Additec：金属粉末和线材同时使用激光金属沉积（LMD）3D打印技术

2019-01-09 11:20

2019年1月，笔者报道了美国金属3D打印设备厂商Additec推出的桌面级金属3D打印机μprinter，下面笔者对该公司的激光金属沉积（LMD）技术做一个更加详细的介绍。

工艺概述：

激光金属沉积（LMD）是一种焊接工艺，将材料引入由高功率激光产生的熔池中焊接成型，LMD属于定向能量沉积（DED）工艺的范围。通常，引入的填充材料是粉末，通过围绕激光束的锥形环喷嘴注入。添加的材料形成焊缝，然后涂覆下面的金属。该工艺用于包层应用，其中部件的耐磨性增加，在将材料添加到磨损部件的修复应用中，或在复杂几何形状的自由形式制造中（3D打印）。与其他类型的焊接相比，LMD导致较小的热影响区，低稀释和组件中的低残余应力。

Additec的Wire LMD-WP（线粉）工艺以同样的方式工作，但是我们使用多个光纤耦合二极管激光源，而不是让一个激光束通过沉积头的中心进入，它们均匀分布在头部中心轴周围。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。在线孔周围，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，没有功能损失。此外，还可以同时沉积线材和粉末以形成两种组分的新合金。

沉积线材：

在当今的工业中，粉末LMD比线材沉积更常见，因为使用单个高功率激光源更容易实现。然而，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部件。

此外，并非所有通过喷嘴喷射的粉末实际上都被捕获在熔池中。对于自由形式制造，实际的粉末利用效在20-80％的范围内，并且在很大程度上取决于部分精细度和工艺参数。从材料成本的角度来看，这是个问题，而且从工程角度来看也是如此。将粉末沉积头重新安装到没有专门为其设计的任何机械加工上将导致显著的磨损。此外，用户还需要处理未使用的粉末，并且粉末材料可能造成健康风险。在对比中，使用线材的利用率为100％，同时线材原料不会造成任何危险。

沉积粉末：

虽然我们非常赞成线材打印的方式，但对于某些应用来说，粉末仍然更适合：

当将材料添加到高度不规则的表面时，如果在涂覆或修复某些部件时可能无法获得精确的喷嘴到部件距离，则粉末将是更好的选择。

虽然许多合金都可以作为线材使用，但一些更奇特的材料可能只能以粉末形式提供。

另一个支持粉末沉积功能的原因是在我们的数字合金沉积头中，两种或更多种材料在整个沉积过程中可以以不同的比例混合。一个有趣的中间地带也是粉末和电线的数字合金化，此时此刻只能在我们的沉积系统上实现。

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