新电子束金属3D打印技术：PBF克服EBM缺点

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2020年4月27日，南极熊获悉，英国3d打印公司Wayland Additive 展示了其新的电子束粉末床熔化（PBF）工艺，被称为NeuBeam。这家公司表示，其技术与其他金属PBF工艺（激光PBF和电子束系统）相比具有众多优势。

Wayland是一家从Reliance Precision公司中剥离出来的公司，Reliance Precision是一家拥有100年历史的工程公司。

Wayland依靠一系列的英国创新基金资助，在电子显微镜和电子束光刻技术相关工艺的基础上开发出一种新的电子束PBF工艺。在获得Reliance公司的技术授权后，Wayland公司目前正在将NeuBeam技术商业化，目标是到2021年向6家客户提供机器。

△由NeuBeam打印的零件 ，图片由Wayland Additive公司提供。

Wayland首席执行官Will Richardson表示，利用从半导体行业发展出来的原理，NeuBeam能够中和传统电子束PBF（NeuBeam中的 ＂neu ＂一词）中的电荷积累，从而扩大了系统的打印参数。其结果是电子束PBF的稳定性比激光PBF的稳定性更高，并且比激光PBF具有更多的灵活性。反过来，与其他PBF工艺相比，NeuBeam可以使用的材料范围更广。

Richardson将NeuBeam描述为 ＂热部件工艺而不是热床工艺＂，因为它只对被打印的部件进行加热，而不是对整个打印床进行加热。Wayland的技术不像电子束PBF工艺那样产生 ＂烧结饼＂（对未打印的粉末预热造成的），而是在制造完成后，粉末可以自由流动，减少了所需的后处理量，降低了能源消耗，而且，该公司称，零件没有残余应力。通过消除热应力和气体交叉流，并简化粉末去除，Wayland公司认为，与传统电子束技术相比，他们可以制造出更大的零件。更多动态：新材料网

NeuBeam 可以3D打印结构复杂的零件，图片由Wayland Additive公司提供。

作为一家较新的金属PBF公司，Wayland Additive通过从一开始就采用结构化光扫描、电子成像和高速红外相机，引入了实时的过程监控，抢先于行业内的前辈们。这可以在打印过程中对系统进行调整，以便在零件制造过程中调整微观结构。这也有助于材料的开发，因为参数可以即时改变，以实现金属性能的优化。

虽然电子束PBF工艺已经存在一段时间了，但是该领域的竞争对手很少。电子束PBF系统的主要制造商是Arcam，现在是GE Additive公司的子公司，其电子束熔化（EBM）系统自2001年开始销售以来，一直是电子束PBF的标准承担者。

然而，由于上述等原因，该技术一直受到限制。例如NeuBeam所解决的电荷堆积问题，会造成粉末散射和 ＂烟雾事件＂，一旦发生就会使打印层变形，从而损坏整个零件。

目前，Arcam公司只针对两个行业提供EBM技术，即航空航天和医疗植入物。

最近，像Wayland Additive这样的公司开始提供替代产品，比如来自中国的西安赛隆金属，以及日本电子束计量和检测技术制造商JEOL等。

这无疑将使电子束PBF市场变得更加有趣，并可能为EOS等占据市场主导地位的激光PBF公司提供进一步的竞争。而且，由于Wayland公司据说已经开发出了克服EBM缺点的方法，因此，毫无疑问，GE公司也在尝试同样的方法。