QbeamLab电子束金属3D打印机
1月5日，2018新年伊始，天津清研智束科技有限公司发布了其最新一代开源电子束金属3D打印机QbeamLab。
值得一提的是，QbeamLab设备刚刚推出已经在2017年获得4个订单，包括中船重工集团、天津职业大学等知名企业和职业院校。其中还获得某海外知名企业订单，成功实现国产高端金属3D打印机的出口。发布会上，部分订单方如陕西恒通智能机器有限公司、湖南伊澍智能制造有限公司进行了签约。
发布会在清华大学天津高端装备研究院419会议室举行，3D打印上下游产业的专家学者、企业家及媒体共计百余人参加了发布会。清华大学教授、智束科技首席科学家林峰，清华大学天津高端装备研究院常务副院长何永勇，华明高新区管委会副主任于莉丽，工信部赛迪研究院装备工业研究所所长、中国增材制造产业联盟副秘书长左世全等出席发布会并致辞。三迪时空集团创始人、董事长李培学受邀参加了此次发布会。
电子束选区熔化（EBSM）金属3D打印采用电子束作为能量源，在高真空环境下通过逐层熔化金属粉末的方式制造实体部件。由于电子束的功率高、材料对电子束能量吸收率高，EBSM技术具有制件致密度高、氧含量少、热应力低、不易变形开裂、粉末耗材价格低、打印效率高等特点，在金属材料特别是难熔难加工金属材料的3D打印方面具备独特优势和应用价值，在骨科医疗、航空航天等领域应用广泛。
例如：包括爱康医疗在内的国内外多家医疗器械公司采用EBSM制造髋关节、椎体等骨科植入体，成功取得FDA、CFDA医疗注册证书。GE公司采用EBSM技术批量化制造钛铝合金低压涡轮叶片，制造成本与精密铸造接近，重量减轻30%，将最终代替所有铸造叶片，安装于最新款的航空发动机中。
在很长一段时期，EBSM技术的研究与应用绝大部分均基于金属设备和平台，国产自主装备处于空白。早在2004年，以清华大学林峰教授为带头人的技术团队即开始瞄准EBSM技术，成功开发了国内首台实验系统EBSM-150，并获得国家发明专利。今天，历经多年研发，性能全面提升，在国内率先推出开源电子束金属3D打印机QbeamLab，该设备具有更大的功率密度，材料对电子束能量几乎无反射；更强的穿透能力，可以完全熔化更厚的粉末层；更高的粉末温度，降低热应力，无需热处理；更快的制造速度。
智束科技此次发布的电子束金属3D打印机具有六大特点：核心软件自主化、关键部件自主化、模块化可定制、工艺参数开源、自诊断自恢复、长时间稳定可靠。主要技术参数如下：最大成形尺寸200*200*240 mm3，精度±0.2mm，电子束最大功率3kW，电子束加速电压60kV，电子束流0-50mA，阴极类型为钨灯丝直热式，最小束斑直径200μm，电子束最大跳转速度10,000m/s，极限真空10-2Pa，氦气分压0.05-1.0Pa可调，采用网格扫描法加热粉床，粉床表面温度可达1100℃，采用主动式冷却块进行零件冷却，采用光学相机进行工艺监控。
智束科技发布了2款与电子束金属3D打印机配套使用的自主核心软件：一是切片软件GMslicer，软件具备自动布局排样功能，采用高效并行算法进行切片，可输出包括CLI在内的多种层片格式；二是工艺控制软件MetaBuild，该控制软件同时兼容CLI层片文件和STL三维模型文件，对7组共计百余项工艺参数开源，允许用户编程，所有模型的工艺参数包可分别指定，提高工艺优化效率，方便用户进行新材料开发。智束科技希望通过开源的打印设备与用户一起开发更多的新材料，打开3D打印更多的可能性。
QbeamLab电子束3D打印设备的送铺粉装置实现模块化、可定制，模块化设计的送铺粉装置可快速从真空室中整体拆装，每个模块的成形范围可定制，用户可以根据需要选择；模块化的送铺粉装置使得粉末清理更换更加高效，同时也为未来的连续化高效生产解决方案提供了接口。送铺粉装置采用主动式供粉专利技术，不依赖粉末流动性，具备更高的材料兼容性和可靠性，并且大大减少启动打印的粉末量。
QbeamLab设备打印的Ti6Al4V样件
QbeamLab电子束3D打印设备搭载的电子束源最大功率3kW，加速电压60kV。采用自主设计开发的聚焦扫描光学系统和高速线圈驱动器，最大跳转速度达10km/s，通过分时控制，可实现100束以上的分束扫描。
为解决粉床加热问题，QbeamLab设备采用网格扫描加热（GridHeat）专利技术，粉床的温度场更加均匀，热应力更低，可以最大限度地避免热应力导致的零件变形翘曲。
智束科技还在QbeamLab设备上搭载了基于机器视觉的电子束自动校准系统。在机器维护中，需要进行电子束校准以保持打印精度，经过校准后，电子束可以在大幅面扫描中动态聚焦。手动校准的数小时缩短至自动校准的数分钟，经过培训后用户可自行完成。
QbeamLab设备同时还搭载了增材制造在线监控模块AMonitor，该模块采用高分辨率相机逐层记录打印层片，分辨率达0.05mm，实现缺陷诊断和质量检查。
智束科技同时发布了和设备配套的两种Ti6Al4V材料，粒径范围45-105μm，一种采用旋转电极法制造，另一种采用电极感应气雾化法制造，以满足不同用户的需求。经过X射线断层扫描检测，QbeamLab设备打印的Ti6Al4V零件致密度达99.96%，这正是得益于电子束的高功率密度和高能量吸收率。基于QbeamLab打印平台，智束科技已经测试了316L不锈钢、TA15钛合金、钛铝金属间化合物、铝青铜、硬质合金等材料，将择机发布。
2018新的一年，智束科技将不忘初心，砥砺前行，致力于成为国际一流的高能束金属3D打印装备及工艺集成解决方案的提供商。
