Trong những năm gần đây, công nghệ in 3D kim loại bằng laser của Trung Quốc đã phát triển mạnh mẽ, với các công ty hàng đầu như Polylite, Farsoon High-Tech và Yijia 3D đang phát triển nhanh chóng. Trong lĩnh vực in 3D kim loại bằng chùm tia điện tử, cũng có một nhà sản xuất mạnh trong nước, đó là nhà sản xuất thiết bị SEBM SLAM.

Tự phát triển súng bắn electron, nghiên cứu chuyên sâu về thiết bị nung chảy chọn lọc bằng chùm electron.

Không giống như hầu hết các nhà sản xuất máy in 3D kim loại sử dụng laser làm nguồn nhiệt, SLAM đã tập trung sâu vào công nghệ in 3D kim loại bằng chùm tia điện tử. Là một trong những công ty tiên phong tại Trung Quốc phát triển thiết bị SEBM thương mại, SLAM đã cho ra mắt thiết bị SEBM thương mại đầu tiên tại Trung Quốc vào năm 2015 và đạt doanh số bán hàng nhiều đơn vị. Năm 2023, để giải quyết những hạn chế về độ chính xác, chi phí và tuổi thọ của súng bắn điện tử, SLAM đã phát triển một loại súng bắn điện tử gia nhiệt gián tiếp độc đáo, có độ chính xác cao, công suất cao, tuổi thọ cao và chi phí thấp trong ngành, đồng thời đạt được khả năng điều khiển độc lập các thành phần cốt lõi. Công suất tối đa của súng bắn điện tử đạt 10kW, có thể nhanh chóng làm nóng trước bề mặt in rộng lên trên 1100℃ và cải thiện đáng kể hiệu quả in; bằng cách thay đổi đặc tính mặt cắt ngang của cực âm, đường kính điểm chùm tia ở công suất cao có thể được kiểm soát, và đường kính điểm chùm tia trên diện tích rộng có thể được quét chính xác với đường kính nhỏ hơn 100μm, đáp ứng các yêu cầu sản xuất chính xác cao của các bộ phận; Tuổi thọ của toàn bộ cụm catốt của súng bắn electron là hơn 500 giờ, tương đương với tuổi thọ thực tế của catốt LaB6 nung trực tiếp, đáp ứng nhu cầu sản xuất các bộ phận kích thước lớn hoặc in xếp chồng trong thời gian dài; catốt và catốt phụ của súng bắn electron đều được làm bằng vonfram, có độ bền tốt và chi phí thấp hơn 30% so với catốt LaB6 nung trực tiếp, đáp ứng nhu cầu sản xuất hàng loạt các bộ phận giá rẻ.

Đồng thời, để đối mặt với các kịch bản ứng dụng khác nhau, SLAM đã cho ra mắt một loạt thiết bị SEBM được trang bị súng bắn electron nung nóng trung gian với công suất khác nhau. Thiết bị này được trang bị nhiều gói xử lý vật liệu như hợp kim titan, kim loại và hợp kim chịu nhiệt, TiAl và các vật liệu giòn và khó gia công khác, đồng và hợp kim đồng, zirconium và hợp kim zirconium, hợp kim chịu nhiệt cao gốc niken, vật liệu composite gốm/kim loại, v.v. Tập trung vào ba lĩnh vực ứng dụng chính là y tế, ô tô và hàng không.

●Y150 Plus, công suất súng bắn điện tử 3kW, độ chính xác tạo hình ±0.1mm, kích thước tạo hình 170×170×180mm;

●T200, công suất súng bắn electron 6kW, độ chính xác tạo hình ±0.2mm, kích thước tạo hình 200×200×450mm;

●H400, công suất súng bắn electron 10kW, độ chính xác tạo hình ±0.3mm, kích thước tạo hình 400×400×400 mm.

Sử dụng thiết bị SEBM với quyền sở hữu trí tuệ độc lập, SLAM đã tạo ra ba kịch bản ứng dụng chính trong lĩnh vực y tế, ô tô và hàng không, đặc biệt là trong lĩnh vực y tế và ô tô. Các sản phẩm cấy ghép chỉnh hình SEBM và cuộn cảm ứng bằng đồng nguyên chất đã được ứng dụng rộng rãi tại nhiều công ty hạ nguồn. Năm 2023, các sản phẩm “Sản xuất hàng loạt chén ổ khớp xương xốp tiêu chuẩn hóa” và “Sản xuất hàng loạt cuộn cảm ứng tần số cao bằng đồng nguyên chất cho ô tô” của SLAM đã được Bộ Công Công Thương lựa chọn vào danh sách các kịch bản ứng dụng điển hình của sản xuất bồi đắp. SLAM đã thành lập một trung tâm in 3D với hơn 50 thiết bị SEBM được lắp đặt, cung cấp cho khách hàng khả năng sản xuất hàng loạt các bộ phận kim loại phức tạp.

Trong lĩnh vực y tế, công nghệ SEBM có những ưu điểm như hiệu quả sản xuất cao, chi phí sản xuất thấp, độ sạch chân không cao, không cần xử lý nhiệt và cắt dây. Dựa trên thiết bị và quy trình có quyền sở hữu trí tuệ độc lập, SLAM đã thiết lập dây chuyền sản xuất cấy ghép chỉnh hình SEBM với công suất hàng năm là 100,000 chiếc, chủ yếu cung cấp phôi cấy ghép chỉnh hình tiêu chuẩn và tùy chỉnh cho các công ty thiết bị y tế. Sản phẩm bao gồm chén ổ khớp, khớp gối nhân tạo và thiết bị hợp nhất đốt sống, vật liệu bao gồm hợp kim titan, tantali và hợp kim zirconium-niobium. Ngoài việc giảm đáng kể chu kỳ sản xuất, sau khi sản xuất hàng loạt bằng SEBM, chi phí sản xuất phôi cấy ghép chỉnh hình thấp hơn so với phương pháp gia công + phun truyền thống.

Ngoài ra, nhờ lợi thế về nguyên vật liệu, thiết bị và công nghệ, SLAM đã hỗ trợ thành công hệ thống chén ổ khớp bằng hợp kim titan của Công ty TNHH Công nghệ Wuhan Mindray đạt được chứng nhận đăng ký thiết bị y tế loại III do Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Nhà nước cấp vào tháng 7 năm 2023 (số chứng nhận đăng ký: Đăng ký Y tế Quốc gia 20233131002). Cấu trúc lỗ rỗng của chén ổ khớp được in 3D bằng chùm tia điện tử có khả năng kết nối ba chiều 100%, độ xốp cao, hệ số ma sát cao và lượng bột dư thấp. Sản phẩm có hiệu quả thúc đẩy sự phát triển xương tuyệt vời và đảm bảo sự ổn định ban đầu của bộ phận giả sau khi cấy ghép. Dự án chỉ mất 2 năm từ khi thành lập đến khi được chứng nhận. Được biết, sản phẩm này là sản phẩm cấy ghép chỉnh hình đầu tiên tại nước ta sử dụng thiết bị in 3D chùm tia điện tử trong nước kết hợp với bột hoàn toàn do trong nước sản xuất để đạt được chứng nhận đăng ký thiết bị y tế loại III, đánh dấu việc cấy ghép chỉnh hình in 3D chùm tia điện tử trong nước đã thiết lập được một hệ thống nghiên cứu và phát triển và sản xuất độc lập, có thể kiểm soát và đổi mới. Người phụ trách SLAM cho biết, ngoài Mindray, công ty này cũng hỗ trợ nhiều công ty thiết bị y tế khác trong việc đăng ký và chứng nhận các thiết bị cấy ghép chỉnh hình SEBM.

Trong lĩnh vực ô tô, để đáp ứng nhu cầu kỹ thuật gia nhiệt cảm ứng các bộ phận ô tô, SLAM đã phát triển một gói quy trình tạo hình cho đồng nguyên chất và một số loại hợp kim đồng, đồng thời phát triển các cuộn cảm ứng bằng đồng nguyên chất được in 3D bằng chùm tia điện tử với nhiều thông số kỹ thuật khác nhau. So với phương pháp tạo hình cuộn cảm ứng truyền thống dựa vào tiện, phay, khoan, mài và hàn, các cuộn cảm ứng bằng đồng nguyên chất được in 3D bằng chùm tia điện tử có những ưu điểm như mật độ cao (>99.8%), tuổi thọ cao (gấp 2-3 lần so với các quy trình truyền thống), độ dẫn điện tuyệt vời (độ dẫn điện 98% IACS), chu kỳ sản xuất ngắn (mỗi chi tiết chỉ bằng 1/7 so với các quy trình truyền thống) và hiệu quả làm cứng tốt.

Hiện nay, các cuộn cảm ứng bằng đồng nguyên chất được in bằng công nghệ SEBM của SLAM đã được kiểm chứng và ứng dụng trong dây chuyền sản xuất của hơn 20 công ty phụ tùng ô tô hàng đầu tại Trung Quốc, và trải nghiệm người dùng rất tốt.

Trong lĩnh vực hàng không vũ trụ, để đáp ứng nhu cầu sản xuất cánh quạt động cơ bằng hợp kim titan nhôm, SLAM đã đặc biệt phát triển mẫu T200, với chiều cao in 450mm cho phép xếp chồng hai lớp cánh quạt kim loại. Người phụ trách của SLAM cho biết, nếu vật liệu titan nhôm được in bằng công nghệ SLM, ứng suất sẽ rất lớn và dễ bị biến dạng hoặc nứt. Tuy nhiên, khi in bằng công nghệ SEBM, nhiệt độ nung nóng trước có thể đạt đến hàng nghìn độ C, giúp giảm ứng suất hiệu quả và đảm bảo tính ổn định cũng như hiệu quả tạo hình của cánh quạt. Ngoài ra, công nghệ này đã đạt được nhiều ứng dụng trong thiết kế và sản xuất nhanh các bộ phận thành mỏng, cấu trúc phức tạp, cấu trúc nhẹ và giảm trọng lượng, cũng như các bộ phận tích hợp cấu trúc và chức năng.

Không giống như thiết bị SLM thường sử dụng laser và gương điện kế nhập khẩu, các nhà sản xuất thiết bị EBM cần phải tự mình làm chủ các thành phần cốt lõi của súng bắn electron, do đó họ phải đối mặt với nhiều thách thức hơn. Khi công nghệ SLM đang phát triển theo hướng kích thước mét và chiến lược đa laser, SLAM hy vọng sẽ đẩy mạnh nghiên cứu về giải pháp súng bắn electron đơn và có kế hoạch phát triển thiết bị có thể đạt được kích thước khuôn 650mm thông qua một súng bắn electron duy nhất trong bước tiếp theo.