Processes & Technologies W3D-TG-16 ISO/ASTM 52900 Validiert

PBF-EB/M: Vacuum Electron Beam Melting for High-Temperature Alloys

Engineering guide to Electron Beam Melting (PBF-EB/M): high vacuum processing, 1000 deg C hot powder bed, TiAl, and crack-free refractory processing.

Stand: 2026-03-22 Lesezeit: 9 min Fachredaktion Additive Fertigung
Executive Summary & Key Engineering Takeaways Normative Status: Validated

Electron Beam Powder Bed Fusion (PBF-EB/M) processes reactive and high-melting alloys under high vacuum conditions. Near-inertia-free electromagnetic deflection enables scan speeds exceeding 8,000 m/s. Maintaining the build volume between 650 and 1,100 deg C eliminates residual stresses in-situ, unlocking crack-free processing of gamma-TiAl and refractory metals.

  • Hochvakuum garantiert reinstes Gefüge ohne Verunreinigung durch Sauerstoff oder Feuchtigkeit.
  • Vorheizung auf bis zu 1.100 °C eliminiert Eigenspannungen und ermöglicht spannungsfreie Großbauteile.
  • Referenztechnologie für orthopädische Titanimplantate (Osseointegration) und Turbinenschaufeln aus TiAl.
Vakuumdruck
10⁻⁴ mbar
Vorheiztemperatur
bis 1.100 °C
Scangeschwindigkeit
bis 10.000 m/s
Strahlleistung
3 - 6 kW

Technical Specifications & Comparison Matrix

ISO/ASTM 52900
Eigenschaft PBF-EB/M (Elektronenstrahl) PBF-LB/M (Laser)
Atmosphäre Hochvakuum (10⁻⁴ mbar) Schutzgas (Argon / Stickstoff bei 1 bar)
Schmelzbad-Kinetik Leichtes Vorintern des Betts gegen Smoke Schutzgasströmung saugt Schmauch ab
Eigenspannungen Praktisch null (In-situ Wärmebehandlung) Sehr hoch (Stützen zwingend erforderlich)
Oberflächenrauheit Ra 20 - 45 µm (gröberes Pulver 45-105 µm) 3 - 12 µm (feineres Pulver 15-45 µm)
Werkstoffschwerpunkte Ti-6Al-4V ELI, TiAl, CoCr, Wolfram, Tantal Edelstahl, Alu, Nickel, Werkzeugstahl, Titan
01

Electromagnetic Beam Deflection and Multi-Spot Melting

Während Laser auf mechanische Galvanometer-Spiegel angewiesen sind, wird der Elektronenstrahl rein durch elektromagnetische Linsen und Spulen abgelenkt. Dadurch kann der Strahl in Mikrosekunden zwischen Hunderten von Punkten springen. Dies erlaubt das simultane Warmhalten der Bauplatte, das lokale Vorwärmen des Pulvers und das gleichzeitige Schmelzen mehrerer Konturen ohne mechanische Totzeiten.

02

Smoke Effect Mitigation via Powder Pre-Sintering

Treffen Elektronen auf elektrisch isoliertes Pulver, laden sich die Partikel negativ auf. Übersteigt die elektrostatische Abstoßungskraft die Schwerkraft, explodiert das Pulverbett schlagartig ("Smoke-Effekt"). Um dies zu verhindern, scannt der Strahl jede Schicht zunächst diffus mit geringer Energie ab, um das Pulver leicht zusammenzusintern und elektrisch leitfähig zu machen, bevor die Kontur aufgeschmolzen wird.

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Frequently Asked Questions (FAQ)

Warum haben EBM-Bauteile eine rauere Oberfläche als Laser-PBF?
Um den Smoke-Effekt zu minimieren und hohe Schichtdicken (50-100 µm) schnell zu verarbeiten, nutzt EBM gröbere Pulverfraktionen (45-105 µm). Funktionsflächen müssen daher spanend überarbeitet werden.

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