DED定向能量沉積技術(shù)未來或成為行業(yè)顛覆者,，零件原地打印您了解么

南極熊導(dǎo)讀：近年來,，增材制造一直是制造業(yè)發(fā)展最快的領(lǐng)域之一,。雖然金屬增材制造部件越來越多地用于結(jié)構(gòu)應(yīng)用,，但很少有塑料增材制造部件和工藝為此提供足夠的耐久性,。因此,，定向能量沉積（DED）3D打印技術(shù)的出現(xiàn)被用于可直接數(shù)字化制造超高強(qiáng)度,、重量輕的復(fù)合材料零件，提供了打印超出平面層傳統(tǒng)限制的材料,。

什么是 DED,？
DED是一種金屬增材制造工藝，通過這種工藝,，熔融金屬選擇性地分層沉積,，以構(gòu)建完全致密的組件�,？赡苣�聽說過 WAAM（Wire Arc Additive Manufacturing）,、LMD（Laser Metal Deposition）、LENS（Laser Engineered Net Shape）,、DMD（Directed Metal Deposition）或其他一些縮寫詞,，弄不清楚沒關(guān)系，這些通常是只是設(shè)備制造商用來區(qū)分其產(chǎn)品的專有名稱,。雖然有很多名稱,，但實(shí)際上技術(shù)差別不大。

定向能量沉積（DED）與PBF相似,，因?yàn)樗�使用激光（或電子）束熔化粉��,。但是，粉末原料的沉積和熔化方式使DED可以更輕松,，更經(jīng)濟(jì)地?cái)U(kuò)展至更大的AM零件,。

通常,，DED 系統(tǒng)需要三個(gè)主要組件；一個(gè)操縱器,，用于控制金屬的沉積位置,、材料的進(jìn)料以及熔化該材料的能源。機(jī)械手通常采用數(shù)控龍門或機(jī)器人的形式,。該材料將是金屬絲或粉末形式,，能源是激光或電弧（由于成本原因所以不太常見）,。

△接近最終形狀和完成的航空航天部件,。圖片來自Norsk Titanium

與其他金屬增材制造工藝相比，DED 更高的沉積速率使該工藝能夠生產(chǎn)更大規(guī)模（通常為 1m +）的組件,，對(duì)生產(chǎn)力水平的權(quán)衡是零件分辨率,。然而，隨著新的 DED 硬件的出現(xiàn),，我們開始看到該技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)的范圍更廣,，并且在某些情況下可以與傳統(tǒng)制造工藝制造的細(xì)節(jié)相媲美。

△金屬增材制造技術(shù)的比較,。照片來自Autodesk

該工藝的較高沉積速率會(huì)導(dǎo)致較差的幾何精度,、特征分辨率和表面紋理，因此由 DED 生產(chǎn)的部件通常需要在沉積后進(jìn)行額外加工以達(dá)到最終光潔度,。這種對(duì)加工的需求以及將該技術(shù)集成到現(xiàn)有銑削平臺(tái)的相對(duì)容易性導(dǎo)致了混合機(jī)器（即具有增材和減材能力的機(jī)器）的興起,。這些機(jī)器通常包含超過3軸，因此提供了大量的機(jī)會(huì)來沉積超出平面層的傳統(tǒng)限制的材料,。

多軸打印有什么好處,？
許多低成本塑料3D打印機(jī)具有3軸配置。事實(shí)證明,，3axis 打印機(jī)價(jià)格相對(duì)更實(shí)惠,、可靠且有大量可用的軟件切片選項(xiàng)，因此才會(huì)蓬勃發(fā)展,。然而，這一成功也限制了3D打印的能力,。需要支撐結(jié)構(gòu)來打印懸垂表面,，零件只能構(gòu)建在平面上而不是預(yù)先存在的幾何形狀上，向上彎曲的表面會(huì)受到階梯效應(yīng)的影響,。隨著新3D打印DED系統(tǒng)的出現(xiàn)以及將沉積頭集成到 CNC 銑床和機(jī)械臂上的日益普及,，一系列新的可能性正在出現(xiàn)，并且 DED 技術(shù)可以使用多軸刀具的路徑已有一段時(shí)間了,。

△Haas UMC1000 與 Meltio DED 技術(shù)集成,。照片來自 Meltio

DED它提供的未來機(jī)會(huì)是什么,？

南極熊獲悉Autodesk在過去的十年中，與各行各業(yè)的眾多最終用戶進(jìn)行了合作,。與許多金屬添加劑一樣,，最初，大多數(shù)應(yīng)用屬于航空航天領(lǐng)域,，在隨后的幾年中,，Autodesk將其擴(kuò)展到海洋、石油和天然氣,、模具/工具,、國(guó)防和重工業(yè)。盡管這些行業(yè)的應(yīng)用,、合金和零件尺寸各不相同,。

如今，DED 可以通過縮短零件開發(fā)周期和生產(chǎn)提前期,、縮短上市時(shí)間以及減少存儲(chǔ)備件的需求來實(shí)現(xiàn)與傳統(tǒng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的優(yōu)勢(shì),。未來，該技術(shù)可用于生產(chǎn)高性能,、高附加值的組件,，利用該技術(shù)可以提供更大的設(shè)計(jì)和材料自由度。例如,，針對(duì)結(jié)構(gòu)或熱負(fù)荷優(yōu)化組件,，或使用定制合金或幾種合金的組合生產(chǎn)零件。

DED 通過提高制造過程中的材料效率來提高可持續(xù)性,，即沉積的零件（稱為近凈形狀,、預(yù)成型或沉積模型）需要顯著減少材料去除來獲得成品零件時(shí)與從材料坯料加工零件相比。未來,，DED和AM 提供分散的生產(chǎn)模式,，也就是說，零件不需要在單個(gè)工廠生產(chǎn)并運(yùn)送到最終使用地點(diǎn),，而是可以在需要時(shí)在現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn),，縮短運(yùn)輸途中所需的時(shí)間并減少碳排放。

△行業(yè)顛覆者：Pix Moving 和 Relativity Space,。照片來自Pix Moving and Relativity Space

當(dāng)前的市場(chǎng)挑戰(zhàn)是什么,？
補(bǔ)充供應(yīng)鏈：
長(zhǎng)期以來，航空航天一直是3D打印的主要支持者（通�,？赡苁� DED）,。航空航天供原件供應(yīng)需要消耗大量高價(jià)值合金，因此3D打印可減少加工原件過程中不必要的材料浪費(fèi),。再加上稀有合金通常很難加工（加工速度慢并且需要大量昂貴的工具）,，通過減少必須切割的材料量,，還可以節(jié)省大量資金。

為了彌補(bǔ)市場(chǎng)空白獲得這些收益,，特別是對(duì)于結(jié)構(gòu)飛機(jī)元件,，這里的問題是維修飛機(jī)替換這些鍛件所需的時(shí)間，可能是幾個(gè)月或者更長(zhǎng)的時(shí)間,，對(duì)于這種問題,，這正是 DED 值得顛覆的地方，通過3D增材制造技術(shù)原定打印飛機(jī)合金元件,，可以作為鍛造組件的替換件,。

△行業(yè)顛覆者：Pix Moving 和 Relativity Space。照片來自Pix Moving and Relativity Space

節(jié)約成本和減少庫(kù)存壓力：
DED 為磨損零件的再修整提供了新的解決方案,，這可能是高價(jià)值的航空部件（此處通常使用渦輪葉片和葉盤作為示例）或模具,，又或者是用于汽車中的某個(gè)應(yīng)用。DED 提供了減少資金壓力的解決方案,，無需大量?jī)?chǔ)備庫(kù)存,，僅需替換為可以由任何系統(tǒng)在需要的位置按需生產(chǎn)的備件數(shù)字庫(kù)即可。

△WAAMPeller,。照片來自 Ramlab

南極熊點(diǎn)評(píng)：近些年,，我們看到了國(guó)內(nèi)外許多優(yōu)秀的企業(yè)的興起，它們的出現(xiàn)的目的就是顛覆具有悠久歷史的傳統(tǒng)制造業(yè),。通過DED技術(shù)優(yōu)勢(shì),，這些新的、快節(jié)奏的組織正在提出更多的技術(shù)創(chuàng)新并向傳統(tǒng)行業(yè)發(fā)起挑戰(zhàn),。如Pix Moving正在利用 DED 流程的無工具特性來提供專屬私人定制的自動(dòng)駕駛汽車制造,。Relativity Space的目標(biāo)是通過使用名為“Stargate”的多米 WAAM 系統(tǒng)顯著縮短火箭部件從概念到測(cè)試到最終部件的時(shí)間，從而顛覆航天工業(yè),。