EBM против SLM:ключевые различия, производительность и сравнение материалов для 3D-печати металлом

SLM (селективное лазерное плавление) и EBM (электронно-лучевое плавление) — это технологии 3D-печати методом плавления в слое порошка. Луч высокой энергии используется для плавления металлического порошка слой за слоем, чтобы в конечном итоге напечатать твердый компонент. SLM имеет лучшую точность и разрешение, чем EBM. С другой стороны, EBM может печатать быстрее по сравнению с однолучевыми SLM-машинами. Однако существуют машины SLM с 12 мощными лазерами, которые значительно повышают их скорость. EBM имеет меньший набор возможных материалов, в частности огнеупорные и стойкие материалы.

В этой статье мы сравним EBM и SLM с точки зрения сложности системы, материалов и технологий печати.

Определение EBM и сравнение с SLM

EBM (электронно-лучевая плавка) — это технология 3D-печати методом плавления в порошковом слое, которая используется для изготовления металлических деталей. Компания Arcam (позже выкупленная GE) разработала эту технологию совместно с Технологическим университетом Чалмерса в 1993 году. EBM избирательно плавит порошок металла или металлического сплава с помощью пучка высокоэнергетических электронных частиц. Это означает, что вместо заряженных фотонов, как в лазере, EBM использует заряженные электроны. Электронный луч отслеживает поперечное сечение слоя детали и расплавляет частицы металла вместе. После расплавления каждого слоя печатная платформа опускается и наносится еще один слой металлического порошка. Процесс печати EBM должен происходить в вакууме, чтобы предотвратить окисление детали из-за чрезвычайно высоких температур, создаваемых машиной. 

EBM имеет меньший ассортимент материалов, особенно огнеупорных и устойчивых материалов. По сравнению с EBM, SLM требует камеры, заполненной инертным газом, и позволяет печатать более точно.

Чтобы узнать больше, прочтите наше руководство по электронно-лучевой плавке.

Каковы преимущества EBM по сравнению с SLM?

Ниже перечислены некоторые ключевые преимущества EBM по сравнению с SLM:

• EBM способен печатать намного быстрее, чем SLM, по сравнению с однолучевой машиной SLM. Это связано с более широким лучом, генерируемым электронным лучом.
• EBM может направлять электронный луч со скоростью до 8000 мм/с. SLM, с другой стороны, имитирует скорость EBM, используя несколько лучей.

Каковы недостатки EBM по сравнению с SLM?

Ниже перечислены некоторые ключевые недостатки EBM по сравнению с SLM:

• EBM требует вакуумной среды. Это ограничивает размер деталей, которые можно изготовить, и усложняет машину.
• У EBM меньший диапазон возможных материалов по сравнению с SLM.

Определение УУЗР и сравнение с ДМ

SLM (селективное лазерное плавление) — это технология 3D-печати методом порошкового плавления, используемая для изготовления металлических деталей. УУЗР было впервые изобретено в 1995 году и коммерциализировано благодаря решениям УУЗР. SLM использует мощный волоконный лазер для выборочного плавления металлического порошка. Лазер создает жидкую лужу металла везде, где он контактирует с металлическим порошком. Лазерный луч отслеживает поперечное сечение слоя детали и расплавляет частицы металла вместе. После каждого слоя печатная платформа опускается и наносится еще один слой металлического порошка. В SLM используется рабочая камера, заполненная инертным газом. SLM очень похож на EBM, но вместо этого для плавления металлического порошка используется до 12 мощных лазеров. Также можно использовать различные металлы и сплавы.

Каковы преимущества УУЗР по сравнению с ДМ?

Ниже перечислены некоторые ключевые преимущества SLM по сравнению с EBM:

• С помощью SLM оператор может регулировать ширину луча для обеспечения высокой скорости или высокой точности.
• УУЗР может использовать более широкий спектр материалов по сравнению с ДМ.

Каковы недостатки УУЗР по сравнению с ДМ?

Некоторые ключевые недостатки SLM по сравнению с EBM:

• Детали SLM, как правило, имеют более высокое внутреннее напряжение, чем EBM. SLM часто требует термообработки после сборки для уменьшения остаточных напряжений.
• Однолучевая машина SLM печатает медленнее, чем машина EBM.

Таблица сравнения EBM и SLM

В таблице 1 ниже перечислены некоторые из наиболее распространенных свойств EBM по сравнению с SLM:

Атрибут EBM УУЗ

Атрибут

Количество балок

ДМ

1 - Очень быстрое позиционирование луча

УУЗР

Доступны машины с 1, 4 и 12 лучами 

Атрибут

Мощность луча

ДМ

4500 Вт

УУЗР

1000 Вт

Атрибут

Требуется вакуумная камера для объема печати

ДМ

Да

УУЗР

Нет – требуется защита от инертного газа

Атрибут

Высота слоя

ДМ

70 микрон

УУЗР

от 20 до 50 микрон

Атрибут

Детали имеют изотропные свойства материала

ДМ

Да

УУЗР

Да

Атрибут

Детали необходимо охлаждать после печати

ДМ

Да – часто на ночь

УУЗР

Да

Атрибут

Детали нуждаются в опорных конструкциях

ДМ

Да

УУЗР

Да

Атрибут

Самый большой объём печати

ДМ

350 наружный диаметр x 430 мм (цилиндр)

УУЗР

600 х 600 х 600 мм

Таблица 1. Сравнение EBM и SLM

Принтеры SLM имеют лучшее разрешение по высоте слоев, чем EBM, а также имеют больший объем печати. EBM имеет более быстрое позиционирование луча, что означает, что он может достигать высоких скоростей без необходимости использования нескольких лучей. 

EBM и SLM:сравнение технологий

И EBM, и SLM представляют собой технологии плавления в порошковом слое, в которых для плавления металлического порошка используется мощный луч. Однако EBM использует пучок электронов, а SLM использует несколько мощных волоконных лазеров.

EBM и SLM:сравнение материалов

SLM может печатать широким спектром металлов, включая большинство сплавов на основе железа, алюминия, никеля, кобальта и меди. С другой стороны, EBM подходит для меньшей группы сырья, включая Ti6AL4V (титановый сплав), Inconel® 718 (никелевый сплав) или CoCrMo (кобальтовый сплав).

EBM и SLM:сравнение приложений

EBM широко используется в аэрокосмической промышленности для изготовления лопаток турбин, а также в медицинской сфере для производства ортопедических имплантатов. УУЗР используется для производства продукции в этих же отраслях, но также находит применение в автомобильной, строительной и ювелирной промышленности.

EBM и SLM:сравнение объема печати

SLM имеет немного больший доступный объем сборки по сравнению с EBM. Это означает, что SLM может печатать отдельные детали большего размера или детали, которые могут соответствовать большему количеству вложенных более мелких деталей. Размер EBM ограничен необходимостью печати в вакуумной камере. 

EBM и SLM:сравнение качества поверхности

EBM имеет немного худшее качество поверхности по сравнению с SLM. Это связано с большей шириной луча EBM, что создает более шероховатый вид между каждым слоем. Хотя и SLM, и EBM могут потребовать последующей обработки критических участков, EBM имеет заметно разную поверхность. 

EBM и SLM:сравнение затрат

В среднем машина SLM начального уровня может стоить более 350 000 долларов США, тогда как принтер EBM может стоить от 100 000 до 250 000 долларов США.

Каковы взаимные альтернативы EBM и SLM?

Ниже представлена взаимная альтернатива EBM и SLM:

• DMLS: DMLS (прямое лазерное спекание металла) — это процесс плавления порошкового слоя, при котором металлический порошок плавится вместе с помощью волоконного лазера, аналогичный SLM. Однако DMLS имеет лучшее разрешение, чем EBM или SLM, и обычно использует несколько лазеров с более низкой энергией. 

Каковы сходства между EBM и SLM?

Ниже перечислены некоторые сходства между EBM и SLM:

1. И EBM, и SLM используются для печати металлических деталей.
2. И EBM, и SLM используют энергетические лучи для плавления металлического порошка в готовую деталь.

Каковы другие сравнения EBM помимо SLM?

Альтернативная технология 3D-печати EBM:

• EBM против DED: DED (осаждение направленной энергии) — это технология печати металлом, при которой металлическая проволока подается к печатному соплу. Затем металл плавится в сопле и слой за слоем наносится на рабочую пластину, аналогично печати FDM (моделирование плавлением). В результате производятся детали, обладающие изотропными механическими свойствами. 

Каковы другие сравнения УУЗР помимо ДМ?

Альтернативная технология 3D-печати SLM:

• SLM против SLS: Селективное лазерное спекание можно сравнить с SLM, поскольку обе технологии используют лазер для плавления порошкового материала по одному слою в готовую деталь. SLS, однако, может печатать только пластиком. Ранние принтеры по металлу просто спекали металлические частицы вместе, поскольку они не могли создавать лужу расплавленного металла, как современные машины. Дополнительную информацию можно найти в нашей статье о SLM и SLS.

Сводка

В этой статье обобщены различия между технологиями 3D-печати EBM и SLM.

Чтобы узнать больше о EBM и SLM и помочь выбрать идеальную технологию для ваших продуктов, свяжитесь с представителем Xometry.

Xometry предлагает полный спектр услуг 3D-печати для нужд вашего проекта. Посетите нашу систему мгновенных котировок, чтобы получить бесплатное ценовое предложение без каких-либо обязательств за считанные минуты.

Уведомления об авторских правах и товарных знаках

1. Inconel® является зарегистрированной торговой маркой подразделения Huntington Alloys корпорации Special Metals Corp., Хантингтон, Западная Вирджиния.

Отказ от ответственности

Содержимое этой веб-страницы предназначено только для информационных целей. Xometry не делает никаких заявлений и не дает никаких гарантий, явных или подразумеваемых, относительно точности, полноты или достоверности информации. Любые параметры производительности, геометрические допуски, конкретные конструктивные особенности, качество и типы материалов или процессов не должны рассматриваться как представляющие то, что будет доставлено сторонними поставщиками или производителями через сеть Xometry. Покупатели, желающие получить расценки на детали, несут ответственность за определение конкретных требований к этим деталям. Для получения дополнительной информации ознакомьтесь с нашими положениями и условиями.

Дин МакКлементс

Дин МакКлементс — дипломированный инженер с отличием в области машиностроения с более чем двадцатилетним опытом работы в обрабатывающей промышленности. Его профессиональный путь включает в себя важные должности в ведущих компаниях, таких как Caterpillar, Autodesk, Collins Aerospace и Hyster-Yale, где он развил глубокое понимание инженерных процессов и инноваций.

Прочтите другие статьи Дина МакКлементса



Освоение прямого лазерного спекания металлов (DMLS):инновации, история и влияние на промышленность DLP и LCD 3D-печать:ключевые различия и экспертное сравнение