日本精密儀器公司JEOL進(jìn)軍電子束熔融3D打印領(lǐng)域，實現(xiàn)技術(shù)與市場的雙重突破

日本公司JEOL（Japan Electron Optics Laboratory）多年來一直是電子束設(shè)備、掃描電子顯微鏡、光譜儀和半導(dǎo)體電子束光刻機(jī)領(lǐng)域的領(lǐng)先制造商。這家公司以精密儀器聞名，年銷售額約達(dá)10億美元，員工人數(shù)超過3400人。憑借其在研發(fā)方面的深厚積累和對長期發(fā)展的戰(zhàn)略眼光，JEOL宣布進(jìn)入電子束熔融（EBM, Electron Beam Melting）3D打印市場！2025年4月，南極熊獲悉，JEOL歐洲增材制造產(chǎn)品經(jīng)理Eishin Hayashi介紹了JEOL在3D打印市場的具體戰(zhàn)略，下面就請跟隨南極熊一起了解JEOL的愿景和技術(shù)亮點吧！



JEOL的EBM旅程始于2014年，得益于日本Ministry of Economy, Trade and Industry（METI）發(fā)起的TRAFAM項目。此項目旨在幫助日本開發(fā)世界領(lǐng)先的激光粉末床熔融（LPBF）和電子束熔融設(shè)備。經(jīng)過數(shù)年的研發(fā)，JEOL于2021年推出了其首款EBM設(shè)備——JAM-5200EBM系統(tǒng)。這款設(shè)備以其高精度和可靠性受到市場歡迎，目前支持Inconel 718、鎢、銅和Ti64等材料的加工。JEOL將重點放在航空航天、能源和醫(yī)療領(lǐng)域，并通過其全球21家子公司積極拓展國際市場。

技術(shù)創(chuàng)新：JEOL如何提升EBM性能？

抑制充電引發(fā)的煙霧問題
Eishin Hayashi表示，JEOL希望成為EBM領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者。為了實現(xiàn)這一目標(biāo)，公司在JAM-5200EBM中引入了一項關(guān)鍵創(chuàng)新：改進(jìn)的E-shield系統(tǒng)。Eishin解釋道：“我們的獨特掃描策略已經(jīng)能夠有效抑制充電現(xiàn)象，而E-shield作為機(jī)械屏蔽裝置，可以進(jìn)一步保護(hù)那些容易發(fā)生電荷積累的區(qū)域，從而可靠地減少因充電導(dǎo)致的煙霧事件。” 這一改進(jìn)至關(guān)重要，因為煙霧不僅影響打印精度和可靠性，還可能導(dǎo)致構(gòu)建失敗。此外，某些材料（如鎢和銅）由于充電問題難以處理，而JEOL的技術(shù)為這些材料的應(yīng)用掃清了障礙。


△無需氦氣來防止煙霧。 獨特的粉末飛散防止機(jī)制“e-Shield”和獨特的掃描策略避免了煙霧現(xiàn)象。由于不需要氦氣，不僅可以在低成本和清潔的空間內(nèi)打印，而且陰極表面也不易損壞，因此可以繼續(xù)照射穩(wěn)定的電子束，并且可以保持造型質(zhì)量到最后。

延長陰極壽命
另一個核心技術(shù)是延長電子束槍陰極的使用壽命。陰極是電子束的源頭，直接影響設(shè)備的運行效率。Eishin指出：“更長的陰極壽命直接關(guān)系到設(shè)備的更高運行時間。EB-PBF（電子束粉末床熔融）的一個優(yōu)勢是堆疊式構(gòu)建，但如果陰極壽命短，可能會導(dǎo)致工藝異常終止，浪費粉末和時間，甚至延誤生產(chǎn)計劃。使用長壽命陰極不僅可以減少停機(jī)時間，還能降低操作員的維護(hù)壓力，從而提高整體生產(chǎn)效率�！�


△陰極使用壽命超過 1,500 小時，顯著減少陰極更換停機(jī)時間

JEOL的市場定位與客戶支持

成熟解決方案贏得信任
Eishin強(qiáng)調(diào)，JEOL的EBM解決方案成熟度是其主要賣點之一。“3D打印仍然被視為一項發(fā)展中的技術(shù)，許多客戶因之前的不良體驗而對新設(shè)備持謹(jǐn)慎態(tài)度。我們的JAM-5200EBM是一款穩(wěn)健的工業(yè)級3D打印機(jī)，專門為這類客戶設(shè)計。我們相信，無論客戶身處何地，都可以從我們?nèi)�球服�?wù)網(wǎng)絡(luò)提供的專業(yè)支持中受益，同時提高生產(chǎn)效率�！�


△JAM-5200EBM

JAM-5200EBM主要特點：
●高功率（高達(dá) 6 kW）
●長壽命陰極（>1,500 小時）
●粉末床表面加熱（高達(dá) 1,100°C 或更高）
●防止粉末飛散機(jī)構(gòu) “e-Shield”
●電子束自動調(diào)節(jié)功能
●遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)

質(zhì)量控制與未來展望
JEOL還在真空環(huán)境操作和電子束應(yīng)用方面擁有獨特優(yōu)勢。JEOL開發(fā)的BSE（背散射電子檢測）監(jiān)控系統(tǒng)將質(zhì)量控制提升到了新的高度。Eishin透露：“我們計劃在未來實施缺陷修復(fù)功能，以消除任何潛在缺陷。在難熔金屬加工領(lǐng)域，我們將繼續(xù)開發(fā)技術(shù)，力爭在零件尺寸和質(zhì)量方面成為行業(yè)第一�！�

JEOL的戰(zhàn)略意義與市場潛力

跨領(lǐng)域經(jīng)驗的優(yōu)勢
JEOL在電子束技術(shù)領(lǐng)域深耕多年，其經(jīng)驗涵蓋多個產(chǎn)品線和行業(yè)。例如，BSE系統(tǒng)最初用于其掃描電子顯微鏡（SEM）產(chǎn)品線，現(xiàn)在也被整合到EBM設(shè)備中，形成了協(xié)同效應(yīng)。傳統(tǒng)上，JEOL的客戶群體主要是實驗室、研究機(jī)構(gòu)和半導(dǎo)體行業(yè)，但隨著EBM技術(shù)的引入，JEOL正在開拓全新的市場和客戶群。這種多元化戰(zhàn)略為公司帶來了新的增長點，使其在現(xiàn)有業(yè)務(wù)中更加穩(wěn)固。


△打印的樣品

聚焦鎢和銅的突破性應(yīng)用
特別值得注意的是，JEOL對鎢和銅的重視。這兩種材料在傳統(tǒng)增材制造中一直存在挑戰(zhàn)，但在特定領(lǐng)域具有巨大潛力。例如，銅在釬焊零件和高技術(shù)航空航天部件中需求旺盛，而鎢則廣泛應(yīng)用于F1賽車、準(zhǔn)直器、核聚變反應(yīng)堆、裝甲、彈藥、航空發(fā)動機(jī)和半導(dǎo)體等領(lǐng)域。EBM技術(shù)也在合金開發(fā)和梯度結(jié)構(gòu)加工方面表現(xiàn)出色，這為JEOL開辟了更多可能性。

展望未來：E-beam技術(shù)的復(fù)興

JEOL的加入標(biāo)志著電子束技術(shù)的復(fù)興。與Wayland和Freemelt等公司一起，JEOL正推動EBM技術(shù)進(jìn)入新的發(fā)展階段。盡管作為“后來者”面臨一定挑戰(zhàn)，但JEOL憑借其深厚的技術(shù)積累和全球客戶支持網(wǎng)絡(luò)，有望在全球范圍內(nèi)找到合適的合作伙伴和應(yīng)用場景。無論是難熔金屬的加工還是高端工業(yè)零件的制造，JEOL都展現(xiàn)出了強(qiáng)大的競爭力。

綜上所述，JEOL在EBM領(lǐng)域的布局不僅是對其自身技術(shù)能力的延伸，也為整個增材制造行業(yè)注入了新的活力。未來，JEOL或許將成為電子束熔融技術(shù)的領(lǐng)軍者，為航空航天、能源和醫(yī)療等領(lǐng)域帶來更多創(chuàng)新解決方案。