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德国 Fraunhofer 开发金属丝激光沉积技术,材料利用率可达100%

来源:  3D科学谷     时间:  2018-11-20 16:01
德国Fraunhofer 激光技术研究所正在开发基于金属丝激光沉积的创新技术(wire-based laser metal deposition,LMD-W)。在Formnext 2018展会期间,Fraunhofer 展示了这一技术。
 Fraunhofer LMD-W (2)
Fraunhofer 在Formnext展台中展示的LMD-W技术
block 可制造市场上广泛使用的焊丝
LMD-W 技术最初是为提升部件的耐磨性而开发的。金属丝材在被激光熔化之后,层层沉积到部件表面。Fraunhofer 还开发了CAD / CAM软件,用于控制材料的逐层构建过程。
LMD-W 技术的特点是,材料在完全熔化后被分层沉积到部件表面,通过适当的CAM 支持和多轴过程控制,材料能够被构建在现有的组件上。Fraunhofer表示该技术的材料利用率可达100%。
基于LMD-W 技术的增材制造设备采用模块化设计,可以经济高效的集成到企业的现有生产线中。其激光打印头适用于常见的激光光学系统,因此不需要复杂的定制光束引导系统。内置传感器可以检测到运行过程中出现的典型错误,因此这些错误能够在加工过程中得到分析,设备的控制系统针对错误进行补偿。
LMD-W 设备采用横向送丝方式,金属丝与光轴成20度角。打印丝材包括多种钢,以及镍基和钛基合金丝材。Fraunhofer 正在研究几种其他合金丝材的适用性。
 Fraunhofer LMD-W (1)
LMD-W 技术所使用的金属丝材为市场上广泛可用的丝材,填充焊丝、实芯焊丝和专用于激光沉积的丝材都可应用于该技术,这将降低制造成本。
LMD-W 技术在工业中的应用包括:
LMD-W application
 刀具维护 – 在制造中,刀具会受到磨损、粘附,并承受可能导致损坏的应力。LMD-W 技术的其中一项应用是为刀具添加一层保护层,从而延长刀具寿命。
结构部件增材制造 – LMD-W 技术能够经济的生产近净形结构部件。
复杂部件增材制造 - 制造高复杂度的部件,例如涡轮叶片。
Fraunhofer 针对LMD-W 技术提供的服务包括:
  • 应用的可行性研究
  • 工艺开发
  • 通过该技术提供小批量定制制造
  • 将该技术整合到现有的工艺链中
  • 基于LMD-W 技术的增材制造设备设计和制造
  • 将基于LMD-W 技术的激光系统和送丝系统集成到机床中
block 3D科学谷Review
Fraunhofer激光技术研究所还开发了另外一种基于直接能量沉积-DED的金属增材制造技术-EHLA超高速激光材料沉积技术。根据市场研究,该技术可用于涂层和修复金属部件。
Fraunhofer激光技术研究所认为,超高速激光材料沉积技术(EHLA)具有替代当前腐蚀和磨损保护方法如硬镀铬和热喷涂的潜力。EHLA通过激光熔化金属粉末,金属粉末以液态金属的形态“滴入”焊池而不是以半熔化的烧结颗粒形态粘结在一起。
Fraunhofer表示,该工艺对当前抗腐蚀和磨损保护的加工工艺具有改进作用。由于硬铬电镀消耗大量能量并且具有粘合和孔隙率的缺点,而热喷涂在所用材料方面可能相当浪费。相比之下,EHLA方法加工出来的涂层是无孔的,从而改善粘合情况并降低裂纹和孔隙的发生的可能性。 除此之外,根据Fraunhofer,EHLA技术比热喷涂节约90%的材料。

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