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.
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:
- Плавка металла выполняется электронными излучателями в специальной вакуумной камере, при этом излучатели отличаются высокой мощностью.
- Передвигаясь по рабочей поверхности, электронный пучок повторяет контуры цифровой модели. В это же время в точку фокусирования пучка медленно подается проволока из металла.
- Металл плавится, затем застывает, тем самым образуя прочные слои изделия.
- Процесс повторяется до тех пор, пока не будет построена окончательная модель, которую потребуется лишь обработать внешне.
Главное достоинство EBFȝ — в 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.
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:
- Высокое разрешение и точность: этот показатель обеспечивается применением специальных магнитных зеркал, задача которых – корректировка траектории электронного пучка.
- Доступность и экономичность материалов, которые используются для производства электромагнитных компонентов.
- Способность электронного луча рассеиваться, благодаря чему материал нагревается легко и без применения дополнительных элементов.
- Отсутствие необходимости в сложных механических компонентах, благодаря чему пучок передвигается по поверхности быстрее, обеспечивая высокую производительность.
Единственная трудность – необходимость использования специальных камер, которые имеют специального поглощающее покрытие. Это позволяет защитить изделия от воздействия рентгеновских лучей, которые образуются во время бомбардировки металла электронами.
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?
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?
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.