Hva er elektronstrålesmelting?
Elektronstrålesmelting (EBM) er en teknikk der en maskindel er produsert ved å smelte lag på lag med pulver for å danne den ønskede formen. Denne raske fremstillingsmetoden bruker en elektronstråle i et vakuum for å produsere den nødvendige temperaturen for å smelte pulveret. Deler konstruert på denne måten er typisk kjent for å ha mer ønskelige fysiske egenskaper enn deler konstruert med andre metoder.
For å bygge opp en komponent ved smelting av elektronstråler plasseres materialet som skal bearbeides i et vakuumkammer. Størrelsen på dette kammeret bestemmer den maksimale størrelsen på den ferdige delen. Elektroner sendes deretter ut fra et glødetråd og akselereres til omtrent halvparten av lysets hastighet. Magnetiske felt fokuserer og dirigerer strålen til de nødvendige stedene. Når elektronene kolliderer med partikler av pulver, blir deres kinetiske energi transformert til termisk energi og derved oppvarming av pulveret.
Siden bjelken bare påvirker et veldig grunt område på overflaten av materialet, er delen bygd opp lag for lag. Datamaskiner brukes vanligvis til å kontrollere bjelkens beliggenhet og oppholdstid, selv om en operatør som overvåker prosessen noen ganger vil justere den. Tredimensjonale datamaskinstøttede skjemaer gir den dimensjonale informasjonen som er nødvendig for å rette strålen.
EBM blir ofte referert til som en type hurtig fremstillingsmetode kjent som additiv produksjon. Slike prosesser leverer nøyaktige mengder energi og materiale til presise steder for å utvikle den ønskede strukturen. I stedet for å bruke en form for å definere formen på delen, bruker additive produksjonsteknikker en tredimensjonal digital blåkopi for å spesifisere formen.
Metaller er de mest typiske materialene som brukes til å konstruere komponenter med elektronstrålesmelting. Andre materialer blir imidlertid noen ganger brukt, for eksempel keramikk og keramiske metallkompositter. Elektronstrålesmelting er spesielt egnet for bruk med materialer som reagerer med oksygen fordi fabrikasjon foregår i et vakuumkammer.
Det er en rekke fordeler forbundet med smelting av elektronstråler. På grunn av den høye energien som er involvert, gir denne teknologien høy smelteevne og høy produktivitet. EBM kan produsere komponenter med ekstremt komplekse geometrier. Resulterende deler er generelt kjent for sin ekstremt høye tetthet og mangel på hulrom i strukturen.
De ekstremt høye temperaturer som vanligvis er involvert i prosessen produserer ofte metalldeler med lignende metallurgiske egenskaper som varmebehandlede komponenter. For eksempel har produkter av denne metoden generelt høyere styrke og liten eller ingen restspenning sammenlignet med produkter av andre fremstillingsmetoder. Dette reduserer ofte produksjonstiden ved å unngå ytterligere termisk behandlingsoperasjoner når delen er bygget.
Komponenter produsert med elektronstrålesmelting finnes i en rekke bruksområder. Dets egnethet for bruk med reaktive titanlegeringer betyr at elektronstrålesmelting ofte brukes til å konstruere lette titankomponenter som medisinske implantater. Det er kjent for å produsere deler med høy styrke og god metallurgisk kvalitet, og brukes også ofte til å produsere deler med høy ytelse. For eksempel brukes det til å fremstille slike gjenstander som turbinblader til romfartsapplikasjoner og kjøretøyerammer brukt i motorsport.