電子ビーム溶解(EBM)
電子ビーム選択的溶融（EBSM） 原理
レーザー選択焼結と同様に、選択的レーザー溶融プロセスにおいて、電子ビーム選択的溶融技術（EBSM）は、高エネルギーかつ高速の電子ビームを用いて金属粉末を選択的に照射し、それによって粉末材料を溶融・成形する高速製造技術である。
EBSMのプロセス 技術は、まず粉末散布面に粉末層を散布し、次にコンピュータ制御で断面プロファイルの情報に基づいて電子ビームを選択的に溶融し、金属粉末を溶融させて下の成形部品と結合させ、全体が完全に溶融するまで層ごとに積み重ねます。最後に余分な粉末を除去して、目的の三次元製品を得ます。上位コンピュータのリアルタイムスキャン信号は、デジタル-アナログ変換と電力増幅の後、偏向ヨークに送信され、対応する偏向電圧によって生成された磁場の作用により電子ビームが偏向され、選択的溶融が実現されます。10年以上の研究の結果、電子ビーム電流、集束電流、動作時間、粉末厚さ、加速電圧、スキャンモードなどのいくつかのプロセスパラメータについて直交実験を実施した結果、動作時間が成形に最も大きな影響を与えることがわかりました。
利点EBSMの
電子ビーム直接金属成形技術は、高エネルギー電子ビームを加工熱源として使用します。磁気偏向コイルを操作することで機械的慣性なしに走査成形を実行でき、電子ビームの真空環境は、液相焼結または溶融中に金属粉末が酸化されるのを防ぐこともできます。レーザーと比較して、電子ビームは、エネルギー利用率が高く、作用深さが大きく、材料吸収率が高く、安定性が高く、運用およびメンテナンスコストが低いという利点があります。EBM技術の利点には、高い成形効率、部品の変形が少ない、成形プロセス中に金属サポートが不要、より緻密な微細構造などがあります。電子ビームの偏向と焦点制御は、より高速で感度が高いです。レーザーの偏向には振動ミラーの使用が必要であり、レーザーが高速で走査すると振動ミラーの回転速度が非常に速くなります。レーザー出力が増加すると、ガルバノメータにはより複雑な冷却システムが必要になり、重量が大幅に増加します。その結果、高出力走査を使用すると、レーザーの走査速度が制限されます。広い成形範囲を走査する場合、レーザーの焦点距離を変更することも困難です。電子ビームの偏向と集束は磁場によって行われます。電子ビームの偏向と集束距離は、電気信号の強度と方向を変更することで、迅速かつ高感度に制御できます。電子ビーム偏向集束システムは、金属の蒸発による影響を受けません。レーザーや電子ビームで金属を溶融する場合、金属蒸気は成形空間全体に拡散し、金属膜と接触している物体の表面を覆います。電子ビームの偏向と集束はすべて磁場内で行われるため、金属の蒸発の影響を受けません。レーザーガルバノメータなどの光学デバイスは、蒸発によって容易に汚染されます。
レーザーミータル 堆積物(LMD)
レーザー金属堆積（LMD）は、1990年代に米国サンディア国立研究所によって初めて提案され、その後世界各地で次々と開発されました。多くの大学や研究機関が独自に研究を行っているため、この技術には多くの名称がありますが、名称は同じではなく、原理は基本的に同じです。成形プロセスでは、ノズルを通して作業面に粉末が集められ、レーザービームもこの点に集められます。粉末と光の作用点が一致し、作業台やノズルを通過することで積層されたクラッド体が得られます。
レンズテクノロジー キロワット級レーザーを使用します。レーザーの焦点スポットは一般的に 1 mm 以上と大きいため、冶金的に接合された高密度金属部品が得られますが、寸法精度と表面仕上げはあまり良くなく、使用前にさらに機械加工が必要です。レーザークラッディングは複雑な物理化学冶金プロセスであり、クラッディングプロセスのパラメータはクラッド部品の品質に大きな影響を与えます。レーザークラッディングのプロセスパラメータには、主にレーザー出力、スポット径、デフォーカス量、粉末供給速度、走査速度、溶融プール温度などがあり、これらはクラッド部品の希釈率、亀裂、表面粗さ、緻密性に大きな影響を与えます。同時に、各パラメータは互いに影響し合うため、非常に複雑なプロセスです。クラッディングプロセスの許容範囲内でさまざまな影響要因を制御するために、適切な制御方法を採用する必要があります。
直接金属レーザーSインターing(DMLS)
通常、2つの方法がありますSLS金属部品を製造するには、間接法、すなわちポリマーコーティングされた金属粉末のSLSと、直接法、すなわちダイレクトメタルレーザー焼結（DMLS）の2種類があります。1991年にルーヴェンのチャトフチ大学で金属粉末の直接レーザー焼結の研究が行われて以来、SLSプロセスによる金属粉末の直接焼結による3次元部品の形成は、ラピッドプロトタイピングの究極の目標の1つとなっています。間接SLS技術と比較して、DMLSプロセスの主な利点は、高価で時間のかかる前処理および後処理工程が不要になることです。
特徴 DMLSの
SLS技術の派生技術であるDMLS技術は、基本的に同じ原理に基づいています。しかし、DMLS技術では複雑な形状の金属部品を正確に成形することは困難です。最終的に、これは主にDMLSにおける金属粉末の「球状化」効果と焼結変形に起因します。球状化とは、溶融金属と周囲媒体との界面張力によって溶融金属の表面形状が球状に変化する現象で、溶融金属の表面と周囲媒体の表面からなる系が最小の自由エネルギーを持つようにするためです。球状化によって金属粉末は溶融後に凝固して連続的で滑らかな溶融池を形成できなくなるため、成形された部品は緩く多孔質になり、成形不良につながります。液相焼結段階における単成分金属粉末の粘度が比較的高いため、「球状化」効果は特に顕著で、球の直径は粉末粒子の直径よりも大きくなることが多く、焼結部品に多数の気孔が生じます。したがって、単一成分金属粉末のDMLSには明らかなプロセス上の欠陥があり、多くの場合、後処理が必要であり、真の意味での「直接焼結」とは言えない。
単一成分金属粉末DMLSにおける「球状化」現象や、それに伴う焼結変形や密度低下などのプロセス欠陥を克服するために、一般的には、異なる融点を持つ多成分金属粉末を使用するか、プレアロイ粉末を使用することで実現できます。多成分金属粉末システムは、一般的に、高融点金属、低融点金属、およびいくつかの添加元素で構成されます。骨格金属として使用される高融点金属粉末は、DMLSにおいて固体コアを保持します。低融点金属粉末は結合金属として使用され、DMLSで溶融して液相を形成し、得られた液相が固体金属粒子を被覆、湿潤、結合することで焼結緻密化を実現します。
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投稿者：サミー
