我が国は、大判金属3Dプリント電子銃アレイスキャン技術、清華智樹電子ビームEBMで画期的な進歩を達成しました。

2021年11月30日、南極熊は、天津青岩智樹科技有限公司が中国独自に開発した2 × 2電子銃アレイを使用して、直径400mmのチタン合金部品の印刷を完了したことを知りました。これは、中国が世界で初めて大判電子銃アレイスキャンを実現し、大規模な電子ビーム選択溶融（EBSM）技術のさらなる実現に向けて強固な基礎を築いたことを示しています。

△電子銃アレイスキャン法で作製したチタン合金部品（直径400mm）
電子ビーム選択溶融法（EBSM）は、高エネルギー電子ビームをベースとした粉末床溶融積層造形技術です。中空構造、多孔質構造、グリッド構造などの複雑な一体構造の加工・製造に使用でき、軽量で高性能な製品構造を実現します。

EBSM技術は、エネルギー効率が高く、出力が高く、粉末床温度が高く、部品の内部応力が低いという特徴があり、チタン合金、チタンアルミニウム合金、耐熱合金、耐火金属などの高性能で加工が難しい材料の複雑な部品の積層造形を実現できます。成形効率が高く、コストが低く、大規模な量産や緊急時の迅速な対応製造のニーズを満たすことができます。欧米諸国では、航空宇宙、医療機器などの業界で金属部品の大規模製造に採用されています。しかし、EBSM の装置とプロセスは使用が比較的難しく、現在、少数の国でのみ習得されています。さらに、それらはすべて単一の電子銃技術を使用しており、成形領域が小さく、成形部品のサイズが限られているため、大型の航空宇宙部品の製造のニーズを満たすことは困難です。

第13次5カ年計画期間中、天津青岩智書科技有限公司は、清華大学、中国科学院電気工学研究所などの部門と協力して、科学技術部の積層造形およびレーザー製造の重点研究開発計画の「高出力、長寿命、マルチモード電子銃およびアレイの研究開発と積層造形への応用」プロジェクトに取り組みました。このプロジェクトの支援により、国産の長寿命・高安定性電子銃の設計・製造技術が飛躍的に進歩し、2×2電子銃アレイを搭載した大判EBSM研究検証プロトタイプの開発に成功し、銃間干渉、スキャンスプライシング、マルチガン統合などの技術的問題を解決しました。プロジェクトチームの懸命な努力の結果、電子銃アレイに基づく大型チタン合金部品のEBSM成形が世界で初めて実現され、我が国はこの分野で世界をリードするようになりました。

△2×2電子銃アレイを搭載した大型EBSM研究検証用試作機（走査面積430mm×430mm）
電子銃アレイ技術の飛躍的進歩は、我が国が大規模EBSM積層造形技術において重要な技術的進歩を遂げたことを意味するだけでなく、我が国がEBSM技術を完全に習得したことを示しており、特にEBSMの産業応用に不可欠な高精度、高信頼性の電子銃システムが独立した制御を実現し、効率的で高性能な積層造形技術であるEBSMの我が国における産業応用に保証を与えています。

このプロジェクトの主導企業である天津青岩智樹科技有限公司が独自に開発した3kW単結晶陰極電子銃の陰極寿命は800時間を超え、国際的に同種の製品と同等レベルに達した。同時に、電子銃アレイのスキャンを確実にするために、電子銃の状態監視、電子銃の自己診断と自己回復、処理パラメータのリアルタイム修正などの機能も開発し、複雑なマルチガンシステムの安定した動作を確保しています。

清華大学清華智樹科技有限公司は2015年に設立され、清華大学天津先進設備研究所を基盤としてEBSM技術に注力し、科学研究機関、整形外科医療機器メーカー、航空宇宙メーカーなどの顧客向けに国産EBSM設備3シリーズ6モデルを発売し、国内外の主流企業で採用され、高い評価を得ています。その中で、 QbeamAreo350-700は現在世界最大の商用EBSM装置であり、最大造形サイズは350mm × 350mm × 700mmで、高さ620mmの部品を印刷するのにわずか130時間しかかかりません。

EBSM装置の商用化の急速な推進と電子銃アレイ技術の飛躍的進歩は、清華智樹社が電子ビーム選択溶融金属積層造形技術の産業応用において重要な進歩を遂げ、徐々に独立した、制御可能な、革新的な技術体系を確立し、わが国における関連分野における積層造形技術の普及と応用に強力な保証を提供していることを示しています。

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我が国は、大判金属3Dプリント電子銃アレイスキャン技術、清華智樹電子ビームEBMで画期的な進歩を達成しました。

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