为电子束熔融金属3D打印技术打造真空环境，德国普发真空助力行业发展

南极熊导读：作为“决定未来经济的12大颠覆技术”之一和第三次工业革命的引擎，3D打印标志着从传统制造迈向智能制造的巨大产业变革，现被广泛应用于建筑、医疗、航空航天、汽车制造等多种制造业领域。从最初的液态树脂到如今的金属粉末，3D打印通过不断的技术更迭，引发了新的技术革命浪潮。

在这一颠覆性制造技术发展的背后，需要真空技术的加持。

电子束熔融EBM与真空技术应用

提到金属的3D打印，我们就要谈谈电子束熔融（EBM）了。这种工艺虽然与选择性激光熔融（SLM）类似，但相比于SLM所使用的激光束，EBM的能量源是电子束，因此其生产效率极高。而且，EBM在控制零件残余应力方面好于SLM， 还能够打印一些难熔金属材料。EBM技术特别适合于医疗植入物和航空航天等领域。

△左图：用金属粉末制造的3D打印飞行器涡轮发动机，右图：用EBM打印的植入物示例

但是，EBM工艺必须在真空环境中实施。据悉，真空技术在EBM工艺中扮演着多种角色，以保证整个过程的稳定性和可靠性。具体如下：
•防止电子束与气体粒子碰撞发生偏转，实现精准熔融工艺。
•防止在热金属中形成气泡，在真空下打印部件可达到理想的脱气效果，形成均匀平滑的金属层。
•防止熔融金属粉末的氧化，打印结束后可以直接回收大量非熔化粉末，避免粉末在加热时出现锈蚀。
•在真空环境下，通过分裂电子束同时在多个位置熔化粉末，从而加速打印过程。
•进行精准的气体泄漏检测，保证过程的密封和安全性。

为了满足以上EBM生产技术的要求，需要多种真空设备的支持。

△左图：电子束熔融（EBM）系统，右图：金属粉末逐层熔化； 图片由Arcam AB提供

普发真空助力电子束熔融

作为全球领先的真空设备供应商之一，普发真空自1890年创办以来,不断树立着真空技术的新标准。2022年9月21日，南极熊获悉，普发真空针对电子束熔融推出了全系列的产品组合。产品包括用于对制造室和电子束枪抽真空的前级泵和高真空泵、用于测量从大气到高真空压力的真空计（可选装校准设备）、定制真空腔室、连接真空部件的阀门和法兰组件以及用于定位泄漏的检漏仪。

△普发真空针对电子束熔融提供全系列的产品组合

抽真空对于EBM的制造室以及电子束枪来说都非常重要。抽真空过程需要非常迅速以缩短准备时间，这对于真空设备的极限真空及解吸率的要求非常高。普发真空可以为EBM抽真空提供优秀的真空泵组，包括前级泵和高真空泵，其中普发HiPace涡轮分子泵系列产品在制造室抽真空领域的应用已经非常成熟。普发真空拥有抽速介于10到超过3,000 升/秒的完整涡轮分子泵产品系列。产品具有很高的性价比和灵活的安装方式。令人印象深刻。

△普发真空的HiPace 涡轮分子泵系列产品

通过抽真空获得真空之后，还需要专业的设备测量压力以确保达到压力要求，即进行真空测量。普发真空RPT 200型和HPT 200型真空计组合能够同时达到对精准度和对电子束无磁场干扰的要求，可用于测量高真空泵的前级真空压力。另外，对真空计定期进行校准，对于EBM长期的工艺稳定性来说是必不可少的。普发真空研发的校准泵组，有基本和专业型号，符合ISO 3567标准，可满足不同的真空计校准需求。

△普发真空RPT 200型和HPT 200型真空计

当然，真空获得后需要有良好的密封性，才能够真正保证EBM工艺过程中的真空度。为了能够达到EBM系统对于累计泄漏率的要求，需要进行泄漏检测，氦气检漏仪在这里就要登场了。普发真空可针对不同的应用需求，提供普遍适用的ASM 340检漏仪或紧凑便携的ASM 310检漏仪。

△ASM 340检漏仪或紧凑便携的ASM 310检漏仪

除了以上的四个环节之外，普发真空还可为EBM提供其他真空设备和组件的定制服务。

目前在3D打印中，金属材料的使用率越来越高，这带动了3D打印向高端制造市场的拓展。据悉，普发真空将全力支持这一全球性的技术革命，以领先的真空解决方案助力3D打印制造商突破传统制造业的局限，从“制造”向“智造”过渡，实现新一代高科技创新。