Wat smelt Electron Beam?
Electron beam smelten (EBM) is een techniek waarbij een machineonderdeel wordt vervaardigd door laag op laag poeder te smelten om de gewenste vorm te vormen. Deze snelle productiemethode gebruikt een elektronenstraal in een vacuüm om de noodzakelijke temperatuur te produceren om het poeder te smelten. Onderdelen die op deze manier zijn geconstrueerd, zijn typisch opmerkelijk omdat ze meer gewenste fysieke kenmerken hebben dan onderdelen die met andere methoden zijn geconstrueerd.
Om een component op te bouwen door middel van elektronenstraal smelten, wordt het te bewerken materiaal in een vacuümkamer geplaatst. De grootte van deze kamer bepaalt de maximaal mogelijke grootte van het afgewerkte onderdeel. Elektronen worden vervolgens uitgezonden door een gloeidraad en versneld tot ongeveer de helft van de snelheid van het licht. Magnetische velden focussen en richten de straal naar de benodigde locaties. Wanneer de elektronen botsen met deeltjes poeder, wordt hun kinetische energie omgezet in thermische energie waardoor het poeder wordt verwarmd.
Omdat de straal alleen een zeer ondiep gebied aan het oppervlak van het materiaal beïnvloedt, wordt het onderdeel laag voor laag opgebouwd. Computers worden meestal gebruikt om de locatie en verblijftijd van de straal te regelen, hoewel een operator die toezicht houdt op het proces dit soms zal aanpassen. Driedimensionale computerondersteunde ontwerpschema's verschaffen de dimensionale informatie die nodig is om de bundel te richten.
EBM wordt vaak een soort snelle productiemethode genoemd die bekend staat als additive manufacturing. Dergelijke processen leveren precieze hoeveelheden energie en materiaal op precieze locaties om de gewenste structuur te ontwikkelen. In plaats van een mal te gebruiken om de vorm van het onderdeel te definiëren, gebruiken additieve productietechnieken een driedimensionale digitale blauwdruk om de vorm te specificeren.
Metalen zijn de meest typische materialen die worden gebruikt om componenten te construeren waarbij de elektronenstraal smelt. Soms worden echter ook andere materialen gebruikt, zoals keramiek en composieten van keramisch metaal. Het smelten van elektronenstralen is met name geschikt voor gebruik met materialen die reageren met zuurstof omdat de fabricage plaatsvindt in een vacuümkamer.
Er zijn een aantal voordelen verbonden aan het smelten van elektronenstralen. Vanwege de hoge energie zorgt deze technologie voor een hoge smeltcapaciteit en hoge productiviteit. EBM kan componenten met extreem complexe geometrieën produceren. De resulterende delen worden in het algemeen bekend om hun extreem hoge dichtheid en gebrek aan lege ruimtes in de structuur.
De extreem hoge temperaturen die typisch bij het proces betrokken zijn, produceren vaak metalen onderdelen met vergelijkbare metallurgische eigenschappen als warmtebehandelde componenten. Producten van deze methode hebben bijvoorbeeld in het algemeen een hogere sterkte en weinig tot geen restspanning in vergelijking met producten van andere fabricagemethoden. Dit verkort vaak de productietijd door extra thermische behandelingshandelingen te vermijden zodra het onderdeel is gebouwd.
Componenten vervaardigd met elektronenstraal smelten zijn te vinden in een breed scala van toepassingen. De geschiktheid voor gebruik met reactieve titaniumlegeringen betekent dat het smelten van elektronenstralen vaak wordt gebruikt om lichtgewicht titaniumcomponenten te construeren, zoals medische implantaten. Bekend voor het produceren van onderdelen met een hoge sterkte en een goede metallurgische kwaliteit, wordt het ook vaak gebruikt om hoogwaardige onderdelen te produceren. Het wordt bijvoorbeeld gebruikt om items zoals turbinebladen te produceren voor ruimtevaarttoepassingen en voertuigframes die worden gebruikt in motorsporten.