激光技術在制造業(yè)中發(fā)揮著核心作用，尤其是在增材制造領域。在此背景下，弗勞恩霍夫激光技術研究所 Fraunhofer ILT 和總部位于日本的全球知名機床制造商牧野進行了一項令人興奮的技術進步：將超高速激光熔覆EHLA嫁接到五軸 CNC 平臺上。
然而，要做到這一點，必須開發(fā)運動學，使 EHLA 工藝的加工頭能夠快速動態(tài)地移動。
根據(jù)3D科學谷的了解，F(xiàn)raunhofer ILT為該項目貢獻了其在激光制造工藝領域的專業(yè)知識，并帶來了其全面的基礎設施和專業(yè)實驗室設施。通過調整激光參數(shù)、微調粉末進料和優(yōu)化CNC機器的運動控制，他們?yōu)閮?yōu)化加工各種材料的工藝參數(shù)做出了決定性的貢獻。
▲ EHLA與五軸CNC的嫁接
嫁接
弗勞恩霍夫激光技術研究所 ILT 的 Min-Uh Ko和牧野的 Johannes Finger 博士領導了這項研究合作，將超高速激光材料沉積 EHLA 增材制造工藝嫁接到五軸 CNC 平臺。合作的成果縮短了關鍵行業(yè)的生產(chǎn)時間并延長了零件壽命，同時為循環(huán)經(jīng)濟的未來創(chuàng)新奠定了基礎。
▲ 超高速熔覆混合加工
? 亞琛Fraunhofer ILT
采用 EHLA3D 技術的新生產(chǎn)工藝可以高效地生產(chǎn)、涂覆或修復具有高強度材料的復雜幾何形狀。根據(jù)3D科學谷《結合激光熔覆的生產(chǎn)效率以及 L-PBF 的結構精度目標， Fraunhofer開啟EHLA 3D新時代！》一文，復雜的金屬部件能否以高效且可重復的方式連續(xù) 3D 打印？
來自亞琛的研究人員可以肯定地回答這個問題：在Fraunhofer ILT弗勞恩霍夫激光技術研究所，研究人員已經(jīng)將二維超高速激光材料沉積 EHLA 技術轉移到改進的五軸 CNC 系統(tǒng)，用于復雜零部件的增材制造。
通過將 EHLA 工藝擴展到三維，該研究所通過EHLA 3D技術可以快且精確地3D打印工具鋼、鈦、鋁和鎳基合金等難焊材料。牧野和弗勞恩霍夫激光技術研究所Fraunhofer ILT 正在通過EHLA 和 EHLA3D 重新定義增材制造的界限。
通過將 EHLA3D 集成到五軸 CNC 平臺中，他們開發(fā)了一種可以高效生產(chǎn)、涂層或修復高強度材料復雜幾何形狀的工藝。這樣就可以靈活地加工各種幾何形狀，并且可以用各種各樣的材料涂覆部件。
最初，項目合作伙伴只考慮了增材制造，但如何加工維修在制造類型的零件主題很快就出現(xiàn)了，當前許多昂貴的部件都必須更換，即使是輕微的缺陷。
像牧野的帶有旋轉和傾斜工作臺的靈活系統(tǒng)實際上提供了良好的維修選項，這節(jié)省了新生產(chǎn)的成本，避免了運輸和交貨時間，并最大限度地減少了停機時間。
此外，維修主題是未來循環(huán)經(jīng)濟的基本先決條件。牧野在項目中的任務不僅限于 CNC 硬件，還包括過程控制，因為這必須完全重新設計。挑戰(zhàn)在于從技術上使機器適應高加速度，并優(yōu)化過程控制和機器運動學，以精確控制激光束與材料之間的相互作用。
Makino 新加坡子公司開發(fā)的機床實現(xiàn)了高達每分鐘 30 米的有效進給速度，與傳統(tǒng)系統(tǒng)相比，這是一個顯著的提升。這種速度在加工大型復雜部件時尤其有利，因為它可以顯著縮短生產(chǎn)時間。技術改進使最終產(chǎn)品始終保持高質量，并提高了生產(chǎn)過程的效率，這對于航空航天和工具制造行業(yè)的高質量部件尤為重要。
效率和精度
Fraunhofer ILT 為該項目貢獻了其在激光制造工藝領域的豐富專業(yè)知識，并帶來了其全面的基礎設施和專業(yè)實驗室設施。憑借其在 LMD 激光熔覆沉積工藝和組件開發(fā)方面數(shù)十年的經(jīng)驗，為優(yōu)化加工各種材料的工藝參數(shù)做出了決定性的貢獻，包括調整激光參數(shù)、微調粉末進料和優(yōu)化 CNC 機器的運動控制。
3D科學谷了解到優(yōu)化熱量輸入是 EHLA3D 工藝的一個關鍵方面，進料速率和粉末氣體噴射在控制引入材料的熱量方面起著至關重要的作用。
通過調整進料速率和粉末質量流量，可以精確控制熱量輸入，減少熱影響區(qū)并確保均勻的涂層質量?，F(xiàn)在，通過使用高進料速率和優(yōu)化的粉末進料，牧野可以在相同甚至更高的精度下顯著提高材料應用的效率。因此，HS-LMD 的堆積率可以顯著提高，從而提高生產(chǎn)過程的整體效率。
高性能部件的維修和涂層
在正常運行期間承受高負荷的高質量工具和機器零件的維修和保養(yǎng)是項目目標之一。合作伙伴能夠通過改進的 EHLA3D 技術實現(xiàn)這一目標。
此外，EHLA3D 技術還成功用于涂覆易磨損部件，從而顯著提高了這些部件的使用壽命。由于現(xiàn)在可以精確高效地涂覆耐磨涂層，EHLA3D 已成為延長采礦和重工業(yè)等各個行業(yè)部件使用壽命的經(jīng)濟高效的解決方案。
? Makino
咨詢電話：13522079385
Makino 能夠在新型 AML 500 加工機中如此迅速地實現(xiàn)結果，這一事實一方面表明了機器制造商的 CNC 系統(tǒng)非常靈活。
另一方面，實際應用也表明 EHLA3D 技術不僅僅是一個理論概念，而是一種先進、強大且適用于工業(yè)的技術，在成本、效率和性能方面具有顯著優(yōu)勢。因此，工業(yè)客戶與 Fraunhofer ILT 之間的合作帶來了制造技術的切實改進。
未來發(fā)展的一個關鍵方面將是確定和驗證 EHLA3D 工藝的新應用領域。由于可加工的材料系統(tǒng)變得如此靈活，尤其是用于多材料系統(tǒng)的應用和精細結構的3D打印。
