Una técnica distintiva de fabricación aditiva de metal es la fusión selectiva por haz de electrones (SEBM). La alta densidad de energía, la eficiencia de producción rápida, el estrés de formación mínimo y la contaminación cero en un entorno de vacío son características de este método de impresión. La creación rápida de prototipos de titanio y aleaciones de titanio, materiales frágiles (aleación de titanio y aluminio), metales refractarios (tungsteno, molibdeno, tantalio, niobio) y materiales altamente reflectantes como el cobre y el oro son particularmente adecuados para la tecnología SEBM.
Fuimos los primeros en presentar una impresora 3D de metal de haz de electrones comercial producida en masa con una pistola de electrones de cátodo de tungsteno de calentamiento indirecto. Para llevar a cabo la innovación estructural y la expansión de funciones, adopta el principio de cátodos de calentamiento indirecto, junto con los requisitos de la tecnología SEBM. Esto da como resultado el desarrollo de un cañón de electrones térmicos indirectos grande y económico con alta potencia, alta precisión y larga vida útil, así como la realización de control independiente de los componentes centrales.
△Implante ortopédico de aleación de titanio formado por tecnología SEBM
Historial de desarrollo del cañón de electrones SEBM en el país y en el extranjero
Debido al alto umbral técnico del equipo, hay pocas empresas nacionales y extranjeras con la capacidad de fabricación de equipos comerciales de impresión 3D de haz de electrones. El cañón de electrones es el núcleo del equipo SEBM, que determina el tamaño de formación del equipo, la precisión de impresión y la calidad y el rendimiento de las piezas formadas. A diferencia del láser especial para equipos de fusión selectiva por láser (SLM), actualmente no existe un producto comercial de un cañón de electrones especial en el país y en el extranjero. Cada fabricante de equipos SEBM primero debe desarrollar un cañón de electrones especial antes de desarrollar el equipo.
En los últimos años, los Estados Unidos, China, Japón, Suecia, el Reino Unido y otros países han aumentado la investigación y el desarrollo de cañones de electrones especiales para equipos SEBM y han desarrollado sucesivamente cañones de electrones de calentamiento directo con tungsteno y cristal único. LaB6 como cátodos. El cañón de electrones de calentamiento directo con tungsteno como cátodo es el cañón de electrones utilizado en la primera generación de equipos SEBM comerciales. Tiene las ventajas de un bajo costo y un rendimiento estable, pero tiene una vida corta (<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), alta potencia (6kW) y diámetro de punto de haz pequeño (140 μm), pero el costo del cátodo de este material es alto y el precio único es de entre 10,000-15,000 yuanes entre . Además, el cátodo de LaB6 es fácil de contaminar y requiere un alto grado de vacío (10-4 Pa), lo que también aumenta los costes de uso y mantenimiento del cañón de electrones. Para la búsqueda de una producción a escala industrial de bajo costo, el cátodo LaB6 de calentamiento directo es más "de lujo". Por lo tanto, cómo resolver la contradicción entre la potencia del cañón de electrones, la vida útil y el costo de precisión es el cuello de botella que restringe el desarrollo de equipos y tecnología SEBM.
El equipo SEBM comercial de nuestro país está equipado con un cañón de electrones de cátodo de tungsteno calentado indirectamente
Para evitar el problema del cañón de electrones de calentamiento directo, el equipo técnico chino utilizó tungsteno como material del cátodo, adoptó el principio del cátodo de calentamiento indirecto, combinado con los requisitos técnicos de SEBM para llevar a cabo la innovación estructural y la expansión de funciones, y Desarrolló un cañón de electrones térmicos indirectos de alta potencia, alta precisión, larga duración y bajo costo, y logró la capacidad de control independiente de los componentes centrales.
△ Dispositivo de fusión intervertebral de aleación de titanio de alta precisión impreso por un equipo SEBM equipado con un cañón de electrones térmicos indirectos
El lecho de harina de gran formato se puede calentar rápidamente a 1300 grados con el cañón de electrones indirectos de hasta 6kW de potencia, lo que aumenta significativamente la eficiencia de la impresión. Todo el conjunto del cátodo del cañón de electrones tiene una vida útil de más de 500 horas, que es igual a la cantidad de tiempo que se usa realmente el cátodo de LaB6 de calentamiento directo. Esto satisface las demandas de fabricación de productos de gran tamaño o impresión apilada a largo plazo. El diámetro del punto del haz a alta potencia se puede cambiar alterando las propiedades de la sección transversal del cátodo, y se puede obtener un escaneo preciso con un diámetro del punto del haz de 100 m en un amplio rango, satisfaciendo los requisitos de producción de piezas de alta precisión. Tanto el cátodo auxiliar como el cátodo del cañón de electrones están hechos de material de tungsteno, que tiene una buena capacidad de fabricación, y el costo es menos del 30 por ciento del cátodo LaB6 de calentamiento directo, que satisface las necesidades de producción de piezas de bajo costo en lotes. .
El avance tecnológico de nuestro país en los cañones de electrones térmicos indirectos indica que mi país ha hecho un progreso importante en los componentes básicos del equipo SEBM y ha establecido gradualmente un control independiente