In de afgelopen jaren is de Chinese metaal laser 3D printtechnologie tot bloei gekomen. Toonaangevende bedrijven zijn Polylite, Farsoon High-Tech en Yijia 3D, die snel groeien. Op het gebied van elektronenbundelmetaal 3D printen is er ook een sterke fabrikant in eigen land, namelijk onze fabrikant van SEBM-apparatuur SLAM.

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

In tegenstelling tot de meeste fabrikanten van metalen 3D-printers die laser als warmtebron gebruiken, heeft SLAM zich volledig toegelegd op 3D-printtechnologie met elektronenbundels. Als een van de eerste bedrijven in China die commerciële SEBM-apparatuur ontwikkelde, lanceerde SLAM in 2015 de eerste commerciële SEBM-apparatuur in China. In 2023 heeft SLAM, als antwoord op de knelpunten met betrekking tot de nauwkeurigheid, kosten en levensduur van het elektronenkanon, een uniek zeer nauwkeurig, krachtig, duurzaam en goedkoop indirect verwarmd elektronenkanon in de industrie ontwikkeld en onafhankelijke controle van de kerncomponenten bereikt. Het maximale vermogen van het elektronenkanon bereikt 10kW, waarmee het brede meelbed snel kan worden voorverwarmd tot boven 1100℃ en de drukefficiëntie sterk kan worden verbeterd. Door de dwarsdoorsnede-eigenschappen van de kathode te veranderen, kan de diameter van de bundelvlek onder hoog vermogen worden geregeld en kan de diameter van de bundelvlek onder breed gebied nauwkeurig worden gescand met een diameter van minder dan 100 μm, zodat wordt voldaan aan de hoge precisie-eisen voor de productie van onderdelen; de levensduur van de totale kathodesamenstelling van het elektronenkanon is meer dan 500 uur, wat gelijk is aan de werkelijke levensduur van de direct verwarmde LaB6-kathode, waardoor wordt voldaan aan de productiebehoeften van grote onderdelen of langetermijnstapeldruk; de kathode en hulpkathode van het elektronenkanon zijn beide gemaakt van wolfraam, dat een goede duurzaamheid heeft en goedkoper is dan de 30% van de direct verwarmde LaB6-kathode, waardoor wordt voldaan aan de productiebehoeften van goedkope batchonderdelen.

Tegelijkertijd heeft SLAM, met het oog op verschillende toepassingsscenario's, een serie SEBM-apparatuur gelanceerd die is uitgerust met interverhitte elektronenkanonnen met verschillende vermogens. De apparatuur is uitgerust met een verscheidenheid aan materiaalverwerkingspakketten zoals titaniumlegeringen, vuurvaste metalen en legeringen, TiAl en andere brosse en moeilijk te bewerken materialen, koper en koperlegeringen, zirkonium en zirkoniumlegeringen, nikkellegeringen op hoge temperatuur, keramische/metaalcomposietmaterialen, enz. Focus op de drie belangrijkste toepassingsgebieden: medisch, auto-industrie en luchtvaart.

●Y150 Plus, elektronenkanonvermogen 3kW, vormende nauwkeurigheid ±0.1mm, vormende grootte 170×170×180mm;

●T200, elektronenkanonvermogen 6kW, vormnauwkeurigheid ±0,2 mm, vormgrootte 200×200×450 mm;

●H400, elektronenkanonvermogen 10kW, vormnauwkeurigheid ±0,3 mm, vormgrootte 400×400×400 mm.

Door gebruik te maken van SEBM-apparatuur met onafhankelijke intellectuele eigendomsrechten heeft SLAM drie belangrijke toepassingsscenario's gecreëerd in de medische sector, de auto-industrie en de luchtvaart. SEBM orthopedische implantaten en inductiespoelen van zuiver koper zijn massaal toegepast in veel downstream bedrijven. In 2023 werden SLAM's “Standardized Trabecular Acetabular Cup Mass Additive Manufacturing” en “Mass Production of Pure Copper High-Frequency Induction Coils for Automobiles” geselecteerd in de lijst van typische toepassingsscenario's voor additive manufacturing door het Ministerie van Industrie en Informatietechnologie. SLAM heeft een 3D-printcentrum opgericht met meer dan 50 geïnstalleerde SEBM-apparatuur, dat klanten voorziet van batchproductie van complexe metalen onderdelen.

Op medisch gebied heeft de SEBM-technologie de voordelen van hoge productie-efficiëntie, lage productiekosten, hoge vacuümreinheid, geen noodzaak voor warmtebehandeling en draadsnijden. Vertrouwend op apparatuur en processen met onafhankelijke intellectuele eigendomsrechten heeft SLAM een SEBM-productielijn voor orthopedische implantaten opgezet met een jaarlijkse productiecapaciteit van 100.000 stuks, die voornamelijk op maat gemaakte en gestandaardiseerde orthopedische implantaatvormen levert aan bedrijven in medische apparatuur. De producten omvatten acetabulaire cups, knieprothesen en intervertebrale fusieapparaten, en de materialen zijn titaanlegeringen, tantaal en zirkonium-niobiumlegeringen. Naast de aanzienlijke verkorting van de productiecyclus zijn na de massaproductie met SEBM de productiekosten van orthopedische implantaatschijven lager dan bij de traditionele machinale bewerking + sproeimethode.

Bovendien hielp SLAM, dankzij de voordelen van het bedrijf op het gebied van grondstoffen, apparatuur en technologie, het titaniumlegering acetabulumsysteem van Wuhan Mindray Technology Co., Ltd. met succes bij het verkrijgen van een registratiecertificaat voor medische hulpmiddelen klasse III, dat in juli 2023 wordt uitgegeven door de State Food and Drug Administration (registratiecertificaatnummer: National Medical Registration 20233131002). De poriënstructuur van de 3D-geprinte acetabulaire cup met elektronenbundel heeft een 100% driedimensionale connectiviteit, hoge porositeit, hoge wrijvingscoëfficiënt en weinig poederresten. Het heeft een uitstekend botingroei effect en verzekert de initiële stabiliteit van de prothese na implantatie. Het project nam slechts 2 jaar in beslag vanaf de oprichting tot aan de certificering. Er wordt gemeld dat dit product het eerste orthopedische implantaatprotheseproduct in mijn land is dat gebruikmaakt van binnenlandse elektronenbundel 3D-printapparatuur + volledig verwerkbaar binnenlands poeder om een klasse III registratiecertificaat voor medische hulpmiddelen te verkrijgen, wat aangeeft dat binnenlandse elektronenbundel 3D-geprinte orthopedische implantaten een onafhankelijk, controleerbaar en innovatief R&D- en productiesysteem hebben opgezet. De verantwoordelijke van SLAM zei dat het bedrijf naast Mindray ook veel bedrijven in medische hulpmiddelen hielp bij de registratie en certificering van SEBM orthopedische implantaten.

Op het gebied van auto's heeft SLAM, als antwoord op de technische behoeften van inductieverwarming van auto-onderdelen, een vormgevingspakket ontwikkeld voor zuiver koper en bepaalde soorten koperlegeringen en heeft het met elektronenstralen 3D-geprinte inductiespoelen van zuiver koper met verschillende specificaties ontwikkeld. Vergeleken met de traditionele inductiespoelvormmethode die gebaseerd is op draaien, frezen, boren, slijpen en lassen, hebben 3D-geprinte inductiespoelen van zuiver koper de voordelen van hoge dichtheid (>99,8%), lange levensduur (2-3 keer die van traditionele processen), uitstekende geleidbaarheid (geleidbaarheid 98% IACS), korte productiecyclus (enkel onderdeel is 1/7 van traditionele processen) en goed uithardingseffect.

Op dit moment zijn de inductiespoelen van zuiver koper die met de SEBM-technologie van SLAM zijn geprint, gecontroleerd en toegepast in de productielijnen van meer dan 20 toonaangevende fabrikanten van auto-onderdelen in China, en de gebruikerservaring is uitstekend.

Op het gebied van ruimtevaart heeft SLAM, als antwoord op de productiebehoeften van titanium aluminium motorbladen, speciaal het T200 model ontwikkeld. De 450 mm printhoogte kan twee lagen metalen bladen stapelen. De verantwoordelijke van SLAM zei dat als titanium aluminium materialen worden geprint met behulp van SLM-technologie, de spanning erg groot is en het gemakkelijk is om te vervormen of te barsten. Als er echter met SEBM-technologie wordt geprint, kan de voorverwarmingstemperatuur zelfs duizenden graden Celsius bereiken, waardoor de spanning effectief kan worden verminderd en de stabiliteit en efficiënte vorming van de bladen kan worden gegarandeerd. Daarnaast is een groot aantal toepassingen bereikt in het snel ontwerpen en produceren van dunwandige onderdelen, complexe structuren, lichtgewicht en gewichtsreducerende structuren en structurele en functionele integratieonderdelen.

In tegenstelling tot SLM-apparatuur, die over het algemeen geïmporteerde lasers en galvanometers gebruikt, moeten fabrikanten van EBM-apparatuur zich de kerncomponenten van het elektronenkanon eigen maken, waardoor ze voor meer uitdagingen komen te staan. Aangezien de SLM-technologie zich ontwikkelt in de richting van een afmeting van een meter en een multi-laserstrategie, hoopt SLAM zijn onderzoek naar de oplossing met een enkel elektronenkanon te verdiepen en is het van plan om apparatuur te ontwikkelen waarmee in de volgende stap een spuitgietformaat van 650 mm kan worden bereikt met een enkel elektronenkanon.