巨型超高速金屬3D打印設備登陸中國
EBAM金屬3D打印技術是目前世界上已知的最具成本效益的金屬3D打印技術。EBAM技術使用電子束作為能量源,通過定向能量沉積、逐層增加的方法創(chuàng)建出來的金屬部件都近乎純凈,包括高價值的金屬鈦和鉭。EBAM金屬3D打印機使用金屬線材作為打印材料,并使用功率強大的電子束槍將其熔化成型。
相對于主流的SLS技術,EBAM技術以其擁有最佳成本效益的優(yōu)勢被廣泛應用,主要有以下幾點原因:
1. 超快的打印速度。EBAM技術的打印速度一般維持在每小時3至9公斤(金屬)之間,但其極限速度可達每小時13.6公斤!這在目前占金屬3D打印市場主流的、還在以每小時打印多少克金屬為計量單位的SLS技術面前,EBAM像是一個巨人般地存在。
2. 巨大的打印尺寸。EBAM 300型設備允許最長打印工件尺寸為5.8米,某些特別定制版的EBAM設備打印尺寸更可達7.2米,接近于一輛小巴車的長度,是目前世界上最大型的金屬3D打印設備。反觀SLS技術受制于粉床尺寸,目前大部分設備的打印長度極限不超過0.5米。
3. 高真空工作環(huán)境。EBAM技術要求打印環(huán)境為真空,壓強低至 5x10-6 Torr。通過大功率真空泵,EBAM設備可以15分鐘抽真空完畢,大大提高了操作時間。而對于工作環(huán)境還是惰性氣體的SLS技術,每次打印工件時所節(jié)省的惰性氣體也是一筆不小的成本效益。
4. 以金屬線材為原材料。不同于其它金屬3D打印技術所使用的粉材,EBAM打印機使用的是直徑為1.5至3毫米的線材。其優(yōu)點是:金屬線材的成本大大低于金屬粉材。經(jīng)多年技術沉淀后,在西亞基所獨創(chuàng)的閉環(huán)控制系統(tǒng)(CLC)的控制之下,線材百分之百進入熔池,最終成型為加工件,這是使用粉材的SLS技術所無法比擬的材料利用率。如果再配上2個多至4個的進線器,該設備還可用于修復受損的零部件、多種合金或不同粗細的同種合金的混合3D打印、梯度功能材料(FGM)的研發(fā)等等。
5. 可用于打印大部分金屬或合金以及高熔點金屬。得益于42kW的大功率電子束發(fā)生器,以及電子束90%以上的高能量轉(zhuǎn)換率,使得鎢、鉬、鉭、鈮這些高熔點金屬也可以被用于金屬3D打印。而像工業(yè)上廣泛使用的鈦合金、鎳合金、工具鋼、鋁合金、鋯合金以及鎳銅合金等金屬就更顯得容易了。這使得EBAM設備在不久的將來可被用于服務中國的航天航空結(jié)構零部件、推進系統(tǒng)零部件、鉆探開采工具零部件、發(fā)電、醫(yī)療以及半導體等行業(yè),深層改變這些行業(yè)的制造模式。
誠然,SLS技術也有它不可替代的優(yōu)點,例如打印完成的工件擁有較精細的表面光潔度、可打印復雜幾何圖形的工件表面及內(nèi)腔等。惟物盡其用、混合制造、各取所長,將是未來中國傳統(tǒng)工業(yè)向智能制造轉(zhuǎn)型的必經(jīng)之路。
對于剛剛進入中國市場的EBAM金屬3D打印系統(tǒng),未來的推廣工作還要走很漫長的路。在中國經(jīng)濟下行的今天,有意愿直接投資數(shù)百萬美元購買EBAM設備的企業(yè)不會太多,正是基于這種考慮,億安公司將在中國的幾個重點區(qū)域設立EBAM打印服務中心,為有需要的企業(yè)提供高效大型金屬3D打印服務。而在投資設立金屬3D打印服務中心之前,公司將會廣泛聯(lián)系各行業(yè)有可能會應用到此類打印服務的企業(yè),共同開發(fā)使用EBAM金屬3D打印取代某些大型非標零部件傳統(tǒng)設計、制造及維修的技術。
這次展出還包括使用EBAM金屬3D打印技術打印的鈦合金衛(wèi)星燃料箱,如果采用傳統(tǒng)方法制造,正常情況下需要7到9個月的時間,僅是采購這樣大小的鈦合金錠就需要3到5個月。而采用EBAM3D打印技術,從開始到完成不會超過2個月,制造成本也只是傳統(tǒng)制造方法的25%。
EBAM金屬3D打印技術的還不僅僅是以較低的價格和較短的供貨時間打印大型非標零部件,更重要的是,它將徹底改變零部件的設計思路,原先由于受限于傳統(tǒng)制造方法,工程師在設計時不得不犧牲掉相當部分的合理性來簡化零部件復雜程度,使其易于加工;而現(xiàn)在,利用最新的CAD三維設計軟件技術無論多復雜的幾何圖形都不是問題,EBAM金屬3D打印將實現(xiàn)一次性凈形預成型,而且打印出來的金屬完全致密,等效于鍛造件的機械性能。
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