In den letzten Jahren hat sich die chinesische 3D-Metall-Laserdrucktechnologie stark entwickelt, wobei die führenden Unternehmen Polylite, Farsoon High-Tech und Yijia 3D ein schnelles Wachstum verzeichnen. Im Bereich des Elektronenstrahl-Metall-3D-Drucks gibt es auch einen starken inländischen Hersteller, nämlich unseren SEBM-Anlagenhersteller SLAM.

Selbst entwickelte Elektronenkanone, die sich intensiv mit der Ausrüstung für das selektive Schmelzen mit Elektronenstrahlen beschäftigt

Im Gegensatz zu den meisten Herstellern von Metall-3D-Druckern, die Laser als Wärmequelle verwenden, hat sich SLAM intensiv mit der Elektronenstrahl-Metall-3D-Drucktechnologie beschäftigt. Als eines der ersten Unternehmen in China, das kommerzielle SEBM-Anlagen entwickelt hat, brachte SLAM 2015 die erste kommerzielle SEBM-Anlage in China auf den Markt und konnte mehrere Einheiten verkaufen. Als Reaktion auf die Engpässe bei der Genauigkeit, den Kosten und der Lebensdauer der Elektronenkanone hat SLAM im Jahr 2023 eine in der Branche einzigartige hochpräzise, leistungsstarke, langlebige und kostengünstige Elektronenkanone mit indirekter Hitze entwickelt und eine unabhängige Steuerung der Kernkomponenten erreicht. Die maximale Leistung der Elektronenkanone erreicht 10 kW, wodurch das breite Mehlbett schnell auf über 1100 μm aufgeheizt und die Druckeffizienz erheblich verbessert werden kann. Durch die Änderung der Querschnittseigenschaften der Kathode kann der Strahlfleckdurchmesser bei hoher Leistung gesteuert werden, und der Strahlfleckdurchmesser bei großem Bereich kann mit einem Durchmesser von weniger als 100 μm genau abgetastet werden, wodurch die Anforderungen an die hochpräzise Fertigung von Teilen erfüllt werden; Die Lebensdauer der gesamten Kathodenbaugruppe der Elektronenkanone beträgt mehr als 500 Stunden, was der tatsächlichen Lebensdauer der direkt beheizten LaB6-Kathode entspricht und die Anforderungen an die Herstellung großformatiger Teile oder den langfristigen Stapeldruck erfüllt; die Kathode und die Hilfskathode der Elektronenkanone bestehen beide aus Wolfram, das eine gute Haltbarkeit aufweist, und die Kosten liegen unter 30% der direkt beheizten LaB6-Kathode, was die Anforderungen an die Produktion kostengünstiger Serienteile erfüllt.

Gleichzeitig hat SLAM angesichts der unterschiedlichen Anwendungsszenarien eine Reihe von SEBM-Anlagen auf den Markt gebracht, die mit zwischengeheizten Elektronenkanonen unterschiedlicher Leistung ausgestattet sind. Die Anlagen sind mit einer Vielzahl von Materialbearbeitungspaketen ausgestattet, wie z. B. Titanlegierungen, hochschmelzende Metalle und Legierungen, TiAl und andere spröde und schwer zu bearbeitende Materialien, Kupfer und Kupferlegierungen, Zirkonium und Zirkoniumlegierungen, Hochtemperaturlegierungen auf Nickelbasis, Keramik-/Metallverbundwerkstoffe usw. Schwerpunkt auf den drei großen Anwendungsbereichen Medizin, Automobil und Luftfahrt.

●Y150 Plus, Elektronenkanonenleistung 3kW, Formgenauigkeit ±0,1mm, Formgröße 170×170×180mm;

●T200, Elektronenkanonenleistung 6kW, Formgenauigkeit ±0,2mm, Formgröße 200×200×450mm;

●H400, Elektronenkanonenleistung 10kW, Formgenauigkeit ±0,3mm, Formgröße 400×400×400 mm.

Durch den Einsatz von SEBM-Ausrüstung mit unabhängigen geistigen Eigentumsrechten hat SLAM drei wichtige Anwendungsszenarien in der Medizin, der Automobilindustrie und der Luftfahrt geschaffen, insbesondere in den Bereichen Medizin und Automobil. Orthopädische Implantate und Induktionsspulen aus reinem Kupfer von SEBM wurden in vielen nachgelagerten Unternehmen in großem Umfang eingesetzt. Im Jahr 2023 wurden SLAMs “Standardisierte trabekuläre Hüftpfanne - Additive Massenfertigung” und “Massenproduktion von Hochfrequenz-Induktionsspulen aus reinem Kupfer für Automobile” vom Ministerium für Industrie und Informationstechnologie in die Liste der typischen Anwendungsszenarien für die additive Fertigung aufgenommen. SLAM hat ein 3D-Druckzentrum mit mehr als 50 installierten SEBM-Geräten eingerichtet, das Kunden die Serienfertigung komplexer Metallteile ermöglicht.

Im medizinischen Bereich hat die SEBM-Technologie die Vorteile einer hohen Produktionseffizienz, niedriger Produktionskosten, hoher Vakuumreinheit, keiner Wärmebehandlung und des Drahtschneidens. SLAM hat eine SEBM-Produktionslinie für orthopädische Implantate mit einer jährlichen Produktionskapazität von 100.000 Stück eingerichtet, die hauptsächlich kundenspezifische und standardisierte orthopädische Implantatrohlinge an Medizintechnikunternehmen liefert. Bei den Produkten handelt es sich um Hüftgelenkspfannen, Knieprothesen und Zwischenwirbelfusionen, bei den Materialien um Titan-, Tantal- und Zirkonium-Niob-Legierungen. Neben der erheblichen Verkürzung des Produktionszyklus sind die Herstellungskosten für orthopädische Implantatrohlinge nach der SEBM-Massenproduktion niedriger als bei der herkömmlichen Bearbeitung und dem Spritzen.

Darüber hinaus hat SLAM dank der Vorteile des Unternehmens bei Rohstoffen, Ausrüstung und Technologie dazu beigetragen, dass das Hüftpfannensystem aus Titanlegierung von Wuhan Mindray Technology Co., Ltd. im Juli 2023 von der staatlichen Lebensmittel- und Arzneimittelbehörde ein Registrierungszertifikat für Medizinprodukte der Klasse III erhalten hat (Registrierungszertifikatnummer: National Medical Registration 20233131002). Die Porenstruktur der mit dem Elektronenstrahl 3D-gedruckten Hüftgelenkspfanne hat eine dreidimensionale Konnektivität von 100%, eine hohe Porosität, einen hohen Reibungskoeffizienten und geringe Pulverrückstände. Sie hat einen hervorragenden Effekt auf das Einwachsen von Knochen und gewährleistet die anfängliche Stabilität der Prothese nach der Implantation. Das Projekt dauerte nur 2 Jahre von der Projektgründung bis zur Zertifizierung. Es wird berichtet, dass dieses Produkt das erste orthopädische Implantatprothesenprodukt in meinem Land ist, das einheimische Elektronenstrahl-3D-Druckgeräte und einheimisches Pulver verwendet, um ein Zulassungszertifikat für ein Medizinprodukt der Klasse III zu erhalten, was zeigt, dass einheimische mit Elektronenstrahl-3D-gedruckte orthopädische Implantate ein unabhängiges, kontrollierbares und innovatives Forschungs-, Entwicklungs- und Produktionssystem aufgebaut haben. Der Verantwortliche von SLAM sagte, dass das Unternehmen neben Mindray auch viele Medizintechnikunternehmen bei der Registrierung und Zertifizierung von SEBM-Orthopädieimplantaten unterstützt hat.

Im Automobilbereich hat SLAM als Reaktion auf die technischen Anforderungen der Induktionserwärmung von Automobilteilen ein Paket von Umformverfahren für reines Kupfer und einige Kupferlegierungen entwickelt und mit Elektronenstrahl 3D-gedruckte Induktionsspulen aus reinem Kupfer mit verschiedenen Spezifikationen hergestellt. Verglichen mit der traditionellen Induktionsspulenformung, die auf Drehen, Fräsen, Bohren, Schleifen und Schweißen beruht, haben elektronenstrahlgedruckte 3D-Induktionsspulen aus reinem Kupfer die Vorteile einer hohen Dichte (>99,8%), einer langen Lebensdauer (2-3 mal so hoch wie bei traditionellen Verfahren), einer ausgezeichneten Leitfähigkeit (Leitfähigkeit 98% IACS), eines kurzen Herstellungszyklus (ein einzelnes Teil ist 1/7 der traditionellen Verfahren) und einer guten Härtungswirkung.

Derzeit sind die mit der SEBM-Technologie von SLAM gedruckten Induktionsspulen aus reinem Kupfer verifiziert und werden in den Produktionslinien von mehr als 20 führenden Automobilzulieferern in China eingesetzt, und die Benutzererfahrung ist hervorragend.

Im Bereich der Luft- und Raumfahrt hat SLAM als Reaktion auf die Anforderungen bei der Herstellung von Triebwerksschaufeln aus Titan-Aluminium speziell das Modell T200 entwickelt, das mit einer Druckhöhe von 450 mm zwei Schichten von Metallschaufeln stapeln kann. Der Verantwortliche von SLAM sagte, dass beim Druck von Titan-Aluminium-Materialien mit der SLM-Technologie die Belastung sehr hoch ist und es leicht zu Verformungen oder Rissen kommen kann. Beim Druck mit der SEBM-Technologie hingegen kann die Vorwärmtemperatur sogar Tausende von Grad Celsius erreichen, wodurch die Spannungen wirksam reduziert und die Stabilität und effiziente Formung der Schaufeln gewährleistet werden kann. Darüber hinaus wurden zahlreiche Anwendungen für das schnelle Design und die Herstellung von dünnwandigen Teilen, komplexen Strukturen, leichten und gewichtsreduzierten Strukturen sowie strukturellen und funktionalen Integrationsteilen entwickelt.

Im Gegensatz zu SLM-Anlagen, die in der Regel importierte Laser und Galvanometer verwenden, müssen die Hersteller von EBM-Anlagen die Kernkomponenten der Elektronenkanone eigenständig beherrschen, was sie vor größere Herausforderungen stellt. Da sich die SLM-Technologie in Richtung Metergröße und Multi-Laser-Strategie entwickelt, hofft SLAM, seine Forschung im Bereich der Einzel-Elektronenkanone zu vertiefen, und plant, im nächsten Schritt Anlagen zu entwickeln, die mit einer einzigen Elektronenkanone eine Abformungsgröße von 650 mm erreichen können.