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赛隆汤慧萍：国产粉末床电子束3D打印技术的机遇与挑战

发布时间：2018/2/1 0:14:18

电子束金属3D打印技术是金属3D打印的主流技术之一，但目前从全球的情况来看，从事这方面技术研究的机构和公司仍少于激光金属3D打印技术。因此，平时我们很少有全面了解该项技术的机会，2018年1月28日，“中国增材制造产业发展渭南高峰论坛”在渭南高新区举办，南极熊获悉，在此次大会上，金属多孔材料国家重点实验室主任、西安赛隆金属材料有限责任公司董事长汤慧萍女士发表主题演讲。全面介绍了粉末床电子束3D打印技术的机遇与挑战，并介绍了赛隆金属在产业化方面的进展。

粉床电子束增材制造技术与激光类似，也是先铺一层金属粉，然后电子束扫描、打印，跟激光不一样的地方是粉床电子束能够将粉末床进行预热，所以有一个中间预热的过程。还有一个*大的技术特点，跟激光相比，粉床电子束的能量利用率在75%以上，而激光比这低的多。所以在打印高熔点、难熔金属的时候粉床电子束表现出比较独特优势。

粉床电子束是在真空下进行的，所以对活性金属，包括钛、锆更洁净、性能更好，而且预热可以降低成形的应力。金属里头有一类叫金属间化合物，比较脆，用粉床电子束打由于可以预热，可以控制热应力，保证不出现裂纹。粉床电子束成形效率比激光的高，所用的粉末比较粗，粗粉比细粉更便宜，钛合金粉每公斤控制在1000块钱以下，所以成本也相对低一些。

粉床电子束*早是瑞典的Arcam公司开始做的，已经发展到了三大系列的装备。2016年GE公司收购了Arcam70%多的股份，2017年增持到95%的股份，目前正在运作把剩余5%股份也把它收购。GE一开始就跟Arcam公司合作做钛铝叶片的3D打印，现在已经是能够在2024年有一个很大的计划。另外Rolls-Royce公司在SEBM制备钛合金叶片、镍基合金单晶叶片方面都非常出色。

我国SEBM的研究晚于瑞典Arcam。2004年清华大学申请了*个粉床电子束装备的专利，2007年西北有色金属研究院和清华大学合作制作了*台打印钛合金的粉末床电子束设备，2011年西北有色金属研究院院采购了两台Arcam的设备，这些研究工作发表了一些相关的论文。在医疗植入物方面，我们在临床已经有300多例应用，另外在航空航天领域用的钛合金3D打印部件也非常多，包括一些内流道的复杂零件和一些多孔零件。

2013年将这个技术进行转化，注册了西安赛隆金属材料有限责任公司，从粉末原料到3D打印装备，到*终3D打印服务，成为了一个全产业链服务模式。

2015年赛隆公司推出国家*台开源的SEBM商业化装备，因为是开源的可以调整很多工艺，适应我们开发不同材料的要求。目前赛隆已经卖出了三台粉末床电子束装备，而且通过用户验收，用户使用情况也非常好。

除了粉末床电子束3D打印机之外，赛隆还研发了等离子旋转电极雾化制粉设备，目前已经交付了三台旋转电极雾化制粉装备。

我们国家的粉末床电子束方面和国外没有代差，还是非常有机会的，但是国内电子枪、电源这些备件有一定差距，所以后面我们还有很多工作需要去做，来满足我们自己想做的零件的要求。