Отличителна техника за производство на метални добавки е селективното топене с електронен лъч (SEBM). Висока енергийна плътност, бърза производствена ефективност, минимален стрес при формоване и нулево замърсяване във вакуумна среда са всички характеристики на този метод на печат. Бързото прототипиране на титан и титанови сплави, крехки материали (титаниево-алуминиева сплав), огнеупорни метали (волфрам, молибден, тантал, ниобий) и силно отразяващи материали като мед и злато са особено подходящи за технологията SEBM.
Ние бяхме първите, които представиха масово произвеждан търговски електронен лъчев метален 3D принтер с електронен пистолет с волфрамов катод с индиректно нагряване. За да се осъществи структурна иновация и разширяване на функциите, той възприема принципа на катодите с индиректно нагряване, заедно с изискванията на технологията SEBM. Това води до разработването на голям, евтин индиректен топлинен електронен пистолет с висока мощност, висока прецизност и дълъг живот, както и реализирането на независима управляемост на основните компоненти.
△Ортопедичен имплант от титанова сплав, оформен по технологията SEBM
История на развитието на електронния пистолет SEBM у нас и в чужбина
Поради високия технически праг на оборудването, има малко местни и чуждестранни предприятия с производствения капацитет на търговско оборудване за 3D печат с електронен лъч. Електронният пистолет е ядрото на оборудването SEBM, което определя размера на формоване на оборудването, точността на печат и качеството и производителността на формованите части. За разлика от специалния лазер за оборудване за селективно лазерно топене (SLM), в момента няма търговски продукт на специална електронна пушка у нас и в чужбина. Всеки производител на оборудване SEBM трябва първо да разработи специален електронен пистолет, преди да разработи оборудването.
През последните години Съединените щати, Китай, Япония, Швеция, Обединеното кралство и други страни увеличиха изследванията и развитието на специални електронни пушки за SEBM оборудване и последователно разработиха електронни пушки с директно нагряване с волфрам и монокристал. LaB6 като катоди. Електронният пистолет с директно нагряване с волфрам като катод е електронният пистолет, използван в първото поколение търговско SEBM оборудване. Той има предимствата на ниска цена и стабилна производителност, но има кратък живот (<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), висока мощност (6 kW) и малък диаметър на петното на лъча (140 μm), но цената на катода на този материал е висока и единичната цена е между 10 000-15 000 юана между . Освен това катодът LaB6 е лесен за замърсяване и изисква висока степен на вакуум (10-4 Pa), което също увеличава разходите за използване и поддръжка на електронния пистолет. За стремежа към евтино промишлено производство катодът LaB6 с директно нагряване е по-„луксозен“. Следователно, как да се разреши противоречието между мощността на електронното оръжие, живота и цената на прецизността е тясното място, ограничаващо развитието на оборудване и технология на SEBM.
Търговското оборудване SEBM в нашата страна е оборудвано с електронен пистолет с волфрамов катод с индиректно нагряване
За да избегне проблема с директното нагряване на електронния пистолет, китайският технически екип използва волфрам като катоден материал, възприе принципа на индиректния нагряващ катод, комбиниран с техническите изисквания на SEBM за извършване на структурни иновации и разширяване на функциите, и разработиха високомощен, високопрецизен, дълготраен евтин индиректен топлинен електронен пистолет и реализираха независимо управление на основните компоненти.
△ Високопрецизно устройство за междупрешленно сливане от титаниева сплав, отпечатано от оборудване SEBM, оборудвано с индиректен топлинен електронен пистолет
Широкоформатното брашнено легло може бързо да се нагрее до 1300 градуса с непряк електронен пистолет с мощност до 6kW, което значително повишава ефективността на печат. Целият катоден комплект на електронния пистолет има експлоатационен живот от повече от 500 часа, което е равно на времето, през което действително се използва катодът LaB6 с директно нагряване. Това отговаря на изискванията за производство на продукти с големи размери или дългосрочен подреден печат. Диаметърът на петното на лъча при висока мощност може да бъде променен чрез промяна на свойствата на напречното сечение на катода и може да се получи точно сканиране с диаметър на петното на лъча от 100 m в широк диапазон, което отговаря на изискванията за високо прецизно производство на части. Както спомагателният катод, така и катодът на електронния пистолет са направени от волфрамов материал, който има добра технологичност и цената е по-малко от 30 процента от тази на катода LaB6 с директно нагряване, който отговаря на производствените нужди на евтини части в партиди .
Технологичният пробив на нашата страна в индиректните топлинни електронни оръдия бележи, че моята страна е постигнала важен напредък в основните компоненти на оборудването SEBM и постепенно е установила независим контрол