EBM vs. SLM:principais diferenças, desempenho e comparação de materiais para impressão 3D de metal

SLM (Selective Laser Melting) e EBM (Electron Beam Melting) são tecnologias de impressão 3D de fusão em leito de pó. Um feixe de alta energia é usado para fundir o pó metálico camada por camada para finalmente imprimir um componente sólido. SLM tem melhor precisão e resolução que EBM. A EBM, por outro lado, pode imprimir mais rapidamente quando comparada às máquinas SLM de feixe único. No entanto, existem máquinas SLM com 12 lasers de alta potência, que melhoram significativamente a sua velocidade. A EBM possui um conjunto menor de materiais possíveis, especificamente materiais refratários e resistentes.

Este artigo comparará EBM vs. SLM em termos de complexidade do sistema, materiais e tecnologias de impressão.

Definição de MBE e comparação com SLM

EBM (Electron Beam Melting) é uma tecnologia de impressão 3D por fusão em leito de pó usada para fabricar peças metálicas. A Arcam (posteriormente comprada pela GE) desenvolveu esta tecnologia em conjunto com a Chalmers University of Technology em 1993. A EBM derrete seletivamente um metal ou pó de liga metálica com um feixe de partículas de elétrons de alta energia. Isso significa que, em vez de fótons energizados como os de um laser, o EBM utiliza elétrons energizados. O feixe de elétrons traça a seção transversal de uma camada parcial e funde as partículas metálicas. Depois que cada camada é derretida, a base de impressão desce e outra camada de pó metálico é aplicada. O processo de impressão EBM deve ocorrer em vácuo para evitar a oxidação da peça devido às temperaturas extremamente altas geradas pela máquina. 

A EBM possui uma gama menor de materiais, especificamente materiais refratários e resistentes. Comparado ao EBM, o SLM requer uma câmara cheia de gás inerte e pode imprimir com mais precisão.

Para saber mais, consulte nosso guia sobre fusão por feixe de elétrons.

Quais são as vantagens do EBM em comparação ao SLM?

Listadas abaixo estão algumas das principais vantagens do EBM vs. SLM:

• O EBM é capaz de imprimir muito mais rápido que o SLM quando comparado a uma máquina SLM de feixe único. Isto se deve ao feixe mais amplo gerado por um feixe de elétrons.
• O EBM pode direcionar o feixe de elétrons a velocidades de até 8.000 mm/s. O SLM, por outro lado, imita a velocidade do EBM usando múltiplos feixes.

Quais são as desvantagens do MBE em comparação com o SLM?

Listadas abaixo estão algumas das principais desvantagens do EBM vs. SLM:

• EBM requer um ambiente de vácuo. Isso limita o tamanho das peças que podem ser construídas e adiciona complexidade adicional à máquina.
• EBM tem uma gama menor de materiais possíveis de usar em comparação com SLM.

Definição de SLM e comparação com EBM

SLM (fusão seletiva a laser) é uma tecnologia de impressão 3D de fusão em leito de pó usada para fabricar peças metálicas. SLM foi inventado pela primeira vez em 1995 e comercializado por soluções SLM. SLM usa um laser de fibra de alta potência para derreter seletivamente um pó metálico. O laser cria uma poça líquida de metal onde quer que entre em contato com o pó metálico. O feixe de laser traça a seção transversal de uma camada parcial e funde as partículas metálicas. Após cada camada, a base de impressão desce e outra camada de pó metálico é aplicada. SLM usa uma câmara de construção cheia de gás inerte. O SLM é muito semelhante ao EBM, mas utiliza até 12 lasers de alta potência para derreter o pó metálico. Também pode usar uma variedade de metais e ligas.

Quais são as vantagens do SLM em comparação com o EBM?

Listadas abaixo estão algumas vantagens principais do SLM vs. EBM:

• Com o SLM, o operador pode ajustar a largura do feixe para favorecer alta velocidade ou alta precisão.
• SLM pode fazer uso de uma gama mais ampla de materiais quando comparado ao EBM.

Quais são as desvantagens do SLM em comparação com o EBM?

Algumas desvantagens principais do SLM vs. EBM são:

• As peças SLM tendem a ter maior tensão interna do que o EBM. O SLM geralmente requer tratamento térmico pós-construção para reduzir tensões residuais.
• Uma máquina SLM de feixe único imprime mais lentamente do que uma máquina EBM.

Tabela Comparativa entre EBM e SLM

A Tabela 1 abaixo lista algumas das propriedades mais comuns do MBE em comparação com o SLM:
Atributo EBM SLM
Atributo

Número de vigas

EBM

1 - Posicionamento do feixe muito rápido

SLM

Máquinas com 1, 4 e 12 vigas estão disponíveis 

Atributo

Potência do feixe

EBM

4500W

SLM

1000 W

Atributo

Requer câmara de vácuo para aumentar o volume de impressão

EBM

Sim

SLM

Não - requer cobertura de gás inerte

Atributo

Altura da camada

EBM

70 mícrons

SLM

20 a 50 mícrons

Atributo

As peças têm propriedades de material isotrópico

EBM

Sim

SLM

Sim

Atributo

As peças precisam ser resfriadas após a impressão

EBM

Sim - muitas vezes durante a noite

SLM

Sim

Atributo

As peças precisam de estruturas de suporte

EBM

Sim

SLM

Sim

Atributo

Maior volume de impressão

EBM

350 DE x 430 H mm (cilindro)

SLM

600x600x600mm

Tabela 1:Comparação EBM vs. SLM

As impressoras SLM têm melhor resolução de altura de camada do que EBM, ao mesmo tempo que possuem volumes de construção maiores. O EBM possui um posicionamento de feixe mais rápido, o que significa que pode atingir altas velocidades sem a necessidade de múltiplos feixes. 

EBM vs. SLM:comparação de tecnologia

Tanto EBM quanto SLM são tecnologias de fusão em leito de pó que utilizam um feixe de alta potência para derreter um pó metálico. No entanto, o EBM utiliza um feixe de elétrons, enquanto o SLM utiliza vários lasers de fibra de alta potência.

EBM x SLM:comparação de materiais

A SLM é capaz de imprimir uma ampla variedade de metais, incluindo a maioria das ligas à base de ferro, alumínio, níquel, cobalto e cobre. O EBM, por outro lado, é adequado para um grupo menor de matérias-primas, incluindo Ti6AL4V (uma liga de titânio), Inconel® 718 (uma liga de níquel) ou CoCrMo (uma liga de cobalto).

EBM vs. SLM:comparação de aplicações de produtos

O EBM é amplamente utilizado na indústria aeroespacial para fabricar pás de turbinas e na área médica para produzir implantes ortopédicos. O SLM é usado para fabricar produtos nessas mesmas indústrias, mas também encontra uso nas indústrias automotiva, de construção e de joias.

EBM vs. SLM:comparação de volume de impressão

SLM tem um volume de construção disponível um pouco maior quando comparado ao EBM. Isso significa que o SLM pode imprimir peças individuais maiores ou peças que podem caber em peças menores aninhadas. O tamanho do EBM é limitado pela necessidade de imprimir em uma câmara de vácuo. 

EBM vs. SLM:comparação de acabamento de superfície

O EBM tem um acabamento superficial um pouco pior quando comparado ao SLM. Isto se deve à maior largura do feixe do EBM, que cria uma aparência mais áspera entre cada camada. Embora tanto o SLM quanto o EBM possam exigir pós-usinagem para áreas críticas, o EBM tem um acabamento superficial visivelmente diferente. 

EBM x SLM:comparação de custos

Em média, uma máquina SLM básica pode custar mais de US$ 350.000, enquanto uma impressora EBM pode custar de US$ 100.000 a US$ 250.000.

Quais são as alternativas mútuas para EBM e SLM?

Abaixo está uma alternativa mútua para EBM e SLM:

• DMLS: DMLS (Direct Metal Laser Sintering) é um processo de fusão em leito de pó que funde pó metálico junto com um laser de fibra, semelhante ao SLM. No entanto, o DMLS tem melhor resolução do que o EBM ou o SLM e normalmente utiliza vários lasers de baixa energia. 

Quais são as semelhanças entre EBM e SLM?

Listadas abaixo estão algumas das semelhanças entre EBM e SLM:

1. Tanto EBM quanto SLM são usados para imprimir peças metálicas.
2. Tanto o EBM quanto o SLM usam feixes de energia para fundir o pó metálico em uma peça final.

Quais são as outras comparações para EBM além do SLM?

Uma tecnologia de impressão 3D alternativa ao EBM é:

• EBM x DED: DED (deposição de energia dirigida) é uma tecnologia de impressão de metal que alimenta um fio de metal em um bico de impressão. O metal é então derretido no bocal e depositado na placa de construção, camada por camada, semelhante à impressão FDM (Fused Deposition Modeling). Isso produz peças com propriedades mecânicas isotrópicas. 

Quais são as outras comparações para SLM além do EBM?

Uma tecnologia de impressão 3D alternativa ao SLM é:

• SLM x SLS: A sinterização seletiva a laser pode ser comparada ao SLM, pois ambas as tecnologias utilizam um laser para derreter um material em pó, uma camada de cada vez, até formar uma peça final. O SLS, entretanto, só pode imprimir em plástico. As primeiras impressoras de metal apenas sinterizaram as partículas de metal, pois não conseguiram criar uma poça de metal fundido como as máquinas modernas. Para obter mais informações, consulte nosso artigo sobre SLM vs. SLS.

Resumo

Este artigo resumiu as diferenças entre as tecnologias de impressão 3D EBM e SLM.

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1. Inconel® é uma marca registrada da divisão Huntington Alloys da Special Metals Corp., Huntington, WV.

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Dean McClements

Dean McClements é graduado em Engenharia Mecânica com mais de duas décadas de experiência na indústria de manufatura. Sua jornada profissional inclui funções significativas em empresas líderes como Caterpillar, Autodesk, Collins Aerospace e Hyster-Yale, onde desenvolveu um profundo conhecimento de processos e inovações de engenharia.

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