淺談3D打印,探尋顛覆性技術(shù)背后隱藏的真空“奧秘”

3D打印技術(shù)又稱增材制造（Additive manufacturing），是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，將可粘合材料逐層疊加以構(gòu)建現(xiàn)實三維物體的技術(shù)。我們可以將這個過程比喻成 “糖人制作” ：師傅用熱熔的糖漿繪制出各類圖案，糖漿便是可粘合材料，通過冷卻和不斷堆疊形成具有立體感的糖人。

作為“決定未來經(jīng)濟的12大顛覆技術(shù)”之一和第三次工業(yè)革命的引擎，3D打印標志著從傳統(tǒng)制造邁向智能制造的巨大產(chǎn)業(yè)變革，現(xiàn)被廣泛應用于建筑、醫(yī)療、航空航天、汽車制造等多種制造業(yè)領(lǐng)域。從最初的液態(tài)樹脂到如今的金屬粉末，3D打印通過不斷的技術(shù)更迭，引發(fā)了新的技術(shù)革命浪潮。在這一顛覆性制造技術(shù)發(fā)展的背后，需要真空技術(shù)的加持。

電子束熔融EBM與真空技術(shù)應用

提到金屬的3D打印，我們就要談談電子束熔融（EBM）了。這是一種特殊的增材制造技術(shù)，產(chǎn)品由金屬粉末制成，可生產(chǎn)出傳統(tǒng)金屬加工工藝因為技術(shù)或經(jīng)濟原因無法生產(chǎn)的高度復雜的部件，且生產(chǎn)效率極高。這種工藝雖然與選擇性激光熔融（SLM）類似，但是相比于SLM所使用的激光束，EBM的能量源是電子束。因此，該工藝必須在真空環(huán)境中實現(xiàn)。

左圖：用金屬粉末制造的3D打印飛行器渦輪發(fā)動機，右圖：用EBM打印的植入物示例

真空技術(shù)在EBM工藝中扮演著多種角色，以保證整個過程的穩(wěn)定性和可靠性。具體如下：

●   防止電子束與氣體粒子碰撞發(fā)生偏轉(zhuǎn)，實現(xiàn)精準熔融工藝。

●   防止在熱金屬中形成氣泡，在真空下打印部件可達到理想的脫氣效果，形成均勻平滑的金屬層。

●   防止熔融金屬粉末的氧化，打印結(jié)束后可以直接回收大量非熔化粉末，避免粉末在加熱時出現(xiàn)銹蝕。

●   在真空環(huán)境下，通過分裂電子束同時在多個位置熔化粉末，從而加速打印過程。

●   進行精準的氣體泄漏檢測，保證過程的密封和安全性。

為了滿足以上EBM生產(chǎn)技術(shù)的要求，需要多種真空設(shè)備的支持。

普發(fā)真空助力電子束熔融

作為全球領(lǐng)先的真空設(shè)備供應商之一，普發(fā)真空針對電子束熔融技術(shù)提供了全面的產(chǎn)品組合，在抽真空、真空測量、真空計校準以及泄漏檢測四個環(huán)節(jié)支持整個EBM生產(chǎn)過程的正常運行。

普發(fā)真空針對電子束熔融提供全系列的產(chǎn)品組合

抽真空對于EBM的制造室以及電子束槍來說都非常重要。抽真空過程需要非常迅速以縮短準備時間，這對于真空設(shè)備的極限真空及解吸率的要求非常高。普發(fā)真空可以為EBM抽真空提供優(yōu)秀的真空泵組，包括前級泵和高真空泵，其中普發(fā)HiPace渦輪分子泵系列產(chǎn)品在制造室抽真空領(lǐng)域的應用已經(jīng)非常成熟。

通過抽真空獲得真空之后，還需要專業(yè)的設(shè)備測量壓力以確保達到壓力要求，即進行真空測量。普發(fā)真空RPT 200型和HPT 200型真空計組合能夠同時達到對精準度和對電子束無磁場干擾的要求，可用于測量高真空泵的前級真空壓力。另外，對真空計定期進行校準，對于EBM長期的工藝穩(wěn)定性來說是必不可少的。普發(fā)真空研發(fā)的校準泵組，有基本和專業(yè)型號，符合ISO 3567標準，可滿足不同的真空計校準需求。

當然，真空獲得后需要有良好的密封性，才能夠真正保證EBM工藝過程中的真空度。為了能夠達到EBM系統(tǒng)對于累計泄漏率的要求，需要進行泄漏檢測，氦氣檢漏儀在這里就要登場了。普發(fā)真空可針對不同的應用需求，提供普遍適用的ASM 340檢漏儀或緊湊便攜的ASM 310檢漏儀。

除了以上的四個環(huán)節(jié)之外，普發(fā)真空還可為EBM提供其他真空設(shè)備和組件的定制服務。

目前在3D打印中，金屬材料的使用率越來越高，這帶動了3D打印向高端制造市場的拓展。普發(fā)真空將全力支持這一全球性的技術(shù)革命，以領(lǐng)先的真空解決方案助力3D打印制造商突破傳統(tǒng)制造業(yè)的局限，從“制造”向“智造”過渡，實現(xiàn)新一代高科技創(chuàng)新。