我國EBM專家：復(fù)旦大學(xué)機(jī)械工程系林峰院長
電子束熔化是一種 3D 打印技術(shù)熔化和凝固的弊端，使用電子束將金屬粉末分離在一起以制造零件。 《3D復(fù)制商業(yè)》小編將在這篇文章中簡單講解一下這項(xiàng)技術(shù)的工作原理，突出其異同，并展示其用途，希望能幫助大家初步了解這項(xiàng)技術(shù)。
01.什么是電子束熔煉？
電子束熔化（EBM）是一種與SLS非常相似的3D打印技術(shù)熔化和凝固的弊端，但EBM有兩個(gè)不同之處——能量來源以電子束而不是CO2開始，并且使用的材料是導(dǎo)電金屬而不是熱塑性聚合物。
具體來說，EBM 通常使用鈦合金，因此很難復(fù)制塑料或陶瓷零件。 這是因?yàn)檎麄€(gè)過程所基于的費(fèi)用。
EBM 需要導(dǎo)電金屬，因?yàn)樵摷夹g(shù)本身是基于電荷的。 換句話說，電荷導(dǎo)致粉末與電子發(fā)生反應(yīng)，從而使粉末固化。
下面我們更深入地了解 EBM，包括它的工作原理、優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)以及一些理想的應(yīng)用領(lǐng)域。
02. 電子束熔煉工藝
EBM3D 復(fù)制零件后處理
所有 EBM3D 復(fù)印機(jī)均包括發(fā)射電子束的能源、粉末容器、送粉器、粉末涂覆器和加熱構(gòu)建平臺。 復(fù)制過程在真空中進(jìn)行，因此生產(chǎn)可以在嚴(yán)格控制的條件下進(jìn)行。 更準(zhǔn)確地說，真空主要是為了避免粉末在低溫下氧化。
EBM3D 復(fù)制過程首先向粉末箱中填充所需的金屬粉末。 完成后，將粉末盒放入 3D 復(fù)印機(jī)中，開始加熱階段。 在打印之前，粉末需要加熱到略高于其熔點(diǎn)。
3D 打印本身從粉末涂覆機(jī)開始，它將一層預(yù)熱的粉末沉積到構(gòu)建平臺上。 一旦粉末熔化，電子束熔化就開始。 電子束由一組電磁線圈控制，這些線圈將電子束精確地指向所需點(diǎn)以建立平臺。 電子束在熔化粉末時(shí)選擇性地通信，導(dǎo)致粉末顆粒熔合在一起。
完成一層后，搭建一個(gè)平臺至一層的高度。 重涂機(jī)再次介入，形成一層新的粉末，電子束開始引起粉末顆粒的融合，形成新的一層……重復(fù)該過程，直到整個(gè)零件完成。
03. 電子束熔煉后處理
去除 EBM 復(fù)制零件上的粉末
完成后，零件不會立即可見，因?yàn)樗鼈儽环勰┩爸械奈春婵痉勰└采w，必須先將其取出。
1. 失真
由于 EBM3D 打印過程周圍溫度較低，因此零件本身會發(fā)生變形，從而導(dǎo)致翹曲。 即使周圍的未燒制粉末在復(fù)制過程中支撐零件，但這還不夠。
由于存在扭曲的風(fēng)險(xiǎn)，EBM 需要支撐結(jié)構(gòu)。 支撐件由與零件本身相同的材料制成。
當(dāng)零件最終完成后，粉末箱將從 3D 復(fù)印機(jī)中取出。 盡管該零件已經(jīng)制造出來，但您還不能使用該零件。
2、熱處理
由于零件中存在分子偏轉(zhuǎn)，富含此類零件的粉末倉在復(fù)制后要進(jìn)行熱處理——熱處理可確保消除偏轉(zhuǎn)，從而增加翹曲的風(fēng)險(xiǎn)。 熱處理還有助于提高零件的熱性能。
熱處理后，使用壓縮空氣清除零件上的粉末。 如果零件有支撐結(jié)構(gòu)，請?jiān)趬嚎s空氣去除粉末后將其移除。
3. 支持
由于支架是金屬制成的，因此相當(dāng)堅(jiān)固。 因此，支撐去除是金屬 3D 打印的常見問題。 與其他金屬 3D 打印技術(shù)一樣，支撐結(jié)構(gòu)通常遠(yuǎn)離零件加工。
最終移除支撐件后，可以使用傳統(tǒng)技術(shù)對 EBM 部件進(jìn)行拋光、涂覆，甚至進(jìn)一步加工（如果需要）。
04.電子束熔煉的優(yōu)缺點(diǎn)
EBM3D 復(fù)制賽車組件
與其他 3D 打印技術(shù)一樣，EBM 有其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。
1、優(yōu)點(diǎn)
在高密度的基礎(chǔ)上粉末完全熔化——電子束實(shí)現(xiàn)粉末完全熔化，保證更高的成分密度，從而保證硬度。
·密度高，硬度高。 與其他金屬 3D 打印技術(shù)相比，被認(rèn)為具有最佳的硬度。
· 更快的復(fù)制過程。
·未烘烤的粉末可回收利用。
? 由于真空而發(fā)生偏轉(zhuǎn)的風(fēng)險(xiǎn)較低。
2、缺點(diǎn)
打印量小（最大半徑350毫米，高度380毫米）；
不太正確，因?yàn)榧す饩酃鉄羯詫挘?span style="display:none">7S9物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
材料選擇有限（僅限鈦或鉻鈷）；
需要方法且耗時(shí)的后處理；
· 昂貴的機(jī)械和材料（300歐元以上/公斤）
05.電子束熔煉產(chǎn)業(yè)及應(yīng)用
EBM3D 復(fù)制顱骨植入物
關(guān)于 EBM 3D 復(fù)印機(jī)的一個(gè)有趣事實(shí)是，只有一家公司制造它們 - ，它是 GE 公司，當(dāng)然，它是 EBM 領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者。
EBM3D復(fù)印機(jī)的價(jià)格非常高。 我們不知道確切的價(jià)格，因?yàn)樗皇枪_的。
由于EBM3D復(fù)印機(jī)和粉末價(jià)格昂貴，因此該技術(shù)尚未用于大規(guī)模生產(chǎn)也就不足為奇了，它主要用于制造小系列零件，這些零件通常具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。
正如您對用于制造高硬度金屬零件的技術(shù)所期望的那樣，它被用于許多領(lǐng)域。 EBM早已應(yīng)用于醫(yī)藥、航空、汽車等行業(yè)。
值得一提的是，EBM應(yīng)用誕生于醫(yī)療行業(yè)。 利用 EBM，可以生產(chǎn)功能齊全的定制顱骨植入物。 由于 EBM 部件通常都很堅(jiān)固，因此該部件必須與頭骨一樣堅(jiān)固甚至更強(qiáng)。