La marcha hacia una impresora 3D de metal de bricolaje

[Hyna] ha pasado siete años trabajando con microscopios electrónicos y cinco años con impresoras 3D. Ahora el objetivo es combinar la experiencia de ambos reinos en una impresora 3D de metal basada en la fusión de rayos de electrones (EBM). El concepto es algo así como un dispositivo todo en uno que combina rasgos de un soldador de haz de electrones, una impresora 3D de FDM y un microscopio de electrones. En el alto vacío, un haz de electrones se utilizará para fundir el metal (ya sea un alambre o un polvo) para construir objetos capa por capa. Ese objetivo final todavía está en el futuro, pero [Hyna] ha hecho progresos significativos en la cámara de vacío y en el sistema de alto voltaje.

El dispositivo se construye alrededor de una estructura hecha de un marco de aluminio extruido 80/20. La plataforma principal muestra un cañón de electrones, encerrado en un frasco de vidrio que está a su vez encerrado en una malla metálica para evitar que el vidrio se extienda demasiado en caso de implosión.

Cámara de vacío encerrada en una malla (se muestra la nueva junta) Molde para hacer la junta de silicona

El diseño de la fuente de alimentación de alta tensión de fabricación casera implica un transformador de aislamiento (diseñado a 60kV), que utiliza una topología de medio puente para evitar una alta inductancia de fuga. El transformador está conectado a un convertidor para calentar los filamentos y un escalón. La red eléctrica del sistema también está conectada a un convertidor de voltaje, que puede ser alimentado por corriente o por voltaje para funcionar como un soldador de haz de electrones o un microscopio electrónico de barrido (SEM). Durante el funcionamiento, la fuente de alimentación se conecta a una entrada de 24V y entrega el haz a través de un cilindro Wehnelt, un electrodo situado frente a un ánodo que enfoca y controla el haz de electrones. Todo el sistema está siendo impulsado actualmente por una FPGA y un STM32.

El recinto del vacío en sí mismo está bastante lejos. [Hyna] fresó una placa con dos salidas para un relé de estado sólido (SSR) a una bomba de pre-vacío de 230V y una válvula de bomba de pre-vacío de 230V, dos salidas para válvulas de ventilación, y entradas de un medidor Piranni y un medidor de cátodos fríos, así como un puerto para un controlador TMP. Después de demostrar el proyecto en la Feria del Fabricante de Praga, [Hyna] volvió y fresó un molde para una junta de silicona, un mejor sello de vacío para el haz de electrones.

Aunque hemos oído hablar mucho de los diferentes métodos de impresión en 3D de los metales, es la primera vez que vemos un proyecto de EBM fuera de la industria. Y esta puede ser la primera en intentar combinar tres usos separados de un haz de electrones HV en la misma construcción.

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