我國成功突破大幅面金屬3D打印電子槍陣列掃描技術(shù),，清研智束電子束EBM

2021年11月30日,，南極熊獲悉,，天津清研智束科技有限公司利用我國自主研發(fā)的2×2電子槍陣列,，完成了直徑400mm鈦合金零件的打印,，標(biāo)志著我國在全球率先實現(xiàn)了大幅面電子槍陣列掃描,，為進(jìn)一步實現(xiàn)大尺寸電子束選區(qū)熔化（EBSM）技術(shù)奠定了堅實的基礎(chǔ)。

△電子槍陣列掃描制備的鈦合金零件（直徑400mm）

電子束選區(qū)熔化(Electron Beam Selective Melting,，EBSM) 是一種基于高能電子束的粉末床熔融增材制造技術(shù),，可以用于空心、多孔,、網(wǎng)格等復(fù)雜整體結(jié)構(gòu)的加工制造,，實現(xiàn)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)輕量化和高性能化。

EBSM技術(shù)具有能量效率高,、功率大,、粉末床溫度高、制件內(nèi)應(yīng)力低等特點,，可實現(xiàn)鈦合金,、鈦鋁合金、高溫合金,、難熔金屬等高性能,、難加工材料復(fù)雜構(gòu)件的增材制造,，且成形效率高、成本低,，可以滿足規(guī)�,；�量產(chǎn)、應(yīng)急狀態(tài)的快速響應(yīng)制造需求,，已經(jīng)被歐美國家應(yīng)用于航空航天,、醫(yī)療器械等行業(yè)金屬零部件的規(guī)模化制造,。但EBSM設(shè)備和工藝的難度較高,，目前只有少數(shù)國家掌握，而且都為單電子槍技術(shù),，成形幅面小,，成形零件尺寸受限，難以滿足航空航天大型構(gòu)件制造的需求,。

十三五期間,，天津清研智束科技有限公司與清華大學(xué)、中科院電工所等單位合作,，承擔(dān)了科技部增材制造與激光制造重點研發(fā)計劃“大功率,、長壽命、多模式電子槍及陣列研發(fā)與增材制造中的應(yīng)用”項目,。在項目支持下,，突破了國產(chǎn)長壽命、高穩(wěn)定性電子槍設(shè)計制造技術(shù),，研發(fā)成功配備2×2電子槍陣列的大幅面EBSM研究驗證樣機(jī),，解決了槍間干擾、掃描拼接,、多槍集成等技術(shù)難題,。經(jīng)過項目團(tuán)隊的刻苦攻關(guān)，在全球首次實現(xiàn)了基于電子槍陣列的大尺寸鈦合金零件EBSM成形,，使我國在此領(lǐng)域走到了世界前列,。

△配備2×2電子槍陣列的大幅面EBSM研究驗證樣機(jī)（掃描幅面430mm×430mm）

電子槍陣列技術(shù)的突破，不僅意味著我國在大尺寸EBSM增材制造技術(shù)上取得了關(guān)鍵性的技術(shù)進(jìn)步,，而且表明我國已全面掌握了EBSM技術(shù),，特別是EBSM工業(yè)化應(yīng)用依賴的高精度、高可靠性電子槍系統(tǒng)實現(xiàn)了自主可控,，為EBSM這一高效,、高性能的增材制造技術(shù)在我國的工業(yè)化應(yīng)用提供了保障。

此次項目的牽頭單位——天津清研智束科技有限公司自主研發(fā)的3kW單晶陰極電子槍的陰極壽命已達(dá)到800小時以上,，達(dá)到了國際同類產(chǎn)品的水平,。同時,，為保障電子槍陣列掃描，該公司還研發(fā)了電子槍狀態(tài)監(jiān)控,、電子槍自診斷自恢復(fù)以及加工參數(shù)實時修正等功能,，確保了多槍復(fù)雜系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

清研智束公司成立于2015年,，依托清華大學(xué)天津高端裝備研究院,，專注于EBSM技術(shù)，已針對科研機(jī)構(gòu),、骨科醫(yī)療器械制造企業(yè),、航空航天制造企業(yè)等客戶推出三大系列6個型號國產(chǎn)EBSM設(shè)備，在國內(nèi)外主流企業(yè)應(yīng)用并得到充分認(rèn)可,。其中,，QbeamAreo350-700為目前全球最大的商業(yè)化EBSM設(shè)備，最大成形尺寸達(dá)到350mm×350mm×700mm,，打印620mm高的零件僅需130小時,。

商業(yè)化EBSM設(shè)備的快速推廣以及電子槍陣列技術(shù)的突破，標(biāo)志著清研智束公司在電子束選區(qū)熔化金屬增材制造技術(shù)工業(yè)化應(yīng)用上取得了重要的進(jìn)展,，并逐步建立起了自主可控,、自主創(chuàng)新的技術(shù)體系，為增材制造技術(shù)在我國相關(guān)領(lǐng)域的普及應(yīng)用提供有力保障,。

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