国産オープンソース電子ビーム金属3Dプリンター、天津智書技術会議

国内の電子ビーム金属3Dプリントはますます普及しつつあります。

△電子ビーム選択溶融（EBSM）金属3Dプリントカンファレンス会場

2018年1月5日、Antarctic Bearは、天津青岩智樹科技有限公司（以下、智樹科技）が最新世代のオープンソース電子ビーム金属3DプリンターQbeamLabをリリースしたことを発見しました。
△Zhishu Technology 電子ビーム金属3Dプリンター

記者会見は清華大学天津先進設備研究所419会議室で開催され、3Dプリントの上流・下流産業から100名を超える専門家、学者、企業家、メディア関係者が出席した。清華大学教授で智朔科技主任科学者の林鋒氏、清華大学天津先進設備研究所執行副所長の何勇氏、天津市東麗区科学技術委員会主任で華明ハイテク区管理委員会主任の傅勝氏、工業情報化部国家付加製造産業連盟事務局長の李芳正氏が記者会見に出席し、挨拶を行った。

△清華大学教授で智書科技の主任科学者の林鋒氏が歓迎の挨拶を行った。

電子ビーム選択溶融 (EBSM) 金属 3D プリントでは、電子ビームをエネルギー源として使用し、高真空環境で金属粉末を層ごとに溶融して固体部品を製造します。 EBSM技術は、電子ビームの高出力と材料の電子ビームエネルギーに対する高い吸収率により、部品の高密度、酸素含有量の低さ、熱応力の低さ、変形や割れのしにくさ、粉末消耗品の低価格、印刷効率の高さなどの特徴を備えています。金属材料、特に耐火性や加工が難しい金属材料の3D印刷において独自の利点と応用価値を持ち、整形外科、航空宇宙などの分野で広く使用されています。

△電子ビーム金属3Dプリントの原理

例えば、Aikon Medical をはじめとする多くの国内外の医療機器メーカーが EBSM を使用して股関節や椎骨などの整形外科用インプラントを製造しており、FDA および CFDA の医療登録証明書を取得しています。 GEはEBSM技術を利用してチタンアルミ合金製低圧タービンブレードを量産している。製造コストは精密鋳造に近く、重量は30％削減される。最終的にはすべての鋳造ブレードに取って代わり、最新の航空機エンジンに搭載されることになる。

長い間、EBSM技術の研究と応用は主に金属製の設備とプラットフォームに基づいており、国産の独立設備には空白がありました。 Zhishu Technologyは、国産の高性能EBSM設備の産業化を実現することを使命とし、この金属3Dプリント技術の頂点を目指して攻勢を仕掛けます。清華大学の林鋒教授率いる技術チームは、2004年に早くもEBSM技術に着目し、国内初の実験システムEBSM-150の開発に成功し、国家発明特許を取得しました。 2015年、10年以上の技術成果を転換し、智樹科技が設立され、数千万元の資金調達が完了しました。現在、長年の研究開発を経て、性能が全面的に向上し、国内で初めてオープンソースの電子ビーム金属3DプリンターQbeamLabを発売しました。

智樹科技は現在、清華大学から認可された特許4件、国家発明特許2件、実用新案特許7件、ソフトウェア著作権2件を保有しています。国家重点研究開発プロジェクト2件と天津科学技術支援計画1件を担当しています。国家付加製造産業連盟のメンバーであり、天津東麗地区イノベーション・起業リーダー人材プログラムに選ばれています。

今回、Zhishu Technologyが発表した電子ビーム金属3Dプリンターには、独立したコアソフトウェア、独立した主要コンポーネント、モジュール式のカスタマイズ、オープンソースのプロセスパラメータ、自己診断と自己回復、長期的な安定性と信頼性という6つの主要な特徴があります。主な技術パラメータは次のとおりです：最大成形サイズ 200*200*240 mm3、精度 ±0.2mm、最大電子ビーム出力 3kW、電子ビーム加速電圧 60kV、電子ビーム電流 0-50mA、カソードタイプはタングステンフィラメント直接加熱、最小ビームスポット径 200μm、最大電子ビームジャンプ速度 10,000m/s、到達真空 10-2Pa、ヘリウム分圧 0.05-1.0Pa 調整可能、グリッドスキャン方式を使用して粉末床を加熱、粉末床の表面温度は 1100℃ に達する、部品の冷却にはアクティブ冷却ブロックを使用し、プロセス監視には光学カメラを使用する。

Zhishu Technologyは、電子ビーム金属3Dプリンターで使用するための2つの独立したコアソフトウェアをリリースしました。1つはスライスソフトウェアGMslicerです。このソフトウェアには、自動レイアウトおよびパターン配置機能があり、スライスに効率的な並列アルゴリズムを使用し、CLIを含むさまざまなレイヤー形式を出力できます。 2つ目はプロセス制御ソフトウェアMetaBuildで、CLIレイヤーファイルとSTL 3次元モデルファイルの両方に対応しています。7グループの100以上のプロセスパラメータがオープンソースで、ユーザーがプログラミングできます。すべてのモデルのプロセスパラメータパッケージを個別に指定できるため、プロセスの最適化効率が向上し、ユーザーが新しい材料を開発しやすくなります。 Zhishu Technology は、オープンソースの印刷機器を通じてユーザーと共同でさらに多くの新素材を開発し、3D 印刷の可能性を広げたいと考えています。

QbeamLab 電子ビーム 3D 印刷装置の粉末供給および散布装置はモジュール式でカスタマイズ可能です。モジュール設計の粉末供給および散布装置は、真空チャンバー全体から素早く分解および組み立てることができます。各モジュールの成形範囲はカスタマイズ可能で、ユーザーはニーズに応じて選択できます。モジュール式の粉末供給および散布装置により、粉末の洗浄と交換がより効率的になり、将来の継続的かつ効率的な生産ソリューションのためのインターフェースも提供されます。粉末供給および散布装置は、特許取得済みのアクティブ粉末供給技術を採用しており、粉末の流動性に左右されず、材料の適合性と信頼性が高く、印刷開始に必要な粉末の量を大幅に削減します。

QbeamLab 電子ビーム 3D プリントデバイスの電子ビームソースは、最大出力 3kW、加速電圧 60kV です。独自に設計開発した集束走査光学系と高速コイルドライバを採用し、最大ジャンプ速度は10km/s。時分割制御により、100回以上のビーム分割走査を実現。

粉末床の加熱の問題を解決するために、QbeamLab 装置は特許取得済みのグリッドスキャン加熱 (GridHeat) 技術を採用しています。粉末床の温度場がより均一になり、熱応力が低くなるため、熱応力による部品の変形や反りを最小限に抑えることができます。

Zhishu Technology は、QbeamLab デバイスにマシンビジョンベースの電子ビーム自動キャリブレーションシステムも搭載しました。機械のメンテナンス中は、印刷精度を維持するために電子ビームのキャリブレーションが必要です。キャリブレーション後は、大判スキャン中に電子ビームを動的にフォーカスできます。手動キャリブレーションに要する時間は何時間もかかりますが、自動キャリブレーションは訓練を受けたユーザーであれば数分で実行できます。

QbeamLab デバイスには、高解像度カメラを使用して 0.05mm の解像度で印刷された層を層ごとに記録し、欠陥診断と品質検査を実現する積層製造オンライン監視モジュール AMonitor も装備されています。

智樹科技は、設備に合わせて粒子サイズ範囲が45〜105μmの2種類のTi6Al4V材料もリリースしました。1つは回転電極法で製造され、もう1つは電極誘導噴霧法で製造され、さまざまなユーザーのニーズを満たします。 X 線トモグラフィー試験後、QbeamLab 装置で印刷された Ti6Al4V 部品の密度は 99.96% に達しました。これは、電子ビームの高出力密度と高エネルギー吸収率によるものです。 Zhishu Technologyは、QbeamLab印刷プラットフォームをベースに、316Lステンレス鋼、TA15チタン合金、チタンアルミニウム金属間化合物、アルミニウム青銅、超硬合金などの材料をテストしており、適切な時期にリリースする予定です。

新たに発売されたQbeamLab装置は、2017年にすでに中国船舶重工集団や天津職業大学などの有名企業や専門学校から4件の注文を受けています。特筆すべきは、発売初年度に海外の有名企業から受注を獲得し、国産高級金属3Dプリンターの輸出に成功したことだ。記者会見では、陝西恒通智能機械有限公司や湖南怡樹智能製造有限公司などいくつかの発注側が契約を締結した。

智樹科技は、初心を忘れず、前進し、高エネルギービーム金属3Dプリント装置およびプロセス統合ソリューションの世界クラスのプロバイダーになることを目指していくと述べた。

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