浅谈3D打印,探寻颠覆性技术背后隐藏的真空“奥秘”

3D打印技术又称增材制造（Additive manufacturing），是一种以数字模型文件为基础，将可粘合材料逐层叠加以构建现实三维物体的技术。我们可以将这个过程比喻成 “糖人制作” ：师傅用热熔的糖浆绘制出各类图案，糖浆便是可粘合材料，通过冷却和不断堆叠形成具有立体感的糖人。

作为“决定未来经济的12大颠覆技术”之一和第三次工业革命的引擎，3D打印标志着从传统制造迈向智能制造的巨大产业变革，现被广泛应用于建筑、医疗、航空航天、汽车制造等多种制造业领域。从最初的液态树脂到如今的金属粉末，3D打印通过不断的技术更迭，引发了新的技术革命浪潮。在这一颠覆性制造技术发展的背后，需要真空技术的加持。

电子束熔融EBM与真空技术应用

提到金属的3D打印，我们就要谈谈电子束熔融（EBM）了。这是一种特殊的增材制造技术，产品由金属粉末制成，可生产出传统金属加工工艺因为技术或经济原因无法生产的高度复杂的部件，且生产效率极高。这种工艺虽然与选择性激光熔融（SLM）类似，但是相比于SLM所使用的激光束，EBM的能量源是电子束。因此，该工艺必须在真空环境中实现。

左图：用金属粉末制造的3D打印飞行器涡轮发动机，右图：用EBM打印的植入物示例

真空技术在EBM工艺中扮演着多种角色，以保证整个过程的稳定性和可靠性。具体如下：

●   防止电子束与气体粒子碰撞发生偏转，实现精准熔融工艺。

●   防止在热金属中形成气泡，在真空下打印部件可达到理想的脱气效果，形成均匀平滑的金属层。

●   防止熔融金属粉末的氧化，打印结束后可以直接回收大量非熔化粉末，避免粉末在加热时出现锈蚀。

●   在真空环境下，通过分裂电子束同时在多个位置熔化粉末，从而加速打印过程。

●   进行精准的气体泄漏检测，保证过程的密封和安全性。

为了满足以上EBM生产技术的要求，需要多种真空设备的支持。

普发真空助力电子束熔融

作为全球领先的真空设备供应商之一，普发真空针对电子束熔融技术提供了全面的产品组合，在抽真空、真空测量、真空计校准以及泄漏检测四个环节支持整个EBM生产过程的正常运行。

普发真空针对电子束熔融提供全系列的产品组合

抽真空对于EBM的制造室以及电子束枪来说都非常重要。抽真空过程需要非常迅速以缩短准备时间，这对于真空设备的极限真空及解吸率的要求非常高。普发真空可以为EBM抽真空提供优秀的真空泵组，包括前级泵和高真空泵，其中普发HiPace涡轮分子泵系列产品在制造室抽真空领域的应用已经非常成熟。

通过抽真空获得真空之后，还需要专业的设备测量压力以确保达到压力要求，即进行真空测量。普发真空RPT 200型和HPT 200型真空计组合能够同时达到对精准度和对电子束无磁场干扰的要求，可用于测量高真空泵的前级真空压力。另外，对真空计定期进行校准，对于EBM长期的工艺稳定性来说是必不可少的。普发真空研发的校准泵组，有基本和专业型号，符合ISO 3567标准，可满足不同的真空计校准需求。

当然，真空获得后需要有良好的密封性，才能够真正保证EBM工艺过程中的真空度。为了能够达到EBM系统对于累计泄漏率的要求，需要进行泄漏检测，氦气检漏仪在这里就要登场了。普发真空可针对不同的应用需求，提供普遍适用的ASM 340检漏仪或紧凑便携的ASM 310检漏仪。

除了以上的四个环节之外，普发真空还可为EBM提供其他真空设备和组件的定制服务。

目前在3D打印中，金属材料的使用率越来越高，这带动了3D打印向高端制造市场的拓展。普发真空将全力支持这一全球性的技术革命，以领先的真空解决方案助力3D打印制造商突破传统制造业的局限，从“制造”向“智造”过渡，实现新一代高科技创新。