濟南3D打印定向能量沉積DLD工藝的新里程碑

據小編濟南3D打印了解：在金屬三維打印中，我們關注的焦點通常是SLM粉末床選擇性激光熔金屬三維打印技術，這很容易忽略定向能量沉積技術。

激光定向能沉積（LDED）技術是一種利用激光或其它能源在熔池中高速移動的激光定向能沉積（LDED）技術。材料經粉末或長絲直接送入高溫熔化區(qū)，熔化后逐層沉積。激光金屬沉積（LMD）技術是以激光為能源，金屬粉末為加工材料。

重點介紹了基于粉末床的選擇性金屬熔化三維打印技術的應用。西門子對激光金屬粉末沉積技術的發(fā)展和應用也持積極態(tài)度。

西門子最近與其合作伙伴開發(fā)了一種解決方案，以比以往更有效地提高激光金屬沉積（LMD）技術中金屬3D打印的過程穩(wěn)定性，采用粉末床選擇性激光熔化技術對渦輪葉片進行3D打印。這一解決方案為深化濟南3D打印技術的開發(fā)應用打開了大門。

圖片：激光金屬沉積（LMD）是西門子在釋放速度和尺寸方面的獨特優(yōu)勢。西門子的3D打印愿景遠遠超出了其在渦輪發(fā)電機和航空航天領域的應用范圍。就在去年，西門子與哈克羅德合作設計了世界上第一個虛擬現實系統。

西門子對3D打印的雄心壯志需要專門的研發(fā)工作來促進技術和應用的發(fā)展和集成。事實上，西門子正加緊努力促進濟南3D打印技術的發(fā)展。在慕尼黑的西門子企業(yè)技術（CT）實驗室，在激光沉積和焊接過程中，金屬部件被逐層建造。機器以不同的速度移動激光束，有時緩慢，有時快速。通過這種方式，研究人員可以消除不均勻的位置，最終產生更完美的近凈部分。

與SLM粉末床選擇性激光熔金屬3D打印技術不同，定向能量沉積技術不依賴于壓力室，可以保護金屬3D打印過程不受周圍環(huán)境的影響。對于SLM粉末床選擇性激光熔金屬3D打印工藝，工作區(qū)域必須首先充滿惰性氣體，這是一個耗時的過程。激光金屬沉積（LMD）屬于定向能沉積技術，由于惰性氣體直接從激光頭流出并包圍粉末流和熔池，因此可以立即開始3D打印。

此外，激光金屬粉末沉積技術（LMD技術）允許激光頭和工件更靈活地移動，從而為航空工業(yè)和渦輪技術等領域提高設計自由度和更大的零件生產打開了大門。它有潛在的優(yōu)勢。

LMD通常不需要任何支撐結構，這與粉末床法相比具有顯著的優(yōu)勢。激光金屬沉積也適用于加工合金。在傳統的制造領域中，通常采用機械鍵合或冶金鍵合的方法來實現雙金屬復合界面的鍵合。

與傳統的加工工藝相比，LMD工藝在雙金屬加工中具有突出的優(yōu)勢。鑒于這些優(yōu)勢，西門子企業(yè)技術（CT）實驗室正與西門子數字工廠部門合作，在工業(yè)生產中加強和應用LMD技術。照片來源：Siemens控制的厚度稍微大一點，但在LMD充分利用其潛力之前，還有很多工作要做。例如，這個過程不如SLM精確。

因此，成品零件通常需要重新加工，這就解釋了為什么在工業(yè)設施中，LMD機器通常與銑床相結合。這種混合材料添加制造系統已廣泛應用于世界各地，包括生產飛機渦輪發(fā)動機和滾動軸承的精密部件。考慮到定向能沉積金屬3D打印技術的缺點，西門子目前正致力于如何使混合材料制造系統更快、更經濟地運行。具體來說，他們正在研究LMD工藝的關鍵部分：如何更有效地控制金屬層的厚度，這決定了濟南3D打印部件的尺寸。

這些厚度可能因各種原因而變化-例如，如果材料流動以非計劃方式變化。例如，如果機器人手臂攜帶的打印頭速度波動，厚度也可能改變。為了解決這一問題，西門子企業(yè)技術（CT）實驗室正在參與名為Paraddise的歐盟開發(fā)項目，以提高LMD3D印刷過程的可控性。除西門子外，該項目的成員還包括西班牙機床制造商Ibarmia、Rwthachen大學和德國激光材料加工和光學測量技術專家Redusc。亞琛理工大學為該項目的開發(fā)過程做出了開創(chuàng)性的發(fā)明。研究小組開發(fā)了一種控制技術，通過這種技術，Precitec傳感器可以計算出每層金屬的準確厚度。

為了實現這一點，控制程序使用測量光學干擾的傳感器將部件的計劃高度與實際高度進行比較。然后可以通過改變打印速度來調整層的厚度。這是一個具有里程碑意義的結果，通過這種自動調整過程，混合增強制造設備可以更快地生產零件，因為鋼坯需要更少的后處理。它也需要更少的能量和材料。這反過來又降低了高質量金屬零件的制造成本。

圖片來源：西門子三維科技谷回顧技術正在迅速發(fā)展。根據3D科學谷的市場觀察，DED定向能沉積3D打印技術是整個技術發(fā)展過程中的一個里程碑。三菱電氣此前宣布開發(fā)高精度定向能沉積濟南3D打印設備，該設備將于2021年商業(yè)化。

三菱電氣表示，這項技術的一個優(yōu)點是它大大提高了精度。與連續(xù)成形工藝相比，精度提高了60%。此外，與傳統工藝相比，由于高溫區(qū)僅限于窄點形成區(qū)，氧化問題可減少20%以上。針對定向能沉積三維打印設備的加工速度和精度，德國弗勞恩霍夫激光技術研究所開發(fā)了超高速激光材料沉積技術。

根據海域廣的市場調研，該技術可用于金屬零件的涂裝和修復。超高速激光材料沉積（ehla）有可能取代目前的腐蝕和磨損防護方法，如硬質鍍鉻和熱噴涂。此外，用ehla法生產的涂層是無孔的，改善了粘結條件，減少了裂紋和空洞的可能性。此外，根據弗勞恩霍夫的說法，ehla技術比熱噴涂節(jié)省了90%的材料。

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