圖1：DMG MORI的LASERTEC 65 3D是當今市場上特有的復合加工中心，它集激光堆焊增材制造與全功能5軸銑削加工于一身。
近幾年來，增材制造市場快速地發(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機床中，用增材工藝補充和擴展傳統(tǒng)的機械加工工藝。
增材制造應用的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，該機以高穩(wěn)定性的monoBLOCK®機床結構為基礎，提供高精度的銑削加工能力。“LASERTEC 65 3D可以全自動地在銑削加工與激光堆焊加工之間切換，它是加工復雜工件的理想選擇，例如帶底切的工件，也是維修任務和模具、機械工程和醫(yī)療器械行業(yè)進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。
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。與銑削加工的結合開創(chuàng)了全新的應用。工件可通過多個步驟成形，銑削加工與堆焊加工交替地進行，這將使成品工件中由于結構限制使銑刀無法接近的部位在最終成形前進行加工并達到最終精度要求。
復合加工機床綜合了銑削加工的優(yōu)點，例如高精度和高表面質量，與粉末堆焊的優(yōu)點，例如高靈活性和快速成形。“對于整體構件，其銑削加工的材料切除率達95 %，如用增材制造方法，只需要堆焊所需的部位”，Richard Kellett介紹說。
該機配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)在單獨電氣柜內，因此能非常容易地將它集成到其它DMG MORI機床中。
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為一體，形成的工件沒有氣孔或裂紋。金屬粉被高強度地焊在表面上。堆焊期間，用同軸惰性氣體避免氧化。金屬層冷卻成形后進行機械加工。
作為一項獨立的技術，激光堆焊早已是一項成熟的技術，適合集成在DMG MORI高質量的數(shù)控機床中。“切削加工與增材制造結合在一起的復合加工技術在未來將愈發(fā)重要，它提供了全新的應用并帶給用戶突出的優(yōu)勢”，Richard Kellett說。
圖2：在一臺機床上集成激光堆焊與機械加工技術，開啟全新應用和全新幾何結構。
它的優(yōu)點之一是能逐層堆焊不同的材質?，F(xiàn)在使用兩套光學系統(tǒng)，焊縫寬度1.6mm或3 mm。即使非常復雜的3D輪廓也不需要支撐結構就能堆焊成形。
每一層在堆焊后，對于以后銑刀或由于幾何原因其它刀具無法接近的部位進行高精度地切削加工。將兩種加工方式結合在一起，對于模具的維修和生產(chǎn)具有突出的優(yōu)點。還有其它許多應用，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，無法使用其它增材制造技術。
經(jīng)濟的解決方案
大型機床，例如加工能源或航空航天業(yè)大型零件的機床都非常昂貴。將粗加工、堆焊和精加工集中在一臺機床中，對于客戶的資金十分有益。
這里，重要的新技術是一個工件能用兩種材質堆焊。允許交替地使用不同的材質，在一個工件上達到特殊的目的。例如，用該方法可生產(chǎn)硬材與軟材結合的工件。提高工件性能，同時更經(jīng)濟地使用價格高昂的材質。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進行增材制造和重復性的制造。這對于刀具制造業(yè)的刀片生產(chǎn)具有積極的意義。價廉的高韌性材質作為刀體，而超硬材質，例如硬度大約高達62 HRC的高速鋼作為刀片。初步測試表明，由于靈活地將韌性刀體與高硬度刀片結合在一起，增材制造的刀具壽命較長。
在能源和石油工業(yè)，通常必須對工件噴涂耐蝕合金，以避免磨損。堆焊技術能保護許多用在惡劣環(huán)境中的工件，例如管、接頭、法蘭和特殊結構件。這種復合加工技術能在一臺機床上執(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)的周期時間。
圖3：激光堆焊技術允許用金屬粉噴嘴使用兩種不同的材質。
