GE即将推出Point Melt电子束3D打印新技术，称将改变游戏规则

最新推荐文章于 2024-06-30 08:53:16 发布

原创最新推荐文章于 2024-06-30 08:53:16 发布 · 881 阅读

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点熔（Point Melt）是一种电子束熔化策略，用于增材制造，其中粉末床通过小点熔化而不是通常的线熔化。该技术可以实现更精确的温度控制，降低温度梯度和烧结需求。因此，使用点熔化生产的金属部件可以从减少悬垂所需的支撑和提高表面质量中受益。点熔化还可以定制微观结构，例如在同一区域进行多次点熔，从而实现熔池控制和由此产生的微观结构。GE对这项称之为Point Melt的技术很有信心，认为将改变游戏规则！

线熔化与点熔化的区别

同一零件的不同位置或者不同零件，几何形状是不一样的。传统的EBM会根据几何形状整体填充线条，这些线条有长有短，这些长短线条所分配的功率和速度是不一样的，这与激光有很大的差别。长线会用大的功率，而短的线条会用小功率配合不同的速度来实现均匀熔化。总体来说，因为长线条和短线条的具体填充，小的结构和比较高的大的结构，热熔融的效果是会有差异的。这个差异也会导致整个幅面的温度不均匀，不均匀就会导致翘曲、变形等现象出现。

Point Melt扫描策略摒弃了传统的线填充，通过点和点填充，程序可精确的控制每个点的能量输入，实现点熔化。点和点之间有一定的距离，避免相互之间的热影响；而且它的尺寸结构很小，可实现整个幅面的温度更均匀，熔融效果更一致。而且不只是水平方向的均匀性，甚至发现纵向与横向是没有太大差异的，这与传统的打印效果完全不同。

点熔化可实现无支撑打印

通常认为EBM技术不需要添加支撑，但是在实际的应用过程中仍然需要。EBM技术中的支撑起到的更多作用实际上是导热。这一点不像激光那样，除了导热以外还会起到固定零件、防止应力变形的作用。在EBM技术中，扫描线的开头、中间、结尾都会有能量差异，支撑往往是为了避免局部的热聚集，所以支撑往往只有10-20mm高，而且不用接到基板上面。

精确的能量控制是关键，这一点跟EOS的无支撑技术从熔化效果上来说是一样的，但是实现的方法不一样。避免了过多的能量，进而不会导致局部翘曲和局部应力，故而不再需要添加支撑。

传统EBM下的线扫描与点熔无支撑打印

点熔无支撑打印的假体

除此之外，激光的无支撑技术实际上很难做到真正完全的无支撑。因为技术本身所具有的特点，内应力在打印过程中无法被完全消除，仍然需要一些支撑结构进行加强。而电子束打印下的Point Melt技术，具有更均匀的热量分布，几乎没有内应力，也不需要做后期的热处理，所以就可以完全抛弃支撑。

点熔化可获得更好的表面质量

EBM技术打印的零件往往表面质量较差，因为高温预热，以及扫描先开始位置的高能量导致热量传输到下层以及熔池外侧，进而造成粘粉，导致表面很粗糙。点熔化技术通过精确控制能量，避免了能量富集，通过点扫描配合跳转，可以避免点和点之间的热影响，从而可以精确控制温度，防止过多的热量传输。

点熔技术下的零件粗糙度与SLM技术对比

通过Point Melt技术，所打印的零件表面粗糙度在RA8-18μm之间，这个表面粗糙度几乎跟激光SLM打印的零件纵向的表面粗糙度一致。

点熔化有助于控制微观组织

根据GE公布的技术资料，点熔技术有助于控制微观组织，在宏观上影响材料的力学性能。由于精确控制温度和凝固过程，可实现：

•各向同性凝固，晶粒小且几乎均匀分布；

•定向凝固，晶粒在构建方向上取向；

•混合凝固，零件在不同高度具有不同的凝固策略。

由点熔技术实现的微观结构控制

点熔技术下实现的各向同性制造

总的来说，通过不同的扫描策略，可以获得功能部件，以使同一零件的不同位置具有定制的性能。例如，打印涡轮叶片的根部可进行各向同性凝固，而主叶片体可进行定向凝固。

GE称Point Melt将改变游戏规则

据业内人士，点熔化技术可以使零件的不同角度获得几乎一致的表面粗糙度；而且在打印过程中，电子束打印不会像激光那样产生大的应力，点熔化技术还真正可以实现无支撑打印。这三点使电子束打印的应用潜力进一步释放，主要体现在打印过程前后的环节上。

传统EBM或SLM工艺仍旧需要大量的人工添加支撑、去除支撑甚至去应力退火。国内的一些增材制造工厂，基本上都会培养比较大的技术团队进行打印路线的制定。包括添加支撑，如何进行后续的机加工，以及后续的热处理等等流程。这部分的人员学历很高，技术难度也是有的，而且并不是百分百成功，因为内应力有一些是可以模拟的，但有一些往往都是根据经验来做的。这部分人员需要企业花很大的成本去培养他们的技术能力，从而来提高零件的打印成功率。

点熔技术的出现，使金属3D打印更加便利化。这项技术因为整体变形很小，不需要去考量具体怎么去摆放零件，在未来更为智能化的软件操控下，工程师可直接往设备上导入几个STP格式的文件，或者是其他格式的CAD文件，系统会自动摆放，如尽量密实，尽量降低打印高度，这就完全不需要很多技术人员去加支撑、摆放以及进行其他后处理。

自动化的决策将很多的技术难度完全抹平，任何的工厂都可以直接拿来使用，大大降低了技术的使用难度。GE对这项技术寄予厚望，认为其将该改变游戏规则。

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