EBM-Technologie

Elektronenstrahlschmelzen (EBM) ist eine Form der additiven Fertigung, allgemein bekannt als 3D-Druck, die speziell für Metallteile eingesetzt wird. Bei diesem Verfahren wird das Rohmaterial, beispielsweise Metallpulver oder Draht, in ein Vakuum gegeben und durch Erhitzen mit einem Elektronenstrahl verschmolzen. Dieses Verfahren zeichnet sich durch eine hohe Schmelztemperatur, einstellbare Ofenleistung und Heizgeschwindigkeit aus und erzeugt hochwertige Produkte. Es bringt jedoch auch Herausforderungen mit sich, wie z. B. eine geringe Metallausbeute, einen hohen spezifischen Stromverbrauch und die Notwendigkeit von Hochvakuumbedingungen während des Schmelzens.

EBM wird nicht nur zum Schmelzen und Raffinieren von Stahl und seltenen Metallen verwendet, sondern findet auch breite Anwendung beim Schweißen sowie beim Schmelzen und Gießen von Keramikmaterialien.

In einer Hochvakuumumgebung wird die Kathode durch ein Hochspannungsfeld erhitzt, wodurch sie Elektronen emittiert. Diese Elektronen werden dann zu einem Strahl gesammelt. Angetrieben von der Beschleunigungsspannung bewegt sich der Elektronenstrahl mit sehr hoher Geschwindigkeit auf die Anode zu. Nach dem Durchdringen der Anode zielt der Strahl präzise auf den unteren Barren und das Material im Tiegel und bombardiert ihn. Dadurch schmilzt der untere Barren und bildet ein Schmelzbad, in das das Material kontinuierlich schmilzt und tropft, wodurch der Schmelzprozess abgeschlossen wird.

Die Beschleunigungsspannung eines Elektronenstrahlofens beträgt typischerweise etwa 30.000 Volt. Dieser Aufbau gewährleistet einen maximalen Röntgenverlust von maximal 0,5 %, wobei der Verlust durch Sekundäremissionselektronen noch geringer ist. Folglich wird die Energie des Elektronenstrahls fast vollständig von elektrischer in kinetische und anschließend von kinetischer in thermische Energie umgewandelt.