इलेक्ट्रॉन-बीम योजक विनिर्माण

इलेक्ट्रॉन-बीम योजक विनिर्माण, या इलेक्ट्रॉन-बीम पिघलने (ईबीएम) धातु भागों के लिए एक प्रकार का additive विनिर्माण, या 3 डी मुद्रण है। कच्ची सामग्री (धातु पाउडर या तार) को वैक्यूम के नीचे रखा जाता है और एक इलेक्ट्रॉन बीम द्वारा हीटिंग से एक साथ जोड़ा जाता है। यह तकनीक चुनिंदा लेजर sintering से अलग है क्योंकि कच्चे माल के फ्यूज पूरी तरह पिघल गए हैं।

एक इलेक्ट्रॉन स्रोत के रूप में एक इलेक्ट्रॉन बीम के माध्यम से, एक धातु पाउडर उद्देश्य से पिघल जाता है, जिससे लगभग किसी भी ज्यामिति के कॉम्पैक्ट घटक सीधे डिजाइन डेटा से उत्पादित किए जा सकते हैं। इस उद्देश्य के लिए, चुनिंदा लेजर पिघलने के समान, वैकल्पिक रूप से एक पाउडर परत को एक डॉक्टर ब्लेड के साथ पिछले और चयनित रूप से इलेक्ट्रॉन बीम द्वारा पिघला दिया जाता है। इस तरह, वांछित घटक परतों में उत्पन्न होता है।

चुनिंदा लेजर पिघलने (एसएलएम) में, पिघला हुआ जेट यांत्रिक रूप से नियंत्रित होता है, जबकि इलेक्ट्रॉन बीम पिघलने में, पिघला हुआ जेट एक चुंबकीय क्षेत्र (और इस प्रकार जड़ता के बिना) के माध्यम से वैक्यूम में अव्यवस्थित होता है। नतीजतन, एसएलएम की तुलना में ईबीएम के साथ सैद्धांतिक रूप से उच्च प्रक्रिया गति संभव है।

कास्टिंग, सिटरिंग या फोर्जिंग जैसे पारंपरिक विनिर्माण प्रक्रियाओं की तुलना में, कई फायदे हैं। इसमें शामिल है:

डिजाइन की महान ज्यामितीय स्वतंत्रता
विकास और बाजार परिचय के बीच समय छोटा करना
उच्च सामग्री दक्षता
घटक-विशिष्ट उपकरण, मोल्ड, कोर या इसी तरह के लिए कोई लागत नहीं है
प्रोटोटाइप और / या छोटी सी श्रृंखला का आर्थिक उत्पादन

पारंपरिक योजक विनिर्माण प्रक्रियाओं की तुलना में, निम्नलिखित नुकसान दूसरों के बीच उत्पन्न होता है:

अपेक्षाकृत उच्च प्रारंभिक निवेश
घटकों के अपेक्षाकृत धीमी उत्पादन
बड़ी श्रृंखला का कोई आर्थिक उत्पादन नहीं
डिवाइस की अपेक्षाकृत छोटी मात्रा घटक के अधिकतम संभावित आयामों को सीमित करती है
ईबीएम प्रक्रिया भौतिक दोषों की उच्च घनत्व पैदा करती है, जो कि बी के कारण हो सकती है। बी कम भौतिक शक्ति की ओर जाता है
ईबीएम सिस्टम का सबसे बड़ा सप्लायर और ईबीएम ब्रांड का मालिक स्वीडिश कंपनी आर्कम एबी है।

प्रौद्योगिकी
यह प्रक्रिया, जो शुद्ध धातु से पाउडर राज्य तक सीधे शुरू होती है, एसएलएम मॉडल (धातु आधारित 3 डी प्रिंटर) जब कम से कम 2011 तक इस तकनीक की अंतिम विशेषता विशेषता उत्पन्न करना संभव बनाता है। चुनिंदा लेजर पिघलने “) अभी भी इस तरह के उच्च घनत्व प्रदर्शन प्राप्त नहीं कर सका, अब एसएलएम प्रौद्योगिकी ने ईबीएम प्रक्रिया के करीब प्रदर्शन हासिल किया है)। उत्पादन प्रक्रिया में वैक्यूम के नीचे पिघलने के लिए सामग्री के पाउडर परतों को शामिल करना शामिल है, जो 0.1 मिमी की मोटाई से शुरू होता है और कास्टिंग क्षमता 80 सेमी 3 / एच तक होता है। वैक्यूम के तहत काम करना, और इसलिए हवा की अनुपस्थिति में, उन सामग्रियों पर काम करने की भी अनुमति देता है जो अन्यथा अवांछित यौगिकों के उत्पादन वाले ऑक्सीजन के साथ तुरंत प्रतिक्रिया देंगे।

मशीन, जो 3 डी सीएडी मॉडल से डेटा पढ़ती है, को 4 सेक्टर में बांटा गया है:

कमान (पीसी)
पावर (उच्च वोल्टेज)
तोप (कैथोड ट्यूब) जहां इलेक्ट्रॉन बीम उत्पन्न होता है
चैम्बर (निरंतर दबाव (3 * 10 -5) पर बनाए रखा)
पिघलना प्रक्रिया आमतौर पर तापमान 700 और 1,000 डिग्री सेल्सियस के बीच होती है और अवशिष्ट तनावों से काफी हिस्सों को मुक्त करने की अनुमति देती है और इसलिए उत्पादन के बाद गर्मी के उपचार की आवश्यकता नहीं होती है।

ईबीएम तकनीक स्वीडिश कंपनी आर्कम द्वारा विकसित की गई थी।

धातु पाउडर-आधारित सिस्टम
धातु पाउडर को एक इलेक्ट्रॉन बीम का उपयोग गर्मी स्रोत के रूप में ठोस द्रव्यमान में समेकित किया जा सकता है। एक उच्च वैक्यूम में एक इलेक्ट्रॉन बीम के साथ, धातु पाउडर, परत से परत पिघलने से भागों का निर्माण किया जाता है।

यह पाउडर बिस्तर विधि लक्ष्य सामग्री की विशेषताओं के साथ सीधे धातु के पाउडर से पूरी तरह से घने धातु भागों का उत्पादन करती है। ईबीएम मशीन एक 3 डी सीएडी मॉडल से डेटा पढ़ती है और पाउडर सामग्री की लगातार परतों को बताती है। इन परतों को कंप्यूटर नियंत्रित इलेक्ट्रॉन बीम का उपयोग करके एक साथ पिघला दिया जाता है। इस तरह यह भागों को बनाता है। यह प्रक्रिया वैक्यूम के तहत होती है, जो ऑक्सीजन के लिए उच्च संबंध के साथ प्रतिक्रियाशील सामग्रियों में भागों के निर्माण के लिए उपयुक्त बनाती है, जैसे टाइटेनियम। प्रक्रिया उच्च तापमान (1000 डिग्री सेल्सियस तक) पर संचालित करने के लिए जाना जाता है, जो दृढ़ता और ठोस-राज्य चरण परिवर्तन के बावजूद चरण गठन में मतभेद पैदा कर सकता है।

मिश्रण के विपरीत, पाउडर फीडस्टॉक आमतौर पर पूर्व-मिश्रित होता है। वह पहलू चुनिंदा लेजर पिघलने (एसएलएम) के साथ ईबीएम के वर्गीकरण की अनुमति देता है, जहां एसएलएस और डीएमएलएस जैसी प्रतिस्पर्धी प्रौद्योगिकियों के निर्माण के बाद थर्मल उपचार की आवश्यकता होती है। एसएलएम और डीएमएलएस की तुलना में, ईबीएम की उच्च ऊर्जा घनत्व और स्कैनिंग विधि की वजह से आम तौर पर बेहतर निर्माण दर होती है।

अनुसंधान विकास
हालिया काम ओआरएनएल द्वारा प्रकाशित किया गया है, जो इंकनेल में स्थानीय क्रिस्टलोग्राफिक अनाज उन्मुखताओं को नियंत्रित करने के लिए ईबीएम प्रौद्योगिकी के उपयोग का प्रदर्शन करता है। अन्य उल्लेखनीय विकास ने तांबे, निओबियम, अल 2024, थोक धातु ग्लास, स्टेनलेस स्टील, और टाइटेनियम एल्यूमिनियम जैसे मिश्र धातुओं के हिस्सों का उत्पादन करने के लिए प्रक्रिया मानकों के विकास पर ध्यान केंद्रित किया है। वर्तमान में ईबीएम के लिए वाणिज्यिक सामग्रियों में व्यावसायिक रूप से शुद्ध टाइटेनियम, टीआई -6 एएल -4 वी, सीओसीआर, इनकोनल 718, और इनकोनल 625 शामिल हैं।

धातु तार आधारित प्रणाली
एक और दृष्टिकोण एक भाग बनाने के लिए सतह पर वेल्डिंग तार पिघलने के लिए एक इलेक्ट्रॉन बीम का उपयोग करना है। यह फ़्यूज्ड डिप्लोशन मॉडलिंग की सामान्य 3 डी प्रिंटिंग प्रक्रिया के समान है, लेकिन प्लास्टिक के बजाए धातु के साथ। इस प्रक्रिया के साथ, इलेक्ट्रॉन-बीम बंदूक मेटल फीडस्टॉक पिघलने के लिए उपयोग किए जाने वाले ऊर्जा स्रोत प्रदान करती है, जो आम तौर पर तार होती है। इलेक्ट्रॉन बीम एक बेहद कुशल ऊर्जा स्रोत है जो हजारों हर्ट्ज में दरों पर इलेक्ट्रोमैग्नेटिक कॉइल्स का उपयोग करके सटीक केंद्रित और प्रतिबिंबित किया जा सकता है। विशिष्ट इलेक्ट्रॉन-बीम वेल्डिंग सिस्टम में उच्च शक्ति उपलब्धता होती है, जिसमें 30- और 42-किलोवाट सिस्टम सबसे आम होते हैं। इलेक्ट्रॉन बीम के साथ धातु घटकों का उपयोग करने का एक बड़ा फायदा यह है कि प्रक्रिया 1 × 10-4 Torr या इससे अधिक के उच्च-वैक्यूम पर्यावरण के भीतर आयोजित की जाती है, जो दूषित मुक्त कार्य क्षेत्र प्रदान करती है जिसे अतिरिक्त निष्क्रिय गैसों के उपयोग की आवश्यकता नहीं होती है लेजर और आर्क-आधारित प्रक्रियाओं के साथ प्रयोग किया जाता है। ईबीडीएम के साथ, फीडस्टॉक सामग्री इलेक्ट्रॉन बीम द्वारा बनाए गए पिघला हुआ पूल में खिलाया जाता है। कंप्यूटर न्यूमेरिक कंट्रोल (सीएनसी) के उपयोग के माध्यम से, पिघला हुआ पूल एक सब्सट्रेट प्लेट पर ले जाया जाता है, जहां सामग्री को केवल शुद्ध आकार के उत्पादन के लिए आवश्यक होता है। वांछित 3 डी आकार का उत्पादन होने तक, इस प्रक्रिया को परत-दर-परत फैशन में दोहराया जाता है।

निर्मित किए जा रहे हिस्से के आधार पर, जमा दर प्रति घंटे 200 घन इंच (3,300 सेमी 3) तक हो सकती है। टाइटेनियम जैसे हल्के मिश्र धातु के साथ, यह प्रति घंटे 40 पाउंड (18 किग्रा) की वास्तविक समय जमा करने की दर में अनुवाद करता है। इंजीनियरिंग मिश्र धातुओं की एक विस्तृत श्रृंखला ईबीडीएम प्रक्रिया के साथ संगत है और मौजूदा आपूर्ति आधार से वेल्डिंग तार के रूप में आसानी से उपलब्ध है। इनमें स्टेनलेस स्टील्स, कोबाल्ट मिश्र धातु, निकल मिश्र धातु, तांबा निकल मिश्र धातु, टैंटलम, टाइटेनियम मिश्र धातु, साथ ही साथ कई अन्य उच्च मूल्य सामग्री शामिल हैं, लेकिन इतनी ही सीमित नहीं हैं।

बाजार
टाइटेनियम मिश्र धातु का व्यापक रूप से इस तकनीक के साथ उपयोग किया जाता है, जो इसे चिकित्सा प्रत्यारोपण बाजार के लिए उपयुक्त विकल्प बनाता है।

सीई-प्रमाणित एसीटैबुलर कप 2007 से दो यूरोपीय ऑर्थोपेडिक इम्प्लांट निर्माताओं, एडलर ऑर्थो और लीमा कॉरपोरेट द्वारा ईबीएम के साथ श्रृंखला उत्पादन में हैं।

अमेरिकी प्रत्यारोपण निर्माता एक्टेक्टेक को ईबीएम प्रौद्योगिकी के साथ निर्मित एक एसीटैबुलर कप के लिए एफडीए निकासी भी मिली है।

एयरोस्पेस और अन्य अत्यधिक मांग वाले यांत्रिक अनुप्रयोगों को भी लक्षित किया जाता है, रदरफोर्ड रॉकेट इंजन देखें।

ईबीएम प्रक्रिया गामा टाइटेनियम एल्यूमिनियम में भागों के निर्माण के लिए विकसित की गई है और वर्तमान में गैस-टरबाइन इंजनों के लिए γ-TiAl में टर्बाइन ब्लेड के उत्पादन के लिए एवियो स्पा और जनरल इलेक्ट्रिक एविएशन द्वारा विकसित किया जा रहा है।