Raccolta di Tecnologie e competenze ENEA
Manifattura additiva di metalli mediante Electron Beam Melting (EBM)
L'Electron Beam Melting è un processo di stampa 3D per metalli che utilizza gli elettroni come sorgente per la fusione localizzata delle particelle metalliche. Questa tecnologia a letto di polvere permette la realizzazione di componenti con geometrie complesse partendo da un modello CAD. Mediante un'opportuna progettazione è infatti possibile realizzare componenti alleggeriti nei quali, nelle parti meno sollecitate, è stato rimosso il materiale, utilizzando strutture lattice o trabecolari. L'EBM trova applicazione in diversi settori applicativi.
Componenti alleggeriti per il settore automotive
Settori applicativi
Problema da risolvere
La stampa 3D di metalli mediante processo EBM consente di: i) realizzare componenti con geometrie complesse; ii) realizzare componenti alleggeriti con strutture trabecolari o lattice; iii) realizzare componenti in materiali difficili da lavorare con processi tradizionali (Lega di Titanio, Ti6Al4V); iv) ridurre drasticamente il numero di pezzi che compongono il componente finale; v) utilizzare un numero limitato di supporti richiedendo minori lavorazioni meccaniche, rispetto ad altri processi di stampa di metalli a letto di polvere.
Descrizione
La stampa 3D mediante tecnologia Electron Beam Melting (EBM) consente di realizzare parti stampate a partire da polveri di metalli o di leghe metalliche. La stampante presenta una camera all'interno della quale avviene la fusione delle particelle metalliche e la loro rapida solidificazione. La camera lavora in condizioni di vuoto e il piano di stampa viene riscaldato a circa 700°C durante il processo. Un fascio di elettroni viene prodotto all'interno del cannone elettronico dove è presente un filamento in tungsteno che viene riscaldato mediante il passaggio di una corrente. Il fascio viene accelerato in una colonna elettro-ottica che permette la focalizzazione sul piano di stampa e la deflessione per permettere la fusione localizzata delle particelle.
Aspetti innovativi e vantaggi
- E' possibile recuperare e riutilizzare le polveri di processo per le stampe successive, riducendo al minimo gli scarti di materiale
- Elevata velocità di stampa rispetto ad altri processi di stampa 3D a letto di polvere
- Il processo avviene in vuoto consentendo una minore contaminazione delle polveri di processo
- L'EBM può stampate materiali ad elevate prestazioni, quali le leghe di titanio, di nichel, cromo-cobalto e altre leghe, che sono difficili da lavorare con metodi convenzionali
- Possibilità di stampare diversi componenti in un'unica lavorazione
- Caratterizzazione microstrutturale di materiali avanzati in forma di bulk o di polvere
- Le attrezzature presenti consentono, integrando i diversi dati ottenibili, di fornire una caratterizzazione completa dei campioni
- Osservazioni e indagini si diverse tipologie di campioni, sia organici che inorganici
- Preparativa dei campioni per la microscopia ottica ed elettronica: rettifica e lucidatura, sputtering ed evaporazione di film conduttivi, attacchi metallografici
Maturità tecnologica 5
Punti di forza
- Costo
- Rilevanza sociale/economica
- Contenuto normativo/regolatore
Possibili applicazioni
- Realizzare componenti in materiali difficili da lavorare con processi tradizionali (Lega di Titanio, Ti6Al4V)
- Realizzazione di componenti alleggeriti con strutture lattice e trabecolari
- Realizzazione di componenti in lega metallica con geometrie complesse, per i vari settori applicativi
- Realizzazione di protesi per il settore biomedicale, componenti strutturali alleggeriti per il settore aerospaziale e dei trasporti, turbine per la produzione di energia
Gruppo di ricerca coinvolto
Data di aggiornamento
25-06-2025
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