德國(guó)8家機(jī)構(gòu)聯(lián)合開發(fā)模塊化混合增材制造系統(tǒng)：傳統(tǒng)工藝+LMD

2020年4月21日，南極熊從外媒獲悉，由德國(guó)聯(lián)邦教育和研究部（BMBF）資助的一個(gè)聯(lián)合研究項(xiàng)目，將開發(fā)出一種新型的高效模塊化混合制造系統(tǒng)。

據(jù)悉，這個(gè)項(xiàng)目被命名為ProLMD，項(xiàng)目成員由8個(gè)合作伙伴組成，于四年前啟動(dòng)，最初的目標(biāo)是生產(chǎn)新的混合制造工藝，將傳統(tǒng)方法與激光材料沉積（LMD）增材制造工藝相結(jié)合。

合作伙伴之一，弗勞恩霍夫激光技術(shù)研究所的科學(xué)家Jan Bremer解釋說。"我們的目的是基于聯(lián)合臂式機(jī)器人，為L(zhǎng)MD工藝開發(fā)出經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)健的系統(tǒng)技術(shù)，并將其集成到混合制造的工藝鏈中。我們正在沿著基于機(jī)器人的混合式快速成型制造的工藝鏈前進(jìn)，并研究為此所需的各種技術(shù)。內(nèi)容涵蓋了從加工頭、機(jī)器人和保護(hù)氣體系統(tǒng)到焊接工藝、質(zhì)量保證和軟件等各個(gè)方面。"

激光材料沉積加工頭，照片來自Fraunhofer ILT（弗勞恩霍夫激光技術(shù)研究所）

混合式增材制造生產(chǎn)

在過去四年中，一些項(xiàng)目合作伙伴已經(jīng)開始在其現(xiàn)有的工藝鏈中整合快速成型制造技術(shù)。MTU航空發(fā)動(dòng)機(jī)公司一直在使用LMD為傳統(tǒng)制造的發(fā)動(dòng)機(jī)部件添加功能元件；空客公司通過3D肋片加固其部分部件；梅賽德斯-奔馳公司在其車身生產(chǎn)線上的沖壓工具中加入了LMD工具頭。這些合作伙伴的行動(dòng)都符合項(xiàng)目的愿景，即利用3D打印技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)制造的部件進(jìn)行局部加固或改造。

Bremer補(bǔ)充說："這些例子說明了我們對(duì)混合制造的理解。我們將不同制造工藝的優(yōu)勢(shì)靈活地組合在一起，形成一個(gè)連續(xù)的工藝鏈。"

GEnx發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪中心架是項(xiàng)目合作伙伴MTU Aero Engines，通過激光材料沉積技術(shù)進(jìn)行混合式快速成型制造的示范部件，圖片來自MTU Aero Engines公司。

ProLMD項(xiàng)目

據(jù)悉，該項(xiàng)目已經(jīng)開發(fā)了單個(gè)模塊化混合型制造單元，是一個(gè)帶有LMD工具頭的多軸KUKA機(jī)械臂，設(shè)計(jì)成可以輕松集成到現(xiàn)有的工藝鏈中。為了實(shí)現(xiàn)最大的應(yīng)用靈活性，合作伙伴正在努力促進(jìn)粉末和線材作為增材制造的材料。據(jù)Bremer介紹，項(xiàng)目重點(diǎn)是可以加工更大、更復(fù)雜的部件，重量可達(dá)1.2噸，直徑可達(dá)2米。

合作成員在項(xiàng)目中都有明確的職責(zé)。例如，KUKA擔(dān)任項(xiàng)目經(jīng)理，負(fù)責(zé)機(jī)器人的單元集成，Laserline則負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)和開發(fā)激光束源和光學(xué)器件。

Fraunhofer ILT的機(jī)器人設(shè)備激光沉積線材，照片由Fraunhofer ILT提供。

該項(xiàng)目合作成員還在混合制造單元之外，進(jìn)行一個(gè)較小的次要項(xiàng)目——一個(gè)更緊湊的機(jī)器人單元，用于混合增材制造生產(chǎn)。與大型系統(tǒng)相比，第二臺(tái)機(jī)器人將更具成本效益，并且是為滿足中小企業(yè)的需求而設(shè)計(jì)的。3.1米長(zhǎng)的機(jī)械臂已經(jīng)縮減到只有2米，90公斤的負(fù)載能力也降到了60公斤。更小的機(jī)器人也將只專注于粉末材料的LMD，失去了使用線材的工作能力。

混合式生產(chǎn)吸取了傳統(tǒng)制造和快速成型制造的優(yōu)點(diǎn)，可以獲得更有效的結(jié)果。去年，知名機(jī)床制造商DMG MORI公司推出了LASERTEC 125 3D混合式快速成型制造系統(tǒng)。這套五軸激光沉積焊接（LDW）系統(tǒng)是為大型工業(yè)零件的維護(hù)、維修和生產(chǎn)而設(shè)計(jì)的。最近，總部位于墨爾本的數(shù)控磨床制造商ANCA公司也開發(fā)出了自己的混合3D打印系統(tǒng)，用于制造定制加工刀具。


編譯自：3dprintingindustry