SLM&EBM金屬3d打印成型工藝對(duì)比

金屬打印由于具備功能性，可以在傳統(tǒng)工業(yè)上進(jìn)行大量應(yīng)用。這逐漸成為3D打印領(lǐng)域的小旋風(fēng)。隨著金屬3d打印成型技術(shù)的發(fā)展，各個(gè)廠商部分研發(fā)出了自己的成型工藝，SLM與EBM是現(xiàn)今金屬成型的主流工藝，下面南極熊來(lái)給熊友們分析一下SLM&EBM金屬3d打印成型工藝對(duì)比。

1. 設(shè)備原理和參數(shù)對(duì)比
SLM和EBM設(shè)備都是以高能束流為熱源，根據(jù)CAD分層數(shù)據(jù)選擇性的掃描熔化粉床上的金屬粉末，逐層累計(jì)疊加形成金屬零件。SLM和EBM設(shè)備的技術(shù)特點(diǎn)如表1所示，其差異主要有三方面：
（1）熱源不同，SLM采用激光為熱源和EBM采用電子束作為熱源。金屬材料對(duì)激光都存在不同程度反射，因此SLM對(duì)能量的利用率不及EBM，但是SLM的束斑相對(duì)于EBM更小一些，更有利于成形精細(xì)的零件特征和復(fù)雜的零件形狀。EBM能量利于高，更有利于制造高導(dǎo)熱金屬、高溫合金、高熔點(diǎn)金屬零件，如紫銅、Inconel 700、鉬合金等。（2）成形工作環(huán)境不同，SLM技術(shù)在惰性氣體條件下熔化成形，EBM技術(shù)在真空條件下熔化成形，相比較EBM技術(shù)更有利于避免零件加工過(guò)程的氧化和增氧；
（3）工作成形熱溫度不同，SLM最多可預(yù)熱溫度300℃，EBM技術(shù)可采用電子束掃描對(duì)每一層金屬粉末掃描預(yù)熱，使零件在600～1200℃范圍內(nèi)加工成形，可大幅減小成形零件的殘余應(yīng)力。

                SLM代表設(shè)備   EOS M280      

EBM代表設(shè)備 Arcam A2X  

2. 成形零件及工藝特點(diǎn)對(duì)比
由于設(shè)備工作原理的不同，造成所制造出零件特征也有明顯得的差異，具體如下表所示。總體上比較，SLM技術(shù)制造的零件具有更好的表面質(zhì)量和更準(zhǔn)確的結(jié)構(gòu)細(xì)微特征，非常適合磨具制造領(lǐng)域的應(yīng)用，但是在某些醫(yī)療植入領(lǐng)域，表面粗糙的EBM零件更受歡迎。另外，EBM零件變形和應(yīng)力開(kāi)裂的情況更少一些。

SLM打印結(jié)構(gòu)

EBM打印結(jié)構(gòu)

3. 金屬組織和力學(xué)性能對(duì)比
SLM與EBM相比，SLM成形過(guò)程在較低溫度下進(jìn)行，熔池冷卻速度快，更容易形成馬氏體等的快冷組織，EBM生產(chǎn)過(guò)程通常在退火溫度以上進(jìn)行，熔池冷卻速度緩慢。美國(guó)Morris Technologies公司進(jìn)行了Ti-6Al-4V材料SLM和EBM對(duì)比生產(chǎn)試驗(yàn)，如上圖 是對(duì)比試驗(yàn)SLM與EBM零件金相組織對(duì)比，左邊圖中基本都是很細(xì)的針狀馬氏體，右邊圖中有大量針狀α相，由此可以看出SLM和EBM零件的金屬組織存在明顯得差異。金屬組織的差異必然也會(huì)引起零件力學(xué)性能的不同，如下表是對(duì)比試驗(yàn)試樣拉伸試驗(yàn)性能數(shù)據(jù)，可以看出，SLM試樣的強(qiáng)度無(wú)論是水平方向還是豎直方向都比EBM試樣高，塑性都EBM要低。但是兩種工藝形成的試樣經(jīng)過(guò)熱等靜壓后組織基本一致，力學(xué)性能也差不多。

4. 結(jié)論
從以上對(duì)比分析中可知，目前兩種工藝各有各的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，分別可應(yīng)用在不同的領(lǐng)域。SLM在零件細(xì)節(jié)特征和復(fù)雜程度方面更具有優(yōu)勢(shì)，而EBM在控制零件殘余應(yīng)力方面好于SLM，而且EBM技術(shù)生產(chǎn)零件可以不進(jìn)行熱處理。

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