激光堆焊增材制造技術(shù)

DMG MORI率先在全功能的5軸銑削加工中心中集成激光堆焊增材制造技術(shù)。這是一個(gè)巧妙的復(fù)合加工解決方案，不僅擁有增材制造的高靈活性，還擁有機(jī)械加工的高精度，因此它能用增材方式生產(chǎn)成品工件質(zhì)量的完整工件。該工藝采用金屬粉噴粉的堆焊技術(shù)，能進(jìn)行完整加工，無(wú)需工藝腔，生產(chǎn)速度是粉床成形速度的10倍。還能生產(chǎn)無(wú)支撐件的懸伸輪廓。在一臺(tái)機(jī)床中集成激光堆焊與機(jī)械加工技術(shù)開(kāi)啟了全新應(yīng)用和全新幾何結(jié)構(gòu)。特別是，該復(fù)合加工技術(shù)將有效降低大型工件的生產(chǎn)成本。此外，激光堆焊與銑削加工可以靈活地切換，直接加工在成品工件中無(wú)法接觸到的部位。

近幾年來(lái)，增材制造市場(chǎng)快速地發(fā)展。到目前為止，增材制造都局限于生產(chǎn)其它任何傳統(tǒng)方法無(wú)法生產(chǎn)的原型件和小型工件上。將增材制造與金屬切削加工工藝集中在一臺(tái)機(jī)床中，用增材工藝補(bǔ)充和擴(kuò)展傳統(tǒng)的機(jī)械加工工藝。

增材制造應(yīng)用的LASERTEC 65 3D是在德克爾馬豪全功能5軸銑削加工中心中搭載激光堆焊加工的2.5 kW二極管激光器，該機(jī)以高穩(wěn)定性的monoBLOCK®機(jī)床結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，提供高精度的銑削加工能力。“LASERTEC 65 3D可以全自動(dòng)地在銑削加工與激光堆焊加工之間切換，它是加工復(fù)雜工件的理想選擇，例如帶底切的工件，也是維修任務(wù)和模具、機(jī)械工程和醫(yī)療器械行業(yè)進(jìn)行局部或整體噴涂加工的理想選擇”，位于弗朗頓的SAUER LASERTEC公司的增材制造產(chǎn)品經(jīng)理Richard Kellett說(shuō)。

DMG MORI的LASERTEC 65 3D集激光堆焊技術(shù)與全功能5軸銑削技術(shù)于一身

用增材方式生產(chǎn)大型工件

與粉床的激光燒熔不同，激光堆焊可通過(guò)粉末噴嘴生產(chǎn)大型工件。成形速度平均為750 g/h，比粉床的激光成形速度快10倍。與銑削加工的結(jié)合開(kāi)創(chuàng)了全新的應(yīng)用。工件可通過(guò)多個(gè)步驟成形，銑削加工與堆焊加工交替地進(jìn)行，這將使成品工件中由于結(jié)構(gòu)限制使銑刀無(wú)法接近的部位在最終成形前進(jìn)行加工并達(dá)到最終精度要求。

復(fù)合加工機(jī)床綜合了銑削加工的優(yōu)點(diǎn)，例如高精度和高表面質(zhì)量，與粉末堆焊的優(yōu)點(diǎn)，例如高靈活性和快速成形。“對(duì)于整體構(gòu)件，其銑削加工的材料切除率達(dá)95 %，如用增材制造方法，只需要堆焊所需的部位”，Richard Kellett介紹說(shuō)。

該機(jī)配21.5" ERGOline®控制面板，Operate 4.5版SIEMENS 840D solutionline數(shù)控系統(tǒng)。激光堆焊的控制系統(tǒng)在單獨(dú)電氣柜內(nèi)，因此能非常容易地將它集成到其它DMG MORI機(jī)床中。

在一臺(tái)機(jī)床上集成激光堆焊與機(jī)械加工技術(shù)，開(kāi)啟全新應(yīng)用和全新幾何結(jié)構(gòu)

3D輪廓的生產(chǎn)

用二極管激光器將金屬粉逐層地堆焊在基體材料上并與基體材料結(jié)為一體，形成的工件沒(méi)有氣孔或裂紋。金屬粉被高強(qiáng)度地焊在表面上。堆焊期間，用同軸惰性氣體避免氧化。金屬層冷卻成形后進(jìn)行機(jī)械加工。

作為一項(xiàng)獨(dú)立的技術(shù)，激光堆焊早已是一項(xiàng)成熟的技術(shù)，適合集成在DMG MORI高質(zhì)量的數(shù)控機(jī)床中。“切削加工與增材制造結(jié)合在一起的復(fù)合加工技術(shù)在未來(lái)將愈發(fā)重要，它提供了全新的應(yīng)用并帶給用戶突出的優(yōu)勢(shì)”，Richard Kellett說(shuō)。

它的優(yōu)點(diǎn)之一是能逐層堆焊不同的材質(zhì)?，F(xiàn)在使用兩套光學(xué)系統(tǒng)，焊縫寬度1.6 mm或3 mm。即使非常復(fù)雜的3D輪廓也不需要支撐結(jié)構(gòu)就能堆焊成形。

每一層在堆焊后，對(duì)于以后銑刀或由于幾何原因其它刀具無(wú)法接近的部位進(jìn)行高精度地切削加工。將兩種加工方式結(jié)合在一起，對(duì)于模具的維修和生產(chǎn)具有突出的優(yōu)點(diǎn)。還有其它許多應(yīng)用，例如輕型工件、原型件或小批量生產(chǎn)的零件 – 特別是大型工件制造行業(yè)，由于空間限制，無(wú)法使用其它增材制造技術(shù)。

激光堆焊技術(shù)允許用金屬粉噴嘴使用兩種不同的材質(zhì)

經(jīng)濟(jì)的解決方案

大型機(jī)床，例如加工能源或航空航天業(yè)大型零件的機(jī)床都非常昂貴。將粗加工、堆焊和精加工集中在一臺(tái)機(jī)床中，對(duì)于客戶的資金十分有益。

這里，重要的新技術(shù)是一個(gè)工件能用兩種材質(zhì)堆焊。允許交替地使用不同的材質(zhì)，在一個(gè)工件上達(dá)到特殊的目的。例如，用該方法可生產(chǎn)硬材與軟材結(jié)合的工件。提高工件性能，同時(shí)更經(jīng)濟(jì)地使用價(jià)格高昂的材質(zhì)。而且，工件性能可以事先用程序定義，在數(shù)控程序控制下切換粉末材質(zhì)進(jìn)行增材制造和重復(fù)性的制造。這對(duì)于刀具制造業(yè)的刀片生產(chǎn)具有積極的意義。價(jià)廉的高韌性材質(zhì)作為刀體，而超硬材質(zhì)，例如硬度大約高達(dá)62 HRC的高速鋼作為刀片。初步測(cè)試表明，由于靈活地將韌性刀體與高硬度刀片結(jié)合在一起，增材制造的刀具壽命較長(zhǎng)。

在能源和石油工業(yè)，通常必須對(duì)工件噴涂耐蝕合金，以避免磨損。堆焊技術(shù)能保護(hù)許多用在惡劣環(huán)境中的工件，例如管、接頭、法蘭和特殊結(jié)構(gòu)件。這種復(fù)合加工技術(shù)能在一臺(tái)機(jī)床上執(zhí)行基體材料的全部加工、噴涂和精加工。因此，能節(jié)省成本和縮短生產(chǎn)的周期時(shí)間。

LASERTEC 65 3D的亮點(diǎn)

· 巧妙地結(jié)合激光堆焊技術(shù)與銑削加工技術(shù)，確保高表面質(zhì)量和工件精度

· 噴粉方式的激光堆焊比粉床方式快10倍

· 也適用于整個(gè)工件

· 適用于大量3D幾何，無(wú)需支撐結(jié)構(gòu)，甚至可帶底切

· 渦輪部件和模具的維修

· 磨損層的噴涂

· 全自動(dòng)地切換銑削加工與激光堆焊加工的完整加工

· 大型加工區(qū)，工件直徑可達(dá)500 mm，高度可達(dá)400 mm和最大重量達(dá)600 kg

· 易接近性和操作舒適性：操作門開(kāi)度達(dá)1,430 mm，能從正面輕松地接近

· 占地面積僅需12 m²