1994年瑞典 ARCAM 公司申請(qǐng)的一份專利，所開(kāi)發(fā)的技術(shù)稱為電子束熔化成形技術(shù)（Electron Beam Melting），ARCAM公司也是世界上第一家將電子束快速制造商業(yè)化的公司，并于2003 年推出第一代設(shè)備，此后美國(guó)麻省理工學(xué)院、美國(guó)航空航天局、北京航空制造工程研究所和我國(guó)清華大學(xué)均開(kāi)發(fā)出了各自的基于電子束的快速制造系統(tǒng)。美國(guó)麻省理工學(xué)院開(kāi)發(fā)的電子束實(shí)體自由成形技術(shù)（ Electron Beam Solid Freeform Fabrication，EBSFF）。EBSFF 技術(shù)采用送絲方式供給成形材料前兩種利用電子束熔化金屬絲材，電子束固定不動(dòng)，金屬絲材通過(guò)送絲裝置和工作臺(tái)移動(dòng)，與激光近形制造技術(shù)類似，電子束熔絲沉積快速制造時(shí)，影響因素較多，如電子束流、加速電壓、聚焦電流、偏擺掃描、工作距離、工件運(yùn)動(dòng)速度、送絲速度、送絲方位、送絲角度、絲端距工件的高度、絲材伸出長(zhǎng)度等。這些因素共同作用影響熔積體截面幾何參量，確區(qū)分單一因素的作用十分困難；瑞典 ARCAM 公司與清華大學(xué)電子束開(kāi)發(fā)的選區(qū)熔化（EBSM）利用電子束熔化鋪在工作臺(tái)面上的金屬粉末，與激光選區(qū)熔化技術(shù)類似，利用電子束實(shí)時(shí)偏轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)熔化成形，該技術(shù)不需要二維運(yùn)動(dòng)部件，可以實(shí)現(xiàn)金屬粉末的快速掃描成形。
EBM電子束熔融技術(shù)原理：
電子束熔融技術(shù)（Electron Beam Melting）是近年來(lái)一種新興的先進(jìn)金屬快速成型制造技術(shù)，經(jīng)過(guò)密集的深度研發(fā)，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于快速原型制作、快速制造、工裝和生物醫(yī)學(xué)工程等領(lǐng)域。其原理是將零件的三維實(shí)體模型數(shù)據(jù)導(dǎo)入EBM設(shè)備，然后在EBM設(shè)備的工作艙內(nèi)平鋪一層微細(xì)金屬粉末薄層，利用高能電子束經(jīng)偏轉(zhuǎn)聚焦后在焦點(diǎn)所產(chǎn)生的高密度能量使被掃描到的金屬粉末層在局部微小區(qū)域產(chǎn)生高溫，導(dǎo)致金屬微粒熔融，電子束連續(xù)掃描將使一個(gè)個(gè)微小的金屬熔池相互融合并凝固，連接形成線狀和面狀金屬層。
因具有直接加工復(fù)雜幾何形狀的能力，EBM工藝非常適于小批量復(fù)雜零件的直接量產(chǎn)。該工藝使零件定制化成為可能，而且為CAD to metal 工藝優(yōu)化的零件，可以獲得用其它制造技術(shù)無(wú)法形成的幾何形狀，因此，零件將因無(wú)與倫比的性能而對(duì)客戶體現(xiàn)其價(jià)值。該工藝直接使用CAD數(shù)據(jù)，一步到位，所以速度很快。設(shè)計(jì)師從完成設(shè)計(jì)開(kāi)始，在24小時(shí)內(nèi)即可獲得全部功能細(xì)節(jié)。與砂模鑄造或熔模精密鑄造相比，使用該工藝，交貨期將被顯著縮短。
技術(shù)特點(diǎn)：
優(yōu)勢(shì)：
1. 具有直接加工復(fù)雜幾何形狀的能力，如空腔、網(wǎng)格結(jié)構(gòu)等，近凈成型，尺寸精度達(dá)到±0.2mm；
2. 在窄光束上達(dá)到高功率的能力，成型效率較高，達(dá)到55~80 cm3/hr，與砂模鑄造或熔模精密鑄造相比，顯著縮短生產(chǎn)周期；
3. 真空熔煉排除了雜質(zhì)（如氧化物和氮化物），保證材料的高強(qiáng)度；
4. 能熔煉難熔金屬，并且可以將不同的金屬熔合；
5. 成型環(huán)境溫度高（700℃以上），零件殘余應(yīng)力??；
6. 成型過(guò)后的剩余粉末可以回收再利用。
不足：
1. 成型設(shè)備需另配備抽真空系統(tǒng)，而且需要維護(hù)，增加了成本；
2. 打印過(guò)程會(huì)產(chǎn)生X射線（合理設(shè)計(jì)真空腔可以有效屏蔽射線）
EBM技術(shù)采用金屬粉末為原材料，其應(yīng)用范圍相當(dāng)廣泛，尤其在難熔、難加工材料方面有突出用途，包括鈦合金、鈦基金屬間化合物、不銹鋼、鈷鉻合金、鎳合金等，其制品能實(shí)現(xiàn)高度復(fù)雜性并達(dá)到較高的力學(xué)性能。此技術(shù)可用于航空飛行器及發(fā)動(dòng)機(jī)多聯(lián)葉片、機(jī)匣、散熱器、支座、吊耳等結(jié)構(gòu)的制造。
應(yīng)用案例：
意大利Avio公司采用瑞典Arcam公司所生產(chǎn)的電子束熔化裝備（EBM）生產(chǎn)了TiAl低壓渦輪葉片。德國(guó)MTU航空發(fā)動(dòng)機(jī)公司，除了將LSF技術(shù)應(yīng)用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)零部件的修復(fù)之外，近期也開(kāi)始測(cè)試采用SLM技術(shù)直接制造的航空發(fā)動(dòng)機(jī)小型壓氣機(jī)靜子件。羅爾斯?羅伊斯航空發(fā)動(dòng)機(jī)公司同樣也在考慮將金屬直接增材制造技術(shù)應(yīng)用于其先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的輕量化構(gòu)件的直接制造。普惠公司（Pratt&Whitney）則依托MTU航空發(fā)動(dòng)機(jī)公司，也在開(kāi)展SLM技術(shù)直接制造PurePower PW1100G-JM 航空發(fā)動(dòng)機(jī)零部件的測(cè)試工作。
Avio公司是GE航空的一部分，他們開(kāi)發(fā)了新的金屬3D打印技術(shù)用于制造新的LEAP發(fā)動(dòng)機(jī)。這種工藝制造的噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)的的渦輪葉片，新的電子束比傳統(tǒng)的激光燒結(jié)強(qiáng)大十倍，一次加工成型的金屬鈦厚度提高了4倍。生產(chǎn)效率得到了極大的提高?，F(xiàn)在生產(chǎn)一個(gè)8葉的渦輪葉片只需要7個(gè)小時(shí)，每年可以節(jié)約160萬(wàn)美元能源成本。
目前，美國(guó)GE公司已擁有各類金屬直接增材制造裝備300多臺(tái)套，在航空發(fā)動(dòng)機(jī)金屬零件的直接增材制造方面已走在國(guó)際前列。近期，美國(guó)GE公司基于其航空發(fā)動(dòng)機(jī)高端零件直接制造的需求，通過(guò)收購(gòu)美國(guó)Morris公司和意大利Avio公司，重點(diǎn)開(kāi)展了航空發(fā)動(dòng)機(jī)零件的SLM和EBM制造研究和相關(guān)測(cè)試。美國(guó)Morris公司采用SLM技術(shù)生產(chǎn)了大量的航空發(fā)動(dòng)機(jī)零件，如圖3所示，已經(jīng)擁有超過(guò)20臺(tái)最先進(jìn)的SLM設(shè)備。2013年底，GE公司宣布，將采用SLM技術(shù)為其下一代的GE Leap發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)噴油嘴，每年的產(chǎn)量將達(dá)到40000個(gè)。GE公司發(fā)現(xiàn)，采用SLM技術(shù)生產(chǎn)噴嘴，生產(chǎn)周期可縮短2/3，生產(chǎn)成本降低50%，同時(shí)可靠性得到了大大的提高。
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