EBM vs. SLM:Hauptunterschiede, Leistung und Materialvergleich für den Metall-3D-Druck

SLM (Selective Laser Melting) und EBM (Electron Beam Melting) sind 3D-Drucktechnologien mit Pulverbettfusion. Mithilfe eines hochenergetischen Strahls wird Metallpulver Schicht für Schicht verschmolzen, um schließlich ein festes Bauteil zu drucken. SLM hat eine bessere Genauigkeit und Auflösung als EBM. EBM hingegen kann im Vergleich zu Einstrahl-SLM-Geräten schneller drucken. Es gibt jedoch SLM-Maschinen mit 12 Hochleistungslasern, die ihre Geschwindigkeit deutlich verbessern. EBM verfügt über eine kleinere Auswahl möglicher Materialien, insbesondere feuerfeste und widerstandsfähige Materialien.

In diesem Artikel werden EBM und SLM hinsichtlich ihrer Systemkomplexität, Materialien und Drucktechnologien verglichen.

EBM-Definition und Vergleich mit SLM

EBM (Electron Beam Melting) ist eine 3D-Drucktechnologie mit Pulverbettfusion, die zur Herstellung von Metallteilen verwendet wird. Arcam (später von GE aufgekauft) entwickelte diese Technologie 1993 in Zusammenarbeit mit der Chalmers University of Technology. EBM schmilzt selektiv ein Metall- oder Metalllegierungspulver mit einem hochenergetischen Elektronenteilchenstrahl. Das bedeutet, dass EBM anstelle von energiereichen Photonen wie in einem Laser energiereiche Elektronen nutzt. Der Elektronenstrahl zeichnet den Querschnitt einer Teilschicht ab und schmilzt die Metallpartikel zusammen. Nachdem jede Schicht geschmolzen ist, bewegt sich das Druckbett nach unten und eine weitere Schicht Metallpulver wird aufgetragen. Der EBM-Druckprozess muss im Vakuum stattfinden, um eine Oxidation des Teils aufgrund der extrem hohen Temperaturen, die von der Maschine erzeugt werden, zu verhindern. 

EBM verfügt über ein kleineres Materialsortiment, insbesondere feuerfeste und widerstandsfähige Materialien. Im Vergleich zu EBM erfordert SLM eine mit Inertgas gefüllte Kammer und kann genauer drucken.

Weitere Informationen finden Sie in unserem Leitfaden zum Elektronenstrahlschmelzen.

Was sind die Vorteile von EBM im Vergleich zu SLM?

Nachfolgend sind einige wichtige Vorteile von EBM gegenüber SLM aufgeführt:

• EBM ist in der Lage, im Vergleich zu einer Einstrahl-SLM-Maschine viel schneller zu drucken als SLM. Dies ist auf den breiteren Strahl zurückzuführen, der von einem Elektronenstrahl erzeugt wird.
• EBM kann den Elektronenstrahl mit Geschwindigkeiten von bis zu 8000 mm/s lenken. SLM hingegen ahmt die Geschwindigkeit von EBM nach, indem es mehrere Strahlen verwendet.

Was sind die Nachteile von EBM im Vergleich zu SLM?

Nachfolgend sind einige wesentliche Nachteile von EBM gegenüber SLM aufgeführt:

• EBM erfordert eine Vakuumumgebung. Dies begrenzt die Größe der Teile, die gebaut werden können, und erhöht die Komplexität der Maschine.
• EBM verfügt im Vergleich zu SLM über eine geringere Auswahl an möglichen Materialien.

SLM-Definition und Vergleich mit EBM

SLM (Selective Laser Melting) ist eine 3D-Drucktechnologie im Pulverbettschmelzverfahren zur Herstellung von Metallteilen. SLM wurde erstmals 1995 erfunden und von SLM Solutions kommerzialisiert. SLM verwendet einen Hochleistungsfaserlaser, um ein Metallpulver selektiv zu schmelzen. Der Laser erzeugt überall dort, wo er mit dem Metallpulver in Kontakt kommt, einen flüssigen Metallpool. Der Laserstrahl zeichnet den Querschnitt einer Teilschicht ab und schmilzt die Metallpartikel zusammen. Nach jeder Schicht fährt das Druckbett nach unten und es wird eine weitere Schicht Metallpulver aufgetragen. SLM verwendet eine mit Inertgas gefüllte Baukammer. SLM ist EBM sehr ähnlich, nutzt jedoch stattdessen bis zu 12 Hochleistungslaser, um das Metallpulver zu schmelzen. Es können auch verschiedene Metalle und Legierungen verwendet werden.

Was sind die Vorteile von SLM im Vergleich zu EBM?

Nachfolgend sind einige wichtige Vorteile von SLM gegenüber EBM aufgeführt:

• Mit SLM kann der Bediener die Strahlbreite anpassen, um entweder hohe Geschwindigkeit oder hohe Präzision zu bevorzugen.
• SLM kann im Vergleich zu EBM eine größere Auswahl an Materialien nutzen.

Was sind die Nachteile von SLM im Vergleich zu EBM?

Einige wesentliche Nachteile von SLM gegenüber EBM sind:

• SLM-Teile weisen tendenziell eine höhere innere Spannung auf als EBM-Teile. SLM erfordert oft eine Wärmebehandlung nach dem Bau, um Restspannungen zu reduzieren.
• Ein Einstrahl-SLM-Gerät druckt langsamer als ein EBM-Gerät.

Vergleichstabelle zwischen EBM und SLM

In der folgenden Tabelle 1 sind einige der häufigsten Eigenschaften von EBM im Vergleich zu SLM aufgeführt:

Attribut EBM SLM

Attribut

Anzahl der Strahlen

EBM

1 – Sehr schnelle Strahlpositionierung

SLM

Maschinen mit 1, 4 und 12 Balken sind verfügbar 

Attribut

Strahlleistung

EBM

4500 W

SLM

1000 W

Attribut

Erfordert eine Vakuumkammer für das Druckaufbauvolumen

EBM

Ja

SLM

Nein – Schutzgasabdeckung erforderlich

Attribut

Schichthöhe

EBM

70 Mikrometer

SLM

20 bis 50 Mikrometer

Attribut

Teile haben isotrope Materialeigenschaften

EBM

Ja

SLM

Ja

Attribut

Teile müssen nach dem Drucken abgekühlt werden

EBM

Ja – oft über Nacht

SLM

Ja

Attribut

Teile benötigen Stützstrukturen

EBM

Ja

SLM

Ja

Attribut

Größtes Druckvolumen

EBM

350 OD x 430 H mm (Zylinder)

SLM

600 x 600 x 600 mm

Tabelle 1:EBM vs. SLM-Vergleich

SLM-Drucker haben eine bessere Schichthöhenauflösung als EBM und verfügen gleichzeitig über größere Bauvolumina. EBM verfügt über eine schnellere Strahlpositionierung, was bedeutet, dass hohe Geschwindigkeiten erreicht werden können, ohne dass mehrere Strahlen erforderlich sind. 

EBM vs. SLM:Technologievergleich

Sowohl EBM als auch SLM sind Pulverbett-Fusionstechnologien, bei denen ein Hochleistungsstrahl zum Schmelzen eines Metallpulvers eingesetzt wird. Allerdings verwendet EBM einen Elektronenstrahl, während SLM mehrere Hochleistungsfaserlaser nutzt.

EBM vs. SLM:Materialvergleich

SLM ist in der Lage, eine breite Palette von Metallen zu drucken, darunter die meisten Legierungen auf Eisen-, Aluminium-, Nickel-, Kobalt- und Kupferbasis. EBM hingegen eignet sich für eine kleinere Gruppe von Rohstoffen, darunter Ti6AL4V (eine Titanlegierung), Inconel® 718 (eine Nickellegierung) oder CoCrMo (eine Kobaltlegierung).

EBM vs. SLM:Vergleich der Produktanwendungen

EBM wird in der Luft- und Raumfahrtindustrie häufig zur Herstellung von Turbinenschaufeln und im medizinischen Bereich zur Herstellung orthopädischer Implantate eingesetzt. SLM wird zur Herstellung von Produkten in denselben Branchen verwendet, findet aber auch Verwendung in der Automobil-, Bau- und Schmuckindustrie.

EBM vs. SLM:Vergleich des Druckvolumens

SLM verfügt im Vergleich zu EBM über ein etwas größeres verfügbares Build-Volumen. Dies bedeutet, dass SLM größere einzelne Teile oder Teile drucken kann, die in mehrere verschachtelte kleinere Teile passen. Die EBM-Größe ist durch die Notwendigkeit begrenzt, in einer Vakuumkammer zu drucken. 

EBM vs. SLM:Vergleich der Oberflächenbeschaffenheit

EBM hat im Vergleich zu SLM eine etwas schlechtere Oberflächengüte. Dies ist auf die größere Strahlbreite von EBM zurückzuführen, die zwischen den einzelnen Schichten ein raueres Erscheinungsbild erzeugt. Während sowohl SLM als auch EBM möglicherweise eine Nachbearbeitung kritischer Bereiche erfordern, weist EBM eine deutlich andere Oberflächenbeschaffenheit auf. 

EBM vs. SLM:Kostenvergleich

Im Durchschnitt kann ein SLM-Gerät der Einstiegsklasse mehr als 350.000 US-Dollar kosten, während ein EBM-Drucker zwischen 100.000 und 250.000 US-Dollar kosten kann.

Was sind die gegenseitigen Alternativen zu EBM und SLM?

Nachfolgend finden Sie eine gegenseitige Alternative zu EBM und SLM:

• DMLS: DMLS (Direct Metal Laser Sintering) ist ein Pulverbettschmelzverfahren, bei dem Metallpulver mit einem Faserlaser zusammengeschmolzen wird, ähnlich wie beim SLM. Allerdings hat DMLS eine bessere Auflösung als EBM oder SLM und nutzt typischerweise mehrere Laser mit niedrigerer Energie. 

Was sind die Gemeinsamkeiten zwischen EBM und SLM?

Nachfolgend sind einige der Ähnlichkeiten zwischen EBM und SLM aufgeführt:

1. Sowohl EBM als auch SLM werden zum Drucken von Metallteilen verwendet.
2. Sowohl EBM als auch SLM verwenden Energiestrahlen, um das Metallpulver zu einem endgültigen Teil zu schmelzen.

Was sind die anderen Vergleiche für EBM neben SLM?

Eine alternative 3D-Drucktechnologie zu EBM ist:

• EBM vs. DED: DED (Directed-Energy Deposition) ist eine Metalldrucktechnologie, bei der ein Metalldraht einer Druckdüse zugeführt wird. Das Metall wird dann an der Düse geschmolzen und Schicht für Schicht auf der Bauplatte abgeschieden, ähnlich wie beim FDM-Druck (Fused Deposition Modeling). Dadurch entstehen Teile mit isotropen mechanischen Eigenschaften. 

Was sind die anderen Vergleiche für SLM neben EBM?

Eine alternative 3D-Drucktechnologie zu SLM ist:

• SLM vs. SLS: Selektives Lasersintern kann mit SLM verglichen werden, da beide Technologien einen Laser verwenden, um ein pulverförmiges Material Schicht für Zeit zu einem endgültigen Teil zu schmelzen. SLS kann jedoch nur in Kunststoff drucken. Frühe Metalldrucker sinterten die Metallpartikel einfach zusammen, da sie nicht in der Lage waren, wie moderne Maschinen einen Pool geschmolzenen Metalls zu erzeugen. Weitere Informationen finden Sie in unserem Artikel zu SLM vs. SLS.

Zusammenfassung

In diesem Artikel wurden die Unterschiede zwischen EBM- und SLM-3D-Drucktechnologien zusammengefasst.

Um mehr über EBM vs. SLM zu erfahren und um bei der Auswahl der perfekten Technologie für Ihre Produkte zu helfen, wenden Sie sich an einen Xometry-Vertreter.

Xometry bietet eine umfassende Palette an 3D-Druckdiensten für Ihre Projektanforderungen. Besuchen Sie unsere Instant Quote Engine, um innerhalb weniger Minuten ein kostenloses und unverbindliches Angebot zu erhalten.

Urheber- und Markenhinweise

1. Inconel® ist eine eingetragene Marke der Huntington Alloys-Abteilung der Special Metals Corp., Huntington, WV.

Haftungsausschluss

Der auf dieser Webseite erscheinende Inhalt dient ausschließlich Informationszwecken. Xometry gibt keinerlei Zusicherungen oder Gewährleistungen jeglicher Art, weder ausdrücklich noch stillschweigend, hinsichtlich der Richtigkeit, Vollständigkeit oder Gültigkeit der Informationen. Leistungsparameter, geometrische Toleranzen, spezifische Designmerkmale, Qualität und Arten von Materialien oder Prozessen sollten nicht als Darstellung dessen angesehen werden, was von Drittanbietern oder Herstellern über das Netzwerk von Xometry geliefert wird. Käufer, die Angebote für Teile einholen, sind dafür verantwortlich, die spezifischen Anforderungen für diese Teile zu definieren. Weitere Informationen finden Sie in unseren Allgemeinen Geschäftsbedingungen.

Dean McClements

Dean McClements hat einen Bachelor-Abschluss in Maschinenbau mit Auszeichnung und über zwei Jahrzehnte Erfahrung in der Fertigungsindustrie. Sein beruflicher Werdegang umfasst wichtige Positionen bei führenden Unternehmen wie Caterpillar, Autodesk, Collins Aerospace und Hyster-Yale, wo er ein tiefes Verständnis für technische Prozesse und Innovationen entwickelte.

Lesen Sie weitere Artikel von Dean McClements