SLM と EBM 金属 3D 印刷プロセスの比較

SLM と EBM 金属 3D 印刷プロセスの比較
この投稿は Little Soft Bear によって 2016-8-1 16:50 に最後に編集されました。

金属印刷はその機能性により、伝統的な産業で幅広く活用されています。これは徐々に、3D プリンティングの分野で小さな旋風となってきました。金属 3D プリント技術の発展に伴い、さまざまなメーカーが独自の成形プロセスを開発してきました。現在、金属成形の主流プロセスは SLM と EBM です。以下では、Antarctic Bear がクマの友達のために SLM と EBM の金属 3D プリント成形プロセスの比較を分析します。

1. 装置の原理とパラメータの比較

SLM 装置と EBM 装置はどちらも高エネルギービームを熱源として使用し、CAD 積層データに従って粉末床上の金属粉末を選択的にスキャンして溶かし、層ごとに蓄積して積み重ねて金属部品を形成します。 SLM 装置と EBM 装置の技術的特徴を表 1 に示します。主な違いは次の 3 つの点にあります。
(1)熱源が異なります。SLMはレーザーを熱源とし、EBMは電子ビームを熱源とします。金属材料はレーザーをさまざまな程度に反射するため、SLM のエネルギー利用率は EBM ほど良くありません。ただし、SLM のビームスポットは EBM よりも小さいため、微細な部品機能や複雑な部品形状の形成に適しています。 EBM はエネルギーが高く、銅、インコネル 700、モリブデン合金などの高熱伝導性金属、高温合金、高融点金属部品の製造に適しています。 (2)成形作業環境が異なります。SLM技術は不活性ガス条件下で溶融・成形しますが、EBM技術は真空条件下で溶融・成形します。EBM技術と比較して、部品加工プロセス中の酸化や酸素化を回避するのに役立ちます。
(3)成形加工時の加熱温度が異なります。SLMの最大予熱温度は300℃です。EBM技術では、電子ビームスキャンを使用して金属粉末の各層を予熱できるため、部品を600~1200℃の範囲で加工・成形することができ、成形部品の残留応力を大幅に低減できます。


SLM代表機器 EOS M280

EBMはArcam A2Xを表します

2. 成形部品とプロセス特性の比較<br /> 機器の動作原理が異なるため、製造される部品の特性も次の表に示すように大きく異なります。一般的に、SLM 技術で製造された部品は表面品質がより優れ、構造上の微細特徴がより正確であるため、金型製造分野での用途に非常に適しています。ただし、一部の医療インプラント分野では、表面が粗い EBM 部品の方が人気があります。さらに、EBM 部品は変形や応力亀裂が少なくなります。


SLMプリント構造
EBM印刷構造
3. 金属組織と機械的性質の比較
EBM と比較して、SLM 成形プロセスはより低い温度で実行され、溶融池は急速に冷却され、マルテンサイトなどの急冷組織を形成しやすくなります。EBM 製造プロセスは通常、焼鈍温度以上で実行され、溶融池はゆっくりと冷却されます。米国のモリステクノロジー社は、Ti-6Al-4V材のSLMとEBMの比較生産テストを実施しました。上図は、比較テストにおけるSLM部品とEBM部品の金属組織の比較です。左図は基本的に非常に微細な針状のマルテンサイトであり、右図は針状のα相が多く含まれています。SLM部品とEBM部品の金属組織には明らかな違いがあることがわかります。金属組織の違いにより、部品の機械的特性が必然的に異なります。次の表は比較試験片の引張試験性能データです。SLM試験片の強度は、水平方向と垂直方向の両方でEBM試験片よりも高く、塑性はEBMよりも低いことがわかります。しかし、2 つのプロセスで形成されたサンプルは、熱間等方圧プレス後には基本的に同じ構造と同様の機械的特性を示します。

4. 結論 上記の比較分析から、現在 2 つのプロセスはそれぞれ独自の特徴と利点を持ち、異なる分野に適用できることがわかります。 SLM は部品の詳細な特徴と複雑さの点でより多くの利点がありますが、EBM は部品の残留応力の制御において SLM よりも優れており、EBM 技術で製造された部品は熱処理を必要としません。

出典: 中国付加製造ネットワーク 詳しい情報:
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SLMレーザー選択溶融金属3Dプリント技術の詳細な説明
EBM電子ビーム溶融金属3Dプリント技術の詳しい説明

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