EBM frente a SLM:diferencias clave, rendimiento y comparación de materiales para la impresión 3D en metal

SLM (fusión selectiva por láser) y EBM (fusión por haz de electrones) son tecnologías de impresión 3D por fusión en lecho de polvo. Se utiliza un haz de alta energía para fusionar polvo metálico capa por capa para finalmente imprimir un componente sólido. SLM tiene mejor precisión y resolución que EBM. La EBM, por otro lado, puede imprimir más rápido en comparación con las máquinas SLM de haz único. Sin embargo, existen máquinas SLM con 12 láseres de alta potencia, que mejoran significativamente su velocidad. EBM tiene un conjunto más reducido de materiales posibles, concretamente materiales refractarios y resistentes.

Este artículo comparará EBM y SLM en términos de complejidad del sistema, materiales y tecnologías de impresión.

Definición de EBM y comparación con SLM

EBM (Electron Beam Melting) es una tecnología de impresión 3D por fusión de lecho de polvo que se utiliza para fabricar piezas metálicas. Arcam (más tarde comprada por GE) desarrolló esta tecnología junto con la Universidad Tecnológica de Chalmers en 1993. EBM funde selectivamente un polvo de metal o aleación de metal con un haz de partículas de electrones de alta energía. Esto significa que en lugar de fotones energizados como los de un láser, la EBM utiliza electrones energizados. El haz de electrones traza la sección transversal de una capa parcial y funde las partículas de metal. Después de derretir cada capa, la cama de impresión desciende y se aplica otra capa de polvo metálico. El proceso de impresión EBM debe realizarse al vacío para evitar la oxidación de la pieza debido a las temperaturas extremadamente altas generadas por la máquina. 

EBM dispone de una gama más reducida de materiales, concretamente materiales refractarios y resistentes. En comparación con la EBM, la SLM requiere una cámara llena de gas inerte y puede imprimir con mayor precisión.

Para obtener más información, consulte nuestra guía sobre fusión por haz de electrones.

¿Cuáles son las ventajas de la EBM en comparación con la GST?

A continuación se enumeran algunas ventajas clave de la EBM frente a la SLM:

• EBM es capaz de imprimir mucho más rápido que SLM en comparación con una máquina SLM de haz único. Esto se debe al haz más amplio generado por un haz de electrones.
• EBM puede dirigir el haz de electrones a velocidades de hasta 8000 mm/s. SLM, por otro lado, imita la velocidad de EBM mediante el uso de múltiples haces.

¿Cuáles son las desventajas de la MBE en comparación con la MST?

A continuación se enumeran algunas desventajas clave de la EBM frente a la SLM:

• EBM requiere un entorno de vacío. Esto limita el tamaño de las piezas que se pueden construir y añade complejidad adicional a la máquina.
• EBM tiene una gama más pequeña de materiales posibles para utilizar en comparación con SLM.

Definición de SLM y comparación con EBM

SLM (fusión láser selectiva) es una tecnología de impresión 3D por fusión de lecho de polvo que se utiliza para fabricar piezas metálicas. SLM se inventó por primera vez en 1995 y fue comercializado por SLM Solutions. SLM utiliza un láser de fibra de alta potencia para fundir selectivamente un polvo metálico. El láser crea un charco líquido de metal dondequiera que entre en contacto con el polvo metálico. El rayo láser traza la sección transversal de una capa parcial y funde las partículas de metal. Después de cada capa, la cama de impresión desciende y se aplica otra capa de polvo metálico. SLM utiliza una cámara de construcción llena de gas inerte. SLM es muy similar a EBM, pero utiliza hasta 12 láseres de alta potencia para fundir el polvo metálico. También puede utilizar una variedad de metales y aleaciones.

¿Cuáles son las ventajas de la GST en comparación con la EBM?

A continuación se enumeran algunas ventajas clave de SLM frente a EBM:

• Con SLM, el operador puede ajustar el ancho del haz para favorecer la alta velocidad o la alta precisión.
• SLM puede utilizar una gama más amplia de materiales en comparación con EBM.

¿Cuáles son las desventajas de la GST en comparación con la EBM?

Algunas desventajas clave de SLM frente a EBM son:

• Las piezas SLM tienden a tener una tensión interna mayor que la EBM. SLM a menudo requiere un tratamiento térmico posterior a la construcción para reducir las tensiones residuales.
• Una máquina SLM de un solo haz imprime más lentamente que una máquina EBM.

Tabla comparativa entre EBM y SLM

La Tabla 1 a continuación enumera algunas de las propiedades más comunes de la MBE en comparación con la MST:

Atributo MBE SLM

Atributo

Número de haces

MBE

1 - Posicionamiento del haz muy rápido

MST

Están disponibles máquinas de 1, 4 y 12 haces 

Atributo

Potencia del haz

MBE

4500W

MST

1000W

Atributo

Requiere cámara de vacío para el volumen de impresión

MBE

Sí

MST

No - requiere cubierta de gas inerte

Atributo

Altura de capa

MBE

70 micras

MST

20 a 50 micras

Atributo

Las piezas tienen propiedades de material isotrópico

MBE

Sí

MST

Sí

Atributo

Las piezas deben enfriarse después de imprimir

MBE

Sí, a menudo durante la noche

MST

Sí

Atributo

Las piezas necesitan estructuras de soporte

MBE

Sí

MST

Sí

Atributo

Mayor volumen de impresión

MBE

350 DE x 430 H mm (cilindro)

MST

600 x 600 x 600 mm

Tabla 1:Comparación de EBM y SLM

Las impresoras SLM tienen una mejor resolución de altura de capa que EBM y, al mismo tiempo, tienen mayores volúmenes de impresión. EBM tiene un posicionamiento del haz más rápido, lo que significa que puede alcanzar altas velocidades sin la necesidad de múltiples haces. 

EBM vs. SLM:Comparación de tecnologías

Tanto EBM como SLM son tecnologías de fusión de lecho de polvo que utilizan un haz de alta potencia para fundir un polvo metálico. Sin embargo, EBM utiliza un haz de electrones, mientras que SLM utiliza múltiples láseres de fibra de alta potencia.

EBM frente a SLM:Comparación de materiales

SLM puede imprimir una amplia gama de metales, incluida la mayoría de las aleaciones a base de hierro, aluminio, níquel, cobalto y cobre. La EBM, por otro lado, es adecuada para un grupo más pequeño de materias primas, incluido Ti6AL4V (una aleación de titanio), Inconel® 718 (una aleación de níquel) o CoCrMo (una aleación de cobalto).

EBM vs. SLM:Comparación de aplicaciones de productos

La EBM se utiliza ampliamente en la industria aeroespacial para fabricar álabes de turbinas y en el campo médico para producir implantes ortopédicos. SLM se utiliza para fabricar productos en estas mismas industrias, pero también encuentra usos en las industrias automotriz, de construcción y de joyería.

EBM frente a SLM:comparación del volumen de impresión

SLM tiene un volumen de construcción disponible ligeramente mayor en comparación con EBM. Esto significa que SLM puede imprimir piezas singulares más grandes o piezas que puedan caber en más piezas más pequeñas anidadas. El tamaño del EBM está limitado por la necesidad de imprimir en una cámara de vacío. 

EBM vs. SLM:Comparación de acabado superficial

EBM tiene un acabado superficial ligeramente peor en comparación con SLM. Esto se debe al mayor ancho del haz de EBM, que crea una apariencia más rugosa entre cada capa. Si bien tanto SLM como EBM pueden requerir un posmecanizado en áreas críticas, EBM tiene un acabado superficial notablemente diferente. 

EBM vs. SLM:Comparación de costos

En promedio, una máquina SLM básica puede costar más de 350 000 dólares, mientras que una impresora EBM puede costar entre 100 000 y 250 000 dólares.

¿Cuáles son las alternativas mutuas a la EBM y la SLM?

A continuación se muestra una alternativa mutua tanto para EBM como para SLM:

• DMLS: DMLS (sinterización directa por láser de metales) es un proceso de fusión en lecho de polvo que funde polvo de metal junto con un láser de fibra, similar al SLM. Sin embargo, DMLS tiene mejor resolución que EBM o SLM y normalmente utiliza múltiples láseres de menor energía. 

¿Cuáles son las similitudes entre la EBM y la GST?

A continuación se enumeran algunas de las similitudes entre EBM y SLM:

1. Tanto EBM como SLM se utilizan para imprimir piezas metálicas.
2. Tanto EBM como SLM utilizan rayos de energía para fundir el polvo metálico y obtener una pieza final.

¿Cuáles son las otras comparaciones para la EBM además de la SLM?

Una tecnología de impresión 3D alternativa a la EBM es:

• EBM frente a DED: DED (deposición de energía dirigida) es una tecnología de impresión de metal que alimenta un alambre metálico a una boquilla de impresión. Luego, el metal se funde en la boquilla y se deposita en la placa de construcción capa por capa, similar a la impresión FDM (modelado por deposición fundida). Esto produce piezas que tienen propiedades mecánicas isotrópicas. 

¿Cuáles son las otras comparaciones para la GST además de la EBM?

Una tecnología de impresión 3D alternativa a SLM es:

• SLM frente a SLS: La sinterización selectiva por láser se puede comparar con la SLM, ya que ambas tecnologías utilizan un láser para fundir un material en polvo, capa por capa, hasta obtener una pieza final. SLS, sin embargo, sólo puede imprimir en plástico. Los primeros impresores de metal simplemente sinterizaban las partículas de metal juntas, ya que no podían crear un charco de metal fundido como las máquinas modernas. Para obtener más información, consulte nuestro artículo sobre SLM frente a SLS.

Resumen

Este artículo resumió las diferencias entre las tecnologías de impresión 3D EBM y SLM.

Para obtener más información sobre EBM frente a SLM y ayudar a seleccionar la tecnología perfecta para sus productos, comuníquese con un representante de Xometry.

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1. Inconel® es una marca registrada de la división Huntington Alloys de Special Metals Corp., Huntington, WV.

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Dean McClements

Dean McClements es un Licenciado en Ingeniería Mecánica con honores y cuenta con más de dos décadas de experiencia en la industria manufacturera. Su trayectoria profesional incluye puestos importantes en empresas líderes como Caterpillar, Autodesk, Collins Aerospace y Hyster-Yale, donde desarrolló un profundo conocimiento de los procesos de ingeniería y las innovaciones.

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