我国成功突破大幅面金属3D打印电子枪阵列扫描技术- 广州3D打印展

日前，天津的公司利用我国自主研发的22电子枪阵列，完成了直径400mm钛合金零件的打印，标志着我国在全球率先实现了大幅面电子枪阵列扫描，为进一步实现大尺寸电子束选区熔化（EBSM）技术奠定了坚实的基础。

图1  电子枪阵列扫描制备的钛合金零件（直径400mm）

电子束选区熔化(Electron Beam Selective Melting，EBSM) 是一种基于高能电子束的粉末床熔融增材制造技术，可以用于空心、多孔、网格等复杂整体结构的加工制造，实现产品结构轻量化和高性能化。

EBSM技术具有能量效率高、功率大、粉末床温度高、制件内应力低等特点，可实现钛合金、钛铝合金、高温合金、难熔金属等高性能、难加工材料复杂构件的增材制造，且成形效率高、成本低，可以满足规模化量产、应急状态的快速响应制造需求，已经被欧美国家应用于航空航天、医疗器械等行业金属零部件的规模化制造。但EBSM设备和工艺的难度较高，目前只有少数国家掌握，而且都为单电子枪技术，成形幅面小，成形零件尺寸受限，难以满足航空航天大型构件制造的需求。

十三五期间，天津的公司与清华大学、中科院电工所等单位合作，承担了科技部增材制造与激光制造重点研发计划“大功率、长寿命、多模式电子枪及阵列研制与增材制造中的应用”项目。在项目支持下，突破了国产长寿命、高稳定性电子枪设计制造技术，研制成功配备22电子枪阵列的大幅面EBSM研究验证样机，解决了枪间干扰、扫描拼接、多枪集成等技术难题。经过项目团队的刻苦攻关，在全球首次实现了基于电子枪阵列的大尺寸钛合金零件EBSM成形，使我国在此领域走到了世界前列。

图2  配备2x2电子枪阵列的大幅面EBSM研究验证样机（扫描幅面430mmx430mm）

电子枪阵列技术的突破，不仅意味着我国在大尺寸EBSM增材制造技术上取得了关键性的技术进步，而且表明我国已全面掌握了EBSM技术，特别是EBSM工业化应用依赖的高精度、高可靠性电子枪系统实现了自主可控，为EBSM这一高效、高性能的增材制造技术在我国的工业化应用提供了保障。

此次项目的牵头单位——天津清研智束科技有限公司自主研发的3kW单晶阴极电子枪的阴极寿命已达到800小时以上，达到了国际同类产品的水平。同时，为保障电子枪阵列扫描，该公司还研发了电子枪状态监控、电子枪自诊断自恢复以及加工参数实时修正等功能，确保了多枪复杂系统的稳定运行。

文章来源：3D打印世界网

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