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(guó)的工程公司Ponticon正在聯(lián)手進(jìn)行一組新的研究項(xiàng)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(duì)大批量定向能量沉積（或稱DED）的嘗試。它最初是作為一個(gè)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(shí)進(jìn)行材料沉積和熔化動(dòng)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(gè)原型——簡(jiǎn)稱為 "EHLA 3D"。這個(gè)版本的升級(jí)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(shì)能夠?yàn)楣�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(duì)性的研究工作。我們?nèi)杂写罅康膶?shí)驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)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(duì)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(shí)實(shí)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(duì)稱的、可以在快速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)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(jiǎn)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(jì)的，而是基于一個(gè)三腳架的運(yùn)動(dòng)學(xué)，即三個(gè)線性馬達(dá)與一個(gè)構(gòu)建平臺(tái)相連，在該平臺(tái)上加工3D打印部件。這種結(jié)構(gòu)使平臺(tái)能夠進(jìn)行快速、精確的運(yùn)動(dòng)，而不產(chǎn)生任何重大振動(dòng)。

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(jì)、自動(dòng)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(guó)際透平機(jī)械制造中心（ICTM）項(xiàng)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(duì)EHLA 3D進(jìn)行改進(jìn)。一個(gè)相關(guān)的后續(xù)項(xiàng)目預(yù)計(jì)將于2022年開始，進(jìn)一步的雙邊和公共資助的資金項(xiàng)目也在進(jìn)行中。

Schaible說："在不久的將來，這項(xiàng)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(gè)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(dòng)的建造平臺(tái)，用于執(zhí)行快速和精確的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。照片來自Fraunhofer ILT。

EHLA并不是弗勞恩霍夫的一個(gè)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(dòng)軸等旋轉(zhuǎn)動(dòng)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(gè)多材料噴射（MMJ）系統(tǒng)，旨在將多種材料結(jié)合到一個(gè)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。