全文3100字，阅读需6分钟。本文分享瑞典初创公司freemelt的电子束3D打印技术解析以及其价值。如果觉得AM易道文章有价值，请读者朋友帮忙转发点赞在看评论，支持AM易道创作。AM易道本文与文中提到公司不存在任何形式的商业合作、赞助、雇佣等利益关联。![]()
AM易道导语：
电子束粉末床熔融技术（EB-PBF）在金属增材制造领域具有独特优势，可以制造高性能、复杂结构的金属零件，尤其适合航空航天、医疗等高端应用领域。一是传统线性熔融模式下的热控制困难，导致材料性能不稳定；二是"烟雾效应"限制了可用材料范围，特别是在加工钛合金等高性能材料时尤为突出；近期，AM易道团队注意到一家来自瑞典的公司Freemelt提出了一套完整的解决方案。![]()
通过创新的点熔融技术、专利的ProHeat预热系统和智能的Pixelmelt控制平台，他们或许找到了突破这些技术瓶颈的新路径。更令人瞩目的是，Freemelt不仅选择了一条独特的技术路线，还采用了开源战略。今天，我们就来深入解析这家公司的核心技术，看看他们是如何应对电子束增材制造的关键挑战的。Freemelt的技术创新集中体现在三个方面：点熔融技术、预热系统和云端控制系统。
这三项技术的组合，力图构成了一个完整的技术生态系统。传统的电子束熔融采用连续的线性扫描方式，这种方法看似简单有效，实则存在诸多局限。类似于我们用马克笔在纸上画线，笔尖在某个位置停留的时间越长，那里的墨水就会越多，可能会渗透到纸的背面。类似地，在线性熔融过程中，电子束需要沿着固定路径移动，这导致热量在局部区域累积，影响材料性能的均匀性。![]()
这项技术将连续的熔融过程分解为离散的点熔融，每个熔融点都可以独立控制其功率、停留时间等参数。这就好比我们不再用连续的线条绘画，而是用无数精确控制的点来构建图像，就像喷墨打印机一样。从技术实现角度来看，Freemelt的点熔融技术能够实现约200微米的稳定光斑尺寸，这种精度在高达6kW的大功率条件下依然能够保持。更重要的是，点熔融技术展现出极强的灵活性—它可以通过排列点阵的方式完美模拟传统的线性熔融，同时又能突破线性熔融的局限，实现更复杂的熔融策略。![]()
在实际应用中，工程师可以精确控制每个熔融点的能量输入参数。通过调节电子束的功率、停留时间和扫描速度（最高可达4000米/秒），可以实现前所未有的工艺精度。这种高度的可控性使得材料的显微组织调控变得更加精确，为高性能材料的开发提供了新的可能。其次，点熔融技术为微观结构的精确调控提供了新的可能，研究人员可以通过调整点阵的排列方式和熔融参数，实现复杂微观结构的定向生长。在电子束增材制造领域，"烟雾效应"一直是一个令人头疼的问题。当电子束照射到粉末床时，粉末颗粒会因带电而相互排斥，就像把静电球靠近小纸片一样，导致粉末漂离床面。这个问题在钛合金等材料的加工中尤为严重，特别是球形的Ti-6Al-4V钛合金粉末。这是因为这类合金粉末表面天然存在一层薄薄的绝缘氧化层，导致电子束带来的电荷无法快速散去，累积的电荷最终强大到足以使粉末颗粒相互排斥。但这种方法不仅需要使用昂贵的高纯惰性气体，而且对于某些特别敏感的材料来说，效果也不尽如人意。Freemelt的预热技术提供了不需要使用惰性气体的方案。他们在粉末床和电子束之间放置了一个导电板。这个设计看似简单，实则蕴含深刻的技术智慧。![]()
导电板采用石墨材料，这个选择绝非偶然。石墨不仅在2000度以上仍能保持优异的机械性能，其导热性能也极为出色。更妙的是，石墨的低密度特性使得板材在真空环境中易于快速移动，而碳原子的轻质特性又最大限度地减少了电子反散射造成的能量损失。从技术实现的角度来看，系统的创新不仅体现在石墨导电板的使用上，更体现在其精确的温度控制能力。系统可以将石墨板加热至精确的温度，通过红外辐射对粉末床进行均匀预热。这种非接触式的预热方式不仅避免了静电荷的积累，还能实现更精确的温度分布控制。如果说点熔融技术和ProHeat系统是Freemelt的"硬实力"，那么Pixelmelt云端软件系统就是其"软实力"的集中体现。工作流程看似简单：将CAD文件切片转换为.3mf格式，导入Pixelmelt后系统自动将切片分割成均匀分布的像素点。但其真正的创新在于它与点熔融技术结合赋予每个像素点提供的精确控制能力。![]()
工程师可以控制电子束在每个时间点的位置、功率和停留时间，这种精细的控制能力在业界实属罕见。![]()
Start Heat（起始加热）：系统可以根据零件几何特征和材料特性，自动规划最优的预热路径和参数。
Jump Safe（跳转安全）：在电子束快速位移时，系统能够智能调整束流参数，确保位移过程中不会对材料造成意外影响。Spatter Safe（飞溅防护）：通过智能算法控制熔池动态，最大限度减少材料飞溅，提高成形质量。Heat Balance（热平衡控制）：系统可以实时监控和调整工件各区域的温度分布，确保均匀的热场分布。在工艺控制方面，系统支持扫描方向的动态旋转，这有助于消除因单一扫描方向可能带来的各向异性。
同时，通过调整曝光顺序，可以实现更好的热场控制和成形质量。
通过设置同步点，系统可以精确协调电子束熔融和预热过程，这种协同控制极大提升了工艺的稳定性和可重复性。Freemelt的技术创新不仅仅是实验室层面的突破，更展现出巨大的工业应用潜力。系统配备的6kW高功率电子束，配合高达4000 m/s的扫描速度，可以在一秒钟内完成数万个点的熔融。在材料创新方面，技术解决了困扰行业多年的"烟雾效应"问题，这意味着许多之前被认为不可能的材料现在可以进行电子束打印。点熔融技术提供的精确热控制，则为材料性能的优化打开了新的可能性。系统无需使用昂贵的惰性气体，粉末的循环利用率大幅提升，后处理流程也得到简化。这些优势的叠加，使得Freemelt的解决方案在工业应用中极具竞争力。在增材制造领域，大多数设备制造商采用封闭式系统策略，通过控制材料供应链和工艺参数来维持商业模式。但Freemelt选择了开源道路。![]()
Freemelt不仅开放了数据格式，还采用了微服务架构的软件设计，这使得用户可以轻松开发和集成自己的功能模块。![]()
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具体资源请读者自行访问：
https://gitlab.com/freemelt/
更重要的是，通过提供API接口，用户可以使用自己的数据分析工具处理制造过程中产生的数据，这为工艺优化和质量控制提供了强大支持。AM易道认为，随着制造业对高性能、个性化产品的需求不断增长，电子束增材制造技术将有一席之地。电子束增材制造技术的发展一直受制于几个关键技术难题。传统的解决方案要么成本高昂，要么效果有限，这也是限制这项技术大规模应用的重要原因。这家瑞典公司通过一系列创新性的技术突破，为这些难题提供了新的解决思路。对于关注电子束增材制造技术发展的业内同仁来说，Freemelt的技术路线值得深入关注和研究。https://freemelt.com/we-are-freemelt/
https://freemelt.com/knowledge/why-melting-pixels/
https://freemelt.com/knowledge/spot-melting/
https://freemelt.com/knowledge/proheat/
https://freemelt.com/we-are-freemelt/
https://gitlab.com/freemelt/freemeltapi
https://gitlab.com/freemelt/openmelt/obplib-python
https://gitlab.com/freemelt/openmelt/openbeampath
