Topienie wiązką elektronów (EBM) to technika, w której część maszyny jest wytwarzana przez topienie warstwy po warstwie proszku w celu uzyskania pożądanego kształtu. Ta szybka metoda produkcji wykorzystuje wiązkę elektronów w próżni do wytworzenia temperatury niezbędnej do stopienia proszku. Części skonstruowane w ten sposób zwykle wyróżniają się bardziej pożądanymi właściwościami fizycznymi niż części wykonane innymi sposobami.
Aby zbudować element poprzez topienie wiązką elektronów, obrabiany materiał umieszcza się w komorze próżniowej. Wielkość tej komory określa maksymalny możliwy rozmiar gotowej części. Elektrony są następnie emitowane z włókna i przyspieszane do około połowy prędkości światła. Pola magnetyczne skupiają i kierują wiązkę w odpowiednie miejsca. Kiedy elektrony zderzają się z cząsteczkami proszku, ich energia kinetyczna jest przekształcana w energię cieplną, ogrzewając w ten sposób proszek.
Ponieważ wiązka wpływa tylko na bardzo płytki obszar na powierzchni materiału, część jest budowana warstwa po warstwie. Komputery są zwykle używane do kontrolowania lokalizacji i czasu przebywania wiązki, chociaż operator nadzorujący proces czasami go dostosowuje. Trójwymiarowe schematy projektowania wspomaganego komputerowo dostarczają informacji wymiarowych niezbędnych do ukierunkowania wiązki.
EBM jest często określany jako rodzaj metody szybkiej produkcji znanej jako wytwarzanie addytywne. Takie procesy dostarczają precyzyjne ilości energii i materiału do precyzyjnych lokalizacji, aby stworzyć pożądaną strukturę. Zamiast używania formy do zdefiniowania kształtu części, techniki wytwarzania przyrostowego wykorzystują trójwymiarowy plan cyfrowy do określenia jej kształtu.
Metale są najbardziej typowymi materiałami używanymi do budowy elementów za pomocą topienia wiązką elektronów. Czasami jednak stosowane są inne materiały, takie jak ceramika i kompozyty ceramiczno-metalowe. Topienie wiązką elektronów jest szczególnie odpowiednie do stosowania z materiałami, które reagują z tlenem, ponieważ wytwarzanie odbywa się w komorze próżniowej.
Jest wiele zalet związanych z topieniem wiązką elektronów. Ze względu na dużą energię, technologia ta pozwala na uzyskanie wysokiej wydajności topienia i wysokiej wydajności. EBM może produkować elementy o niezwykle złożonej geometrii. Powstałe części są ogólnie znane ze względu na ich wyjątkowo dużą gęstość i brak pustych przestrzeni w strukturze.
Ekstremalnie wysokie temperatury zwykle występujące w tym procesie często powodują wytwarzanie części metalowych o podobnych właściwościach metalurgicznych do elementów poddanych obróbce cieplnej. Na przykład produkty tej metody mają na ogół wyższą wytrzymałość i niewielkie lub żadne naprężenia szczątkowe w porównaniu z produktami innymi metodami wytwarzania. To często skraca czas produkcji, unikając dodatkowych operacji obróbki cieplnej po zbudowaniu części.
Komponenty wytwarzane za pomocą topienia wiązką elektronów znajdują wiele różnych zastosowań. Jego przydatność do stosowania z reaktywnymi stopami tytanu oznacza, że topienie wiązką elektronów jest często stosowane do budowy lekkich elementów tytanowych, takich jak implanty medyczne. Znana z produkcji części o wysokiej wytrzymałości i dobrej jakości metalurgicznej, jest również często wykorzystywana do produkcji części o wysokiej wydajności. Wykorzystywana jest na przykład do wytwarzania takich elementów jak łopatki turbin do zastosowań lotniczych i ramy pojazdów wykorzystywane w sportach motorowych.