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1、采用电子束熔融技术采用电子束熔融技术(EBM)的快速制造技术的快速制造技术Free Form Fabrication machines for Direct Manufacturing采用电子束熔融技术采用电子束熔融技术(EBM)(EBM)的的快速制造技术快速制造技术2005-01-192Free Form Fabrication machines for Direct Manufacturing1.概要2.EBM S12系统3.成功案例4.材料综述综述2005-01-193Free Form Fabrication machines for Direct Manufacturing 1 1
2、概要概要 1.1 1.1 ArcamArcam 简介简介简介简介- -EBMEBM技术创新于技术创新于技术创新于技术创新于9090年代初期的瑞典年代初期的瑞典年代初期的瑞典年代初期的瑞典- -19971997年年年年ArcamArcam 有限公司成立有限公司成立有限公司成立有限公司成立- -上市于斯德哥尔摩股票交易所上市于斯德哥尔摩股票交易所上市于斯德哥尔摩股票交易所上市于斯德哥尔摩股票交易所- -20022002年年年年BetaBeta 机器上市机器上市机器上市机器上市- -20032003年年年年3 3月第一台月第一台月第一台月第一台EBM S12 EBM S12 机器上市机器上市机器上市
3、机器上市- -20072007年年年年4 4月月月月 EBMA2EBMA2成功上市成功上市成功上市成功上市- -全球目前有超过全球目前有超过全球目前有超过全球目前有超过3030台该设备投入使用台该设备投入使用台该设备投入使用台该设备投入使用- -欧洲欧洲欧洲欧洲, ,亚洲亚洲亚洲亚洲, ,美国均有分支机构美国均有分支机构美国均有分支机构美国均有分支机构2005-01-194Free Form Fabrication machines for Direct Manufacturing1.2 Arcam产品与服务产品与服务EBM设备设备技术支持与服务技术支持与服务提供金属粉末与耗材提供金属粉末与耗
4、材2005-01-195Free Form Fabrication machines for Direct Manufacturing1.1.3 3 应用领域应用领域医疗领域医疗领域 航空、航天领域航空、航天领域航空、航天领域航空、航天领域 汽车制造等领域汽车制造等领域汽车制造等领域汽车制造等领域2005-01-196Free Form Fabrication machines for Direct Manufacturing1.1.4 4 我们的客户我们的客户Examples of clients include Examples of clients include Examples of
5、 clients include Examples of clients include End UsersEnd UsersBoeing Phantom Works, St Louis, USABoeing Phantom Works, St Louis, USANASA, Marshall Space Flight Center, USANASA, Marshall Space Flight Center, USANakashima Medical, JapanNakashima Medical, JapanService BureausService BureausCalRAM, USA
6、CalRAM, USAMedical Modeling, USMedical Modeling, USFruth Innovative Technologien, GermanyFruth Innovative Technologien, GermanyResearch InstitutesResearch InstitutesNorth Carolina State University, USA North Carolina State University, USA Erlangen University, GermanyErlangen University, GermanyRoyal
7、 College of Art, London, UKRoyal College of Art, London, UK2005-01-197Free Form Fabrication machines for Direct Manufacturing1.1.5 5 材料材料目前可用材料目前可用材料 Ti6Al4VTi6Al4V Ti6Al4V ELITi6Al4V ELI 钛粉钛粉 Commercially Pure, Grade 2Commercially Pure, Grade 2 CoCr, ASTM F75CoCr, ASTM F75研发中的材料研发中的材料 Inconell 718,
8、 625Inconell 718, 625 Beryllium/AlBeMetBeryllium/AlBeMet GRCop-84GRCop-84 TiAlTiAl MMCsMMCs Stainless Steels - 316L, 17-4PHStainless Steels - 316L, 17-4PH Gradient MaterialsGradient Materials Aluminium AlloysAluminium Alloys一般力学性能一般力学性能: : 强度强度 & & 弹性弹性 硬度硬度 化学成份化学成份 热性能热性能100% 100% 致密度致密度致密度致密度2005
9、-01-198Free Form Fabrication machines for Direct Manufacturing1.1.6 6 过程概述过程概述1. CAD-模型通过3D,CAD或对患者的CT扫描进行设计CAD文件存贮为STL文件模式，STL文件将被转换成SLC文件，并传输到Arcam EBM系统2. EBM通过Arcam EBM设备逐层融化金属粉末3.金属零件可快速得到所需要的金属零件!2005-01-199Free Form Fabrication machines for Direct Manufacturing1.1.7 7 电子束熔融电子束熔融 (EBM) 电子是通过加热
10、到电子是通过加热到电子是通过加热到电子是通过加热到2500250025002500CCCC的丝的丝的丝的丝极被释放出来极被释放出来极被释放出来极被释放出来 然后通过阳极加速到光速的一半然后通过阳极加速到光速的一半然后通过阳极加速到光速的一半然后通过阳极加速到光速的一半 感应地带透镜把电子束带到聚焦感应地带透镜把电子束带到聚焦感应地带透镜把电子束带到聚焦感应地带透镜把电子束带到聚焦线圈线圈线圈线圈 磁场控制电子束的偏转磁场控制电子束的偏转磁场控制电子束的偏转磁场控制电子束的偏转 当电子轰击金属粉末时当电子轰击金属粉末时当电子轰击金属粉末时当电子轰击金属粉末时, , , ,动能被转动能被转动能被转
11、动能被转化为热能化为热能化为热能化为热能. . . . 热能融化金属粉末热能融化金属粉末热能融化金属粉末热能融化金属粉末 通过电流来控制电子束能量通过电流来控制电子束能量通过电流来控制电子束能量通过电流来控制电子束能量2005-01-1910Free Form Fabrication machines for Direct Manufacturing1.1.8 8 EBM 特性特性狭小的电子束能够产生强大功率狭小的电子束能够产生强大功率狭小的电子束能够产生强大功率狭小的电子束能够产生强大功率 (4 kW) (4 kW) 高加工温度高加工温度高加工温度高加工温度电子束偏转不用移动部件电子束偏转不
12、用移动部件电子束偏转不用移动部件电子束偏转不用移动部件真空制造使生产出的产品具有高强度的特性真空制造使生产出的产品具有高强度的特性真空制造使生产出的产品具有高强度的特性真空制造使生产出的产品具有高强度的特性. . 良好的热环境保证了部件的形状稳定性和低残余应力良好的热环境保证了部件的形状稳定性和低残余应力良好的热环境保证了部件的形状稳定性和低残余应力良好的热环境保证了部件的形状稳定性和低残余应力可以熔化高熔点金属及不同种类的合金可以熔化高熔点金属及不同种类的合金可以熔化高熔点金属及不同种类的合金可以熔化高熔点金属及不同种类的合金2005-01-1911Free Form Fabrication
13、 machines for Direct Manufacturing整体性能整体性能100%致密度致密度好于铸件，部分指标超过锻好于铸件，部分指标超过锻件件Controlled grain size高强度高强度快速的，经济的生产快速的，经济的生产快速的制造快速的制造高的能量利用率高的能量利用率金属粉末可循环使用金属粉末可循环使用1.1.9 9 核心价值核心价值2005-01-19122 2EBM S12EBM S12系统系统2.1 Arcam EBM S12监视窗口触摸屏显示器真空室： 成型仓, 粉末容器及粉末分配器电子束枪 及聚焦和偏转系统 控制盘高压电源2005-01-1913Free F
14、orm Fabrication machines for Direct Manufacturing2.2 2.2 用户界面用户界面触摸屏显示器键盘视频显示加工过程 观测监视窗口2005-01-1914Free Form Fabrication machines for Direct Manufacturing2.3 2.3 粉末循环利用系统粉末循环利用系统 95% 粉末利用率粉末利用率粉尘少，操作安全粉尘少，操作安全 回收过程完全封闭回收过程完全封闭2005-01-1915Free Form Fabrication machines for Direct Manufacturing2.4 2.
15、4 Arcam EBM S12 技术数据技术数据成型仓容积250 x 250 x 200 mm最大制造尺寸210 x 210 x 200 mm熔解速度0.3-0.5 m/s层厚度0.050- 0.200 mm电子束扫描速度 1000 m/s电子束定位准确性 +/- 0.05 mm电子束最大输出功率4 kW电源3 x 400 V, 32 A, 7 kW机器尺寸 Approx. 1800 x 900 x 2200 mm重量1350 kg操作系统PC / XP ProfessionalCAD 格式Standard: STL网络Ethernet 10/100质量认证CE2005-01-1916Free
16、 Form Fabrication machines for Direct Manufacturing 3 成功案例成功案例 3.1 医疗领域的应用医疗领域的应用3.1.1 看不见的支持体 发展发展“软软” ” 支架以便制造后容易移动支架以便制造后容易移动 可部分熔结的可部分熔结的, ,100%100%100%100% 可再用粉末可再用粉末 用手移动容易用手移动容易 使使”堆堆”造型成为可能造型成为可能2005-01-1917Free Form Fabrication machines for Direct Manufacturing3.1.2 3.1.2 植入物制造植入物制造我们的技术在医疗
17、植入我们的技术在医疗植入,医疗修复、整形领域有独特优势医疗修复、整形领域有独特优势制造过程快捷：制造过程快捷：CT或或MRI数据数据CAD模型模型植入物植入物.不用模具，可个性化订制。不用模具，可个性化订制。生产过程中不用设定时间生产过程中不用设定时间可制造成多孔结构或表面网格结构可制造成多孔结构或表面网格结构CAD到金属成型十分快捷，与传统工艺相比成本低廉到金属成型十分快捷，与传统工艺相比成本低廉2005-01-1918Free Form Fabrication machines for Direct Manufacturing3.1.3 3.1.3 定制的植入物定制的植入物材料材料: :
18、Ti6Al4VTi6Al4V制造时间制造时间: : hours hours材料材料: : Ti6Al4VTi6Al4V大小大小: : 5 x 20 x 55 mm5 x 20 x 55 mm重量重量: :- -制造时间制造时间: : hours/6pieces hours/6pieces2005-01-1919Free Form Fabrication machines for Direct Manufacturing3.1.4 3.1.4 直接来源于扫描的部件直接来源于扫描的部件材料材料: : Ti6Al4VTi6Al4V大小大小: : 225 x 160 x 170 mm225 x 160
19、 x 170 mm重量重量: :2.52.5 kg kg制造时间制造时间: : 24 hours24 hours2005-01-1920Free Form Fabrication machines for Direct Manufacturing3.1.5 3.1.5 可控制的多孔性可控制的多孔性可制造成多孔结构或表面网格结构可制造成多孔结构或表面网格结构有利于人体组织与植入物的结合，节省制造时间。有利于人体组织与植入物的结合，节省制造时间。2005-01-1921Free Form Fabrication machines for Direct Manufacturing3.1.6 3.1.
20、6 3.1.6 3.1.6 先进的网格结构先进的网格结构先进的网格结构先进的网格结构此网格结构适于生产支架、脊椎管等小结构部件。此网格结构适于生产支架、脊椎管等小结构部件。重量轻重量轻有利于人体组织与植入物的结合有利于人体组织与植入物的结合2005-01-1922Free Form Fabrication machines for Direct Manufacturing栅格组织栅格组织栅格组织栅格组织材料材料: : Ti6Al4VTi6Al4V大小大小: : 20 x 55 x 165 mm20 x 55 x 165 mm制造时间制造时间: : 6 hours6 hours2005-01-1
21、923Free Form Fabrication machines for Direct Manufacturing3.1.7 3.1.7 3.1.7 3.1.7 髋臼杯髋臼杯髋臼杯髋臼杯 材料材料: : Ti6Al4VTi6Al4V全密度核全密度核. .外表面或者是全密度外表面或者是全密度, ,或是低孔积率或是低孔积率, ,或是高或是高孔积率孔积率. .低孔积率低孔积率高孔积率高孔积率2005-01-1924Free Form Fabrication machines for Direct Manufacturing3.2 3.2 航天领域的应用航天领域的应用航天领域的应用航天领域的应用起落
22、架组成部分起落架组成部分起落架组成部分起落架组成部分材料材料: :Ti6Al4VTi6Al4V重量重量: :4,5 kg4,5 kg2005-01-1925Free Form Fabrication machines for Direct Manufacturing火箭发动机部件火箭发动机部件MaterialMaterial: : Ti6Al4V ELITi6Al4V ELI Size: Size: 140 x 80 mm 140 x 80 mm Weight:Weight: 2,5 kg2,5 kg2005-01-1926Free Form Fabrication machines for
23、Direct Manufacturing3.3 其他领域的应用其他领域的应用赛车变速箱体赛车变速箱体Material: Material: Ti6Al4VTi6Al4VWeight:Weight:2,5 kg2,5 kg2005-01-1927Free Form Fabrication machines for Direct Manufacturing赛车悬挂部件赛车悬挂部件材料材料: : Ti6Al4VTi6Al4V大小大小: : 160 x 210 x 105 mm160 x 210 x 105 mm重量重量: :1130 grams1130 grams2005-01-1928Free F
24、orm Fabrication machines for Direct Manufacturing用于破损实验的脊椎模型用于破损实验的脊椎模型材料材料: : Ti6Al4VTi6Al4V所有部件被组装成为一个构件所有部件被组装成为一个构件2005-01-1929Free Form Fabrication machines for Direct Manufacturing4 4 应用材料应用材料材料的性能满足实际应用材料的性能满足实际应用的需要的需要Arcam 研发的材料具有研发的材料具有一流的机械性能一流的机械性能所有材料在出厂前都经过所有材料在出厂前都经过严格检验。严格检验。4.1 Arca
25、m4.1 Arcam材料2005-01-1930Free Form Fabrication machines for Direct Manufacturing4.2 4.2 化学成分化学成分没有添加剂和粘合剂没有添加剂和粘合剂稳定的化学成分取决于稳定的化学成分取决于:好的真空度好的真空度1 1千万次千万次千万次千万次 弹性模量弹性模量弹性模量弹性模量 120 GPa120 GPa* *经热等静压处理后经热等静压处理后经热等静压处理后经热等静压处理后应用应用应用应用: : 医疗植入物医疗植入物医疗植入物医疗植入物 航天领域航天领域航天领域航天领域 低温应用低温应用低温应用低温应用2005-01-
26、1933Free Form Fabrication machines for Direct Manufacturing4.5 4.5 Arcam ASTM F75 Arcam ASTM F75 钴铬合金钴铬合金 中等强度和硬度中等强度和硬度中等强度和硬度中等强度和硬度 高抗腐蚀性高抗腐蚀性高抗腐蚀性高抗腐蚀性 机械性能机械性能机械性能机械性能: : 屈服强度屈服强度屈服强度屈服强度 (Rp 0,2)(Rp 0,2)600 MPa600 MPa 抗拉强度抗拉强度抗拉强度抗拉强度(Rm)(Rm) 900 MPa900 MPa 硬度硬度硬度硬度 34 HRC34 HRC 延伸率延伸率延伸率延伸率10
27、%10% 应用应用应用应用: : 矫形植入矫形植入矫形植入矫形植入 假体假体假体假体 航空航空航空航空 2005-01-1934Free Form Fabrication machines for Direct Manufacturing 我们的服务我们的服务 加工服务加工服务 购买设备咨询服务购买设备咨询服务2005-01-1936Free Form Fabrication machines for Direct Manufacturing联系我们联系我们联系我们联系我们: 工厂地址工厂地址: 北京市昌平区科技园区火炬街北京市昌平区科技园区火炬街30号号(102200) 办公地址办公地址: 北京市朝阳区霄云路北京市朝阳区霄云路27号庆安大厦号庆安大厦412B(100027) 电话电话: 13911525614 010-64614392 69702545 69709755 联系人联系人: 程程 龙龙 电子邮箱：电子邮箱： 2005-01-1937
