На основе электронно-лучевой плавки можно создавать не только прототипы в 3D моделях, но и полноценные функциональные детали. Способ электронно-лучевой плавки EBFȝ был придуман в Исследовательском центре в Лэнгли. Особенность технологии в том, что можно существенно сэкономить на производственном процессе, поскольку снижается расход материалов, а также нет необходимости использовать механическую обработку изделий.

image00

Особенности технологического процесса

Специалисты NASA надеются, что данная технология позволит создавать металлические элементы и без гравитации. Поскольку в основе метода лежит использование высокомощных электронных пучков, в результате чего выполняется последовательное наплавление материалы в виде проволоки. Благодаря сочетанию экологичности и эффективности EBFȝ пользуется большой популярностью для использования ее в космосе.

Главная задача технологии EBFȝ — создание практически готовых форм, то есть изделий, в основе которых лежат трехмерные модели. Их отличительная особенность – в высокой точности, которая не нуждается в дополнительной механической обработке и доводке. Данная технология предполагает использование цифровых моделей, на основе которых вырабатываются производственные алгоритмы. При этом в ходе производственного процесса необходимый материал просто наносится на принтер. Суть работы можно свести к следующему:

  1. Плавка металла выполняется электронными излучателями в специальной вакуумной камере, при этом излучатели отличаются высокой мощностью.
  2. Передвигаясь по рабочей поверхности, электронный пучок повторяет контуры цифровой модели. В это же время в точку фокусирования пучка медленно подается проволока из металла.
  3. Металл плавится, затем застывает, тем самым образуя прочные слои изделия.
  4. Процесс повторяется до тех пор, пока не будет построена окончательная модель, которую потребуется лишь обработать внешне.

Главное достоинство EBFȝв возможности создания самых разных по размерам деталей – от нескольких миллиметров до нескольких метров. Единственное ограничение связано с физическими размерами рабочей камеры-вакуума, а также объемом доступного материала.

image01

Используемые материалы

Исходный материал в технологии EBFȝ — металлический порошок, например, сплавы на основе титана. Большинство компаний работают с материалом Ti6Al4V, который отличается высокой прочностью, небольшим удельным весом, стойкостью к коррозии, что в принципе характеризует любые сплавы на основе титана. Благодаря таким свойствам сплав можно применяться в медицине, аэрокосмической и автомобильной промышленности, химическом машиностроении, выработке электроэнергии. Простота в обработке в сочетании с превосходными механическими свойствами также служат достоинствами данного материала. Изделия на основе Ti6Al4V получаются надежными, прочными, точными и не нуждающимися в обработке.
При производственном процессе нужное количество порошка устанавливается в камеру-вакуум, затем поток электроном начинает повторять контуры модели слой за слоем. Расплавляясь, порошок образует прочную структуру.

Преимущества технологии EBFȝ

К достоинствам использования электронно-лучевой плавки можно отнести следующее:

  1. Высокое разрешение и точность: этот показатель обеспечивается применением специальных магнитных зеркал, задача которых – корректировка траектории электронного пучка.
  2. Доступность и экономичность материалов, которые используются для производства электромагнитных компонентов.
  3. Способность электронного луча рассеиваться, благодаря чему материал нагревается легко и без применения дополнительных элементов.
  4. Отсутствие необходимости в сложных механических компонентах, благодаря чему пучок передвигается по поверхности быстрее, обеспечивая высокую производительность.

Единственная трудностьнеобходимость использования специальных камер, которые имеют специального поглощающее покрытие. Это позволяет защитить изделия от воздействия рентгеновских лучей, которые образуются во время бомбардировки металла электронами.

image02
В общем и целом технология EBFȝ отличается большей сложностью, с другой стороны, она показывает высокий потенциал с точки зрения производственного процесса. Благодаря этому есть возможность создавать жаростойкие форсунки, лопатки, газовые турбины, ортопедические имплантаyты.

Какие перспективы?

image03

Инженеры NASA не случайно заинтересовались технологией EBFȝ, в которой материал подается в виде нити или металлической проволоки. Во-первых, процесс нагревания детали более простой и быстрый. Во-вторых, нет необходимости очищения поверхности материала. В-третьих, одновременно можно печатать сразу несколько разных материалов. Конечная цель NASA – создать проект, который позволит организовать производственный процесс как в открытом космосе, так и на поверхности остальных планет с применением местных материалов. На Земле эта технология активно используется ведущими промышленными гигантами в лице Boeing или General Motors, ведь главные ее особенности – в экономичности и практичности.

Какой принтер выбрать?

image04

Чтобы печатать модели высокого качества, чаще всего используется мощный принтер Arcam A2. Данное оборудование позволяет создавать путем электронно-лучевой плавки объемные детали, отличающиеся высокой прочностью и долговечностью. На основе данного агрегата можно создавать детали любых форм, при этом в качестве расходного материала будет применяться металлический порошок. С точки зрения механических свойств данные детали ни в чем не уступают литым изделиям. Благодаря высоким температурам детали не деформируются под воздействием высокого напряжения.
Электронно-лучевая плавка – это перспективная технология настоящего и будущего, позволяющая сделать производственный процесс высокоэффективным и экономичным.