一种新型增材制造技术

电子束选区熔化技术(SEBM，SelectiveElectronBeamMelting)是基于3D打印技术的金属零件增材制造技术，其工作原理如下：将所设计零件的三维图形按一定的厚度切片分层，得到三维零件的所有二维信息;在真空箱内以电子束为能量源，电子束在电磁偏转线圈的作用下由计算机控制，根据零件各层截面的CAD数据有选择地对预先铺好在工作台上的粉末层进行扫描熔化，未被熔化的粉末仍呈松散状，可作为支撑；一层加工完成后，工作台下降一个层厚的高度，再进行下一层铺粉和熔化，同时新熔化层与前一层熔合为一体；重复上述过程直到零件加工完后从真空箱中取出，用高压空气吹出松散粉末，得到三维零件。这种以电子束为能量源的粉床增材制造技术，具有能量利用率高、无反射、功率密度高、扫描速度快、真空环境无污染等优点，可以实现活性金属材料的直接洁净快速制造。
目前，SEBM成形材料涵盖了不锈钢、钛及钛合金、金属间化合物、镍基高温合金、铝合金、铜合金和铌合金等多种金属材料，其中，钛合金研究成果最多。由于在真空环境下成形，SEBM技术为化学性质活泼的钛合金提供了适宜的加工条件，又加之增材制造技术柔性加工的特点，因此具有加工成形复杂钛合金零件的能力。实验证明，有着任意曲面和复杂曲面结构，或者各种异型截面的通孔、盲孔，各种空间走向的内部管道和复杂腔体结构的Ti-6Al-4V零件，能够通过SEBM技术一次加工完成，并且具有优异的力学性能。据报道，采用SEBM技术制造的火箭汽轮机压缩机承重体，尺寸为Ф267mm75mm，重量为3.5公斤，制造时间仅为30小时。另据报道，采用SEBM技术制备出航天发动机主动冷却喷管，该喷管不仅为曲面结构，而且管壁周围均布有70个直径为1mm贯通的小孔。这些都是传统制造方法无法实现的。