2019年1月，南極熊報道了美國金屬3D打印設備廠商Additec推出的桌面級金屬3D打印機μprinter，下面南極熊對該公司的激光金屬沉積（LMD）技術做一個更加詳細的介紹。

工藝概述：

激光金屬沉積（LMD）是一種焊接工藝，將材料引入由高功率激光產生的熔池中焊接成型，LMD屬于定向能量沉積（DED）工藝的范圍。通常，引入的填充材料是粉末，通過圍繞激光束的錐形環噴嘴注入。 添加的材料形成焊縫，然后涂覆下面的金屬。 該工藝用于包層應用，其中部件的耐磨性增加，在將材料添加到磨損部件的修復應用中，或在復雜幾何形狀的自由形式制造中（3D打?。?與其他類型的焊接相比，LMD導致較小的熱影響區，低稀釋和組件中的低殘余應力。

 

Additec的Wire LMD-WP（線粉）工藝以同樣的方式工作，但是我們使用多個光纖耦合二極管激光源，而不是讓一個激光束通過沉積頭的中心進入，它們均勻分布在頭部中心軸周圍 。 這釋放了固體填充材料的中心路徑，并允許對普通MIG焊絲進行單向處理。 在線孔周圍，我們的沉積頭還具有錐形粉末噴嘴。 這樣，與傳統的激光熔覆頭相比，沒有功能損失。 此外，還可以同時沉積線材和粉末以形成兩種組分的新合金。

沉積線材：

在當今的工業中，粉末LMD比線材沉積更常見，因為使用單個高功率激光源更容易實現。然而，加工粉末有許多缺點：

粉末比金屬絲貴得多，這是有問題的，因為LMD通常用于制造使用大量材料的中型到大型部件。

此外，并非所有通過噴嘴噴射的粉末實際上都被捕獲在熔池中。對于自由形式制造，實際的粉末利用效在20-80％的范圍內，并且在很大程度上取決于部分精細度和工藝參數。從材料成本的角度來看，這是個問題，而且從工程角度來看也是如此。將粉末沉積頭重新安裝到沒有專門為其設計的任何機械加工上將導致顯著的磨損。此外，用戶還需要處理未使用的粉末，并且粉末材料可能造成健康風險。在對比中，使用線材的利用率為100％，同時線材原料不會造成任何危險。

沉積粉末：

雖然我們非常贊成線材打印的方式，但對于某些應用來說，粉末仍然更適合：

當將材料添加到高度不規則的表面時，如果在涂覆或修復某些部件時可能無法獲得精確的噴嘴到部件距離，則粉末將是更好的選擇。

雖然許多合金都可以作為線材使用，但一些更奇特的材料可能只能以粉末形式提供。

另一個支持粉末沉積功能的原因是在我們的數字合金沉積頭中，兩種或更多種材料在整個沉積過程中可以以不同的比例混合。 一個有趣的中間地帶也是粉末和電線的數字合金化，此時此刻只能在我們的沉積系統上實現。

線材打印分辨率：

即使使用線材，Additec沉積系統的打印分辨率也非常出色。 事實上，根據工藝參數，甚至可以將最佳粉末打印質量與線材相匹配。 當以高分辨率打印時，軌道寬度約為1.5倍線徑，或者當快速打印時，軌道寬度約為2.5倍線徑。 層高度可以設置在0.3x和0.5x線徑之間。 我們默認支持0.6到1mm的線徑。 可根據要求提供不同尺寸的噴嘴 即使橫截面很小，也可以打印非常高的縱橫比組分。 見下面的小棒樣品（寬12毫米高450毫米）。

 

除了通過線材沉積實現的高質量之外，與粉末沉積相比，它還允許制造關于懸突的更復雜的幾何形狀。 由于高冷卻速率，可以實現可靠的橋接，實際上將材料沉積在半空中。
這是設計的新自由度，允許制造更高性能的封閉形狀幾何形狀以及更有效的保形冷卻通道。

 

還可以以分辨率為代價提高沉積速率和打印速度。 這對于在使用前需要加工的零件是有利的。

應用
激光金屬沉積適用于各種應用：

近凈成形制造
使用該過程從頭開始累加生成復雜零件。也稱為金屬3D打印或自由形式制造。這種生產零件的方式提供了高水平的設計自由度，并且消除了復雜的CNC編程或耗時的鑄造。此外，甚至可以使用多個Additec材料進料器在單個組件內混合不同的材料/合金。

激光熔覆
涂有保護層的現有組件。由于基體金屬稀釋度低，我們的工藝非常適合它，允許更薄的涂層有效保護基體金屬。包覆工藝通常用于石油和天然氣行業，但也越來越多地被其他行業采用。

功能增加/混合制造
當集成到銑床或制造工藝鏈中時，我們的沉積工藝可用于為組件添加特征，否則這些特征將需要不利的大庫存或難以作為單件鑄造。

部件維修
完全替換高價值組件可能成本高且效率低。激光金屬沉積引入了一種可靠地重建部件磨損區域的方法，并且失真最小。

材料：
Additec沉積系統可以加工各種各樣的材料，通?？梢允褂萌魏慰珊附拥慕饘?。 然而，當處理室沒有惰化時，存在一些限制。 例如，鋁和鈦有利于惰性處理室。 然而，通過在開放的大氣壓條件下使用高反應性材料的線料原料比使用粉末的危險性小得多，并且通過使用可從Additec獲得的大型保護氣體擴散器可以獲得成功的結果。

來源：南極熊3D打印