Ces dernières années, la technologie chinoise d'impression 3D par laser sur métal s'est développée, avec des entreprises de premier plan telles que Polylite, Farsoon High-Tech et Yijia 3D, qui connaissent une croissance rapide. Dans le domaine de l'impression 3D de métaux par faisceau d'électrons, il existe également un fabricant national de premier plan, à savoir notre fabricant d'équipements SEBM, SLAM.

Pistolet à électrons auto-développé, profondément engagé dans l'équipement de fusion sélective par faisceau d'électrons

Contrairement à la plupart des fabricants d'impression 3D sur métal qui utilisent le laser comme source de chaleur, SLAM s'est profondément engagée dans la technologie d'impression 3D sur métal par faisceau d'électrons. SLAM est l'une des premières entreprises chinoises à développer un équipement SEBM commercial. Elle a lancé le premier équipement SEBM commercial en Chine en 2015 et a réalisé des ventes de plusieurs unités. En 2023, en réponse aux goulets d'étranglement que constituent la précision, le coût et la durée de vie du canon à électrons, SLAM a mis au point un canon à électrons à chaleur indirecte de haute précision, de grande puissance, de longue durée de vie et à faible coût unique dans l'industrie, et a réalisé un contrôle indépendant des principaux composants. La puissance maximale du canon à électrons atteint 10 kW, ce qui permet de préchauffer rapidement le lit de farine large à plus de 1100℃ et d'améliorer considérablement l'efficacité de l'impression ; en modifiant les caractéristiques de la section transversale de la cathode, le diamètre du point de faisceau sous haute puissance peut être contrôlé, et le diamètre du point de faisceau sous une zone large peut être scanné avec précision avec un diamètre inférieur à 100μm, ce qui répond aux exigences de fabrication de haute précision des pièces ; la durée de vie de l'ensemble de la cathode du canon à électrons est supérieure à 500 heures, ce qui équivaut à la durée de vie réelle de la cathode LaB6 à chauffage direct, répondant ainsi aux besoins de fabrication de pièces de grande taille ou d'impression par empilage à long terme ; la cathode et la cathode auxiliaire du canon à électrons sont toutes deux fabriquées en tungstène, qui a une bonne durabilité et dont le coût est inférieur à 30% de la cathode LaB6 à chauffage direct, répondant ainsi aux besoins de production de pièces par lots à faible coût.

Parallèlement, face à différents scénarios d'application, SLAM a lancé une série d'équipements SEBM équipés de canons à électrons interchauffés de différentes puissances. L'équipement est doté d'une variété d'ensembles de traitement des matériaux tels que les alliages de titane, les métaux et alliages réfractaires, le TiAl et d'autres matériaux fragiles et difficiles à traiter, le cuivre et les alliages de cuivre, le zirconium et les alliages de zirconium, les alliages à haute température à base de nickel, les matériaux composites céramiques/métalliques, etc. L'accent est mis sur les trois principaux domaines d'application que sont le médical, l'automobile et l'aviation.

●Y150 Plus, puissance du canon à électrons 3kW, précision de formage ±0,1mm, taille de formage 170×170×180mm ;

●T200, puissance du canon à électrons 6kW, précision de formage ±0,2mm, taille de formage 200×200×450mm ;

●H400, puissance du canon à électrons 10kW, précision de formage ±0,3mm, taille de formage 400×400×400 mm.

En utilisant l'équipement SEBM avec des droits de propriété intellectuelle indépendants, SLAM a créé trois scénarios d'application majeurs dans les domaines médical, automobile et aéronautique, en particulier dans les domaines médical et automobile. Les implants orthopédiques et les bobines d'induction en cuivre pur de SEBM ont été appliqués en masse dans de nombreuses entreprises en aval. En 2023, la “fabrication additive de masse de cupules acétabulaires trabéculaires normalisées” et la “production de masse de bobines d'induction à haute fréquence en cuivre pur pour les automobiles” du SLAM ont été sélectionnées par le ministère de l'industrie et des technologies de l'information pour figurer sur la liste des scénarios d'application typiques de la fabrication additive. SLAM a établi un centre d'impression 3D avec plus de 50 équipements SEBM installés, fournissant aux clients la fabrication par lots de pièces métalliques complexes.

Dans le domaine médical, la technologie SEBM présente les avantages d'une grande efficacité de production, d'un faible coût de production, d'une grande propreté sous vide, de l'absence de traitement thermique et de la coupe de fils. S'appuyant sur des équipements et des processus bénéficiant de droits de propriété intellectuelle indépendants, SLAM a mis en place une ligne de production d'implants orthopédiques SEBM d'une capacité de production annuelle de 100 000 pièces, fournissant principalement des ébauches d'implants orthopédiques personnalisées et normalisées à des entreprises de dispositifs médicaux. Les produits comprennent des cotyles, des prothèses de genou et des dispositifs de fusion intervertébrale, et les matériaux comprennent des alliages de titane, de tantale et de zirconium-niobium. Outre la réduction significative du cycle de production, après la production de masse de SEBM, le coût de fabrication des ébauches d'implants orthopédiques est inférieur à celui de la méthode traditionnelle d'usinage + pulvérisation.

En outre, grâce aux avantages de l'entreprise en matière de matières premières, d'équipement et de technologie, SLAM a aidé avec succès le système de cupule acétabulaire en alliage de titane de Wuhan Mindray Technology Co. à obtenir un certificat d'enregistrement de dispositif médical de classe III délivré par la State Food and Drug Administration en juillet 2023 (numéro de certificat d'enregistrement : National Medical Registration 20233131002). La structure des pores de la cupule acétabulaire imprimée en 3D par faisceau d'électrons présente une connectivité tridimensionnelle de 100%, une porosité élevée, un coefficient de frottement élevé et peu de résidus de poudre. Elle a un excellent effet de croissance osseuse et assure la stabilité initiale de la prothèse après l'implantation. Il n'a fallu que deux ans entre l'établissement du projet et la certification. Il semblerait que ce produit soit le premier implant orthopédique de mon pays à utiliser un équipement d'impression 3D par faisceau d'électrons et de la poudre nationale pour obtenir un certificat d'enregistrement de dispositif médical de classe III, ce qui montre que les implants orthopédiques imprimés par faisceau d'électrons ont mis en place un système de R&D et de production indépendant, contrôlable et innovant. Le responsable de SLAM a déclaré qu'en plus de Mindray, l'entreprise a également aidé de nombreuses entreprises de dispositifs médicaux à enregistrer et à certifier les implants orthopédiques SEBM.

Dans le domaine de l'automobile, en réponse aux besoins techniques du chauffage par induction des pièces automobiles, SLAM a mis au point un ensemble de processus de formage pour le cuivre pur et certaines qualités d'alliages de cuivre, et a développé des bobines d'induction en cuivre pur imprimées en 3D par faisceau d'électrons de diverses spécifications. Par rapport à la méthode traditionnelle de formage des bobines d'induction qui repose sur le tournage, le fraisage, le perçage, le meulage et le soudage, les bobines d'induction en cuivre pur imprimées en 3D par faisceau d'électrons présentent les avantages suivants : haute densité (>99,8%), longue durée de vie (2 à 3 fois celle des procédés traditionnels), excellente conductivité (conductivité 98% IACS), cycle de fabrication court (une seule pièce représente 1/7 des procédés traditionnels) et bon effet de durcissement.

À l'heure actuelle, les bobines d'induction en cuivre pur imprimées par la technologie SEBM de SLAM ont été vérifiées et appliquées dans les chaînes de production de plus de 20 grandes entreprises de pièces automobiles en Chine, et l'expérience des utilisateurs est excellente.

Dans le domaine aérospatial, pour répondre aux besoins de fabrication des pales de moteur en titane et en aluminium, SLAM a spécialement développé le modèle T200, dont la hauteur d'impression de 450 mm permet d'empiler deux couches de pales métalliques. Le responsable de SLAM a déclaré que si les matériaux en aluminium et en titane sont imprimés à l'aide de la technologie SLM, la contrainte est très importante et il est facile de les déformer ou de les fissurer. En revanche, lors de l'impression avec la technologie SEBM, la température de préchauffage peut même atteindre des milliers de degrés Celsius, ce qui permet de réduire efficacement la contrainte et de garantir la stabilité et l'efficacité du moulage des lames. En outre, un grand nombre d'applications ont été réalisées dans la conception et la fabrication rapides de pièces à parois minces, de structures complexes, de structures légères et de réduction du poids, et de pièces d'intégration structurelle et fonctionnelle.

Contrairement aux équipements SLM, qui utilisent généralement des lasers et des galvanomètres importés, les fabricants d'équipements EBM doivent maîtriser indépendamment les principaux composants du canon à électrons, ce qui les oblige à relever davantage de défis. Alors que la technologie SLM évolue vers une taille de l'ordre du mètre et une stratégie multi-laser, SLAM espère approfondir ses recherches sur la solution du canon à électrons unique et prévoit de développer un équipement capable d'atteindre une taille de moulage de 650 mm à l'aide d'un seul canon à électrons lors de la prochaine étape.