En utmärkande tillverkningsteknik för metalltillsats är elektronstråleselektiv smältning (SEBM). Hög energitäthet, snabb produktionseffektivitet, minimal formningsspänning och noll föroreningar i en vakuummiljö är alla egenskaper hos denna tryckmetod. Snabb prototypframställning av titan och titanlegeringar, spröda material (titaniumlegering), eldfasta metaller (volfram, molybden, tantal, niob) och högreflekterande material som koppar och guld är särskilt väl lämpade för SEBM-teknik.
Vi var först med att introducera en massproducerad, kommersiell 3D-skrivare av elektronstrålemetall med en indirekt uppvärmd volframkatodelektronpistol. För att genomföra strukturell innovation och funktionsexpansion använder den principen om indirekt uppvärmda katoder, tillsammans med kraven från SEBM-teknologin. Detta resulterar i utvecklingen av en stor, billig indirekt termisk elektronpistol med hög effekt, hög precision och lång livslängd, samt realisering av oberoende styrbarhet av kärnkomponenter.
△ Ortopediskt implantat av titanlegering bildat av SEBM-teknologi
Utvecklingshistorik för SEBM elektronpistol hemma och utomlands
På grund av den höga tekniska tröskeln för utrustningen finns det få inhemska och utländska företag med tillverkningskapacitet för kommersiell elektronstråle 3D-utskriftsutrustning. Elektronpistolen är kärnan i SEBM-utrustning, som bestämmer utrustningens formningsstorlek, trycknoggrannhet och kvaliteten och prestanda hos formade delar. Till skillnad från speciallaserutrustningen för selektiv lasersmältning (SLM), finns det för närvarande ingen kommersiell produkt av en speciell elektronpistol hemma och utomlands. Varje SEBM-utrustningstillverkare måste först utveckla en speciell elektronpistol innan utrustningen utvecklas.
Under de senaste åren har USA, Kina, Japan, Sverige, Storbritannien och andra länder ökat forskningen och utvecklingen av speciella elektronkanoner för SEBM-utrustning och har successivt utvecklat direktuppvärmda elektronkanoner med volfram och enkristall. LaB6 som katoder. Den direktuppvärmda elektronpistolen med volfram som katod är elektronpistolen som används i den första generationen kommersiell SEBM-utrustning. Den har fördelarna med låg kostnad och stabil prestanda, men den har en kort livslängd (<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), hög effekt (6kW) och liten strålpunktsdiameter (140 μm), men katodkostnaden för detta material är hög, och enkelpriset är mellan 10,000-15,000 yuan mellan . Dessutom är LaB6-katoden lätt att förorena och kräver en hög grad av vakuum (10-4 Pa), vilket också ökar användnings- och underhållskostnaderna för elektronpistolen. För strävan efter lågkostnadsproduktion i industriell skala är den direktuppvärmda LaB6-katoden mer "lyx". Därför är hur man löser motsägelsen mellan elektronpistolkraft, livslängd och precisionskostnad flaskhalsen som begränsar utvecklingen av SEBM-utrustning och -teknik.
Vårt lands kommersiella SEBM-utrustning är utrustad med en indirekt uppvärmd volframkatodelektronpistol
För att undvika problemet med direktuppvärmningselektronpistolen använde det kinesiska tekniska teamet volfram som katodmaterial, antog principen om den indirekta uppvärmningskatoden, kombinerat med de tekniska kraven från SEBM för att utföra strukturell innovation och funktionsexpansion, och utvecklat en hög effekt, hög precision, lång livslängd Lågkostnad indirekt termisk elektronpistol, och realisera oberoende styrbarhet av kärnkomponenter.
△ Intervertebral fusionsenhet av titanlegering med hög precision tryckt av SEBM-utrustning utrustad med en indirekt termisk elektronpistol
Mjölbädden i bredformat kan snabbt värmas upp till 1300 grader med den indirekta elektronpistolens effekt på upp till 6kW, vilket avsevärt ökar utskriftseffektiviteten. Hela katodaggregatet av elektronkanonen har en livslängd på mer än 500 timmar, vilket är lika med den tid som den direktuppvärmda LaB6-katoden faktiskt används. Detta möter kraven för tillverkning av stora produkter eller långvariga staplade utskrifter. Strålpunktsdiametern under hög effekt kan ändras genom att ändra katodens tvärsnittsegenskaper, och noggrann skanning med en strålpunktsdiameter på 100 m inom ett brett område kan erhållas, vilket tillfredsställer högprecisionsproduktionskraven för delar. Både hjälpkatoden och elektronkanonkatoden är gjorda av volframmaterial, som har god tillverkningsbarhet, och kostnaden är mindre än 30 procent av den för direktuppvärmning LaB6-katoden, som uppfyller produktionsbehoven för lågkostnadsdelar i partier .
Vårt lands tekniska genombrott inom indirekta termiska elektronkanoner markerar att mitt land har gjort viktiga framsteg i kärnkomponenterna i SEBM-utrustning och gradvis etablerat en oberoende kontroll