Mis on elektronkiire sulamine?

Elektronkiirega sulatamine (EBM) on tehnika, mille puhul masinaosa valmistatakse sulatades kiht pulbri kihi peale, et moodustada soovitud kuju. See kiire tootmismeetod kasutab elektronkiirt vaakumis, et tekitada pulbri sulatamiseks vajalik temperatuur. Sel viisil valmistatud osad on tavaliselt märgatavamad selle poolest, et neil on soovitavamad füüsikalised omadused kui muude meetoditega valmistatud osad.

Komponendi moodustamiseks elektronkiirega sulatamise teel asetatakse töödeldav materjal vaakumkambrisse. Selle kambri suurus määrab valmisosa maksimaalse võimaliku suuruse. Seejärel eralduvad hõõgniidist elektronid ja neid kiirendatakse ligikaudu poole valguse kiirusest. Magnetväljad fokuseerivad ja suunavad kiire vajalikesse kohtadesse. Kui elektronid põrkuvad pulbri osakestega, muundatakse nende kineetiline energia soojusenergiaks, kuumutades seeläbi pulbrit.

Kuna tala mõjutab ainult väga madalat ala materjali pinnal, ehitatakse osa kiht-kihilt üles. Tavaliselt kasutatakse arvuteid kiire asukoha ja ooteaja kontrollimiseks, kuigi protsessi jälgiv operaator mõnikord kohandab seda. Kolmemõõtmelised arvutipõhised projekteerimisskeemid annavad kiire suunamiseks vajaliku mõõtmeteabe.

EBM-i nimetatakse sageli kiirtootmismeetodiks, mida tuntakse lisatootmisena. Sellised protsessid viivad soovitud struktuuri väljatöötamiseks täpsetesse kohtadesse täpsed kogused energiat ja materjali. Selle asemel, et kasutada detaili kuju määratlemiseks vormi, kasutatakse lisatootmismeetodites selle kuju täpsustamiseks kolmemõõtmelist digitaalset kavandit.

Metallid on kõige tüüpilisemad materjalid, mida kasutatakse elektronkiire sulatamisega komponentide valmistamiseks. Mõnikord kasutatakse aga ka muid materjale, näiteks keraamikat ja keraamika-metalli komposiite. Elektronkiirega sulatamine sobib eriti hästi kasutamiseks hapnikuga reageerivate materjalidega, kuna valmistamine toimub vaakumkambris.

Elektronkiirte sulatamisega on seotud mitmeid eeliseid. Tänu suurele energiakulule võimaldab see tehnoloogia kõrget sulatusvõimsust ja kõrget tootlikkust. EBM suudab toota äärmiselt keeruka geomeetriaga komponente. Saadud osad on üldiselt tuntud nende äärmiselt suure tiheduse ja tühimike puudumise tõttu konstruktsioonis.
Protsessis tavaliselt kasutatavad äärmiselt kõrged temperatuurid toodavad sageli metallosi, millel on kuumtöödeldud komponentidega sarnased metallurgilised omadused. Näiteks on selle meetodi toodetel üldiselt suurem tugevus ja jääkpinge vähene või puudub üldse, võrreldes muude valmistamismeetodite toodetega. See vähendab sageli tootmisaega, vältides täiendavaid termotöötlustoiminguid pärast osa ehitamist.

Elektronkiire sulatamisega valmistatud komponente leidub paljudes rakendustes. Selle sobivus reaktiivsete titaanisulamitega kasutamiseks tähendab, et elektronkiirega sulatamist kasutatakse sageli kergete titaankomponentide, näiteks meditsiiniliste implantaatide valmistamiseks. Tuntud suure tugevusega ja hea metallurgilise kvaliteediga osade tootmiseks, kasutatakse seda sageli ka suure jõudlusega osade tootmiseks. Näiteks kasutatakse seda selliste esemete valmistamiseks nagu turbiinilabad kosmosetööstuses ja autospordis kasutatavate sõidukite raamid.