Electron Beam Melting machine modification to reduce raw material consumption

This thesis aims to optimize small object manufacturing by redesigning the ARCAM EBM 3D printing machine. The study explored several options, including Heraeus' projection building and reducing the size of the square build platform. After conducting a series of tests, it was discovered that the most cost-effective and straightforward approach was to lower the hopper volume and redesign the build area to a circular shape. The design modifications were simulated using computer-aided design (CAD), and the parts were subsequently manufactured and tested in the lab. The study implemented two phases of design revisions to optimize material consumption: modifying the hopper's material feeding and redesigning the building area. In the first phase, the hopper volume was reduced, resulting in significant material savings of up to 85.29 percent. In the second phase, the platform design was changed from square to circular, further reducing the amount of powder saved by 4.02 percent for a total reduction of 89.31 percent. In conclusion, the new design is simpler to implement, easier to seal, and less prone to powder spills, leading to increased productivity and decreased operating expenses.

Questa tesi mira a ottimizzare la produzione di piccoli oggetti riprogettando la macchina da stampa 3D ARCAM EBM. Lo studio ha esplorato diverse opzioni, tra cui l'edificio di proiezione di Heraeus e la riduzione delle dimensioni della piattaforma di costruzione quadrata. Dopo aver condotto una serie di test, si è scoperto che l'approccio più economico e diretto consisteva nell'abbassare il volume della tramoggia e nel riprogettare l'area di costruzione in una forma circolare. Le modifiche al progetto sono state simulate utilizzando la progettazione assistita da computer (CAD) e le parti sono state successivamente prodotte e testate in laboratorio. Lo studio ha attuato due fasi di revisione progettuale per ottimizzare il consumo di materiale, modificando l'alimentazione del materiale della tramoggia e ridisegnando l'area edificabile. Nella prima fase, il volume della tramoggia è stato ridotto, con un risparmio di materiale notevole, fino all'85,29%. Nella seconda fase, il design della piattaforma è stato modificato da quadrato a circolare, riducendo ulteriormente la quantità di polvere utilizzata del 4,02%, raggiungendo una riduzione totale dell'89,31%. In conclusione, il nuovo design è più semplice da implementare, più facile da sigillare e meno soggetto a fuoriuscite di polvere, con conseguenti aumento della produttività e riduzione dei costi operativi.