电子束选区熔化（EBSM）金属3D打印采用电子束作为能量源，在高真空环境下通过逐层熔化金属粉末的方式制造实体部件。由于电子束的功率高、材料对电子束能量吸收率高，EBSM技术具有制件致密度高、氧含量少、热应力低、不易变形开裂、粉末耗材价格低、打印效率高等特点，在金属材料特别是难熔难加工金属材料的3D打印方面具备独特优势和应用价值，在骨科医疗、航空航天等领域应用广泛。
在很长一段时期，EBSM技术的研究与应用绝大部分均基于金属设备和平台，国产自主装备处于空白。智束科技以实现国产高性能EBSM装备产业化为己任，朝着这一金属3D打印技术高峰发起冲击。早在2004年，以清华大学林峰教授为带头人的技术团队即开始瞄准EBSM技术，成功开发了国内首台实验系统EBSM-150，并获得国家发明专利。2015年，十余年的技术成果进行转化，成立智束科技并完成千万元融资。今天，历经多年研发，性能全面提升，在国内率先推出开源电子束金属3D打印机QbeamLab。
智束科技目前获得清华大学授权使用专利4项、获国家授权发明专利2项、实用新型专利7项、软件著作权2项，承担国家重点研发计划项目2项，承担天津市科技支撑计划1项，是国家增材制造产业联盟理事单位，入选天津市东丽区创新创业领军人才计划。
智束科技发布的电子束金属3D打印机具有六大特点：核心软件自主化、关键部件自主化、模块化可定制、工艺参数开源、自诊断自恢复、长时间稳定可靠。主要技术参数如下：最大成形尺寸200*200*240 mm3，精度±0.2mm，电子束最大功率3kW，电子束加速电压60kV，电子束流0-50mA，阴极类型为钨灯丝直热式，最小束斑直径200μm，电子束最大跳转速度10,000m/s，极限真空10-2Pa，氦气分压0.05-1.0Pa可调，采用网格扫描法加热粉床，粉床表面温度可达1100℃，采用主动式冷却块进行零件冷却，采用光学相机进行工艺监控。
智束科技发布了2款与电子束金属3D打印机配套使用的自主核心软件，一是切片软件GMslicer，软件具备自动布局排样功能，采用高效并行算法进行切片，可输出包括CLI在内的多种层片格式。二是工艺控制软件MetaBuild，该控制软件同时兼容CLI层片文件和STL三维模型文件；对7组共计百余项工艺参数开源，允许用户编程；所有模型的工艺参数包可分别指定，提高工艺优化效率，方便用户进行新材料开发。智束科技希望通过开源的打印设备与用户一起开发更多的新材料，打开3D打印更多的可能性。
QbeamLab电子束3D打印设备的送铺粉装置实现模块化、可定制，模块化设计的送铺粉装置可快速从真空室中整体拆装，每个模块的成形范围可定制，用户可以根据需要选择；模块化的送铺粉装置使得粉末清理更换更加高效，同时也为未来的连续化高效生产解决方案提供了接口。送铺粉装置采用主动式供粉专利技术，不依赖粉末流动性，具备更高的材料兼容性和可靠性，并且大大减少启动打印的粉末量。
QbeamLab电子束3D打印设备搭载的电子束源最大功率3kW，加速电压60kV。采用自主设计开发的聚焦扫描光学系统和高速线圈驱动器，最大跳转速度达10km/s，通过分时控制，可实现100束以上的分束扫描。
为解决粉床加热问题，QbeamLab设备采用网格扫描加热（GridHeat）专利技术，粉床的温度场更加均匀，热应力更低，可以最大限度地避免热应力导致的零件变形翘曲。
智束科技还在QbeamLab设备上搭载了基于机器视觉的电子束自动校准系统。在机器维护中，需要进行电子束校准以保持打印精度，经过校准后，电子束可以在大幅面扫描中动态聚焦。手动校准的数小时缩短至自动校准的数分钟，经过培训后用户可自行完成。
QbeamLab设备同时还搭载了增材制造在线监控模块AMonitor，该模块采用高分辨率相机逐层记录打印层片，分辨率达0.05mm，实现缺陷诊断和质量检查。
智束科技同时发布了和设备配套的两种Ti6Al4V材料，粒径范围45-105μm，一种采用旋转电极法制造，另一种采用电极感应气雾化法制造，以满足不同用户的需求。经过X射线断层扫描检测，QbeamLab设备打印的Ti6Al4V零件致密度达99.96%，这正是得益于电子束的高功率密度和高能量吸收率。基于QbeamLab打印平台，智束科技已经测试了316L不锈钢、TA15钛合金、钛铝金属间化合物、铝青铜、硬质合金等材料，将择机发布。
QbeamLab设备刚刚推出已经在2017年获得4个订单，包括中船重工集团、天津职业大学等知名企业和职业院校。值得一提的是，产品推出首年就获得某海外知名企业订单，成功实现国产高端金属3D打印机的出口。
来源：南极熊
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