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3D新聞

我國成功突破大幅面金屬3D打印電子槍陣列掃描技術(shù)

星之球科技 來源:《3D打印世界》2021-12-01 我要評(píng)論(0 )   

日前,天津清研智束科技有限公司利用我國自主研發(fā)的2?2電子槍陣列,完成了直徑400mm鈦合金零件的打印,標(biāo)志著我國在全球率先實(shí)現(xiàn)了大幅面電子槍陣列掃描,為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)...

日前,天津清研智束科技有限公司利用我國自主研發(fā)的2?2電子槍陣列,完成了直徑400mm鈦合金零件的打印,標(biāo)志著我國在全球率先實(shí)現(xiàn)了大幅面電子槍陣列掃描,為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)大尺寸電子束選區(qū)熔化(EBSM)技術(shù)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。


圖1 電子槍陣列掃描制備的鈦合金零件(直徑400mm)

電子束選區(qū)熔化(Electron Beam Selective Melting,EBSM) 是一種基于高能電子束的粉末床熔融增材制造技術(shù),可以用于空心、多孔、網(wǎng)格等復(fù)雜整體結(jié)構(gòu)的加工制造,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)輕量化和高性能化。

EBSM技術(shù)具有能量效率高、功率大、粉末床溫度高、制件內(nèi)應(yīng)力低等特點(diǎn),可實(shí)現(xiàn)鈦合金、鈦鋁合金、高溫合金、難熔金屬等高性能、難加工材料復(fù)雜構(gòu)件的增材制造,且成形效率高、成本低,可以滿足規(guī)?;慨a(chǎn)、應(yīng)急狀態(tài)的快速響應(yīng)制造需求,已經(jīng)被歐美國家應(yīng)用于航空航天、醫(yī)療器械等行業(yè)金屬零部件的規(guī)模化制造。但EBSM設(shè)備和工藝的難度較高,目前只有少數(shù)國家掌握,而且都為單電子槍技術(shù),成形幅面小,成形零件尺寸受限,難以滿足航空航天大型構(gòu)件制造的需求。

十三五期間,天津清研智束科技有限公司與清華大學(xué)、中科院電工所等單位合作,承擔(dān)了科技部增材制造與激光制造重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“大功率、長壽命、多模式電子槍及陣列研制與增材制造中的應(yīng)用”項(xiàng)目。在項(xiàng)目支持下,突破了國產(chǎn)長壽命、高穩(wěn)定性電子槍設(shè)計(jì)制造技術(shù),研制成功配備2?2電子槍陣列的大幅面EBSM研究驗(yàn)證樣機(jī),解決了槍間干擾、掃描拼接、多槍集成等技術(shù)難題。經(jīng)過項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)的刻苦攻關(guān),在全球首次實(shí)現(xiàn)了基于電子槍陣列的大尺寸鈦合金零件EBSM成形,使我國在此領(lǐng)域走到了世界前列。


圖2 配備2x2電子槍陣列的大幅面EBSM研究驗(yàn)證樣機(jī)(掃描幅面430mmx430mm)

電子槍陣列技術(shù)的突破,不僅意味著我國在大尺寸EBSM增材制造技術(shù)上取得了關(guān)鍵性的技術(shù)進(jìn)步,而且表明我國已全面掌握了EBSM技術(shù),特別是EBSM工業(yè)化應(yīng)用依賴的高精度、高可靠性電子槍系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了自主可控,為EBSM這一高效、高性能的增材制造技術(shù)在我國的工業(yè)化應(yīng)用提供了保障。

此次項(xiàng)目的牽頭單位——天津清研智束科技有限公司自主研發(fā)的3kW單晶陰極電子槍的陰極壽命已達(dá)到800小時(shí)以上,達(dá)到了國際同類產(chǎn)品的水平。同時(shí),為保障電子槍陣列掃描,該公司還研發(fā)了電子槍狀態(tài)監(jiān)控、電子槍自診斷自恢復(fù)以及加工參數(shù)實(shí)時(shí)修正等功能,確保了多槍復(fù)雜系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

據(jù)了解,清研智束公司成立于2015年,依托清華大學(xué)天津高端裝備研究院,專注于EBSM技術(shù),已針對(duì)科研機(jī)構(gòu)、骨科醫(yī)療器械制造企業(yè)、航空航天制造企業(yè)等客戶推出三大系列6個(gè)型號(hào)國產(chǎn)EBSM設(shè)備,在國內(nèi)外主流企業(yè)應(yīng)用并得到充分認(rèn)可。其中,QbeamAreo350-700為目前全球最大的商業(yè)化EBSM設(shè)備,最大成形尺寸達(dá)到350mmx350mmx700mm,打印620mm高的零件僅需130小時(shí)。

商業(yè)化EBSM設(shè)備的快速推廣以及電子槍陣列技術(shù)的突破,標(biāo)志著清研智束公司在電子束選區(qū)熔化金屬增材制造技術(shù)工業(yè)化應(yīng)用上取得了重要的進(jìn)展,并逐步建立起了自主可控、自主創(chuàng)新的技術(shù)體系,為增材制造技術(shù)在我國相關(guān)領(lǐng)域的普及應(yīng)用提供有力保障。


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