突破性的電子束金屬3D打印技術(shù)，無殘余應(yīng)力、無需預(yù)熱粉末床，Wayland推出Calibur3

導(dǎo)讀：有沒有辦法把EBM電子束金屬3D打印技術(shù)和SLM激光金屬3D打印技術(shù)結(jié)合起來，取長補(bǔ)短，而創(chuàng)新出突破性的金屬3D打印技術(shù)？

南極熊獲悉，Wayland Additive在3月16日舉行的虛擬會議上推出了Calibur3金屬增材制造系統(tǒng)，向來自世界各地的眾多與會者介紹了這款新的Calibur3機(jī)器。同時，全面展示了公司突破性的金屬增材制造（AM）技術(shù)NeuBeam。

△Calibur3

Wayland Additive的首席技術(shù)官Ian Laidler詳細(xì)介紹了嵌入在Calibur3中的NeuBeam工藝的全部功能。與當(dāng)今市場上的現(xiàn)有金屬AM機(jī)器相比，NeuBeam引入了性能和功能上的階梯式變化。是一種全新的突破性粉末床融合（PBF）工藝，由于當(dāng)前的金屬增材制造工藝的局限性，NeuBeam為當(dāng)今無法生產(chǎn)的3D打印金屬零件提供了機(jī)會。這項(xiàng)技術(shù)提供了使用者范圍更廣的金屬材料，因此極大地增加了新機(jī)器的潛力。此外，NeuBeam可以生產(chǎn)大型零件，而不必?fù)?dān)心殘留應(yīng)力或氣體錯流，也無需預(yù)燒結(jié)粉末床。

△使用Calibur3進(jìn)行3D打印的零件，圖片來自Wayland Additive

Wayland Additive業(yè)務(wù)發(fā)展總監(jiān)Peter Hansford表示：“采用NeuBeam工藝的Calibur3系統(tǒng)提供了介于SLM和EMB系統(tǒng)之間的真正第三種方法，并且與任何現(xiàn)有方法相比，都展現(xiàn)了飛躍式的進(jìn)步�！薄按送猓珻alibur3促進(jìn)創(chuàng)新，這對技術(shù)的進(jìn)步至關(guān)重要。而且，它克服了大多數(shù)公司在使用金屬AM時必須面對的折中問題，因此他們現(xiàn)在可以重新使用以前被認(rèn)為是麻煩或不可能的程序，并且可以從更清晰的過程視圖和更大的操作空間開發(fā)項(xiàng)目 。”Wayland Additive首席執(zhí)行官Will Richardson評論說：“我為我們的團(tuán)隊對啟動計劃的奉獻(xiàn)感到驕傲。” “現(xiàn)在，我們的任務(wù)是真正展示Calibur3為金屬增材制造帶來的不同�！�

△NeuBeam系統(tǒng)3D打印一個工業(yè)零件，圖片來自Wayland Additive

Calibur3電子束金屬3D打印機(jī)

Calibur3的構(gòu)建體積為300 x 300 x 450 mm，大大降低了能耗和打印時間。與現(xiàn)有的EBM工藝相比，NeuBeam可以確保簡化脫粉工藝并大大減少后處理。機(jī)器具有在各種金屬材料中生產(chǎn)完全致密零件的能力，還為真正的工業(yè)和穩(wěn)定生產(chǎn)平臺引入了內(nèi)置的實(shí)時過程監(jiān)控系統(tǒng)。Wayland致力于將這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用在航空航天、醫(yī)療和發(fā)電行業(yè)等制造領(lǐng)域，并將于2021年5月19日在公司英國總部舉辦面對面的發(fā)布會。南極熊全球3D打印產(chǎn)品庫https://product.nanjixiong.com/ 已經(jīng)收錄了這款3D打印機(jī)，歡迎咨詢。

△Calibur3操作界面

Wayland Additive的NeuBeam技術(shù)

NeuBeam是真正的突破性的金屬AM工藝，可有效中和電子束（eBeam）粉末床熔合（PBF）工藝，比基于激光的AM工藝具有更大的靈活性，同時還克服了許多傳統(tǒng)eBeam AM系統(tǒng)用戶所遇到的穩(wěn)定性問題。此外，NeuBeam工藝使冶金要求能夠適應(yīng)應(yīng)用要求，突破了傳統(tǒng)的工藝限制，從而獲得最佳結(jié)果。

△NeuBeam粉末床–選擇性加熱可產(chǎn)生自由流動的粉末。通過WaylandAdditive拍攝。

• “第三種方式”：Wayland能夠通過其專有的NeuBeam工藝提供了“第三種方式”。克服了現(xiàn)有金屬eBeam和Laser PBF工藝的許多局限性，并且通過電荷中和，為金屬材料的開發(fā)和生產(chǎn)開辟了新的機(jī)遇，提供了更廣泛，更開放的金屬材料選擇。
• 開放系統(tǒng)：NeuBeam是一個開放系統(tǒng)，允許以更直接的方式開發(fā)新的工藝參數(shù)，從而促進(jìn)創(chuàng)新的應(yīng)用程序開發(fā)并優(yōu)化材料的使用。完整的過程透明度和控制力還使用戶能夠連續(xù)不斷地實(shí)時監(jiān)視和優(yōu)化其制造過程。
• 新系統(tǒng)架構(gòu)：NeuBeam代表了一種基于穩(wěn)定、可靠和靈活的電子束粉末床熔融AM工藝。它能夠使用多種材料生產(chǎn)完全致密的零件，包括許多與傳統(tǒng)的eBeam或激光PBF工藝不兼容的材料，例如難熔金屬和高反射合金。NeuBeam工藝極大程度上改善了冶金學(xué)，而省卻了現(xiàn)有金屬AM工藝所需的許多折衷。
• 先進(jìn)的過程監(jiān)控：NeuBeam交付時具有全面、實(shí)時的過程中監(jiān)控功能，可促進(jìn)全面的可追溯性和逐層的質(zhì)量保證功能。
  

△NeuBeam工藝與傳統(tǒng)工藝對比

與激光PBF系統(tǒng)相比，eBeamPBF工藝具有良好的能量轉(zhuǎn)移性能。電子束PBF的特征還在于優(yōu)越的冶金學(xué)，與激光PBF相比，與殘余應(yīng)力有關(guān)的問題更少，因此在最終使用部件內(nèi)部產(chǎn)生了更大的內(nèi)部完整性。另外，由于激光器的固定位置，激光器運(yùn)轉(zhuǎn)過程本質(zhì)上靈活性較差。

但是，傳統(tǒng)的EBM PBF工藝也面臨著自己的挑戰(zhàn)和約束。首先，眾所周知這是一個不穩(wěn)定的過程。這種不穩(wěn)定性是由構(gòu)建室內(nèi)的電荷積累引起的，這可能導(dǎo)致粉末散布或“煙霧”，破壞打印層并破壞整個構(gòu)建。這種不可靠性以及陡峭而漫長的學(xué)習(xí)曲線，通常被認(rèn)為eBeamPBF增材制造工藝不如基于激光的PBF工藝有利。AM行業(yè)已經(jīng)開發(fā)了針對EBM流程的傳統(tǒng)解決方法，但是這些解決方法會導(dǎo)致下游復(fù)雜性，而這些復(fù)雜性通常會否定eBeam的整體優(yōu)勢。例如，在整個模板上使用非常高的加工溫度會在半燒結(jié)餅中形成零件；這使得零件拆卸和后處理非常困難，耗時且昂貴。這些折衷還嚴(yán)重限制了可以使用的材料、可以制造的幾何形狀以及最終可以從eBeam工藝中受益的程序。

NeuBeam克服了這些限制，通過完全穩(wěn)定的eBeam PBF工藝以更大的靈活性為應(yīng)用開發(fā)和生產(chǎn)提供了新機(jī)會，極大地改善了冶金方法。NeuBeam工藝消除了典型金屬AM工藝中與殘余應(yīng)力有關(guān)的問題，直接生產(chǎn)出具有明顯更高內(nèi)部完整性的金屬零件，這是通過僅將所需的高溫施加到要制造的部件而不是整個粉末床上來實(shí)現(xiàn)的。NeuBeam通過穩(wěn)定、可靠和靈活的eBeam PBF全新系統(tǒng)架構(gòu)交付，這項(xiàng)工藝可在多種材料中生產(chǎn)完全致密的零件，包括與傳統(tǒng)的eBeam或激光PBF工藝不兼容的材料，例如難熔金屬和高反射合金。

△Calibur3可實(shí)時監(jiān)控打印過程

NeuBeam工藝通過結(jié)合先進(jìn)的技術(shù)（包括結(jié)構(gòu)化光掃描，電子成像和高速紅外攝像頭）實(shí)現(xiàn)了前所未有的過程內(nèi)監(jiān)控水平。這些不同的監(jiān)控方法通過調(diào)整被校準(zhǔn)到機(jī)器中的參考點(diǎn)上，以確保獲得最佳結(jié)果和輸出。作為一個真正的熱處理過程，機(jī)器可以監(jiān)控構(gòu)建室內(nèi)的所有內(nèi)容，并且可以在構(gòu)建過程中看到整個粉末床過程中的真實(shí)溫度。還可以看到被加工材料的熱歷史。表面的形貌也可以看到，這樣就可以檢測出缺陷并在出現(xiàn)缺陷時予以報告。這種方法使制造商能夠在構(gòu)建過程中獲得完整的質(zhì)量保證數(shù)據(jù)，并具有從頭到尾的材料、過程和零件的完全可追溯性。

關(guān)于Wayland Additive

Wayland Additive是一家位于英格蘭哈德斯菲爾德的公司。致力于開發(fā)更加有效的電子束（eBeam）增材制造（AM）系統(tǒng)，并為工業(yè)提供更廣泛的應(yīng)用范圍。公司以開放的方式來定義技術(shù)與客戶期望的精確匹配。WaylandAdditive促進(jìn)了NeuBeam金屬增材制造工藝，作為傳統(tǒng)制造和現(xiàn)有增材制造工藝的一種有吸引力且可行的替代方案，它克服了制造商在高價值、復(fù)雜金屬應(yīng)用中面臨的許多問題。使用NeuBeam工藝的Calibur3系統(tǒng)提供了介于SLM和EMB系統(tǒng)之間的真正第三種方法。

Wayland的核心資產(chǎn)之一是獨(dú)特的電子束機(jī)器專家團(tuán)隊。電子束系統(tǒng)的設(shè)計從根本上來說非常困難，并且為新進(jìn)入市場的人創(chuàng)造了很高的壁壘。通過組織一支在這一領(lǐng)域具有全面能力的團(tuán)隊，公司能夠快速開發(fā)出完整的電子束系統(tǒng)。通過對電子束控制、穩(wěn)定性和束成形的深入了解使WaylandAdditive在機(jī)器性能方面取得進(jìn)一步的快速進(jìn)步。

Wayland Additive的電子束譜系不僅使公司能夠克服技術(shù)上的門檻，而且使它的技術(shù)團(tuán)隊擁有開發(fā)真正的工業(yè)化機(jī)器的技能。其他機(jī)器生產(chǎn)商的技術(shù)團(tuán)隊大多具有焊接背景，而Wayland團(tuán)隊則來自半導(dǎo)體行業(yè)的光刻技術(shù)領(lǐng)域。半導(dǎo)體晶圓廠對客戶的要求很高，比如很高的機(jī)器可用性、無與倫比的精度和準(zhǔn)確性以及對細(xì)節(jié)的癡迷。這些類似于關(guān)航空航天、醫(yī)療和汽車行業(yè)對生產(chǎn)設(shè)施的要求，但市場上的AM機(jī)器大多無法做到。

參考閱讀：

1．英國Wayland Additive將于2021年推出電子束金屬3D打印機(jī)

http://m.lhkhtyz.com/thread-142910-1-7.html

2. WAYLAND ADDITIVE LAUNCHES CALIBUR3 METAL ADDITIVEMANUFACTURING SYSTEM

https://www.waylandadditive.com/news/wayland-additive-launches-calibur3-metal-additive-manufacturing-system/

3. NeuBeam

https://www.waylandadditive.com/neubeam/