เทคนิคการผลิตสารเติมแต่งโลหะที่โดดเด่นคือการหลอมแบบเลือกลำแสงอิเล็กตรอน (SEBM) ความหนาแน่นของพลังงานสูง ประสิทธิภาพการผลิตที่รวดเร็ว ความเค้นขึ้นรูปน้อยที่สุด และมลพิษเป็นศูนย์ในสภาพแวดล้อมสุญญากาศล้วนเป็นคุณสมบัติของวิธีการพิมพ์นี้ การสร้างต้นแบบอย่างรวดเร็วของไททาเนียมและโลหะผสมไททาเนียม วัสดุที่เปราะ (โลหะผสมไททาเนียมอะลูมิเนียม) โลหะทนไฟ (ทังสเตน โมลิบดีนัม แทนทาลัม ไนโอเบียม) และวัสดุสะท้อนแสงสูง เช่น ทองแดงและทอง เหมาะอย่างยิ่งสำหรับเทคโนโลยี SEBM
เราเป็นคนแรกที่เปิดตัวเครื่องพิมพ์ 3D โลหะลำแสงอิเล็กตรอนเชิงพาณิชย์ที่ผลิตจำนวนมากพร้อมปืนอิเล็กตรอนแคโทดทังสเตนที่ให้ความร้อนทางอ้อม เพื่อดำเนินการนวัตกรรมโครงสร้างและการขยายฟังก์ชัน จึงใช้หลักการแคโทดแบบให้ความร้อนทางอ้อม พร้อมกับข้อกำหนดของเทคโนโลยี SEBM ส่งผลให้มีการพัฒนาปืนอิเลคตรอนความร้อนทางอ้อมขนาดใหญ่ที่มีกำลังสูง ความแม่นยำสูง และอายุการใช้งานที่ยาวนาน รวมทั้งทำให้สามารถควบคุมส่วนประกอบหลักได้อย่างอิสระ
△กระดูกเทียมไททาเนียมอัลลอยด์ขึ้นรูปด้วยเทคโนโลยี SEBM
ประวัติการพัฒนาปืนอิเล็กตรอน SEBM ในและต่างประเทศ
เนื่องจากอุปกรณ์มีเกณฑ์ทางเทคนิคสูง มีบริษัทในประเทศและต่างประเทศเพียงไม่กี่แห่งที่มีกำลังการผลิตอุปกรณ์การพิมพ์ 3 มิติลำแสงอิเล็กตรอนเชิงพาณิชย์ ปืนอิเล็กตรอนเป็นแกนหลักของอุปกรณ์ SEBM ซึ่งกำหนดขนาดการขึ้นรูปของอุปกรณ์ ความแม่นยำในการพิมพ์ ตลอดจนคุณภาพและประสิทธิภาพของชิ้นส่วนที่ขึ้นรูป แตกต่างจากเลเซอร์พิเศษสำหรับอุปกรณ์การหลอมด้วยเลเซอร์แบบเลือก (SLM) ปัจจุบันไม่มีผลิตภัณฑ์เชิงพาณิชย์ของปืนอิเล็กตรอนแบบพิเศษในประเทศและต่างประเทศ ผู้ผลิตอุปกรณ์ SEBM แต่ละรายจะต้องพัฒนาปืนอิเล็กตรอนแบบพิเศษก่อนจึงจะพัฒนาอุปกรณ์ได้
ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา สหรัฐอเมริกา จีน ญี่ปุ่น สวีเดน สหราชอาณาจักร และประเทศอื่นๆ ได้เพิ่มการวิจัยและพัฒนาปืนอิเล็กตรอนแบบพิเศษสำหรับอุปกรณ์ SEBM และได้พัฒนาปืนอิเล็กตรอนแบบให้ความร้อนโดยตรงด้วยทังสเตนและผลึกเดี่ยวอย่างต่อเนื่อง LaB6 เป็นแคโทด ปืนอิเล็กตรอนแบบให้ความร้อนโดยตรงซึ่งมีทังสเตนเป็นแคโทดเป็นปืนอิเล็กตรอนที่ใช้ในอุปกรณ์ SEBM เชิงพาณิชย์รุ่นแรก มันมีข้อได้เปรียบของต้นทุนที่ต่ำและประสิทธิภาพที่มั่นคง แต่มีอายุการใช้งานสั้น (<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 ชั่วโมง) กำลังสูง (6kW) และเส้นผ่านศูนย์กลางลำแสงขนาดเล็ก (140μm) แต่ต้นทุนแคโทดของวัสดุนี้สูง และราคาเดียวอยู่ระหว่าง 10,000-15,000 หยวนระหว่าง . นอกจากนี้ แคโทด LaB6 ยังง่ายต่อการก่อมลพิษและต้องการระดับสุญญากาศสูง (10-4 Pa) ซึ่งยังเพิ่มค่าใช้จ่ายในการใช้งานและการบำรุงรักษาของปืนอิเล็กตรอนอีกด้วย สำหรับการแสวงหาการผลิตระดับอุตสาหกรรมต้นทุนต่ำ แคโทด LaB6 ที่ให้ความร้อนโดยตรงนั้น "หรูหรา" มากกว่า ดังนั้นวิธีแก้ปัญหาความขัดแย้งระหว่างพลังปืนอิเล็กตรอน อายุการใช้งาน และต้นทุนความแม่นยำจึงเป็นคอขวดที่จำกัดการพัฒนาอุปกรณ์และเทคโนโลยี SEBM
อุปกรณ์ SEBM เชิงพาณิชย์ในประเทศของเราติดตั้งปืนอิเล็กตรอนแคโทดทังสเตนแบบให้ความร้อนทางอ้อม
เพื่อหลีกเลี่ยงปัญหาปืนอิเล็กตรอนให้ความร้อนโดยตรง ทีมเทคนิคของจีนจึงใช้ทังสเตนเป็นวัสดุแคโทด นำหลักการของแคโทดให้ความร้อนทางอ้อม รวมกับข้อกำหนดทางเทคนิคของ SEBM เพื่อดำเนินการนวัตกรรมโครงสร้างและการขยายฟังก์ชัน และ พัฒนาปืนอิเลคตรอนความร้อนทางอ้อมพลังงานสูง ความแม่นยำสูง อายุการใช้งานยาวนาน ต้นทุนต่ำ และตระหนักถึงความสามารถในการควบคุมอิสระของส่วนประกอบหลัก
△ อุปกรณ์ฟิวชั่นระหว่างกระดูกสันหลังโลหะผสมไททาเนียมความแม่นยำสูง พิมพ์โดยอุปกรณ์ SEBM ที่ติดตั้งปืนอิเลคตรอนความร้อนทางอ้อม
เตียงแป้งรูปแบบกว้างสามารถอุ่นได้อย่างรวดเร็วถึง 1,300 องศาด้วยปืนอิเล็กตรอนทางอ้อมที่มีกำลังสูงถึง 6kW ซึ่งเพิ่มประสิทธิภาพการพิมพ์อย่างมาก ชุดประกอบแคโทดทั้งหมดของปืนอิเล็กตรอนมีอายุการใช้งานมากกว่า 500 ชั่วโมง ซึ่งเท่ากับระยะเวลาที่แคโทด LaB6 ที่ให้ความร้อนโดยตรงใช้งานจริง สิ่งนี้ตอบสนองความต้องการของการผลิตผลิตภัณฑ์ขนาดใหญ่หรือการพิมพ์แบบเรียงซ้อนกันในระยะยาว เส้นผ่านศูนย์กลางลำแสงภายใต้กำลังสูงสามารถเปลี่ยนแปลงได้โดยการปรับเปลี่ยนคุณสมบัติหน้าตัดของแคโทด และสามารถรับการสแกนที่แม่นยำด้วยเส้นผ่านศูนย์กลางลำแสงที่ 100 ม. ในช่วงกว้าง ซึ่งเป็นไปตามข้อกำหนดการผลิตชิ้นส่วนที่มีความแม่นยำสูง ทั้งแคโทดเสริมและแคโทดปืนอิเล็กตรอนทำจากวัสดุทังสเตน ซึ่งมีความสามารถในการผลิตที่ดี และต้นทุนน้อยกว่าร้อยละ 30 ของแคโทด LaB6 ที่ให้ความร้อนโดยตรง ซึ่งตรงตามความต้องการในการผลิตชิ้นส่วนต้นทุนต่ำเป็นชุด .
ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีในประเทศของเราในปืนอิเลคตรอนความร้อนทางอ้อม บ่งชี้ว่าประเทศของฉันมีความก้าวหน้าที่สำคัญในส่วนประกอบหลักของอุปกรณ์ SEBM และค่อยๆ สร้างการควบคุมที่เป็นอิสระ