進(jìn)料速度可達(dá)每分鐘500米！ILT和Ponticon聯(lián)手推進(jìn)超高速激光沉積 3D打印技術(shù)

導(dǎo)讀：2021年10月28日，南極熊獲悉,，弗勞恩霍夫激光技術(shù)研究所（ILT）和總部位于德國的工程公司Ponticon正在聯(lián)手進(jìn)行一組新的研究項目,，試圖推出ILT專利的超高速激光材料沉積（EHLA）3D打印技術(shù)的最新版本。

EHLA技術(shù)最初開發(fā)于2017年,，是ILT對大批量定向能量沉積（或稱DED）的嘗試,。它最初是作為一個模塊化的工具頭提供的，可以集成到門架和機(jī)械臂上,，同時進(jìn)行材料沉積和熔化動作,。

自EHLA 2017年發(fā)布以來，這兩家合作伙伴一直致力于開發(fā)更適合增材制造應(yīng)用的下一代技術(shù)版本,，并在2019年完成了第一個原型——簡稱為 "EHLA 3D",。這個版本的升級提供了更高的構(gòu)建速率、更大的靈活性和材料多樣性以及更高的精度,。

弗勞恩霍夫ILT的研究助理JonathanSchaible說："為了使EHLA 3D的優(yōu)勢能夠為工業(yè)環(huán)境中的一大批用戶所用,，弗勞恩霍夫ILT目前正在進(jìn)行有針對性的研究工作。我們?nèi)杂写罅康膶嶒灪徒?jīng)驗性的初步工作要做,，然而,，來自工業(yè)界的第一批感興趣的人已經(jīng)展示出了他們對此極大的興趣。因此,，我們知道我們走在正確的方向上,。"

△用三種不同的粉末材料3D打印Fraunhofer ILT的字樣，作為新型高產(chǎn)的EHLA 3D工藝的示范部件,。照片來自Fraunhofer ILT,。

超高速激光材料沉積

用于航空航天,、能源和汽車等行業(yè)應(yīng)用的金屬部件往往暴露在極端條件下。因此,，工程師們采用特殊的涂層來保護(hù)這些部件免受腐蝕和磨損,。然而，ILT認(rèn)為傳統(tǒng)的覆層工藝（如硬鉻電鍍）由于缺乏靈活性,、資源效率和成本,，它們?nèi)找鎳?yán)格的性能標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)顯得捉襟見肘了。

Fraunhofer ILT將其EHLA技術(shù)描述為比傳統(tǒng)堆焊工藝更高效,、更環(huán)保的替代品,。該工藝的進(jìn)料速度可達(dá)每分鐘500米，比其他激光材料沉積技術(shù)快250倍,。它還可以應(yīng)用到更薄的層結(jié)構(gòu)上去,，只有25微米，同時實現(xiàn)更平滑的零件表面,。

Schaible補(bǔ)充說："原則上,，EHLA適用于一切旋轉(zhuǎn)對稱的、可以在快速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動系統(tǒng)上加工的東西,。唯一的問題是,，既然可以想象到更廣泛的可能應(yīng)用，為什么我們要把自己限制在簡單的圓形零件上,？"

把EHLA帶到三維空間內(nèi)

下一代EHLA 3D工藝更傾向于硬核3D打印,，但仍有其作為覆層技術(shù)的用途。這款打印系統(tǒng)不是為與機(jī)械臂集成而設(shè)計的,，而是基于一個三腳架的運(yùn)動學(xué),，即三個線性馬達(dá)與一個構(gòu)建平臺相連，在該平臺上加工3D打印部件,。這種結(jié)構(gòu)使平臺能夠進(jìn)行快速,、精確的運(yùn)動，而不產(chǎn)生任何重大振動,。

目前,，EHLA 3D可以加工重達(dá)25公斤的零件，速度約為每分鐘200米,，精度非常高,，達(dá)到100微米。FraunhoferILT打算在過程監(jiān)控設(shè)計,、自動路徑規(guī)劃工具和構(gòu)建參數(shù)細(xì)化方面投入更多的研究,。

作為國際透平機(jī)械制造中心（ICTM）項目的一部分，來自航空航天和透平機(jī)械部門的幾家公司目前也在對EHLA 3D進(jìn)行改進(jìn)。一個相關(guān)的后續(xù)項目預(yù)計將于2022年開始,，進(jìn)一步的雙邊和公共資助的資金項目也在進(jìn)行中。

Schaible說："在不久的將來,，這項技術(shù)應(yīng)該使我們能夠大規(guī)模地,、輕松地、低成本地生產(chǎn)復(fù)雜的絲狀結(jié)構(gòu),，個性化的組件制作也許不單單只是想象,。“

△運(yùn)行中的三腳架：固定的粉末進(jìn)給噴嘴和移動的建造平臺,，用于執(zhí)行快速和精確的進(jìn)給運(yùn)動,。照片來自Fraunhofer ILT。

EHLA并不是弗勞恩霍夫的一個研究所開發(fā)的唯一的增材制造工藝,。弗勞恩霍夫生產(chǎn)技術(shù)研究所（IPT）的研究人員還開發(fā)了另外一種新型3D打印工藝,，專門用于生產(chǎn)驅(qū)動軸等旋轉(zhuǎn)動力傳輸器。該方法被命名為Express Wire Coil Cladding (EW2C),，旨在作為一種更有效的材料替代常用的減材車削工藝,。

在其他地方，在弗勞恩霍夫陶瓷技術(shù)和系統(tǒng)研究所（IKTS）,，研究人員開發(fā)了一個多材料噴射（MMJ）系統(tǒng),，旨在將多種材料結(jié)合到一個單一的3D打印部件中。這款機(jī)器主要基于粘合劑噴射技術(shù),，并與金屬和陶瓷兼容,。