Sailon Tang Huiping: 国内の粉末床電子ビーム3Dプリント技術の機会と課題

Sailon Tang Huiping: 国内の粉末床電子ビーム3Dプリント技術の機会と課題
電子ビーム金属3Dプリント技術は金属3Dプリントの主流技術の一つですが、世界的に見ると、この分野の研究に携わる機関や企業の数はレーザー金属3Dプリント技術に比べてまだ少ないです。そのため、この技術を十分に理解する機会はほとんどありません。2018年1月28日、渭南ハイテク区で「渭南中国付加製造産業発展サミットフォーラム」が開催されました。南極熊は、この会議で、多孔質金属材料国家重点実験室長、西安賽龍金属材料有限公司会長の唐慧平氏が基調講演を行ったことを知りました。粉末床電子ビーム3Dプリント技術の機会と課題を総合的に紹介し、サイアロンメタルの産業化の進捗状況を紹介しました。

以下は唐慧平氏のスピーチを基にしたものです。


△国家多孔性金属材料重点実験室長、西安賽龍金属材料有限公司会長 唐慧平氏 粉末床電子ビーム積層造形技術はレーザーと似ています。最初に金属粉末の層を敷き、次に電子ビームでスキャンして印刷します。レーザーとの違いは、粉末床電子ビームは粉末床を予熱できるため、中間予熱プロセスがあることです。もう一つの大きな技術的特徴は、レーザーと比較すると、粉末床電子ビームのエネルギー利用率は75％以上であるのに対し、レーザーはこれよりはるかに低いことです。したがって、粉末ベッド電子ビームは、高融点金属や耐火金属を印刷する際に独自の利点を発揮します。


粉末床電子ビーム処理は真空下で行われるため、よりクリーンで、チタンやジルコニウムなどの活性金属に対して優れた性能を発揮し、予熱により成形応力を軽減できます。金属間化合物と呼ばれる比較的脆い金属の種類があります。粉末床電子ビームブラストは予熱が可能で、熱応力を制御して亀裂が発生しないようにすることができます。粉末床電子ビーム成形の効率はレーザーよりも高く、使用される粉末は比較的粗いです。粗い粉末は細かい粉末よりも安価です。チタン合金粉末の価格は1キログラムあたり1,000元以下に抑えられているため、コストは比較的低くなっています。




粉末床電子ビームは、スウェーデンの Arcam 社によって最初に開発され、現在では 3 つの主要な機器シリーズに発展しています。 GEは2016年にアーカムの株式の70％以上を取得し、2017年にはその保有比率を95％にまで引き上げた。現在は残りの5％の株式取得に取り組んでいる。 GEは当初からArcamと協力してチタンアルミニウムブレードの3Dプリントに取り組んでおり、現在は2024年に向けて大きな計画を立てている。さらに、ロールス・ロイス社はチタン合金ブレードやニッケル基合金単結晶ブレードのSEBM生産でも優れています。


私の国のSEBMに関する研究は、スウェーデンのArcamの研究よりも遅れて始まりました。 2004年、清華大学は粉末床電子ビーム装置の最初の特許を申請しました。 2007年、西北非鉄金属研究所と清華大学は協力して、チタン合金の印刷用の最初の粉末床電子ビーム装置を製造しました。2011年、西北非鉄金属研究所は2台のArcam装置を購入しました。これらの研究作業では、いくつかの関連論文が発表されています。医療用インプラントに関しては、 300以上の臨床応用があります。また、航空宇宙分野では、内部流路を備えた複雑な部品や多孔質部品など、チタン合金の3Dプリント部品も数多く使用されています。




2013年にこの技術は転換され、西安サイロン金属材料有限公司が登録されました。粉末原料から3Dプリント設備、最終的な3Dプリントサービスまで、完全な産業チェーンサービスモデルとなっています。


2015 年、シアロンは国内初のオープンソース SEBM 商用装置を発売しました。オープンソースであるため、さまざまな材料の開発要件に合わせて多くのプロセスを調整できます。現在、Sialon は 3 台の粉末床電子ビーム装置を販売しており、これらはユーザーの承認を得て、非常に好評を博しています。


サイアロン社は、粉末床電子ビーム3Dプリンターに加え、プラズマ回転電極霧化粉末製造装置も開発しており、現在3台の回転電極霧化粉末製造装置を納入しています。


粉末床電子ビームに関しては、我が国と海外の間に世代間のギャップがないため、まだ大きなチャンスがあります。ただし、国産の電子銃や電源などのスペアパーツには一定のギャップがあるため、私たちが作りたい部品の要件を満たすには、今後もやるべきことがたくさんあります。

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