इलेक्ट्रॉन-बीम योगात्मक विनिर्माण

इलेक्ट्रॉन-बीम योगात्मक विनिर्माण, या इलेक्ट्रॉन-बीम मेल्टिंग (ईबीएम) धातु के घटकों के लिए योगात्मक विनिर्माण या 3 डी प्रिंटिग का प्रकार है। कच्चे माल (धातु पाउडर या तार) को वैक्यूम के नीचे रखा जाता है और इलेक्ट्रॉन बीम द्वारा गर्म करके साथ जोड़ा जाता है। यह प्रौद्योगिकी चयनात्मक लेजर सिंटरिंग से भिन्न होता है क्योंकि कच्चा माल प्रत्येक प्रकार से पिघल जाता है।

धातु पाउडर आधारित प्रणाली
ऊष्मा स्रोत के रूप में इलेक्ट्रॉन बीम का उपयोग करके धातु पाउडर को ठोस द्रव्यमान में संगठित किया जा सकता है। उच्च वैक्यूम में इलेक्ट्रॉन बीम के साथ, धातु के पाउडर को परत में पिघलाकर भागों का निर्माण किया जाता है।

यह पाउडर बेड विधि लक्ष्य सामग्री की विशेषताओं के साथ धातु पाउडर प्रत्येक प्रकार से घने धातु भागों का उत्पादन करती है। ईबीएम मशीन 3डी सीएडी प्रारूप से आँकड़ें पढ़ती है और पाउडर सामग्री की क्रमिक परतें बिछाती है। कंप्यूटर नियंत्रित इलेक्ट्रॉन बीम का उपयोग करके इन परतों को साथ पिघलाया जाता है। इस प्रकार यह भागों का निर्माण करता है। प्रक्रिया वैक्यूम के अंतर्गत होती है, जो ऑक्सीजन के लिए उच्च आत्मीयता के साथ प्रतिक्रियाशील सामग्री में भागों के निर्माण के लिए उपयुक्त बनाती है, उदा, टाइटेनियम है। इस प्रक्रिया को उच्च तापमान (1000 डिग्री सेल्सियस तक) पर संचालित करने के लिए जाना जाता है, जो जमने और ठोस-अवस्था चरण परिवर्तन के माध्यम से चरण निर्माण में अंतर उत्पन्न कर सकता है।

मिश्रण के विपरीत, पाउडर फीडस्टॉक सामान्यतः पूर्व-मिश्रित होता है। उस स्थिति में चयनात्मक लेजर मेल्टिंग (एसएलएम) के साथ ईबीएम के वर्गीकरण की अनुमति देता है, जहां चयनात्मक लेजर सिंटरिंग और डायरेक्ट मेटल लेजर सिंटरिंग जैसी प्रतिस्पर्धी प्रौद्योगिकी निर्माण के पश्चात थर्मल प्रक्रिया की आवश्यकता होती है। एसएलएम और डीएमएलएस की तुलना में, ईबीएम की उच्च ऊर्जा घनत्व और स्कैनिंग विधि के कारण सामान्यतः उत्तम निर्माण दर होती है।

अनुसंधान विकास
ओआरएनएल द्वारा वर्तमान कार्य प्रकाशित किया गया है, जो इनकॉनेल में स्थानीय क्रिस्टेलोग्राफिक अनाज अभिविन्यास को नियंत्रित करने के लिए ईबीएम प्रौद्योगिकी के उपयोग का प्रदर्शन करता है। अत्याधुनिक इन-सीटू प्रौद्योगिकी द्वारा ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप में परीक्षण के पश्चात, ईबीएम इनकॉनेल मिश्र धातु को इनकॉनेल मिश्र धातु की तुलना में समान यांत्रिक गुण प्रदर्शित करने के लिए सिद्ध किया गया है। अन्य उल्लेखनीय विकासों ने तांबे, नाइओबियम, एल्यूमीनियम 2024, बल्क मैटेलिक ग्लास, स्टेनलेस स्टील, और टाइटेनियम एल्युमिनाइड जैसे मिश्र धातुओं से भागों का उत्पादन करने के लिए प्रक्रिया मापदंडों के विकास पर ध्यान केंद्रित किया है। वर्तमान में ईबीएम के लिए व्यावसायिक सामग्रियों में टाइटेनियम, Ti-6Al-4V, कोबाल्ट क्रोम, इनकॉनल 718, और इनकॉनल 625 सम्मिलित हैं।

धातु की तार आधारित प्रणाली
अन्य दृष्टिकोण भाग बनाने के लिए सतह पर वेल्डिंग तार को पिघलाने के लिए इलेक्ट्रॉन बीम का उपयोग किया जाता है। यह फ्यूज़्ड डेपोसिशन मॉडलिंग की सामान्य 3डी प्रिंटिंग प्रक्रिया के समान होते है, किन्तु प्लास्टिक के अतिरिक्त धातु के साथ होता है। इस प्रक्रिया के साथ, इलेक्ट्रॉन-बीम गन धातु के फीडस्टॉक को पिघलाने के लिए उपयोग किया जाने वाला ऊर्जा स्रोत प्रदान करता है, जो सामान्यतः तार होता है। इलेक्ट्रॉन बीम अत्यधिक कुशल शक्ति स्रोत है विद्युत चुम्बकीय कॉइल्स का उपयोग करके हजारों हर्ट्ज में उचित प्रकार से ध्यान केंद्रित और विक्षेपित किया जा सकता है। विशिष्ट इलेक्ट्रॉन-बीम वेल्डिंग प्रणाली में उच्च शक्ति की उपलब्धता होती है, जिसमें 30- और 42-किलोवाट प्रणाली सबसे सामान्य होती हैं। इलेक्ट्रॉन बीम के साथ धातु के घटकों का उपयोग करने का प्रमुख लाभ यह है कि प्रक्रिया 1 टॉर या अधिक के उच्च-निर्वात वातावरण में आयोजित की जाती है, जो संदूषण-मुक्त कार्य क्षेत्र प्रदान करता है जिसमें सामान्यतः लेजर और चाप-आधारित प्रक्रियाओं के साथ उपयोग की जाने वाली अतिरिक्त अक्रिय गैसों के उपयोग की आवश्यकता नहीं होती है। ईबीडीएम के साथ, फीडस्टॉक सामग्री को इलेक्ट्रॉन बीम द्वारा बनाए गए पिघला हुआ पूल में संचित किया जाता है। कंप्यूटर संख्यात्मक नियंत्रण (सीएनसी) के उपयोग के माध्यम से, पिघला हुआ पूल सब्सट्रेट प्लेट पर स्थानांतरित हो जाता है, जहां सामग्री को लगभग शुद्ध आकार का उत्पादन करने के लिए आवश्यकता होती है। वांछित 3डी आकार का उत्पादन होने तक यह प्रक्रिया परत के फैशन में दोहराई जाती है।

निर्मित किए जा रहे भाग के आधार पर, निक्षेपण दर प्रति घंटे 200 in3 तक हो सकती है। टाइटेनियम जैसे हल्के मिश्र धातु के साथ, यह यह प्रति घंटे 40 lb की वास्तविक समय की जमा दर में अनुवाद करता है। अभियांत्रिकी मिश्र धातुओं की विस्तृत श्रृंखला ईबीडीएम प्रक्रिया के अनुकूल है और प्रस्तुत आपूर्ति आधार से वेल्डिंग तार के रूप में सरलता से उपलब्ध होती है। इनमें स्टेनलेस स्टील्स, कोबाल्ट मिश्र धातु, निकिल मिश्र धातु, तांबा निकिल मिश्र धातु, टैंटलम, टाइटेनियम मिश्र धातु, साथ ही साथ अन्य उच्च मूल्य वाली सामग्री सम्मिलित हैं, किन्तु इन तक सीमित नहीं हैं।

मार्केट
इस प्रौद्योगिकी के साथ टाइटेनियम मिश्र धातुओं का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, जो इसे मेडिकल इम्प्लांट मार्केट के लिए उपयुक्त विकल्प बनाता है।

सीई-प्रमाणित एसिटाबुलर कप 2007 से दो यूरोपीय आर्थोपेडिक इम्प्लांट निर्माताओं, एडलर ऑर्थो और लीमा कॉर्पोरेट द्वारा ईबीएम के साथ श्रृंखला में उत्पादन कर रहे हैं।

यूएस इंप्लांट निर्माता एक्साक्टेक को ईबीएम प्रौद्योगिकी से निर्मित एसिटाबुलर कप के लिए एफडीए की अनुमति भी मिली है।

एयरोस्पेस और अन्य अत्यधिक आवश्यकता वाले यांत्रिक अनुप्रयोगों को भी लक्षित किया जाता है, रदरफोर्ड (रॉकेट इंजन) देखें।

ईबीएम प्रक्रिया को टाइटेनियम एल्युमिनाइड में भागों के निर्माण के लिए विकसित किया गया है और वर्तमान में गैस-टरबाइन इंजनों के लिए γ-TiAl में टरबाइन ब्लेड के उत्पादन के लिए Avio SpA और जनरल इलेक्ट्रिक एविएशन द्वारा विकसित किया जा रहा है।

संयुक्त राज्य अमेरिका में प्रथम ईबीएम मशीन उत्तरी कैरोलिना स्टेट यूनिवर्सिटी में औद्योगिक और प्रणाली अभियांत्रिकी विभाग द्वारा रखी गई है।

यह भी देखें

 * 3 डी प्रिंटिग
 * इलेक्ट्रॉन-बीम प्रौद्योगिकी
 * इलेक्ट्रॉन-बीम वेल्डिंग

अग्रिम पठन

 * Manufacturing Engineering and Technology Fifth Edition. Serope Kalpakjian.

बाहरी संबंध

 * Watch and Learn about electron beam melting
 * Engineer's Handbook
 * Automotive DesignLine
 * Arcam process presentation (pdf)
 * Direct Manufacturing: ARCAM, Video Describing EBM Process
 * Open Source Electron beam additive manufacturing