采用电子束熔融技术(EBM)的快速制造技术.ppt

2005-01-19,1,北京幸福曼德智能工程技术有限公司,2005-01-19,2,采用电子束熔融技术(EBM)的 快速制造技术,2005-01-19,3,概要 EBM S12系统 成功案例 材料,综述,2005-01-19,4,1 概要 1.1 Arcam 简介,EBM技术创新于90年代初期的瑞典 1997年Arcam 有限公司成立 上市于斯德哥尔摩股票交易所 2002年Beta 机器上市 2003年3月第一台EBM S12 机器上市 2007年4月 EBMA2成功上市 全球目前有超过30台该设备投入使用 欧洲,亚洲,美国均有分支机构,2005-01-19,5,2 Arcam产品与服务,EBM设备 技术支持与服务 提供金属粉末与耗材,2005-01-19,6,3 应用领域,医疗领域 航空、航天领域 汽车制造等领域,2005-01-19,7,4 我们的客户,Examples of clients include End Users Boeing Phantom Works, St Louis, USA NASA, Marshall Space Flight Center, USA Nakashima Medical, Japan Service Bureaus CalRAM, USA Medical Modeling, US Fruth Innovative Technologien, Germany Research Institutes North Carolina State University, USA Erlangen University, Germany Royal College of Art, London, UK,2005-01-19,8,5 材料,目前可用材料 Ti6Al4V Ti6Al4V ELI 钛粉 Commercially Pure, Grade 2 CoCr, ASTM F75 研发中的材料 Inconell 718, 625 Beryllium/AlBeMet GRCop-84 TiAl MMCs Stainless Steels - 316L, 17-4PH Gradient Materials Aluminium Alloys,一般力学性能: 强度 & 弹性 硬度 化学成份 热性能,100% 致密度,2005-01-19,9,6 过程概述,1. CAD-模型 通过3D,CAD或对患者的CT扫描进行设计CAD文件存贮为STL文件模式，STL文件将被转换成SLC文件，并传输到Arcam EBM系统,2. EBM 通过Arcam EBM设备逐层融化金属粉末,3.金属零件 可快速得到所需要的金属零件!,2005-01-19,10,7 电子束熔融 (EBM),电子是通过加热到2500C的丝极被释放出来 然后通过阳极加速到光速的一半 感应地带透镜把电子束带到聚焦线圈 磁场控制电子束的偏转 当电子轰击金属粉末时,动能被转化为热能. 热能融化金属粉末 通过电流来控制电子束能量,2005-01-19,11,8 EBM 特性,狭小的电子束能够产生强大功率 (4 kW) 高加工温度 电子束偏转不用移动部件 真空制造使生产出的产品具有高强度的特性. 良好的热环境保证了部件的形状稳定性和低残余应力 可以熔化高熔点金属及不同种类的合金,2005-01-19,12,整体性能 100%致密度 好于铸件，部分指标超过锻件 Controlled grain size 高强度 快速的，经济的生产 快速的制造 高的能量利用率 金属粉末可循环使用,9 核心价值,EBM S12系统 2.1 Arcam EBM S12,监视窗口,触摸屏显示器,真空室： 成型仓, 粉末容器及粉末分配器,电子束枪 及聚焦和偏转系统,控制盘,高压电源,2005-01-19,14,2.2 用户界面,触摸屏显示器,键盘,视频显示加工过程,观测监视窗口,2005-01-19,15,2.3 粉末循环利用系统, 95% 粉末利用率 粉尘少，操作安全 回收过程完全封闭,2005-01-19,16,2.4 Arcam EBM S12 技术数据,2005-01-19,17,3 成功案例 3.1 医疗领域的应用,3.1.1 看不见的支持体 发展“软” 支架以便制造后容易移动 可部分熔结的,100% 可再用粉末 用手移动容易 使”堆”造型成为可能,2005-01-19,18,3.1.2 植入物制造,我们的技术在医疗植入,医疗修复、整形领域有独特优势 制造过程快捷：CT或MRI数据CAD模型植入物. 不用模具，可个性化订制。 生产过程中不用设定时间 可制造成多孔结构或表面网格结构 CAD到金属成型十分快捷，与传统工艺相比成本低廉,2005-01-19,19,3.1.3 定制的植入物,材料: Ti6Al4V 制造时间: hours,材料: Ti6Al4V 大小: 5 x 20 x 55 mm 重量: - 制造时间: hours/6pieces,2005-01-19,20,3.1.4 直接来源于扫描的部件,材料: Ti6Al4V 大小: 225 x 160 x 170 mm 重量: 2.5 kg 制造时间: 24 hours,2005-01-19,21,3.1.5 可控制的多孔性,可制造成多孔结构或表面网格结构 有利于人体组织与植入物的结合，节省制造时间。,2005-01-19,22,3.1.6 先进的网格结构,此网格结构适于生产支架、脊椎管等小结构部件。 重量轻 有利于人体组织与植入物的结合,2005-01-19,23,栅格组织,材料: Ti6Al4V 大小: 20 x 55 x 165 mm 制造时间: 6 hours,2005-01-19,24,3.1.7 髋臼杯,材料: Ti6Al4V 全密度核. 外表面或者是全密度,或是低孔积率,或是高孔积率.,低孔积率,高孔积率,2005-01-19,25,3.2 航天领域的应用 起落架组成部分,材料: Ti6Al4V 重量: 4,5 kg,2005-01-19,26,火箭发动机部件,Material: Ti6Al4V ELI Size: 140 x 80 mm Weight: 2,5 kg,2005-01-19,27,3.3 其他领域的应用 赛车变速箱体,Material: Ti6Al4V Weight: 2,5 kg,2005-01-19,28,赛车悬挂部件,材料: Ti6Al4V 大小: 160 x 210 x 105 mm 重量: 1130 grams,2005-01-19,29,用于破损实验的脊椎模型,材料: Ti6Al4V 所有部件被组装成为一个构件,2005-01-19,30,4 应用材料,材料的性能满足实际应用的需要 Arcam 研发的材料具有一流的机械性能 所有材料在出厂前都经过严格检验。,4.1 Arcam材料,2005-01-19,31,4.2 化学成分,没有添加剂和粘合剂 稳定的化学成分取决于: 好的真空度10-4 mbar 非常小的熔解容量 从液态到固态快速的冷却,2005-01-19,32,4.3 Arcam Ti6Al4V,Arcam Ti6Al4V Titanium Alloy has a homogenous fine-grain microstructure better than cast Ti6Al4V containing a lamellar alpha-phase with larger beta-grains. The material comes out of the Electron Beam Melting process in a naturally aged condition.,2005-01-19,33,4.4 Arcam Ti6Al4V ELI,Extra Low Interstitials (ELI) 机械性能: 屈服强度 (Rp 0,2) 910-940 MPa 抗拉强度 (Rm) 950-990 MPa 洛氏硬度 30-35 HRC 延伸率 14-16% 疲劳强度* 6-600 MPa 1千万次 弹性模量 120 GPa *经热等静压处理后 应用: 医疗植入物 航天领域 低温应用,2005-01-19,34,4.5 Arcam ASTM F75 钴铬合金,中等强度和硬度 高抗腐蚀性 机械性能: 屈服强度 (Rp 0,2) 600 MPa 抗拉强度(Rm) 900 MPa 硬度 34 HRC 延伸率 10% 应用: 矫形植入 假体 航空,2005-01-19,35,4.6 特性材料 GRCop-84,高温铜合金, Cu(铜)-8at.%Cr(铬)-4at.%Nb(铌) 最初美国国家宇航局用于开发火箭引擎 GRCop-84 材料很快便被应用于航天航空,汽车运动及工业应用. 材料特性: 高相对强度 潜在的用于高热焊剂的应用,可达到700C 极好的升高的温度强度 极好的热传导性 好的抗蠕变性,20