賽隆湯慧萍：國產粉末床電子束3D列印技術的機遇與挑戰

電子束金屬3D列印技術是金屬3D列印的主流技術之一，但目前從全球的情況來看，從事這方面技術研究的機構和公司仍少於激光金屬3D列印技術。因此，平時我們很少有全面了解該項技術的機會，2018年1月28日，「中國增材製造產業發展渭南高峰論壇」在渭南高新區舉辦，南極熊獲悉，在此次大會上，金屬多孔材料國家重點實驗室主任、西安賽隆金屬材料有限責任公司董事長湯慧萍女士發表主題演講。全面介紹了粉末床電子束3D列印技術的機遇與挑戰，並介紹了賽隆金屬在產業化方面的進展。

下文根據湯慧萍女士現場講話整理：

金屬多孔材料國家重點實驗室主任、西安賽隆金屬材料有限責任公司董事長湯慧萍女士

粉床電子束增材製造技術與激光類似，也是先鋪一層金屬粉，然後電子束掃描、列印，跟激光不一樣的地方是粉床電子束能夠將粉末床進行預熱，所以有一個中間預熱的過程。還有一個最大的技術特點，跟激光相比，粉床電子束的能量利用率在75%以上，而激光比這低的多。所以在列印高熔點、難熔金屬的時候粉床電子束表現出比較獨特優勢。

粉床電子束是在真空下進行的，所以對活性金屬，包括鈦、鋯更潔凈、性能更好，而且預熱可以降低成形的應力。金屬裡頭有一類叫金屬間化合物，比較脆，用粉床電子束打由於可以預熱，可以控制熱應力，保證不出現裂紋。粉床電子束成形效率比激光的高，所用的粉末比較粗，粗粉比細粉更便宜，鈦合金粉每公斤控制在1000塊錢以下，所以成本也相對低一些。

粉床電子束最早是瑞典的Arcam公司開始做的，已經發展到了三大系列的裝備。2016年GE公司收購了Arcam70%多的股份，2017年增持到95%的股份，目前正在運作把剩餘5%股份也把它收購。GE一開始就跟Arcam公司合作做鈦鋁葉片的3D列印，現在已經是能夠在2024年有一個很大的計劃。另外Rolls-Royce公司在SEBM製備鈦合金葉片、鎳基合金單晶葉片方面都非常出色。

我國SEBM的研究晚於瑞典Arcam。2004年清華大學申請了第一個粉床電子束裝備的專利，2007年西北有色金屬研究院和清華大學合作製作了第一台列印鈦合金的粉末床電子束設備，2011年西北有色金屬研究院院採購了兩台Arcam的設備，這些研究工作發表了一些相關的論文。在醫療植入物方面，我們在臨床已經有300多例應用，另外在航空航天領域用的鈦合金3D列印部件也非常多，包括一些內流道的複雜零件和一些多孔零件。

2013年將這個技術進行轉化，註冊了西安賽隆金屬材料有限責任公司，從粉末原料到3D列印裝備，到最終3D列印服務，成為了一個全產業鏈服務模式。

2015年賽隆公司推出國家第一台開源的SEBM商業化裝備，因為是開源的可以調整很多工藝，適應我們開發不同材料的要求。目前賽隆已經賣出了三台粉末床電子束裝備，而且通過用戶驗收，用戶使用情況也非常好。

除了粉末床電子束3D印表機之外，賽隆還研發了等離子旋轉電極霧化制粉設備，目前已經交付了三台旋轉電極霧化制粉裝備。

我們國家的粉末床電子束方面和國外沒有代差，還是非常有機會的，但是國內電子槍、電源這些備件有一定差距，所以後面我們還有很多工作需要去做，來滿足我們自己想做的零件的要求。

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