浙江亚通PREP法成功研发出电子束3D打印医用材料
电子束选区熔化成形技术(EBSM)是一种以数字模型文件为基础，在真空环境下利用高能电子束作为热源将金属粉末熔化成三维实体零件的一种金属增材制造技术，其原理如图1所示。
图1 EBSM原理示意图(图片来源：网络)
EBSM技术成形的金属零部件内在质量好，成形速度快，残余应力小，目前已广泛应用在骨科医疗、航空航天等领域。但是，成形件质量的好坏很大程度取决于成形工艺和金属粉末。EBSM技术采用的粉末粒径相对较粗，一般集中在45-105μm。
图2 EBSM技术在医疗领域的应用(图片来源：网络)
目前用于电子束金属打印专用粉末大多以真空气雾化为主，粉末存在非金属陶瓷夹杂，空心粉，卫星球等缺点。等离子旋转电极法PREP(Plasma Rotating Electrode Process，PREP)是一种球形粉末制备工艺。其原理如图3所示，以金属或合金制成自耗电极，其端面受等离子弧加热而熔融为液体，通过电极高速旋转的离心力将液体抛出并粉碎，并在表面张力作用下球化形成粉末。
图3 等离子旋转雾化制粉原理示意图
而且具有以下优势：
(1) 材料定制化能力强，可制备钛合金、钴合金、医用不锈钢、形状记忆合金、贵金属、高温合金、高熔点难熔金属等。
(2) 粉末纯净度高，无非金属陶瓷夹杂
(3) 粉末球形度高，流动性优异
(4) 粉末氧含量低
(5) 粉末稳定性高
(6) 粉末成品率高
浙江亚通焊材有限公司作为国内3D打印金属粉末材料专业制造商，拥有多种粉末生产的方式，特别是2017年底成功投产的PERP生产线目前已成功生产出了EBSM专用的CoCrMo医用合金粉末。CoCrMo是钴基合金中的一种，也是通常所说的司太立(Stellite)合金的一种，具有高的强度，优良的耐腐蚀性和良好的生物相容性，无磁性无镍(镍含量<0.1%)特点，常用于外科植入物如合金人工关节、膝关节和髋关节。也可用于发动机部件，风力涡轮机和许多工业部件等。
图4 PREP法制备的CoCrMo合金粉末
CoCrMo合金粉末形貌
CoCrMo合金粉末截面
从图4可以看出，PREP生产的CoCrMo合金粉末，球形度高，几乎没有空心粉、卫星粉和气体夹杂。PREP法制备的金属粉末非常适合电子束金属打印，PREP法制备的医用粉末材料，可以说是为电子束3D打印量身而制。
浙江亚通焊材有限公司隶属浙江冶金研究院有限公司，位于杭州市西湖科技园，是一家专业从事金属粉体研发、生产的国家高新技术企业。企业目前拥有钎焊材料与技术国家地方联合实验室、国家级博士后科研工作站、浙江省钎焊材料与技术重点实验室和浙江省重点企业研究院。亚通团队丰富的理论知识和长期的实践经验确立了亚通在粉末制造行业的领先地位。公司致力于3D打印用高品质球形金属粉末材料的研发和国产化，另配备多台套真空熔炼炉、中频熔炼炉、真空气雾化成套设备、无坩埚气雾化、水雾化成套设备, 成功开发316L、304L不锈钢，17-4PH， M2，D2， H13，30Cr3，18Ni300(MS1)， AlSi10Mg，AlSi12， IN718，CoCrMo, TC4等适用于激光/电子束选区熔化、净近成形以及熔覆工艺的金属粉末。
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