전자빔 용해 소개

전자빔 용융(EBM)은 전자빔을 사용하여 금속 분말 층을 용융시키는 금속 적층 제조 기술입니다. 1997년 스웨덴 회사인 Arcam에서 처음 도입한 EBM은 가볍고 내구성이 높으며 조밀한 끝 부분을 제조하는 데 이상적입니다. 이 기술은 주로 항공 우주, 의료 및 방위 산업에서 사용됩니다.

오늘의 튜토리얼에서는 EBM 생산 프로세스, 이점과 한계, EBM 기술의 재료 및 적용 영역을 살펴보겠습니다.

전자빔 용해는 어떻게 작동합니까?

SLS 및 DMLS와 같은 전자빔 용융은 분말층 융합 제품군에 속합니다. 그러나 레이저를 열원으로 사용하는 다른 금속 AM 기술과 달리 EBM은 고출력 전자빔을 사용하여 금속 분말 층을 녹입니다. 그런 다음 녹은 금속 분말 층을 함께 융합하여 금속 부품을 만듭니다.

단계별 보기:

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빌드 플레이트는 금속 분말 층으로 코팅되어 있습니다.

층이 예열되면 강력한 전자빔이 디지털 CAD 모델에 의해 정의된 영역에서 분말을 선택적으로 녹입니다.

다음 레이어가 증착되고 빔이 녹아 레이어가 함께 융합됩니다.

부품의 최종 형상이 얻어질 때까지 이 과정을 반복합니다. 과도한 분말을 제거한 후 금속 부품은 후처리를 거칠 수 있습니다.

분말의 오염 및 산화를 방지하기 위해 진공상태에서 프린팅을 진행합니다.

EBM의 장점

EBM은 다른 금속 AM 기술과 구별되는 많은 이점을 제공합니다.

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EBM 공정은 다른 금속 3D 프린팅 기술에 사용되는 주요 열원인 레이저보다 몇 배 더 강력한 빔을 사용합니다. EBM 프로세스에서 여러 전자 빔이 동시에 사용되는 이러한 증가된 빔 출력은 궁극적으로 더 빠른 인쇄 속도를 의미합니다.

EBM은 주조와 같은 전통적인 제조 방법으로 생산된 것과 유사한 고품질 금속 부품을 생산할 수 있습니다.

부품은 강력한 기계적 특성을 가질 뿐만 아니라 인쇄 중에 요구되는 예열 프로세스와 고온 덕분에 일반적으로 밀도가 높습니다(99% 이상). 또한 프린트 베드를 예열하면 금속 3D 프린팅이 직면하는 일반적인 문제인 잔류 응력이 최소화되어 지지 구조의 필요성이 줄어듭니다.

EBM은 대부분의 미사용 분말을 향후 사용을 위해 재활용할 수 있으므로 폐기물을 최소화합니다. 이는 EBM에 사용되는 재료의 상당한 비용을 고려할 때 특히 이점입니다.

EBM의 한계

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반면, SLM 프린터는 EBM보다 더 미세한 분말과 더 얇은 층을 사용하기 때문에 EBM 부품은 일반적으로 SLM 부품과 비교할 때 정확도가 낮습니다. 더 두꺼운 레이어는 거친 표면 마감을 초래할 수 있으며 EBM 부품은 더 부드러운 표면을 얻기 위해 광범위한 추가 후처리가 필요합니다.

EBM 프로세스에 사용할 수 있는 재료의 선택은 다소 제한적입니다. 이는 부분적으로 프로세스에 고품질의 값비싼 재료가 필요하고 사전에 철저한 테스트를 거쳐야 하기 때문입니다.

재료 비용과 EBM 3D 프린터 비용으로 인해 이 기술은 산업용 애플리케이션에만 적합한 고가의 옵션이 되었습니다.

자료

티타늄 합금(의료 임플란트에 이상적), 코발트 크롬, 강철 분말 및 니켈 합금 718을 포함하여 제한된 범위의 금속을 EBM과 함께 사용할 수 있습니다. 이러한 재료는 고강도, 내부식성 및 최고의 기계적 특성을 보여줍니다. 스트레스가 많은 응용 프로그램에서 가치가 있습니다. 프로세스가 전하에 크게 의존하기 때문에 EBM에 사용되는 모든 재료는 전도성이어야 한다는 점에 유의하는 것이 중요합니다.

EBM은 또한 티타늄 알루미나이드(TiAl) 부품 제조를 위한 유일한 상용 AM 솔루션인 것으로 알려졌습니다. TiAl은 깨지기 쉽지만 가벼운 무게, 강도 및 내열성으로 특히 유명합니다.

일반 애플리케이션

EBM 기술의 가장 일반적인 응용 분야는 의료 및 항공우주 산업에서 찾을 수 있습니다. 이 기술은 가볍고 복잡한 부품을 생산하는 효과적인 방법을 제공하기 때문입니다.

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의료 산업 내에서 EBM은 환자의 요구 사항에 맞게 맞춤화된 섬유주 임플란트 및 기타 의료 임플란트를 생산하는 데 사용할 수 있습니다. 이탈리아에 기반을 둔 정형외과 기기 제조업체인 LimaCorporate는 정형외과 산업을 위한 EBM 기술의 잠재력을 최초로 인식한 회사 중 하나였습니다.

항공우주에 관한 한, EBM은 상당한 중량 감소로 항공우주 부품을 생산하는 데 특히 유용합니다. 예를 들어 GE는 이미 EBM 기술을 사용하여 제트 엔진용 터빈 블레이드를 3D 프린팅하고 있습니다.

요약하면

EBM은 까다로운 산업 응용 분야에 가장 적합하지만 이 기술은 금속 적층 제조의 엄청난 잠재력을 보여줍니다. EBM은 전통적인 제조 기술에 필적하는 복잡한 금속 부품을 생산할 수 있는 능력을 통해 3D 프린팅을 사용하여 소규모 시리즈, 프로토타입 및 지원 부품을 제조하는 혁신적인 솔루션을 제공합니다. 그리고 새로운 Arcam EBM Spectra H가 시장에 진입함에 따라 EBM으로 더 많은 혁신이 이루어지고 더 많은 산업 부문으로 사용 사례가 확장될 것이라는 점은 분명합니다.