每秒4000米，将图案熔化在粉末层上的灵活构建对3D打印行业带来何种影响？

| 3DScienceValley · 2024/10/30

根据3D科学谷的市场洞察，电子束粉末床熔融技术在市场上的接受度较高，特别是在航空航天、汽车、医疗植入物和生物材料等领域。E-PBF电子束粉末床熔融技术因其在制造过程中能够保持材料的化学成分而在真空环境中受到青睐，特别适用于铝和钛合金等活性材料的制造，这些材料因其轻质、高强度和良好的耐腐蚀性而在汽车和航空航天领域得到广泛应用。E-PBF电子束粉末床熔融技术已被有效地用于制造钛合金等生物材料的植入物原型，因其优异的刚度和适当的冶金质量而受到青睐，这表明E-PBF电子束粉末床熔融技术在医疗植入物制造领域具有较高的市场接受度。尽管E-PBF技术在传统制造工艺中具有显著优势，但也存在一些挑战，如零件尺寸精度和表面粗糙度，通过工艺改进，可以显著提高零件的质量，减少孔洞和多孔性等缺陷。

一些创新型企业正在突破电子束粉末床熔融技术的技术限制，从而使得E-PBF在未来成为大规模制造技术，特别是在自动化和数字化工作流程方面。国际上，Freemelt是一家专注于电子束粉末床熔融（E-PBF）技术的金属3D打印公司，其技术特别适用于新材料的研究与开发。

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© 3D科学谷白皮书

开放式系统

Freemelt的系统是开放式的，允许用户访问和修改机器的参数，这对于科研机构来说非常有用，因为它们可以表征新材料并在材料科学或电子束3D打印领域进行前沿工作。Freemelt One系统是Freemelt的主要产品，它配备了6千瓦的电子束枪，床温可高达1200°C。该系统具有开放式体系结构软件，并支持知识共享。

Freemelt ONE系统适用于任何导电金属，包括钨、钛合金、超合金、铜合金和难熔金属。Freemelt的软件是真正的开源，用户可以调整和发展代码，并在社区内共享，以加速未来材料的开发。

提供快速高效的加热，Freemelt开发了ProHeat技术，使用电磁辐射来稳定烧结每一层粉末，同时具有消除应力的优势。该技术允许在不与电子相互作用的情况下进行预热，消除粉末带电，保持最高真空纯度和最佳光束质量，无需消耗昂贵的高纯度惰性气体。

Freemelt的技术被广泛应用于涉及广泛研发的复杂系统以及重复性很高的服务，业务遍布各大洲，并不断开发、调整和改进新技术，以满足客户不断变化的需求。Freemelt最近收到了来自伯明翰大学和Nuclear AMRC的订单，用于开发各种难熔金属、超合金和铜的材料工艺，以及用于聚变能源应用的钨部件。

Freemelt的激光增材制造技术以其开放式系统、专业的材料研发能力和创新的ProHeat技术而闻名，正在推动金属3D打印技术的发展，其中Pixelmelt是Freemelt公司推出的一款新软件，旨在提高3D打印的生产力和加速材料开发，3D科学谷认为这种方式类似于逐像素构建照片，将熔化“打印”在粉末层上的Pixelmelt将充分的释放电子束增材制造发展空间。

每秒内跳跃于数万个熔点之间

Pixelmelt软件被设计为更快的材料开发和更高效的3D打印软件，与Freemelt ONE系统一起使用，以提高研究用户的创新能力和生产力。

Freemelt的系统使用电子束熔化金属粉末，与大多数竞争对手使用的激光束相比，电子束具有更高的功率和更快的移动速度（每秒4000米），这是激光束速度的数百倍。这使得电子束能够在每秒内跳跃于数万个熔点之间，并以最佳方式分配热量。使用Pixelmelt，客户可以在表面上以自由点图案熔化粉末材料，而不是沿着平行线，这有助于提高生产率并促进新材料的创新。

Pixelmelt软件为用户提供了更多的工艺优化自由度，用户可以在同一个3D构建中的不同组件之间以及每个单独组件内部变化工艺参数。这可以类比于逐像素构建照片，用户可以自行决定像素的顺序和颜色。3D科学谷认为Pixelmelt软件通过自动化显著加快了构建文件的创建过程，并允许用户通过自由的构建参数和点扩散算法定义自己的流程。与传统的线熔化相比，Pixelmelt采用点熔化技术，即逐点熔化，使得在表面上以自由点图案进行构建成为可能，而不是沿着平行线熔化粉末材料，这为提高生产率铺平了道路，这种技术的优势使得电子束3D打印过程更加高效和精确，有助于推动增材制造技术在更多行业中的应用，如能源、国防、医疗技术和骨科植入物等领域。

3D科学谷发现
3D Science Valley Discovery

Pixelmelt技术提高3D打印精度的主要方式体现在以下几个方面：

自由点图案熔化（Spot Melting）：Pixelmelt技术采用自由点图案熔化，与传统的线熔化相比，点熔化可以更精确地控制熔化过程。由于电子束可以在每秒内跳跃于数万个熔点之间，这种技术可以更精确地控制热量分布，从而提高打印精度。

自动化构建文件创建：Pixelmelt通过自动化显著加快了构建文件的创建过程，减少了人为错误，提高了打印的一致性和重复性。用户可以定义自己的流程，通过自由构建参数和点扩散算法来优化打印过程。

更高的扫描速度：Freemelt的电子束可以以高达4000米/秒的速度移动，这是激光束速度的数百倍。这种高速度使得电子束可以在每个熔化点之间快速跳跃，以最佳方式分布热量，从而提高打印的精度和质量。

过程参数的自由度：Pixelmelt软件允许用户在同一个3D构建中的不同组件之间以及每个单独组件内部变化工艺参数。这种灵活性类似于逐像素构建照片，用户可以自行决定像素的顺序和颜色，从而实现更精细的控制和更高的精度。

多种熔化算法和停留时间算法：Pixelmelt提供多种点扩散算法和停留时间算法，用户可以根据需要调整这些算法的设置，以获得最佳的打印效果和精度。

云服务模型：Pixelmelt的云服务模型确保了用户构建文件的易于访问和在组织内部的共享，这有助于合作和项目管理，同时也使得算法的重型计算在云端完成，用户无需担心构建文件的生成，可以更专注于创新和发展。

逐层控制：Pixelmelt允许对每一层进行单独控制，如果需要，可以使用不同的参数，这为精确控制打印过程提供了更多的灵活性。

Insights that make better life

Pixelmelt技术通过提供更高的扫描速度、自由点图案熔化、自动化构建文件创建、多种熔化算法和逐层控制等功能，显著提高了3D打印的精度和质量。

此外，根据3D科学谷的了解，Freemelt还迎来了重磅资深专家的支持，Johannes Henrich Schleifenbaum教授被选举为Freemelt Holding AB董事会成员，Schleifenbaum教授拥有丰富的金属加工和增材制造经验，特别是在增材制造、功能层和智能材料方面，拥有200多篇科学报告以及多项专利。

目前，Schleifenbaum教授是亚琛增材制造中心（ACAM）的常务董事，同时也是德国亚琛工业大学数字增材生产（DAP）研究所的主任和教授。