電子ビーム添加剤製造または電子ビーム溶融（EBM）は、金属部品のための添加剤製造または3D印刷の一種である。 原料（金属粉末またはワイヤ）を真空下に置き、加熱して電子ビームで一緒に融着させる。 この技術は、完全に溶融した原料ヒューズとしての選択的レーザー焼結とは異なる。
電子ビームをエネルギー源として、金属粉末を意図的に溶融させることにより、ほぼすべての形状のコンパクトな構成要素を設計データから直接製造することができる。 この目的のために、選択的レーザ溶融と同様に、先にドクターブレードを有する粉末層を交互に適用し、電子ビームによって選択的に溶融させる。 このようにして、所望の成分が層状に生成される。
選択的レーザー溶融（SLM）では、メルトジェットは機械的に制御されるが、電子ビーム溶融では、メルトジェットは磁場を介して（したがって慣性なしに）真空中で偏向される。 その結果、SLMと比較して理論的により高いプロセス速度が可能である。
鋳造、焼結、鍛造などの従来の製造プロセスと比較して、いくつかの利点があります。 これらには、
設計の自由度が高い
開発と市場導入の時間を短縮する
より高い材料効率
コンポーネント固有のツール、金型、コアなどの費用は不要
プロトタイプおよび/または小シリーズの経済生産
伝統的な添加剤製造プロセスと比較して、とりわけ以下の欠点が生じる：
比較的高い初期投資
コンポーネントの生産が比較的遅い
大型シリーズの経済的生産がない
装置の容積が比較的小さいので、構成要素の可能な最大寸法
EBMプロセスは、より高い密度の材料欠陥を生じさせ、これは、例えば、B.が材料強度を低下させるためであり得る
EBMシステムの最大のサプライヤーであり、EBMブランドの所有者はスウェーデンの会社Arcam ABです。
技術
純粋な金属から粉末状態に直接移行するこのプロセスは、完成したボイドのない部品を生産することを可能にします（SLMモデル（金属ベースの3Dプリンタ）が2011年になるまで、この技術の最後の特徴です） 「選択的レーザ溶融」とも呼ばれる）は依然としてこのような高密度の性能を達成することができず、SLM技術はEBMプロセスに近い性能を達成している。 この製造方法は、約0.1mmの厚さから80cm 3 / hまでの鋳造能力で、溶融する材料の粉末層を真空下に置くことを含む。 真空下で、したがって空気が存在しない状態で作業することにより、そうでなければ酸素と直接反応して不要な化合物を生成する物質の作業も可能になる。
3D CADモデルからデータを読み取るマシンは、4つのセクターに分割されています。
コマンド（PC）
電源（高電圧）
電子ビームが発生するキャノン（陰極管）
チャンバー（一定圧力（3×10 -5）に維持）
溶融プロセスは、典型的には700〜1000℃の温度で行われ、残留応力が実質的にない部品を得ることができるため、製造後の後熱処理を必要としない。
EBM技術は、スウェーデンの会社Arcamによって開発されました。
金属粉末ベースのシステム
金属粉末は、熱源として電子ビームを用いて固体塊に固結することができる。 部品は、金属粉末を高真空中で電子ビームで層ごとに溶融することによって製造される。
この粉末床法は、ターゲット材料の特性を有する金属粉末から直接完全に緻密な金属部品を製造する。 EBMマシンは、3D CADモデルからデータを読み取り、連続した粉末材料の層を配置します。 これらの層は、コンピュータ制御の電子ビームを用いて一緒に溶融される。 このようにして、部品が作られます。 このプロセスは真空下で行われ、これにより、例えばチタンのような酸素に対して高い親和性を有する反応性材料中の部品を製造するのに適している。 このプロセスは、より高い温度（1000℃まで）で動作することが知られており、固相化および固相相変態を経て相形成の差異につながる可能性がある。
粉末原料は、典型的には、混合物とは対照的に、予備合金化される。 その側面は、選択レーザ溶融（SLM）を用いたEBMの分類を可能にし、SLSやDMLSのような競合する技術では、製造後の熱処理が必要となる。 SLMおよびDMLSと比較して、EBMは、より高いエネルギー密度および走査方法のため、一般的に優れた構築速度を有する。
研究開発
最近の研究はORNLによって発表され、インコネルの結晶学的結晶方位を制御するためのEBM技術の使用を実証しています。 他にも、銅、ニオブ、Al 2024、バルク金属ガラス、ステンレススチール、チタンアルミナイドなどの合金から部品を製造するプロセスパラメータの開発が注目されています。 現在市販されているEBMの材料には、市販の純チタン、Ti-6Al-4V、CoCr、Inconel 718およびInconel 625が含まれる。
金属ワイヤーベースのシステム
別のアプローチは、電子ビームを用いて表面上にワイヤを溶融して部品を構成することである。 これは溶融堆積モデリングの一般的な3D印刷プロセスに似ていますが、プラスチックではなく金属で行われます。 このプロセスでは、電子ビームガンは、典型的にはワイヤである金属原料を溶融させるために使用されるエネルギー源を提供する。 電子ビームは、非常に効率的な電源であり、電磁コイルを使用して数千ヘルツの速度で正確に集束され偏向されることができる。 典型的な電子ビーム溶接システムは、30kWおよび42kWのシステムが最も一般的であり、高い電力可用性を有する。 電子ビームで金属部品を使用する主な利点は、プロセスが1×10 -4 Torr以上の高真空環境内で行われ、追加の不活性ガスの使用を共通に必要としない汚染のない作業ゾーンを提供することであるレーザおよびアークベースのプロセスで使用されます。 EBDMを用いて、供給材料が電子ビームによって生成された溶融プールに供給される。 コンピュータ数値制御装置（CNC）を使用することにより、溶融池は基板の板の上を移動し、ほぼネットシェイプを生成するために必要な場所に材料を追加します。 このプロセスは、所望の3D形状が生成されるまで、層ごとに繰り返される。
製造される部品に依存して、堆積速度は、1時間当たり200立方インチ（3,300cm 3）までの範囲とすることができる。 チタンのような軽合金では、これは1時間当たり40ポンド（18kg）のリアルタイム堆積速度に変換される。 幅広いエンジニアリング合金がEBDMプロセスと互換性があり、既存の供給ベースから溶接ワイヤの形で容易に入手できます。 これらには、ステンレス鋼、コバルト合金、ニッケル合金、銅ニッケル合金、タンタル、チタン合金などの他の高価値材料が含まれるが、これらに限定されない。
市場
チタン合金はこの技術で広く使用されているため、医療用インプラント市場に適しています。
CE認定の寛骨臼カップは、ヨーロッパの2つの整形外科用インプラントメーカーAdler OrthoとLima Corporateによって、2007年以来EBMと直列生産されています。
米国のインプラント製造業者であるExactechは、EBM技術で製造された寛骨臼カップについてもFDA認可を取得しています。
航空宇宙およびその他の高度に要求の厳しい機械的用途もターゲットとしています。ラザフォードロケットエンジンを参照してください。
EBMプロセスは、ガンマチタンアルミナイドの部品を製造するために開発され、ガスタービンエンジン用のγ-TiAlにおけるタービンブレードの製造のためのAvio SpAおよびGeneral Electric Aviationによって現在開発されている。