La fusion par faisceau d’électrons (EBM) est une technique dans laquelle une pièce de machine est fabriquée en fondant couche sur couche de poudre pour former la forme souhaitée. Cette méthode de fabrication rapide utilise un faisceau d’électrons sous vide pour produire la température nécessaire pour faire fondre la poudre. Les pièces construites de cette manière sont généralement remarquables pour avoir des caractéristiques physiques plus souhaitables que les pièces construites avec d’autres méthodes.
Pour construire un composant par fusion par faisceau d’électrons, le matériau à travailler est placé dans une chambre à vide. La taille de cette chambre détermine la taille maximale possible de la pièce finie. Des électrons sont ensuite émis par un filament et accélérés à environ la moitié de la vitesse de la lumière. Les champs magnétiques focalisent et dirigent le faisceau vers les emplacements nécessaires. Lorsque les électrons entrent en collision avec des particules de poudre, leur énergie cinétique est transformée en énergie thermique chauffant ainsi la poudre.
Comme le faisceau n’affecte qu’une zone très peu profonde à la surface du matériau, la pièce est construite couche par couche. Les ordinateurs sont généralement utilisés pour contrôler l’emplacement et le temps de séjour du faisceau, bien qu’un opérateur supervisant le processus l’ajuste parfois. Les schémas de conception assistée par ordinateur en trois dimensions fournissent les informations dimensionnelles nécessaires pour diriger le faisceau.
L’EBM est souvent désigné comme un type de méthode de fabrication rapide connue sous le nom de fabrication additive. De tels processus fournissent des quantités précises d’énergie et de matière à des emplacements précis pour développer la structure souhaitée. Plutôt que d’utiliser un moule pour définir la forme de la pièce, les techniques de fabrication additive utilisent un plan numérique tridimensionnel pour spécifier sa forme.
Les métaux sont les matériaux les plus couramment utilisés pour construire des composants par fusion par faisceau d’électrons. D’autres matériaux, cependant, sont parfois utilisés, tels que les céramiques et les composites céramique-métal. La fusion par faisceau d’électrons est particulièrement adaptée pour une utilisation avec des matériaux qui réagissent avec l’oxygène car la fabrication a lieu dans une chambre à vide.
La fusion par faisceau d’électrons présente un certain nombre d’avantages. En raison de la haute énergie impliquée, cette technologie permet une capacité de fusion élevée et une productivité élevée. EBM peut produire des composants de géométries extrêmement complexes. Les pièces résultantes sont généralement connues pour leur densité extrêmement élevée et l’absence de vides dans la structure.
Les températures extrêmement élevées généralement impliquées dans le processus produisent souvent des pièces métalliques avec des caractéristiques métallurgiques similaires à celles des composants traités thermiquement. Par exemple, les produits de cette méthode ont généralement une résistance plus élevée et peu ou pas de contrainte résiduelle par rapport aux produits d’autres méthodes de fabrication. Cela permet souvent de réduire le temps de production en évitant des opérations de traitement thermique supplémentaires une fois la pièce construite.
Les composants fabriqués par fusion par faisceau d’électrons se retrouvent dans une grande variété d’applications. Son aptitude à être utilisée avec des alliages de titane réactifs signifie que la fusion par faisceau d’électrons est fréquemment utilisée pour construire des composants en titane légers tels que des implants médicaux. Connu pour produire des pièces de haute résistance et de bonne qualité métallurgique, il est aussi fréquemment utilisé pour produire des pièces de haute performance. Par exemple, il est utilisé pour fabriquer des articles tels que des aubes de turbine pour des applications aérospatiales et des châssis de véhicules utilisés dans les sports automobiles.