De afgelopen jaren heeft de Chinese technologie voor 3D-metaalprinten met lasers een enorme groei doorgemaakt, met toonaangevende bedrijven zoals Polylite, Farsoon High-Tech en Yijia 3D die snel vooruitgang boekten. Ook op het gebied van 3D-metaalprinten met elektronenbundels is er een sterke binnenlandse fabrikant, namelijk SLAM, onze fabrikant van SEBM-apparatuur.

Zelfontwikkeld elektronenkanon, intensief betrokken bij apparatuur voor selectief smelten met elektronenbundels

In tegenstelling tot de meeste fabrikanten van 3D-metaalprinters die lasers als warmtebron gebruiken, heeft SLAM zich sterk toegelegd op 3D-metaalprinttechnologie met elektronenbundels (SEBM). Als een van de eerste bedrijven in China die commerciële SEBM-apparatuur ontwikkelde, lanceerde SLAM in 2015 de eerste commerciële SEBM-apparatuur in China en behaalde daarmee meerdere verkoopcijfers. In 2023 ontwikkelde SLAM, als antwoord op de knelpunten in de nauwkeurigheid, kosten en levensduur van elektronenbundels, een unieke, zeer nauwkeurige, krachtige, duurzame en kosteneffectieve elektronenbundel met indirecte warmte, waarmee de kerncomponenten onafhankelijk kunnen worden aangestuurd. Het maximale vermogen van de elektronenbundel bedraagt ​​10 kW, waarmee een breed printbed snel kan worden voorverwarmd tot boven de 1100 °C, wat de printefficiëntie aanzienlijk verbetert. Door de dwarsdoorsnede van de kathode aan te passen, kan de diameter van de bundelspot bij hoog vermogen worden geregeld en kan een bundelspot met een diameter van minder dan 100 μm over een breed oppervlak nauwkeurig worden gescand, waarmee wordt voldaan aan de hoge precisie-eisen voor de productie van onderdelen. De levensduur van de complete kathode-assemblage van het elektronenkanon bedraagt ​​meer dan 500 uur, wat overeenkomt met de werkelijke levensduur van een direct verhitte LaB6-kathode. Dit voldoet aan de eisen voor de productie van grote onderdelen of langdurig printen in lagen. Zowel de kathode als de hulpkathode van het elektronenkanon zijn gemaakt van wolfraam, wat een goede duurzaamheid biedt en minder dan 30% kost van een direct verhitte LaB6-kathode. Dit maakt het geschikt voor de productie van goedkope serieonderdelen.

Tegelijkertijd heeft SLAM, inspelend op verschillende toepassingsscenario's, een reeks SEBM-apparatuur gelanceerd die is uitgerust met elektronenkanonnen met verschillende vermogens. De apparatuur is voorzien van diverse materiaalverwerkingspakketten, zoals titaniumlegeringen, vuurvaste metalen en legeringen, TiAl en andere brosse en moeilijk te verwerken materialen, koper en koperlegeringen, zirkonium en zirkoniumlegeringen, nikkelgebaseerde hittebestendige legeringen, keramische/metalen composietmaterialen, enzovoort. De focus ligt op de drie belangrijkste toepassingsgebieden: de medische sector, de automobielindustrie en de luchtvaart.

●Y150 Plus, vermogen van de elektronenkanon 3 kW, vormnauwkeurigheid ±0.1 mm, vormformaat 170 × 170 × 180 mm;

●T200, vermogen van de elektronenkanon 6 kW, vormnauwkeurigheid ±0.2 mm, vormgrootte 200 × 200 × 450 mm;

●H400, vermogen van de elektronenkanon 10 kW, vormnauwkeurigheid ±0.3 mm, vormformaat 400 × 400 × 400 mm.

Met behulp van SEBM-apparatuur met onafhankelijke intellectuele eigendomsrechten heeft SLAM drie belangrijke toepassingsscenario's ontwikkeld in de medische sector, de automobielindustrie en de luchtvaart, met name in de medische en automobielsector. SEBM-orthopedische implantaten en inductiespoelen van zuiver koper worden op grote schaal toegepast door vele toeleveranciers. In 2023 werden SLAM's "Gestandaardiseerde massaproductie van trabeculaire acetabulaire komprothesen" en "Massaproductie van hoogfrequente inductiespoelen van zuiver koper voor auto's" door het Ministerie van Industrie en Informatietechnologie opgenomen in de lijst met typische toepassingsscenario's voor additive manufacturing. SLAM heeft een 3D-printcentrum opgezet met meer dan 50 SEBM-apparaten, waarmee klanten in serieproductie complexe metalen onderdelen kunnen laten vervaardigen.

In de medische sector biedt SEBM-technologie voordelen zoals een hoge productie-efficiëntie, lage productiekosten, hoge vacuümzuiverheid, geen warmtebehandeling nodig en draadsnijden. SLAM heeft, gebruikmakend van apparatuur en processen met onafhankelijke intellectuele eigendomsrechten, een SEBM-productielijn voor orthopedische implantaten opgezet met een jaarlijkse productiecapaciteit van 100,000 stuks. Deze lijn levert voornamelijk op maat gemaakte en gestandaardiseerde orthopedische implantaatblanks aan bedrijven in de medische hulpmiddelenindustrie. De producten omvatten heupkomprothesen, knieprothesen en tussenwervelschijffusieapparaten, en de materialen bestaan ​​uit titaniumlegeringen, tantaal en zirkonium-niobiumlegeringen. Naast de aanzienlijke verkorting van de productiecyclus, zijn de productiekosten van orthopedische implantaatblanks na massaproductie met SEBM lager dan bij de traditionele bewerkings- en spuitmethode.

Bovendien heeft SLAM, dankzij de voordelen van het bedrijf op het gebied van grondstoffen, apparatuur en technologie, Wuhan Mindray Technology Co., Ltd. succesvol geholpen bij het verkrijgen van een Klasse III-registratiecertificaat voor medische hulpmiddelen, afgegeven door de Chinese Food and Drug Administration in juli 2023 (registratienummer: National Medical Registration 20233131002). De poriënstructuur van de met elektronenbundel 3D-geprinte acetabulaire kom heeft een 100% driedimensionale connectiviteit, een hoge porositeit, een hoge wrijvingscoëfficiënt en weinig poederresten. Het heeft een uitstekend botingroei-effect en garandeert de initiële stabiliteit van de prothese na implantatie. Het project werd in slechts twee jaar van projectopzet tot certificering gerealiseerd. Naar verluidt is dit product het eerste orthopedische implantaat in China dat gebruikmaakt van binnenlandse elektronenbundel 3D-printapparatuur + volledig binnenlands poeder om een ​​Klasse III-registratiecertificaat voor medische hulpmiddelen te verkrijgen. Dit bewijst dat er in China een onafhankelijk, beheersbaar en innovatief R&D- en productiesysteem is opgezet voor met elektronenbundel 3D-geprinte orthopedische implantaten. De verantwoordelijke van SLAM gaf aan dat het bedrijf, naast Mindray, ook veel bedrijven in de medische hulpmiddelenindustrie heeft geholpen bij de registratie en certificering van SEBM-orthopedische implantaten.

In de automobielindustrie heeft SLAM, als antwoord op de technische behoeften van inductieverwarming van auto-onderdelen, een vormingsprocespakket ontwikkeld voor zuiver koper en bepaalde soorten koperlegeringen. Daarnaast heeft SLAM 3D-geprinte inductiespoelen van zuiver koper met diverse specificaties ontwikkeld. Vergeleken met de traditionele methode voor het vormen van inductiespoelen, die gebruikmaakt van draaien, frezen, boren, slijpen en lassen, bieden 3D-geprinte inductiespoelen van zuiver koper de volgende voordelen: een hoge dichtheid (>99.8%), een lange levensduur (2-3 keer langer dan bij traditionele processen), een uitstekende geleidbaarheid (98% IACS), een korte productiecyclus (één onderdeel in 1/7 van de traditionele processen) en een goed hardingseffect.

De zuiver koperen inductiespoelen die met SLAM's SEBM-technologie zijn geprint, zijn inmiddels getest en toegepast in de productielijnen van meer dan 20 toonaangevende autofabrikanten in China, en de gebruikerservaring is uitstekend.

In de lucht- en ruimtevaartsector heeft SLAM, als antwoord op de productiebehoeften van titanium-aluminium turbinebladen, speciaal het T200-model ontwikkeld. Met een printhoogte van 450 mm kunnen twee lagen metalen bladen op elkaar worden gestapeld. De verantwoordelijke van SLAM gaf aan dat bij het printen van titanium-aluminium met SLM-technologie de spanning erg hoog is en het materiaal gemakkelijk kan vervormen of scheuren. Bij het printen met SEBM-technologie kan de voorverwarmingstemperatuur echter oplopen tot duizenden graden Celsius, waardoor de spanning effectief wordt verminderd en de stabiliteit en efficiënte vorming van de bladen worden gewaarborgd. Bovendien zijn er al veel toepassingen gerealiseerd in het snel ontwerpen en produceren van dunwandige onderdelen, complexe structuren, lichtgewicht en gewichtsbesparende constructies, en structureel-functionele integratieonderdelen.

In tegenstelling tot SLM-apparatuur, die doorgaans gebruikmaakt van geïmporteerde lasers en galvanometers, moeten fabrikanten van EBM-apparatuur de kerncomponenten van het elektronenkanon zelf ontwikkelen, wat voor grotere uitdagingen zorgt. Terwijl de SLM-technologie zich ontwikkelt richting afmetingen op meterniveau en een multi-laserstrategie, hoopt SLAM haar onderzoek naar oplossingen met één elektronenkanon te verdiepen en is het plan om in de volgende stap apparatuur te ontwikkelen waarmee een afmeting van 650 mm kan worden bereikt met behulp van één enkel elektronenkanon.