Một kỹ thuật sản xuất phụ gia kim loại đặc biệt là nóng chảy chọn lọc chùm tia điện tử (SEBM). Mật độ năng lượng cao, hiệu quả sản xuất nhanh, ứng suất tạo hình tối thiểu và không gây ô nhiễm trong môi trường chân không là tất cả các đặc điểm của phương pháp in này. Tạo mẫu nhanh titan và hợp kim titan, vật liệu giòn (hợp kim nhôm titan), kim loại chịu lửa (vonfram, molypden, tantali, niobi) và các vật liệu phản xạ cao như đồng và vàng đặc biệt phù hợp với công nghệ SEBM.
Chúng tôi là người đầu tiên giới thiệu máy in 3D kim loại chùm tia điện tử thương mại được sản xuất hàng loạt với súng điện tử catốt vonfram được làm nóng gián tiếp. Để thực hiện đổi mới cấu trúc và mở rộng chức năng, nó áp dụng nguyên tắc catốt được làm nóng gián tiếp, cùng với các yêu cầu của công nghệ SEBM. Điều này dẫn đến sự phát triển của một loại súng điện tử nhiệt gián tiếp lớn, rẻ tiền với công suất cao, độ chính xác cao và tuổi thọ cao, cũng như thực hiện khả năng điều khiển độc lập của các bộ phận cốt lõi.
△Cấy ghép chỉnh hình bằng hợp kim titan được hình thành bởi công nghệ SEBM
Lịch sử phát triển của súng điện tử SEBM trong và ngoài nước
Do ngưỡng kỹ thuật cao của thiết bị, có rất ít doanh nghiệp trong và ngoài nước có năng lực sản xuất thiết bị in 3D chùm tia điện tử thương mại. Súng điện tử là cốt lõi của thiết bị SEBM, xác định kích thước tạo hình của thiết bị, độ chính xác in cũng như chất lượng và hiệu suất của các bộ phận được tạo hình. Khác với tia laser đặc biệt dành cho thiết bị làm nóng chảy laser chọn lọc (SLM), hiện tại không có sản phẩm thương mại nào của súng điện tử đặc biệt trong và ngoài nước. Mỗi nhà sản xuất thiết bị SEBM trước tiên phải phát triển một loại súng điện tử đặc biệt trước khi phát triển thiết bị.
Trong những năm gần đây, Hoa Kỳ, Trung Quốc, Nhật Bản, Thụy Điển, Vương quốc Anh và các quốc gia khác đều đã tăng cường nghiên cứu và phát triển súng điện tử đặc biệt cho thiết bị SEBM, đồng thời đã liên tiếp phát triển súng điện tử làm nóng trực tiếp bằng vonfram và đơn tinh thể. LaB6 làm cực âm. Súng điện tử làm nóng trực tiếp với vonfram làm cực âm là súng điện tử được sử dụng trong thế hệ thiết bị SEBM thương mại đầu tiên. Nó có ưu điểm là chi phí thấp và hiệu suất ổn định, nhưng nó có tuổi thọ ngắn (<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), công suất cao (6kW) và đường kính điểm chùm tia nhỏ (140μm), nhưng chi phí cực âm của vật liệu này cao và giá đơn lẻ nằm trong khoảng từ 10,000-15,000 nhân dân tệ giữa . Ngoài ra, cực âm của LaB6 dễ gây ô nhiễm và yêu cầu độ chân không cao (10-4 Pa), điều này cũng làm tăng chi phí sử dụng và bảo trì của súng điện tử. Để theo đuổi sản xuất quy mô công nghiệp chi phí thấp, cực âm LaB6 làm nóng trực tiếp là "xa xỉ" hơn. Do đó, làm thế nào để giải quyết mâu thuẫn giữa công suất súng điện tử, tuổi thọ và chi phí chính xác là nút cổ chai hạn chế sự phát triển của thiết bị và công nghệ SEBM.
Thiết bị SEBM thương mại của nước ta được trang bị súng điện tử catốt vonfram được làm nóng gián tiếp
Để tránh sự cố của súng điện tử đốt nóng trực tiếp, nhóm kỹ thuật Trung Quốc đã sử dụng vonfram làm vật liệu cực âm, áp dụng nguyên lý của cực âm đốt nóng gián tiếp, kết hợp với các yêu cầu kỹ thuật của SEBM để thực hiện đổi mới cấu trúc và mở rộng chức năng, và đã phát triển một loại súng điện tử nhiệt gián tiếp chi phí thấp, công suất cao, độ chính xác cao, tuổi thọ cao và nhận ra khả năng điều khiển độc lập của các bộ phận cốt lõi.
△ Thiết bị nhiệt hạch giữa các đốt sống bằng hợp kim titan có độ chính xác cao được in bởi thiết bị SEBM được trang bị súng điện tử nhiệt gián tiếp
Giường bột khổ rộng có thể được làm nóng nhanh chóng đến 1300 độ với công suất lên đến 6kW của súng điện tử gián tiếp, giúp tăng đáng kể hiệu quả in. Toàn bộ cụm cực âm của súng điện tử có tuổi thọ hơn 500 giờ, tương đương với thời gian sử dụng cực âm LaB6 làm nóng trực tiếp trên thực tế. Điều này đáp ứng nhu cầu sản xuất các sản phẩm có kích thước lớn hoặc in chồng trong thời gian dài. Có thể thay đổi đường kính điểm chùm tia dưới công suất cao bằng cách thay đổi các đặc tính mặt cắt ngang của cực âm và có thể quét chính xác với đường kính điểm chùm tia 100 m trong phạm vi rộng, đáp ứng yêu cầu sản xuất các bộ phận có độ chính xác cao. Cả cực âm phụ và cực âm của súng điện tử đều được làm bằng vật liệu vonfram, có khả năng sản xuất tốt và chi phí thấp hơn 30% so với cực âm LaB6 gia nhiệt trực tiếp, đáp ứng nhu cầu sản xuất các bộ phận chi phí thấp theo lô .
Bước đột phá công nghệ của nước ta trong súng điện tử nhiệt gián tiếp đánh dấu rằng nước tôi đã đạt được tiến bộ quan trọng trong các thành phần cốt lõi của thiết bị SEBM và dần dần thiết lập một cơ quan kiểm soát độc lập