3d打印金属零件电子束自由成形（EBF3）Nasa工艺技术

      电子束自由成形（EBF3）是一种采用电子束作为热源，利用离轴金属丝建造零件的工艺。采用该增材制造工艺制造的近净成形零件需要通过减材工艺进行后续的精加工。该工艺最初为美国NASA 兰利研究中心开发，其合同商 Sciaky 是当前该工艺开发方面的最领先公司，目前已经加入DARPA“创新金属加工 - 直接数字化沉积（CIMP-3D）”中心的研究。该工艺的研究主要用于航空航天领域。图 6 为 NASA 采用该工艺建造的零件。

3d打印金属零件电子束自由成形（EBF3）Nasa工艺技术

      EBF3 工艺可替代锻造技术，大幅降低成本和缩短交付周期。它不仅能用于低成本制造和飞机结构件设计，也为宇航员在国际空间站或月球或火星表面加工备用结构件和新型工具提供了一种便捷的途径。EBF3 技术可以直接成形铝、镍、钛、或不锈钢等金属材料，而且可将两种材料混合在一起，也可将一种材料嵌入另一种，例如可将一部分光纤玻璃嵌入铝制件中，从而使传感器的区域安装成为可能。EBF3 系统已经在 NASA 喷气式飞机上进行测试，并经历了短暂的失重状态（见图 7）。

3d打印金属零件电子束自由成形（EBF3）Nasa工艺技术

      EBF3 工艺的沉积速率要高于 DMLS、DMD 和 EBM。2012年 ,Sciaky 公司最新披露的信息表示，在部件加工过程中，EBF3 的沉积速率可以从 6.8kg/h（15lb/h）提升到 18kg/h（40lb/h）。该工艺能够制造一些相比 DMD 更大的零件，尺寸可达到 4ft×2ft×2ft。

3d打印金属零件电子束自由成形（EBF3）Nasa工艺技术

      DMLS、DMD、EBM 和 EBF3均为基于高能束的金属增材制造工艺，其各有不同的优缺点。其中 DMLS 和 EBM 发展相对成熟，已经有商业化的加工设备面市，DMD 和 EBF3 也已进入工程化应用研究阶段。图 8 显示了四种高能束金属直接制造工艺的性能比较，数据点的大小表征该工艺能够加工零件的尺寸。DMLS 和 EBM 工艺非常适于制造要求更好表面光洁度和更少后处理加工的小型零件（尺寸 <12”×12”×12”）。DMD 和EBF3 工艺更适于中到大型零件（ 尺 寸 >12”×12”×12”）， 但这两种工艺加工的零件表面质量较差，因此需要更多后处理加工。对这四种工艺来说，表面光洁度与沉积速率之间呈反比关系，材料沉积速率增加时，相应的表面光洁度就降低。