Additec激光金属沉积（LMD）技术：同时使用金属粉末和金属丝

2019年1月，南极熊报道了美国金属3D打印设备制造商Additec推出的台式机级金属3D打印机μprinter。下面，南极熊将对该公司的激光金属沉积（LMD）技术进行更详细的介绍。工艺概述：激光金属沉积（LMD）是一种焊接工艺，它将材料引入由高功率激光产生的熔池中并进行焊接形成。 LMD属于定向能量沉积（DED）过程的范畴。通常，引入的填充材料是粉末，该粉末通过围绕激光束的圆锥形环形喷嘴注入。添加的材料形成焊缝，然后涂上底层金属。此工艺用于增加零件耐磨性的覆层应用，将材料添加到磨损零件中的维修应用中，或用于复杂几何形状的自由形式制造（3D打印）中。与其他类型的焊接相比，LMD会导致较小的热影响区，较低的稀释度和较低的零件残余应力。 Additec的WireLMD-WP（焊丝粉末）工艺以相同的方式工作，但是我们使用多个光纤耦合二极管激光源，而不是使激光束穿过沉积头的中心，而沉积头的中心周围均匀分布头部。这释放了固体填充材料的中心路径，并允许对普通MIG焊丝进行单向处理。在金属丝孔周围，我们的沉积头还具有锥形粉末喷嘴。这样，与传统的激光熔覆头相比，不会损失功能。另外，金属丝和粉末可以同时沉积，以形成两种成分的新合金。焊丝沉积：在当今行业中，粉末LMD比焊丝沉积更常见，因为使用单个高功率激光源更容易实现粉末沉积。但是，加工粉末有许多缺点：粉末比金属丝贵得多，这是有问题的，因为LMD通常用于制造使用大量材料的中型到大型零件。另外，并非所有通过喷嘴喷射的粉末实际上都被捕获在熔池中。对于自由形式的制造，粉末的实际利用率在20-80％的范围内，并且很大程度上取决于某些细度和工艺参数。从材料成本的角度来看，这是一个问题，也是工程的角度。将粉末沉积头重新安装到未专门为其设计的任何加工过程中，都会导致严重磨损。此外，用户需要处理未使用的粉末，粉末材料可能会危害健康。相比之下，线材的利用率为100％，线材的原料没有任何危险。沉积的粉末：尽管我们完全同意打印导线的方式，但在某些应用中，粉末仍然更适合：将材料添加到高度不规则的表面上时，如果对某些零件进行涂层或维修，则喷嘴可能会无法使用。粉将是一个更好的选择。尽管许多合金可以用作导线，但是某些更特殊的材料可能仅以粉末形式提供。支持粉末沉积功能的另一个原因是，在我们的数字合金沉积头中，可以在整个沉积过程中以不同比例混合两种或多种材料。有趣的中间基础是粉末和金属丝的数字合金化，这在目前只能在我们的沉积系统上实现。导线打印分辨率：即使使用导线，Additec沉积系统的打印分辨率也非常出色。实际上，根据工艺参数，甚至可以使粉末打印质量与金属丝相匹配。当以高分辨率打印时，轨道宽度约为线径的1.5倍，或者在快速打印时，轨道宽度约为线径的2.5倍。层高可以在0.3x到0.5x线径之间设置。我们默认支持0.6到1mm的线径。可根据要求提供不同尺寸的喷嘴。即使横截面很小，也可以打印非常高的纵横比的组件。请参见下面的小棒状样品（宽12毫米，高450毫米）。除了通过线沉积获得的高质量外，与粉末沉积相比，它还可以产生与悬垂有关的更复杂的几何形状。由于高冷却速度，可靠可以实现桥接，并且材料实际上沉积在空中。这是设计中的新自由度，允许生产更高性能的封闭形状和更有效的保形冷却通道。