Qu'est-ce que la fusion par faisceaux d'électrons?
La fusion par faisceau d'électrons (EBM) est une technique dans laquelle une pièce de machine est fabriquée en fondant couche sur couche de poudre pour former la forme souhaitée. Ce procédé de fabrication rapide utilise un faisceau d'électrons sous vide pour produire la température nécessaire à la fusion de la poudre. Les pièces construites de cette manière sont généralement remarquables pour avoir des caractéristiques physiques plus souhaitables que les pièces construites avec d'autres procédés.
Pour fabriquer un composant par fusion d'un faisceau d'électrons, le matériau à travailler est placé dans une chambre à vide. La taille de cette chambre détermine la taille maximale possible de la pièce finie. Les électrons sont ensuite émis par un filament et accélérés à environ la moitié de la vitesse de la lumière. Les champs magnétiques se concentrent et dirigent le faisceau vers les emplacements nécessaires. Lorsque les électrons entrent en collision avec des particules de poudre, leur énergie cinétique est transformée en énergie thermique, chauffant ainsi la poudre.
Comme le faisceau n'affecte que très peu de surface à la surface du matériau, la pièce est construite couche par couche. Les ordinateurs sont généralement utilisés pour contrôler l'emplacement et le temps de pause du faisceau, bien qu'un opérateur supervisant le processus l'adapte parfois. Les schémas de conception tridimensionnelle assistée par ordinateur fournissent les informations dimensionnelles nécessaires pour diriger le faisceau.
L'EBM est souvent désigné comme un type de procédé de fabrication rapide appelé fabrication additive. Ces processus fournissent des quantités précises d'énergie et de matériau à des emplacements précis pour développer la structure souhaitée. Plutôt que d'utiliser un moule pour définir la forme de la pièce, les techniques de fabrication additive utilisent un modèle numérique tridimensionnel pour spécifier sa forme.
Les métaux sont les matériaux les plus typiques utilisés pour construire des composants avec la fusion par faisceau d'électrons. Cependant, d'autres matériaux sont parfois utilisés, tels que la céramique et les composites céramique-métal. La fusion par faisceau d'électrons est particulièrement adaptée aux matériaux qui réagissent avec l'oxygène, car la fabrication a lieu dans une chambre à vide.
La fusion par faisceau d’électrons présente de nombreux avantages. En raison de la forte énergie impliquée, cette technologie permet une grande capacité de fusion et une productivité élevée. EBM peut produire des composants de géométries extrêmement complexes. Les pièces résultantes sont généralement reconnues pour leur densité extrêmement élevée et le manque de vides dans la structure.
Les températures extrêmement élevées généralement impliquées dans le processus produisent souvent des pièces métalliques présentant des caractéristiques métallurgiques similaires à celles des composants traités thermiquement. Par exemple, les produits de ce procédé ont généralement une résistance plus élevée et une contrainte résiduelle faible voire nulle par rapport aux produits d'autres procédés de fabrication. Cela réduit souvent le temps de production en évitant des opérations de traitement thermique supplémentaires une fois la pièce construite.
Les composants fabriqués avec la fusion par faisceau d'électrons se retrouvent dans une grande variété d'applications. Son aptitude à être utilisée avec des alliages de titane réactifs signifie que la fusion par faisceau d'électrons est fréquemment utilisée pour construire des composants en titane légers tels que des implants médicaux. Reconnu pour la fabrication de pièces de haute résistance et de bonne qualité métallurgique, il est également fréquemment utilisé pour produire des pièces à hautes performances. Par exemple, il est utilisé pour fabriquer des articles tels que des aubes de turbine pour les applications aérospatiales et des châssis de véhicules utilisés dans le sport automobile.