多激光同軸復(fù)合金屬3D打印技術(shù)CML Hybrid，拓展DED能力邊界,，助力前沿科研方向

2024年4月28日，英尼格瑪CML Hybrid技術(shù)在第八屆全國增材制造青年科學(xué)家論壇正式發(fā)布,。

激光同軸復(fù)合技術(shù)Coaxial Multi-Laser Hybrid, 簡稱CML Hybrid,。采用該技術(shù)的CML-Hybrid-1500DF-ARC多激光電弧同軸復(fù)合硬件系統(tǒng),，通過全部可獨立調(diào)控的6激光模組復(fù)合電弧熱源、6路粉末和絲材同送以及雙路保護氣,，實現(xiàn)包括多波長激光復(fù)合,、激光電弧復(fù)合、絲粉復(fù)合以及保護氣復(fù)合的四重復(fù)合技術(shù),，適用于變組分梯度材料,、原位合金化增材、高通量材料制備,、微觀組織調(diào)控等DED技術(shù)前沿研究方向,，同時可滿足提升增材材料兼容性、增材效率,、構(gòu)件精度,、性能及復(fù)雜程度等DED技術(shù)工程化應(yīng)用需求，是DED技術(shù)的集大成之作,。

詳見：《填補國內(nèi)空白,，南理工攜手英尼格瑪共同開發(fā)多光束集成絲光同軸激光定向能量沉積技術(shù)》

可獨立控制的絲粉同送復(fù)合、雙路保護氣復(fù)合,，助力變組分梯度材料,、原位合金化增材、高通量材料制備,、微觀組織調(diào)控等DED前沿研究方向

CML-Hybrid-1500DF-ARC采用送絲和6路完全獨立的送粉粉路復(fù)合,，實現(xiàn)絲粉同送增材�,？赏瑫r接入多臺送粉器,，且送粉參數(shù)各自獨立，可有效實現(xiàn)原位合金化增材,，高自由度的材料配比調(diào)節(jié),，可用于變組分梯度材料、納米顆粒增強等材料的快速制造,，以及滿足新材料開發(fā)的高通量制備需求,。

同時絲粉同送技術(shù)呈現(xiàn)出了明顯的優(yōu)勢：
1.高通量材料制備；
2.兼顧效率和靈活性,；
3.更短的工藝流程,。

CML-Hybrid-1500DF-ARC通過設(shè)置內(nèi)外獨立雙氣路，實現(xiàn)保護氣復(fù)合,。內(nèi)外氣路在結(jié)構(gòu)及控制上完全獨立,，從而使得在增材時可以使用內(nèi)外異種氣體進行氣氛保護，并且氣流量各自獨立可調(diào)，內(nèi)氣路集中作用于熔池區(qū)域,，外氣路作用范圍較大,，可針對性選擇不同氣體實現(xiàn)特殊的工藝效果。

例如,，通過外氣路向沉積層輸送液氮,，能夠?qū)崿F(xiàn)非平衡快速凝固工藝。通過使用液氮控制基體溫度實現(xiàn)強制冷卻,，配合激光的高功率密度減小熱影響區(qū)的效果,，起到增加過冷度、令合金熔體進行促發(fā)形核和快速生長,，從而改善材料性能,。

△來源：液氮冷卻條件下激光快速熔凝Ni-28 wt%Sn 合金組織演變, 西北工業(yè)大學(xué)凝固技術(shù)國家重點實驗室的曹永青、林鑫等

可獨立控制的多波長激光復(fù)合,、激光電弧復(fù)合，滿足提升增材材料兼容性,、增材效率,、構(gòu)件精度、性能及復(fù)雜程度等DED技術(shù)工程化應(yīng)用需求

相關(guān)工藝研究表明,，在激光-MIG復(fù)合熱源中,，激光照射能夠引導(dǎo)電弧壓縮集中形成導(dǎo)電通道，起到穩(wěn)定電弧以及熔滴過渡的效果,；除此之外電弧的加熱作用也能進一步促進工件對激光的吸收率提升,，并提高構(gòu)件性能。

CML-Hybrid-1500DF-ARC配置可獨立控制的激光電弧同軸復(fù)合熱源,。同時使用激光和電弧雙重?zé)嵩磸?fù)合進行增材,，提高了工藝過程穩(wěn)定性和構(gòu)件性能。交替使用兩種工藝,，如通過使用表面成型質(zhì)量更好,、精度更高的激光增材工藝進行外壁、結(jié)構(gòu)細節(jié)等位置進行精細增材,，使用沉積效率更高的電弧工藝進行內(nèi)部填充,、整體框架等結(jié)構(gòu)的高效增材；亦可實現(xiàn)整體上高效高質(zhì)的效果,。

采用全紅光熱源在材料方面的適用范圍有限,。而全藍光激光材料適用性較好，但是能量轉(zhuǎn)換效率低,，能量傳輸損耗大,，成本高。研究表明，隨著溫度的提升,，金屬材料對激光的吸收率會有明顯提升（圖 1）,，通過使用藍光作為啟動熱源預(yù)熱材料，提供對紅光吸收率,，大功率紅外激光作為主要功率輸出,，能夠以較低的投入實現(xiàn)同等效果的功率輸出。

CML-Hybrid-1500DF-ARC采用6個可獨立配置和控制的激光模組,，實現(xiàn)多波長激光復(fù)合,，常用的組合如紅藍激光復(fù)合，能夠增大材料適用范圍,，提高如銅,、鋁等高反金屬材料對激光的吸收率，同時又較好地兼顧了經(jīng)濟性,。

CML Hybrid技術(shù),，是英尼格瑪公司基于與南理工共同開發(fā)的CML多光束集成絲光同軸激光定向能量沉積技術(shù)為基礎(chǔ)，結(jié)合自成立以來13年深耕電弧增材制造所積累的經(jīng)驗,，開辟出的全球首創(chuàng)DED新技術(shù)開發(fā)方向,。

在5月7日-9日的2024 TCT亞洲展上，英尼格瑪CML-Hybrid-1500DF-ARC多激光電弧同軸復(fù)合硬件系統(tǒng)將首次公開亮相,，坐標(biāo)7.1館7E26展位,，可掃描二維碼預(yù)約參觀。

備注：項目團隊已公布開源決定,，計劃將共同開發(fā)的CML多光束集成絲光同軸激光定向能量沉積系統(tǒng)技術(shù)開源,，以助力CML技術(shù)的持續(xù)發(fā)展和應(yīng)用。