfram și monocristal. LaB6 ca catozi. Tunul cu electroni încălzit direct cu wolfram ca catod este tunul cu electroni utilizat în prima generație de echipamente comerciale SEBM. Are avantajele costului scăzut și performanței stabile, dar are o durată scurtă de viață (<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), putere mare (6kW) și diametru mic spot al fasciculului (140μm), dar costul catodic al acestui material este mare, iar prețul unic este între 10,000-15,000 yuani între . În plus, catodul LaB6 este ușor de poluat și necesită un grad ridicat de vid (10-4 Pa), ceea ce crește și costurile de utilizare și întreținere ale pistolului cu electroni. Pentru urmărirea producției la scară industrială cu costuri reduse, catodul LaB6 cu încălzire directă este mai „de lux”. Prin urmare, modul de rezolvare a contradicției dintre puterea tunului cu electroni, durata de viață și costul de precizie este blocajul care limitează dezvoltarea echipamentelor și tehnologiei SEBM.
Echipamentele comerciale SEBM din țara noastră sunt echipate cu un pistol electronic cu catod tungsten încălzit indirect
Pentru a evita problema tunului cu electroni cu încălzire directă, echipa tehnică chineză a folosit wolfram ca material catod, a adoptat principiul catodului de încălzire indirectă, combinat cu cerințele tehnice ale SEBM pentru a realiza inovații structurale și extinderea funcției și a dezvoltat un pistol cu electroni termici indirecti de mare putere, de înaltă precizie, de lungă durată, cu costuri reduse și a realizat controlabilitatea independentă a componentelor de bază.
△ Dispozitiv de fuziune intervertebrală din aliaj de titan de înaltă precizie imprimat de echipamente SEBM echipate cu un pistol de electroni termici indirect
Patul de făină de format larg poate fi încălzit rapid la 1300 de grade cu puterea pistolului cu electroni indirecti de până la 6 kW, ceea ce crește semnificativ eficiența imprimării. Întregul ansamblu catod al pistolului cu electroni are o durată de viață de peste 500 de ore, care este egală cu timpul în care este utilizat efectiv catodul LaB6 cu încălzire directă. Acest lucru îndeplinește cerințele de fabricație a produselor de dimensiuni mari sau de imprimare stivuită pe termen lung. Diametrul spotului fasciculului la putere mare poate fi modificat prin modificarea proprietăților secțiunii transversale ale catodului și se poate obține o scanare precisă cu un diametru spot al fasciculului de 100 m într-o gamă largă, satisfacând cerințele de înaltă precizie de producție ale pieselor. Atât catodul auxiliar, cât și catodul pistolului de electroni sunt realizate din material de tungsten, care are o bună fabricabilitate, iar costul este mai mic de 30% din cel al catodului LaB6 cu încălzire directă, care răspunde nevoilor de producție de piese ieftine în loturi. .
Revoluția tehnologică a țării noastre în tunurile cu electroni termici indirecti marchează că țara mea a făcut progrese importante în componentele de bază ale echipamentelor SEBM și a stabilit treptat un control independent.