Grundlagen des 3D-Drucks: Was ist EBM?

Electron Beam Melting oder EBM ist eine Hightech-Form der additiven Fertigung. Realistischerweise ist es außerhalb der Reichweite der allgemeinen Bevölkerung, da die Hardware und Materialien sehr teuer sind. Der beabsichtigte Markt ist typischerweise Luftfahrt und Medizin. Die Technologie ähnelt dem SLM-Druck, verwendet jedoch, wie der Name schon sagt, einen Elektronenstrahl anstelle eines Lasers.

Wie funktioniert es?

In einem EBM-Drucker wird ein Metallpulver in den Drucker geladen und verwendet, um das Druckbett in einer dünnen Schicht zu beschichten. Der Drucker wird dann auf 0,01 Pa vakuumversiegelt, was einem Zehnmillionstel des standardmäßigen atmosphärischen Drucks auf Meereshöhe entspricht. Dieses Vakuum wird benötigt, damit der Elektronenstrahl keine störenden Luftmoleküle trifft. Dadurch kann es seine Energie stattdessen effizient auf das beabsichtigte Ziel übertragen. Das Pulver wird etwas unter dem Schmelzpunkt des Materials vorgewärmt, dann fährt der Strahl darüber und schmilzt die beabsichtigte Schicht des Drucks. Sobald eine Schicht fertig ist, senkt sich das Druckbett um eine Schicht ab, eine neue Pulverschicht wird aufgetragen und der Strahl scannt erneut. Der Vorgang wiederholt sich, bis der Druck abgeschlossen ist.

EBM-Drucke bleiben während des gesamten Druckprozesses bei nahen Schmelztemperaturen und bestehen aus Schwermetallen, so dass Stützen benötigt werden. Ungewöhnlicherweise ist die Unterstützung eigentlich ihr sekundärer Zweck, wobei der Hauptzweck darin besteht, Wärme vom Druck abzuleiten. Ist der Druck fertig und abgekühlt, wird er abgesaugt und das überschüssige Pulver mit Druckluft zum Recycling entfernt.

Die Ergebnisse

EBM-Drucke sind sehr dicht und stark, da das Material vollständig aufgeschmolzen wird. Der Druckprozess ist deutlich schneller als bei SLM-Maschinen. Die endgültige Auflösung ist jedoch etwas niedriger als bei SLM-gedruckten Teilen. Dies liegt daran, dass der Elektronenstrahl weniger fein ist als der Laserstrahl. Das maximale Gesamtdruckvolumen ist sehr klein, im Allgemeinen 350 mm breit und 380 mm hoch für die neuesten Drucker. Die Materialauswahl beschränkt sich ganz auf Metalle, denn die Wechselwirkung mit dem Elektronenstrahl erfordert ein elektrisch leitfähiges Material. Die Maschinen und das Material sind sehr teuer. Die meisten verfügbaren Materialien sind Legierungen aus Titan, Chrom-Kobalt, Aluminium oder Platin. Technisch sollte das Verfahren mit jedem Pulvermetall oder jeder Metalllegierung funktionieren. Dies kann jedoch vom Hersteller nicht unterstützt werden,

Im Allgemeinen sind die Luftfahrt- und Medizinindustrie die Hauptzielgruppen. Als Industrien brauchen sie extrem performante Drucke in sehr hoher Qualität, am besten so schnell wie möglich.

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