۷/ EBM : Electron Beam Melting

Electron Beam Melting

خلاصه

EBM نوع دیگری از ساخت افزایشی برای قطعات فلزی است در این روش نیز همانند SLM ماده اولیه به صورت پودر می‌باشد. ماده مورد استفاده در EBM، پودر فلزی است که در اثر تابش پرتو الکترونی که توسط کامپیوتر کنترل می‌شود، ذوب شده و لایه به لایه تا تشکیل نهایی قطعه ادامه می یابد.

تکنولوژی EBM
قسمت اول ۵۰%
EBM
EBM

ذوب پرتو الکترونی (EBM) یک فناوری ساخت مواد افزودنی فلزی است که از یک پرتوی الکترونی برای ذوب لایه های پودر فلز استفاده می کند. اولین بار در سال ۱۹۹۷ توسط شرکت سوئدی Arcam معرفی شد ، EBM برای ساخت قطعات پایان سبک ، بادوام و متراکم ایده آل است. این فناوری در درجه اول در صنایع هوافضا ، پزشکی و دفاعی استفاده می شود.

مقدمه :

 که به معنی ذوب با پرتو الکترونی است و با نام اختصاری EBM نیز شناخته می شود، یک فرآیند پرینت سه بعدی برای تولید قطعات فلزی است.

 استفاده از EBM ساخت قطعاتی را امکان پذیر ساخته که پیش از این غیر ممکن به نظر می رسید.

شرکت سوئدی Arcam از مجموعه شرکتهای GE Additive، در حال حاضر تنها برند برتر پرینترهای سه بعدی EBM جهان است.

 از تکنیک EBM مخصوصا برای ساخت قطعات سایز متوسط یا کوچک، در یک سری محدود یا تنها یک عدد استفاده می شود. به همین دلیل است که کاربران اصلی آن صنایع زیست پزشکی (مثلا ساخت پروتز)، صنایع هوانوردی و صنایع موتورهای ورزشی هستند.

ebm
ebm

طرز کار :

روش کار Electron Beam Melting شبیه به SLS  است زیرا در هر دو آنها پرینت به وسیله پودری انجام میشود که در بستر چاپ قرار دارد.

این پودر به وسیله گرما و ذوب شدن به شکل لایه های نازک دپوزیت می شود تا به این ترتیب لایه به لایه مدل را بسازد.

البته در این فناوری از یک پرتو با انرژی بالا که شامل الکترونهاست (به جای فوتون در روش لیزری) استفاده می شود تا فلز را سفت و جامد کند. این لایه های سفت شده روی هم قرار میگیرند تا ساخت قطعه کامل شود.

در این تکنولوژی، تولید قطعات به روش ذوب لایه به لایه پودر فلز به وسیله پرتو الکترونی در شرایط خلاء انجام می شود. هر لایه با مختصات دقیقی که توسط مدل CAD تعریف شده است ذوب می شود. برای هر لایه در حال ساخت، پرتو الکترونی به تمام بستر پودر گرما می دهد و نسبت به متریال مورد استفاده، دمای آن را به حالت مطلوب و بهینه می رساند. در نتیجه قطعات تولید شده به روش EBM از تنشها و خطاهای ناشی از پرینت ۳ بعدی آزاد هستند و دارای ریز ساختارهای آزاد از جنس ساختارهای مارتنزیتی می باشند.

SLS lom

معایب :

بر خلاف SLS، در EBM پودر فلزی به‌طور کامل ذوب می‌شود. این روند معمولاً در دماهای بالا تا ۱۰۰۰ درجه سانتیگراد انجام می‌شود.

در مقایسه با SLM این روش نسبتاً کند و گران است.

دسترسی محدود به مواد از دیگر معایب این روش است.

روند کار: 

در سطح پودر، پرتو الکترونی کمی عریض تر از پرتو لیزری است، بنابراین نمی تواند به دقت مشابه با لیزر دست پیدا کند.

اندازه قطعات قابل ساخت: 

دستگاه Q20 شرکت Arcam که بزرگترین حجم ساخت را دارد می تواند حداکثر قطعاتی با قطر ۳۵۰ میلیمتر و ارتفاع ۳۸۰ میلیمتر را تولید کند در حالیکه دستگاه های لیزری مانند X-Line Concept Laser حجم تولیدی حداقل دو برابر این مقدار را دارند.

قیمت بالا در تولید

هم پرینتر سه بعدی مخصوص و هم متریال آن گرانتر از تکنیکهای لیزری هستند و در نتیجه EBM تنها برای پرینت سه بعدی صنعتی خاص مناسب است.

 سیستم های الکترونی فشار کمتری بر قطعه وارد می کنند و نسبت به پرینترهای سه بعدی SLM و DMLS نیاز کمتری به سازه ساپورت دارند. پرینتر سه بعدی EBM از انرژی کمتری استفاده می کند و سرعت بیشتری نسبت به تکنولوژی های دیگر پرینت سه بعدی فلز دارد اما کیفیت پایین تری نسبت به آنها ارایه می دهد.

مزایا :

استفاده مجدد از  پسماند :
پس از پایان پرینت، اکثر پودرهای اضافی را می توان فورا دوباره استفاده کرد. این قضیه برای تولید کنندگان بسیار ارزشمند است، خصوصا در صنایع هوانوردی که اغلب تنها ۲۰ درصد از متریال در ساخت نهایی قطعه استفاده می شوند و باقی آنها جدا شده و به بازیافت منتقل می شوند.

سرعت تولید: 

پرتو الکترونی می تواند به صورت همزمان به چند مکان جداگانه حرارت دهد، این امر باعث می شود که سرعت فرآیند تولید به طرز چشمگیری افزایش یابد.

گرم کردن پودر قبل از ذوب شدن باعث می شود که تغییر شکل و دگردیسی محدود شود و این باعث کاهش نیاز به تقویت و استفاده از ساپورت می شود.

فرآیند EBM در خلاء و در دمای بالا انجام می شود و در نتیجه اجزای تولید شده نسبت به تولیدات ریخته گری، از تنش و فشار آزاد هستند و نیز دارای خواص بهتری می باشند. بر خلاف برخی از تکنیک های ذوب فلز، قطعات تولید شده در EBM بسیار متراکم و به شدت محکم هستند.  

ebm
دسته‌ها