賽隆湯慧萍：國產(chǎn)粉末床電子束3D打印技術(shù)的機遇與挑戰(zhàn)

電子束金屬3D打印技術(shù)是金屬3D打印的主流技術(shù)之一，但目前從全球的情況來看，從事這方面技術(shù)研究的機構(gòu)和公司仍少于激光金屬3D打印技術(shù)。因此，平時我們很少有全面了解該項技術(shù)的機會，2018年1月28日，“中國增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展渭南高峰論壇”在渭南高新區(qū)舉辦，南極熊獲悉，在此次大會上，金屬多孔材料國家重點實驗室主任、西安賽隆金屬材料有限責任公司董事長湯慧萍女士發(fā)表主題演講。全面介紹了粉末床電子束3D打印技術(shù)的機遇與挑戰(zhàn)，并介紹了賽隆金屬在產(chǎn)業(yè)化方面的進展。

粉床電子束增材制造技術(shù)與激光類似，也是先鋪一層金屬粉，然后電子束掃描、打印，跟激光不一樣的地方是粉床電子束能夠?qū)⒎勰┐策M行預熱，所以有一個中間預熱的過程。還有一個*大的技術(shù)特點，跟激光相比，粉床電子束的能量利用率在75%以上，而激光比這低的多。所以在打印高熔點、難熔金屬的時候粉床電子束表現(xiàn)出比較獨特優(yōu)勢。

粉床電子束是在真空下進行的，所以對活性金屬，包括鈦、鋯更潔凈、性能更好，而且預熱可以降低成形的應(yīng)力。金屬里頭有一類叫金屬間化合物，比較脆，用粉床電子束打由于可以預熱，可以控制熱應(yīng)力，保證不出現(xiàn)裂紋。粉床電子束成形效率比激光的高，所用的粉末比較粗，粗粉比細粉更便宜，鈦合金粉每公斤控制在1000塊錢以下，所以成本也相對低一些。

粉床電子束*早是瑞典的Arcam公司開始做的，已經(jīng)發(fā)展到了三大系列的裝備。2016年GE公司收購了Arcam70%多的股份，2017年增持到95%的股份，目前正在運作把剩余5%股份也把它收購。GE一開始就跟Arcam公司合作做鈦鋁葉片的3D打印，現(xiàn)在已經(jīng)是能夠在2024年有一個很大的計劃。另外Rolls-Royce公司在SEBM制備鈦合金葉片、鎳基合金單晶葉片方面都非常出色。

我國SEBM的研究晚于瑞典Arcam。2004年清華大學申請了*個粉床電子束裝備的專利，2007年西北有色金屬研究院和清華大學合作制作了*臺打印鈦合金的粉末床電子束設(shè)備，2011年西北有色金屬研究院院采購了兩臺Arcam的設(shè)備，這些研究工作發(fā)表了一些相關(guān)的論文。在醫(yī)療植入物方面，我們在臨床已經(jīng)有300多例應(yīng)用，另外在航空航天領(lǐng)域用的鈦合金3D打印部件也非常多，包括一些內(nèi)流道的復雜零件和一些多孔零件。

2013年將這個技術(shù)進行轉(zhuǎn)化，注冊了西安賽隆金屬材料有限責任公司，從粉末原料到3D打印裝備，到*終3D打印服務(wù)，成為了一個全產(chǎn)業(yè)鏈服務(wù)模式。

2015年賽隆公司推出國家*臺開源的SEBM商業(yè)化裝備，因為是開源的可以調(diào)整很多工藝，適應(yīng)我們開發(fā)不同材料的要求。目前賽隆已經(jīng)賣出了三臺粉末床電子束裝備，而且通過用戶驗收，用戶使用情況也非常好。

除了粉末床電子束3D打印機之外，賽隆還研發(fā)了等離子旋轉(zhuǎn)電極霧化制粉設(shè)備，目前已經(jīng)交付了三臺旋轉(zhuǎn)電極霧化制粉裝備。

我們國家的粉末床電子束方面和國外沒有代差，還是非常有機會的，但是國內(nèi)電子槍、電源這些備件有一定差距，所以后面我們還有很多工作需要去做，來滿足我們自己想做的零件的要求。