Công nghệ in 3D EB- PBF ( Electron Beam Powder Bed Fusion) là gì?
Electron Beam Powder Bed Fusion (EB-PBF) là một loại hình của quy trình sản xuất bồi đắp. Với công nghệ này, bột kim loại sẽ được nung chảy bởi chùm tia điện tử công suất cao. Chùm tia điện tử này tạo ra một dòng điện được định hướng bởi từ trường và làm tan chảy bột kim loại nguyên liệu. Bột kim loại sau khi tan chảy sẽ tạo ra vật thể theo thông số đã có.
Chùm tia điện tử nóng chảy Electron Beam Powder Bed Fusion (EB-PBF) là một phương pháp trong công nghệ sản xuất bồi đắp. Tại đây, bột kim loại được nấu chảy bởi chùm electron năng lượng cao. Chùm tia điện tử tạo ra một dòng điện tử được dẫn hướng bởi từ trường, làm tan chảy từng lớp bột kim loại. Lớp vật liệu này sẽ tạo ra vật thể phù hợp với các thông số kỹ thuật chính xác được xác định bởi mô hình CAD. Quá trình sản xuất diễn ra trong buồng chân không để bảo vệ chống lại quá trình oxy hóa có thể làm tổn hại đến các vật liệu có khả năng phản ứng cao. Làm nóng chảy bằng chùm tia điện tử tương tự như làm nóng chảy bằng tia laser chọn lọc (SLM). Đó là do cả hai đều in từ bột kim loại của máy in 3D. Chúng chỉ khác nhau ở chỗ, công nghệ EB-PBF sẽ sử dụng chùm tia điện tử thay vì laze.
EB-PBF chế tạo các bộ phận có độ bền cao tận dụng tối đa các đặc tính tự nhiên của kim loại. Nó được sử dụng trong quy trình, loại bỏ các tạp chất có thể tích tụ khi sử dụng kim loại đúc hoặc sử dụng các phương pháp chế tạo khác. Công nghệ này thường được áp dụng để in các thành phần cho các ứng dụng hàng không vũ trụ, ô tô, quốc phòng, hóa dầu và y tế.
Ưu điểm và nhược điểm của in EB-PBF
Công nghệ nung chảy chùm tia điện tử là độc quyền và máy in EB-PBF yêu cầu kỹ thuật viên lành nghề để vận hành chúng. Mặc dù EB-PBF có thể nhanh hơn nhiều so với SLM (nung chảy bằng laser có chọn lọc), SLM tạo ra các bộ phận mượt mà hơn, chính xác hơn.
Lịch sử phát triển của công nghệ in EB-PBF
Năm 1993, Arcam hợp tác với Đại học Công nghệ Chalmers ở Gothenburg nhằm xin cấp bằng sáng chế về các nguyên lý của EB-PBF. Quá trình này được phát triển với mục tiêu tạo ra các vật thể 3D bằng cách làm tan chảy bột dẫn điện theo từng lớp bằng chùm tia điện. Năm 1997, Arcam AB được thành lập và công ty tiếp tục phát triển EB-PBF và thương mại hóa công nghệ in EB-PBF.
Câu hỏi thường gặp
Sự khác biệt giữa nung chảy bằng chùm tia điện tử (EB-PBF) và nấu chảy bằng laser chọn lọc (SLM) là gì? Electron Beam Melting tương tự như SLM ở chỗ cả hai đều in từ bột của máy in 3D, nhưng EB-PBF sử dụng electron thay vì photon được sử dụng trong quy trình SLM. Trong EB-PBF, chùm tia điện tử năng lượng cao làm tan chảy các lớp kim loại dạng bột để tạo ra dạng trong chân không. Trong SLM, chùm tia laser phát ra các photon liên kết hoặc thiêu kết các lớp kim loại dạng bột để làm cứng kim loại. SLM không yêu cầu môi trường chân không.
Nhiệt độ cần thiết cho quy trình in EB-PBFlà bao nhiêu? Vì EB-PBF thường được sử dụng trên các kim loại có điểm nóng chảy cao nên nhiệt độ lên tới 2.000 độ C đã được đo trong quá trình nấu chảy chùm tia điện tử.
Tại sao quá trình EB-PBF cần thực hiện trong môi trường chân không? Xử lý kim loại ở nhiệt độ cao có xu hướng làm tăng quá trình oxy hóa có thể làm cho sản phẩm cuối cùng trở nên giòn. Do đó, nếu quá trình EB-PBF diễn ra trong môi trường chân không, cho phép nhiệt độ cao sẽ làm giảm ứng suất bên trong và tạo ra các bộ phận linh hoạt, đàn hồi hơn.
Súng bắn tia điện tử hoạt động như thế nào? Súng bắn tia điện tử có dây tóc vonfram, khi quá nóng sẽ phát ra một dòng điện tử. Trong môi trường chân không, dòng tia này sẽ tăng tốc độ lên khoảng một nửa tốc độ ánh sáng.
EB-PBF có thể được sử dụng với vật liệu nhựa, kim loại và gốm sứ không? Vì EB-PBF phụ thuộc vào điện tích và nhiệt độ cực cao nên nó chỉ có thể được sử dụng trên các vật liệu dẫn điện như kim loại.
Đâu là giải pháp hiệu quả hơn cho việc tạo mẫu nhanh? SLS hay EB-PBF ? Do chùm tia điện tử có độ phủ rộng hơn chùm tia laser, EB-PBF có thể tạo ra các chi tiết kém chính xác hơn SLS nhưng lại nhanh hơn trong việc tạo ra các vật thể lớn hơn.
