第十课 电子束选区熔化技术
增材制造金属材料的疲劳性能研究进展
第16卷第1期精密成形工程代俊林1，吴世品1,2*，张宇1，王雪娇1，马强3（1.天津职业技术师范大学，天津 300072；2.天津大学现代连接技术实验中心，天津 300350；3.天津金桥焊材集团有限公司，天津 300399）摘要：金属增材制造作为前沿热点制造技术之一，近年来在各种重要工业领域的研究和应用日益广泛。
利用增材制造技术制备金属材料的过程中，不可避免会造成材料表面粗糙、气孔、未熔合等缺陷，虽然工艺技术的改进可以在一定程度上减小缺陷程度，但至今仍无法完全消除这些缺陷。
增材制造金属材料的过程中，缺陷部位通常会成为应力集中源诱发疲劳裂纹的形核，造成金属材料的疲劳寿命下降。
首先从表面质量、内部缺陷及微观结构等方面阐述了增材制造金属材料疲劳性能的影响因素；其次从宏观与微观角度概括了疲劳裂纹萌生/扩展机理的研究现状与进展；总结了热处理、表面优化、电磁辅助以及超声辅助等疲劳延寿技术的研究进展；最后讨论了基于机器学习技术的疲劳寿命评估模型，同时展望了机器学习和人工智能技术在增材制造金属材料领域的应用前景，为推动增材制造金属材料的发展和应用提供了借鉴与参考价值。
关键词：增材制造；金属材料；缺陷；疲劳寿命；疲劳裂纹；疲劳寿命评估DOI：10.3969/j.issn.1674-6457.2024.01.001中图分类号：TG456 文献标志码：A 文章编号：1674-6457(2024)01-0001-14Research Progress on Fatigue Properties of Additive Manufactured Metal MaterialsDAI Junlin1, WU Shipin1,2*, ZHANG Yu1, WANG Xuejiao1, MA Qiang3(1. Tianjin University of Technology and Education, Tianjin 300072, China; 2. Center for Advanced Joining Technology, TianjinUniversity, Tianjin 300350, China; 3. Tianjin Golden Bridge Welding Materials Group Co., Ltd., Tianjin 300399, China)ABSTRACT: Metal additive manufacturing, also known as one of the prominent manufacturing technologies, has garnered sig-nificant attention and has been extensively investigated and used across diverse crucial industrial sectors in recent times. The additive manufacturing method inherently gives rise to various defects, including but not limited to surface roughness, porosity, and lack of fusion. Despite advancement in process technology, it remains unfeasible to entirely eradicate defects, but can reduce defects to a certain amount. During the additive manufacturing of metal materials, the defective parts usually become the source of stress concentration and induce fatigue crack nucleation, resulting in a decrease in the fatigue life of metal materials. The fac-tors affecting the fatigue performance of metals produced by additive manufacturing were described firstly from the surface quality, internal defects, and microstructure. Secondly, the research progress of fatigue crack initiation and expansion mecha-nism was summarized from the macroscopic and microscopic perspectives. Then, the current progress of fatigue life-extension收稿日期：2023-08-26Received：2023-08-26基金项目：天津市教委科研计划项目（2020KJ104）Fund：Tianjin Municipal Education Commission Scientific Research Program Projects (2020KJ104)引文格式：代俊林, 吴世品, 张宇, 等. 增材制造金属材料的疲劳性能研究进展[J]. 精密成形工程, 2024, 16(1): 1-13.DAI Junlin, WU Shipin, ZHANG Yu, et al. Research Progress on Fatigue Properties of Additive Manufactured Metal Materials[J]. Journal of Netshape Forming Engineering, 2024, 16(1): 1-13.*通信作者（Corresponding author）2精 密 成 形 工 程 2024年1月techniques such as heat treatment, surface optimization, electromagnetic-assisted and ultrasonic-assisted techniques were intro-duced. Finally, the fatigue life evaluation model utilizing machine learning technology was further examined, along with the po-tential application of machine learning and artificial intelligence technology in the domain of additive manufacturing of metal materials, providing experience and reference value for advancing the progress and utilization of metal additive manufacturing. KEY WORDS: additive manufacturing; metal materials; defects; fatigue life; fatigue cracks; fatigue life evaluation增材制造（Additive Manufacturing ，AM ）作为现代制造领域前沿热点技术之一，是一种通过计算机辅助设备建立数字模型并逐层堆积材料用以完成最终所需产品的现代制造工艺方法[1-2]。
大工23春《3D打印原理及应用》在线作业2-答案
大工23春《3D打印原理及应用》在线作业2
试卷总分:100 得分:100
一、单选题 (共 10 道试题,共 60 分)
1.以下立体光固化成型的优缺点叙述正确的是()。
[A.]制作表面质量好
[B.]成型精度低
[C.]成型速度慢
[D.]制件无需二次固化
正确答案:A
2.根据光源的不同,立体光固化成型的分类不包括()。
[A.]立体光固化成型技术
[B.]数字光处理技术
[C.]模拟光处理技术
[D.]液晶显示技术
正确答案:C
3.光固化技术中，下列对液晶显示技术叙述错误的是()。
[A.]打印精度高
[B.]采用面成形光源，每次成形一个面
[C.]性价比高
[D.]结构复杂
正确答案:D
4.聚合物喷射系统的结构不包括()。
[A.]喷头
[B.]激光器
[C.]紫外光灯
[D.]导轨
正确答案:B
5.聚合物喷射技术中应用的剥离性支撑材料是()。
[A.]SUP707
[B.]SUP706
[C.]SUP705
[D.]DUP705
正确答案:C
6.下列纳米颗粒喷射技术叙述正确的是()。
[A.]产品精度高
[B.]产品尺寸不灵活
[C.]材料利用率低
[D.]产品需要打磨
正确答案:A。
3D打印技术在核电领域的发展应用情况综述
3D打印技术在核电领域的发展应用情况综述AbstractIn recent years，metal 3D printing technology has developed rapidly. As a new generation of manufacturing technology，it can realize the rapid，high quality，efficient，economic，intelligent and flexible manufacturing of any complex shape parts without the limitation of the complexity of the parts structure. At present，the typical 3D printing processes mainly include arc additive manufacturing，electron beam selective melting，metal laser near net forming and laser selective melting forming. Through in-depth comparison of the typical 3D printing processes，grasping their design ideas，and directly applying them to the nuclear power industry，it has a very good development prospect and significant strategic significance，which is important to promote technological progress and equipment performance improvement Significance.Key words3D printing technology;Nuclear power equipment1 3D打印技术简介3D打印又叫增材制造（AM），于20世纪90年代开始发展，目前已趋成熟。
TC4钛合金激光选区熔化技术特点与应用
TC4是一种α＋β双相钛合金，具有优异的综合力学性能，使用温度范围较宽，合金组织和性能稳定，被广泛应用于航空、航天、造船、汽车等领域。
因此，有关该产品的技术特点与应用上大家需要有所了解。
首先，钛合金本身所具有的高熔点、高熔融态活性以及大的变形抗力使得钛合金的传统机械加工具有一定的难度。
随着新一代航天武器装备对其零部件服役性能的要求日益提高，钛合金材料薄壁复杂结构的制备技术成为航天制造业研究的热点之一。
，因此，SLM成形Ti6Al4V构件得到了各国学者的关注，相关研究较为全面和深入。
一、TC4合金粉末的选择有关粉末质量影响因素：二、TC4增材制造工艺选择，不同增材制造工艺对比三、TC4成型参数的选择采用激光选区熔化技术，零件成型过程中由于扫描速度快、熔池小且凝固快。
因此，打印的工艺参数是影响零件组织、孔隙率和表面粗糙度的重要因素。
四、TC4零件成型支撑的选择SLM是利用金属粉末在激光束的热作用下完全熔化、经冷却凝固而成型的一种技术。
为保证复杂零件的成型质量，SLM工艺一般需要添加支撑结构，其主要作用体现在：1）承接下一层未成型粉末层，防止激光扫描到过厚的金属粉末层，发生塌陷；2）由于成型过程中粉末受热熔化冷却后，内部存在收缩应力，导致零件发生翘曲等，支撑结构连接已成型部分与未成形部分，可有效抑制这种收缩，能使成型件保持应力平衡。
五、TC4激光选区熔化打印案例——卫星领域早在2014年，空客公司就曾采用德国EOS设备成功制造过卫星支架，且采用增材制造手段，较传统的机加工，每颗卫星所需的三个支架的制造时间从一个月减少到不足五天。
在2016年，在两家法国航天公司的共同努力，采用Concept Laser X line 1000R设备为韩国两颗通讯卫星打印了当时最大的3D打印件—卫星支架，单个尺寸达到450×400×210 mm，该支架较传统加工质量减轻了22%。
相比西方国家已成功在3D打印技术成功引用的卫星支架领域，国内还尚未出现卫星支架采用增材制造的相关报道。
3d打印技术介绍
电子束选区熔化技术( EBSM) EBSM是采用高能电子束作为加工热源，扫描成形可以通过操纵
磁偏转线圈进行，且电子束具有的真空环境，还可以避免金属粉末在 液相烧结或熔化过程中被氧化。
其利用金属粉末在电子束轰击下熔化的原理，先在铺粉平面上铺 展一层粉末并压实;然后，电子束在计算机的控制下照截面轮廓的信息 进行有选择的熔化、烧结层层堆积，直至整个零件全部熔化、烧结完 成。
LENS 是一种新的快速成形技术， 它由美国 Sandia国家实验室首 先提出。其特点是: 直接制造形状结构复杂的金属功能零件或模具;可加 工的金属或合金材料范围广泛并能实现异质材料零件的制造;可方便加工 熔点高、难加工的材料。
LENS系统同轴送粉器结构示意图
激光选区熔化技术( SLM) SLM 是金属 3D 打印领域的重要部分，其发展历程经历低熔
五、3D打印应用
理论上来讲，3D打印技术可用于各个领域，以 下列举的是目前3D打印涉足较多且取得较好效 果的行业，相信随着技术的进一步发展，3D打 印终将出现在各行各业的日常生产及应用中。
医疗
美国一家儿科医学中心 利用3D打印技术成功制 造出全球第一颗人类心 脏，这颗用塑料打印出 的心脏可以像正常人类 心脏一样正常跳动。外 科医生能够利用3D打印 心脏来练习复杂的手术。
材料-Laywood-D3
德国Laywood-D3丝材是非常常用的打印材料，主要是由PLA和木 粉混合制成的。打印出来的物件材质手感很不错，还带有特殊的木 质香气。材料硬度不高，容易变形，不适合需要承载高强度应力的 应用。
彩色618尼龙材料
Taulman的“618”高强度尼龙聚合材料是专门为3D打印设计的材料。 618材料虽然非常轻巧，但具有高的强度和耐久性。高强度的“618”尼 龙材料另一个优点是，它很容易通过使用标准的织物染料（纺织品和纸张 类染料）易进行染色。你可以非常简单地把材料染成任何你喜欢的颜色。 染色后的材料可以正常地进行打印，唯一不同的是打印温度上升至235℃。
3D打印技术介绍(全面)
Center for Robotics Research,School of Mechanical Engineering,HBUT-湖北工业大学机械工程学院机器人技术研究中心
3D打印技术在世界范围内的需求
近年来，3D打印在世界 各大媒体上受到广泛关注， 三维打印机的制造商表示3D 打印的需求和市场正在迅速 增长。3D打印市场的增长受 到多方因素影响，媒体在近
3D打印的概念
3D打印技术是指通过连续的物理层叠加，逐层增加材料来生成三维 实体的技术，与传统的去除材料加工技术不同，因此又称为添加制 造（AM，Additive Manufacturing）。 3D打印技术内容涵盖了产品生命周期前端的“快速原型”(rapid prototyping) 和全生产周期的“快速制造”(rapid manufacturing) 相关的所有打印工艺、技术、设备类别和应用。 3D打印综合了数字建模技术、机电控制技术、信息技术、材料科学 与化学等诸多方面的前沿技术知识，具有很高的科技含量。
光固化过程原理图
Center for Robotics Research,School of Mechanical Engineering,HBUT-湖北工业大学机械工程学院机器人技术研究中心
熔融沉积制造
熔融沉积打印( FDM)
采用热融喷头，使塑性纤维材料经熔化后从喷头内挤压而出 ，并沉积 在指定位置后固化成型 。这种工艺类似于挤牙膏的方式。 其优点是价格低廉 、体积小 、生成操作难度相对较小; 缺点是成型 件的表面有较明显的条纹， 产品层间的结合强度低 、打印速度慢 。
Center for Robotics Research,School of Mechanical Engineering,HBUT-湖北工业大学机械工程学院机器人技术研究中心
金属激光选区熔化在航空领域的应用研究与展望
工业技术科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald100DOI：10.16660/ki.1674-098X.2005-5554-5217金属激光选区熔化在航空领域的应用研究与展望①张婷 刘焕文 刘伟红(西安飞机工业(集团)有限责任公司 陕西西安 710089)摘 要：激光选区熔化技术是增材制造技术的一个重要分支，加强对激光选区熔化技术的工作原理、工艺影响因素、成形材料种类的研究十分必要。
本文介绍了选区激光熔化技术的工艺原理及成形特点，针对金属激光选区熔化技术在航空领域研制生产过程及应用中存在的问题，提出了对策与建议，并对金属激光选区熔化技术在飞机研制生产过程应用进行了展望。
旨在优化和提升航空领域零件的质量和稳定性，了解未来航空领域金属激光选区熔化技术的发展趋势，为其零件制造以及应用提供强有力的保障。
关键词：增材制造 激光选区熔化 应用问题 材料中图分类号：V25 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2020)12(b)-0100-03Application Research and Prospect of Metal Laser SelectiveMelting in AviationZHANG Ting LIU Huanwen LIU Weihong(Xi'an Aircraft Industry Group Company Ltd., Xi'an, Shaanxi Province, 710089 China)Abstract: Laser selective melting technology is one of the additive manufacturing technologies. It is necessary to strengthen the research of the working principle of laser selective melting technology, process inf luencing factors, and the types of molding materials. This paper introduce the technological principle and forming characteristics of selective laser melting technology, and put forwards some countermeasures and suggestions aiming at the problems in the application of the laser melting technology in the aviation field, and put forward the application of the laser melting technology in the aircraft development and production process. It aims to optimize and improve the material quality and stability in the aviation field, to understand the technical trend of metal laser selection in the aviation field in the future, and provide a strong guarantee in the manufacturing process.Key Words: Additive manufacturing; Laser selective melting; Application problems; Materials①作者简介：张婷（1988—），女，汉族，陕西西安人，硕士，工程师，研究方向为3D打印及锻铸技术。
2020年工程技术人员继续教育3D打印与钛试题
3D打印与钛试卷一、单项选择题（45）1）3D打印属于（C）制造A、等材B、减材C、增材D、手工业2）压力加工属于（A）制造：A、等材B、减材C、增材D、手工业3）冲压属于（B）制造A、等材B、减材C、增材D、手工业4）熔融沉积造型（FDM）3D打印技术所用的原材料（C）A、粉体打印B、液体打印C、丝材打印D、片式打印5）下列关于选择性激光烧结（SLS）技术，说法错误的有（D）A、SLS四大烧结机理，每一种烧结过程中，同时伴随其他几种烧结的进行。
B、从理论上讲，所有受热后能相互粘结的粉末材料都能作为SLS的成形材料。
C、尼龙复合粉由基料尼龙和无机填料、偶联剂、流动剂、光吸收剂、抗氧化剂等辅助剂组成。
D、成形零件的致密度随着激光输出能量的加大而增高，随着扫描速度的增大而增高。
6）1983年，美国科学家查克·赫尔（Chuck Hull）发明了（C）3D打印技术A、SLSB、FDMC、SLAD、LOM7）LENS技术是指（C）技术A、电子束选区熔化B、等离子束熔丝沉积C、激光近净成形D、激光选区熔化8）使用SLS３D打印原型后过程将液态金属物质浸入多孔的SLS坯体的孔隙内的工艺是（Ｃ）A、浸渍B、热等静压烧结C、熔浸D、高温烧结9）以下是SLA成形技术特有的后处理技术（D）Ａ、取出成型件Ｂ、去除支撑Ｃ、后固化成型件Ｄ、排出未固化的光敏树脂10）SLA使用的原材料是（C）Ａ、粉末材料Ｂ、高分子材料Ｃ、光敏树脂Ｄ、金属材料11）3D打印最早出现的是以下哪一种技术（A）Ａ、SLAＢ、FDMＣ、LOMＤ、3DP12）下列哪种产品仅使用3D打印技术无法制造完成（B）A、首饰B、手机C、服装D、义齿13）下列关于3D打印技术的描述，不正确的是（D）A、3D打印是一种以数字模型文件为基础，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。
B、3D打印起源于上世纪80年代，至今不过三四十年的历史。
C、3D打印多用于工业领域，尼龙、石膏、金属、塑料等材料均那能打印。
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国内
电子束粉末熔融快速成形方面，清华大学与
桂林电器科学研究所合作研制了试验设备，
用于基础实验研究，目前仍处于实验室研究 阶段。
幸福曼德智能工程技术公司引进的其外方合
作伙伴瑞典Arcam 公司S12 型设备，主要生 产医用钛合金关节头，工艺较为成熟。
&
课堂作业
思考
EBSM 技术主要工艺有几个步骤？
3 电子束熔丝沉积成型技术的工艺过程
第一步 建三维模型
建立CAD三维模型
第二步 逐层沉积 使用专用切片软件， 进行切片。规划层厚、
行走路径和速度、送
丝速度等参数。
第三步 近成型
使用电子束发生器作为能量源， 在真空环境下通过电子束融化 金属线材在工件表面形成熔池， 随着熔池在工件表面的移动， 离开热源的熔池快速冷却结晶 固化，达到零件“近净形”形 态。
电弧增材制造技术在航空航天领域的应用
近年来，WAAM技术在国外发展相对成熟，许多大 型航空航天企业及高校积极开发WAAM技术，制造 了大型金属结构件。克莱菲尔德大学采用MIG电弧
增材制造技术制造钛合金大型框架构件（如图所
示），沉积速率达到数千克每小时，焊丝利用率高 达90%以上，该产品的成形时间仅需1h，产品缺陷 甚少。
且100%进入熔池；
您 的 标 题 写 在 这 里 （2）超高速的金属沉积速率，成型速度快；
（3）可打印大部分包括熔点很高的合金材料， 完全致 密， 力学性能接近戒等效于锻件性能； （4）可打印超大型以及巨型非标零部件，目前最长达 7.2米；；
缺点
（1）构建完成的工件表面公差裕量在2~3mm，达到“近净 形”形态，需要CNC数控机床完成精加工及表面抛光； （2）需要一套专用设备和真空系统，价格较高。
增材制造与设计
授课教师:郭彦兵
金属的激光3D打印成型
电子束选区熔化技术
1
电子束选区熔化技术的工艺原理 电子束选区熔化技术的工艺特点 电子束选区熔化技术的工艺过程
2
本节知识 点
3
课程导入
思考：
波音公司生产的钛合金航空发动机叶轮
1. 请说出图中模型是哪种成型技术？此种成型技术主要应用在哪些领域？ 2. 此项成型技术与SLM技术有和区别？
射散失，降温时间相当漫长，降低了成型效率。
（3）需要一套专用设备和真空系统，价格较高。
EBSM成型技术的工艺过程
EBSM成型技术从数字模型到金属零件
用CAD建模软件设计或者扫描获取零件的三维文件
（如 STL 格式文件）
用分层软件将数字三维文件分为设定层厚的文件层片， 格式为CLI（Common Layer Interface），分层文件 中包含着填充线的间距，电子束扫描轨迹等信息。 金属零件成型。
您 的 标 题 写 在 这 里
（4）由于在真空环境中成型，成型件没有其他杂质。 （5）加工面积可以很小，是一种精密微细的加工方法。 （6）成型过程一般不需要额外添加支撑。
缺点
（1）成型前需长时间抽真空，便得成型准备时间很长；且
抽真空消耗相当多电能，总机功耗中，抽真空占去了大部分
功耗。 （2）成型完毕后，由于不能打开真空室，热量只能通过辐
课程学习
电子束选区熔化技术
全称与简称：electron beam selective melting/EBSM
20世纪90年代中期发展起来的一种采用高能高速的电子束选择性地轰击金属粉末，从
而使得粉末材料熔化成型的增材制造技术。 具有能量利用率高、无反射、功率密度高、扫描速度快、真空环境无污染、低残余应力 等优点,特别适合活性、难熔、脆性金属材料的直接成形,在航空航天、生物医疗、汽车、 模具等领域具有广阔的应用前景
的钛合金零件在国内飞机结构上率先实现了装机
应用。
2016年，中航工业北京航空制造工程研究所大型熔 丝沉积电子束快速成形装备关键技术取得新突破
突破了电子束熔丝快速成形大型装备研制中长时间稳定工作的电子枪、大功率高压电源、 电子束快速成形工艺控制等关键技术，解决了在高速、高温、高蒸汽沉积环境下的稳定、 精确送丝难题，成功研发了国内最大的电子束熔丝成形设备，最大可加工零件尺寸达到 1500mm×500mm×2500mm，具备在线监测、多通道送丝功能，成形速度最大可达
美国Sciaky公司生产的钛合金飞机零件
电子束熔丝成型技术工艺原理
在真空成形环境中，利用具有 高能量的电子束作为热源，将 送进的金属丝材熔化，按照规 划好的成形路径，逐点逐层堆 积，直至成形出近净成形的金 属零件。
2 电子束熔丝沉积成型技术的工艺特点
优点
（1）原材料仅使用线（丝）材，价格大大低于粉材，
欧洲空中客车（Airbus）、庞巴迪 （Bombardier）英国宇航系统（BAEsystem）
以及洛克希德?马丁英国公司
（LockheedMartin-UK）、欧洲导弹生产商 （MBDA）和法国航天企业Astrium等，均利 用WAAM技术实现了钛合金以及高强钢材料大 型结构件的直接制造，大大缩短了大型结构件 的研制周期。图4为BAE公司制造的高强钢炮弹 壳体。
环境下的实时在线观察技术均为独创技术。
&
课堂作业
思考 比较一下电子束熔丝沉积成型技术和激光近净成型技术，说说这两种技术的
相同之处和不同之处。
电弧法熔丝沉积成型技术
1
电弧法熔丝沉积成型技术的工艺原理 电弧法熔丝沉积成型技术的工艺特点 电弧法熔丝沉积成型技术的工艺过程
2
本节知识 点
3
课程导入
观看 视频：
EBSM成型技术工艺原理
在真空室内，电子束在偏转线圈驱动
下按CAD／CAM规划的路径扫描。
熔化预先铺层的金属粉末；完成一个 层面的扫描后，工作箱下降一个层高。 铺粉器重新铺放一层粉末，电子束再 次扫描熔化，如此反复进行，层层堆 积，直接成形制造出需要的零件。
EBSM成型技术的工艺特点
优点
（1）成型过程不消耗保护气体。 （2）无需预热。 （3）力学性能好。
2. 电弧增材要改进。
（2）成形系统有待优化。 （3）成形材料成型性能需要进一步提高。
3 电弧法熔丝沉积成型技术的工艺过程
第一步 第二步 第三步 第四步 第五步 第五步 建立CAD三维模型 使用切片软件，进行切片 近净成型 热处理以消除内部应力、改善金属组织结构 精加工及表面抛光
知识拓展
WAAM技术在航空航天领域的应用将主要集中
在原位制造和复合制造。目前，虽然WAAM设 备的自动化水平相对较低，相关数据库短缺， 难以实现大规模工程应用；但是随着人们的高 度关注，WAAM技术在航空航天领域零件的快
速研制及小批量生产方面将有十分广阔的应用
前景。
&
课堂作业
思考
1. 你如何看电弧3D打印技术，有潜力吗？
1 电弧法熔丝沉积成型技术工艺原理
2 电弧法熔丝沉积成型技术的工艺特点
优点
（1）制造成本低，加工周期短。 （2）化学成分均匀、致密度高，具有强度高、韧性好等优点。
您 的 标 题 写 在 这 里 （3）设备成本低，生产运行费用低，设备维护简单的优点。
（4）在生产形状复杂单件或小批量零件时， 具有经济、 快 速的优点， 从而可以使产品迅速更新换代， 以适应市场变化 的需求。 （5）丝材利用率接近百分之百，节约了成本，尤其对于比较 贵重的合金材料非常必要。
思考：
1. 你对电弧法熔丝沉积成型技术了解吗？ 2. 比较电弧法熔丝沉积成型技术和电弧金属喷涂技术有何区别？
课程学习
电弧法熔丝沉积成型技术
电弧增材制造技术 （WireArcAdditiveManufacture，WAAM）
电弧法是以电弧作为成型热源将金属丝材熔化，
按设定的成形路径堆积每一层片，采用逐层堆积的 方式形成所需的三维实体零件
5kg/h，实现送丝量的自动调整，可将成形效率提高50%以上，具备大型航空钛合金结构
的加工能力，其自动化水平、束源品质及加工能力达到国内领先、国际先进水平 。另外 在真空电子束快速成形设备的抗高温防蒸汽设计、多通道高效送丝系统、快速补给丝材设
计、真空环境下重载Z向工作台设计技术、多自由度数控系统集成技术、高温高蒸汽污染
在成型结束后，取出零件，去除金属粉末。
知识拓展
EBSM技术应用
典型代表是瑞典Arcam 公司的S12。该公司目前 以制造EBSM 设备为主，兼顾成形技术开发。
现在，生物医学植入物方面的研究已较成熟，航空
航天及汽车等领域也在积极开展研究。美国波音机 器人工厂及NASA Marshall 空间飞行器中心的研 究方向，是飞行器及火箭发动机结构制造以及月球 或空间站环境下的金属直接成形制造。右图为波音 公司生产的钛合金航空发动机叶轮。
第四步 热加工处理
将工件迚行热处理以
消除内部扭曲应力
第五步 最终部件
将工件通过CNC数控
机床完成精加工及表
面抛光
知识拓展
国内电子束熔丝沉积成型技术发展与应用
中航工业北京航空制造工程研究所
于2006年开始电子束熔丝沉积成形 技术研究工作，开发了国内首台电 子束熔丝沉积成形设备。
目前开发的国内最大的电子束成形设备真空室 46m3，有效加工范围1.5m×0.8m×3m，5 轴联 动，双通道送丝。在此基础上，研究了TC4、 TA15、TC11、TC18、TC21 等钛合金以及A100 超高强度钢的力学性能。研制了大量钛合金零件 和试验件。2012 年，采用电子束熔丝成形制造
电子束熔丝沉积成型技术
1
电子束熔丝沉积成型技术的工艺原理 电子束熔丝沉积成型技术的工艺特点 电子束熔丝沉积成型技术的工艺过程
2
本节知识 点
3
课程导入
思考：
1. 请说出图中模型是哪种成型技术？此种成型技术主要应用在哪些领域？