電子ビーム溶解とは？

電子ビーム溶解（EBM）は、粉末の層の上に層を溶解して所望の形状を形成することにより機械部品を製造する技術です。 この迅速な製造方法では、真空中で電子ビームを使用して、粉末を溶かすのに必要な温度を生成します。 この方法で構築された部品は、通常、他の方法で構築された部品よりも望ましい物理的特性を持つことで注目に値します。

電子ビーム溶解によりコンポーネントを構築するには、加工する材料を真空チャンバーに入れます。 このチャンバーのサイズにより、完成部品の可能な最大サイズが決まります。 次に、フィラメントから電子が放出され、光の速度の約半分まで加速されます。 磁場はビームを集束させ、必要な場所にビームを向けます。 電子が粉末の粒子と衝突すると、その運動エネルギーが熱エネルギーに変換され、それによって粉末が加熱されます。

ビームは材料の表面の非常に浅い領域にのみ影響するため、パーツはレイヤーごとに構築されます。 通常、コンピューターはビームの位置と滞留時間を制御するために使用されますが、プロセスを監督するオペレーターが調整する場合があります。 3次元コンピューター支援設計図は、ビームの方向を決めるのに必要な寸法情報を提供します。

EBMは、多くの場合、積層造形として知られるタイプの迅速な製造方法と呼ばれます。 このようなプロセスは、正確な量のエネルギーと材料を正確な場所に供給して、望ましい構造を開発します。 積層造形技術では、金型を使用して部品の形状を定義するのではなく、3次元のデジタル設計図を使用してその形状を指定します。

金属は、電子ビーム溶融でコンポーネントを構成するために使用される最も一般的な材料です。 ただし、セラミックやセラミック-金属複合材など、他の材料が使用されることもあります。 電子ビーム溶解は、製造が真空チャンバー内で行われるため、酸素と反応する材料での使用に特に適しています。

電子ビーム溶解には多くの利点があります。 エネルギーが高いため、この技術は高い溶解能力と高い生産性を可能にします。 EBMは、非常に複雑な形状のコンポーネントを作成できます。 結果として生じる部品は、一般に、構造内に非常に高い密度とボイドがないことで知られています。

プロセスに通常伴う非常に高い温度は、熱処理されたコンポーネントと同様の冶金特性を持つ金属部品をしばしば生成します。 たとえば、この方法の製品は一般に、他の製造方法の製品と比較して、強度が高く、残留応力がほとんどないかまったくありません。 これにより、部品の製造後の追加の熱処理操作が回避されるため、生産時間が短縮されることがよくあります。

電子ビーム溶解で製造されたコンポーネントは、さまざまな用途に使用されています。 反応性チタン合金との使用に適しているため、医療用インプラントなどの軽量チタン部品を構築するために電子ビーム溶解が頻繁に使用されます。 高強度で良好な冶金品質の部品を製造することで知られ、高性能部品の製造にも頻繁に使用されます。 たとえば、航空宇宙用途のタービンブレードやモータースポーツで使用される車両フレームなどのアイテムの製造に使用されます。