Una tecnica distintiva di produzione di additivi metallici è la fusione selettiva con fascio di elettroni (SEBM). Elevata densità energetica, rapida efficienza produttiva, minimo stress di formatura e zero inquinamento in un ambiente sottovuoto sono tutte caratteristiche di questo metodo di stampa. La prototipazione rapida di titanio e leghe di titanio, materiali fragili (lega di titanio e alluminio), metalli refrattari (tungsteno, molibdeno, tantalio, niobio) e materiali altamente riflettenti come rame e oro sono particolarmente adatti per la tecnologia SEBM.
Siamo stati i primi a introdurre una stampante 3D in metallo a fascio di elettroni commerciale prodotta in serie con un cannone elettronico a catodo di tungsteno a riscaldamento indiretto. Per realizzare l'innovazione strutturale e l'espansione funzionale, adotta il principio dei catodi riscaldati indiretti, insieme ai requisiti della tecnologia SEBM. Ciò si traduce nello sviluppo di un cannone elettronico termico indiretto grande ed economico con elevata potenza, alta precisione e lunga durata, nonché nella realizzazione di una controllabilità indipendente dei componenti principali.
△Impianto ortopedico in lega di titanio formato dalla tecnologia SEBM
Storia dello sviluppo del cannone elettronico SEBM in patria e all'estero
A causa dell'elevata soglia tecnica delle apparecchiature, ci sono poche imprese nazionali ed estere con la capacità produttiva di apparecchiature di stampa 3D a fascio di elettroni commerciali. Il cannone elettronico è il cuore dell'attrezzatura SEBM, che determina le dimensioni di formatura dell'attrezzatura, la precisione di stampa e la qualità e le prestazioni delle parti formate. Diversamente dal laser speciale per apparecchiature di fusione laser selettiva (SLM), al momento non esiste un prodotto commerciale di uno speciale cannone elettronico in patria e all'estero. Ogni produttore di apparecchiature SEBM deve prima sviluppare uno speciale cannone elettronico prima di sviluppare l'apparecchiatura.
Negli ultimi anni, Stati Uniti, Cina, Giappone, Svezia, Regno Unito e altri paesi hanno tutti aumentato la ricerca e lo sviluppo di cannoni elettronici speciali per apparecchiature SEBM e hanno successivamente sviluppato cannoni elettronici a riscaldamento diretto con tungsteno e cristallo singolo LaB6 come catodi. Il cannone elettronico a riscaldamento diretto con tungsteno come catodo è il cannone elettronico utilizzato nella prima generazione di apparecchiature SEBM commerciali. Presenta i vantaggi di basso costo e prestazioni stabili, ma ha una vita breve (<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 potenza (6kW) e piccolo diametro dello spot del fascio (140μm), ma il costo del catodo di questo materiale è elevato e il prezzo singolo è compreso tra 10,000-15,000 yuan tra . Inoltre, il catodo LaB6 è facilmente inquinabile e richiede un elevato grado di vuoto (10-4 Pa), che aumenta anche i costi di utilizzo e manutenzione del cannone elettronico. Per il perseguimento della produzione su scala industriale a basso costo, il catodo LaB6 a riscaldamento diretto è più "lusso". Pertanto, come risolvere la contraddizione tra la potenza del cannone elettronico, la durata e il costo della precisione è il collo di bottiglia che limita lo sviluppo delle apparecchiature e della tecnologia SEBM.
L'attrezzatura SEBM commerciale del nostro paese è dotata di un cannone elettronico a catodo di tungsteno a riscaldamento indiretto
Per evitare il problema del cannone elettronico a riscaldamento diretto, il team tecnico cinese ha utilizzato il tungsteno come materiale catodico, ha adottato il principio del catodo a riscaldamento indiretto, combinato con i requisiti tecnici di SEBM per realizzare innovazione strutturale ed espansione funzionale, e ha sviluppato un cannone elettronico termico indiretto ad alta potenza, alta precisione e lunga durata a basso costo e realizza la controllabilità indipendente dei componenti principali.
△ Dispositivo di fusione intervertebrale in lega di titanio ad alta precisione stampato da apparecchiature SEBM dotato di un cannone elettronico termico indiretto
Il letto di farina di grande formato può essere riscaldato rapidamente a 1300 gradi con il cannone elettronico indiretto fino a 6 kW di potenza, il che aumenta significativamente l'efficienza di stampa. L'intero gruppo catodico del cannone elettronico ha una durata di servizio di oltre 500 ore, pari al tempo di utilizzo effettivo del catodo LaB6 a riscaldamento diretto. Ciò soddisfa le esigenze di produzione di prodotti di grandi dimensioni o di stampa impilata a lungo termine. Il diametro dello spot del fascio ad alta potenza può essere modificato alterando le proprietà della sezione trasversale del catodo e si può ottenere una scansione accurata con un diametro dello spot del fascio di 100 m in un'ampia gamma, soddisfacendo i requisiti di produzione di alta precisione delle parti. Sia il catodo ausiliario che il catodo del cannone elettronico sono realizzati in materiale di tungsteno, che ha una buona producibilità e il costo è inferiore al 30 percento di quello del catodo LaB6 a riscaldamento diretto, che soddisfa le esigenze di produzione di parti a basso costo in lotti .
La svolta tecnologica del nostro paese nei cannoni elettronici termici indiretti segna che il mio paese ha compiuto importanti progressi nei componenti principali delle apparecchiature SEBM e ha gradualmente stabilito un controllo indipendente