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德马吉森精机LASERTEC 65增材制造工艺成品质量的创成式制造
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【编者按】机床是制造机器的机器,也是能制造机床本身的机器,又被称为工作母机或工具机;德马吉森精机利用LASERTEC 65增材制造工艺,创新出一种复合机床,将创成式激光堆焊技术集成到一台全功能的5轴铣床中。


在产品生命周期越来越短,而部件越来越复杂和越来越个性化的年代,创成式制造工艺可帮助企业更快地制造新产品和创新产品。创成式制造工艺可实现复杂几何形状和复杂工件的生产。通过粉末喷嘴进行激光堆焊与铣削加工共同构成的独特复合技术,为用户提供全新应用和几何形状可能。通过LASERTEC 65增材制造工艺,SAUER LASERTEC目前提供将激光堆焊与5轴铣削结合在一起的复合加工解决方案。此工艺通过金属粉末喷涂方式成形,这比在粉床中成形速度最高可快20倍。

 

过去,增材制造工艺市场飞速增长。然而,迄今为止,该工艺只限于生产传统工艺无法加工的样件和小部件。通过两种工艺的结合—即在一台机床上进行增材加工和切削加工,增材技术是对传统加工方法的补充和增强。

 

为实现创成式制造,LASERTEC 65增材制造工艺配置了一台2kW的二极管激光器用于激光堆焊,其中,DECKEL MAHO全功能的monoBLOCK结构稳定的5轴铣床,还可实现高精度铣削加工。“由于可在铣削加工与激光加工之间进行全自动转换,LASERTEC 65增材制造工艺不仅适合带底切的复杂部件全套加工,也适用于修复加工,以及模具和机械制造或医疗器械所需的部分或全部喷涂加工”,位于德国普夫龙腾(Pfronten)的SAUER LASERTEC公司销售经理弗里德曼.雷尔(Friedemann Lell)指出。
 
创成式生产大型部件

不同于粉床中的激光烧蚀,激光堆焊技术可借助金属粉末喷嘴制造大型部件。由于堆焊生产速度可达每小时3.5 kg,因此,该制造工艺比粉床中用激光成形速度最高可提高20倍。与铣削加工结合后,可实现全新的应用。部件可分多个阶段堆焊,在各步堆焊过程之间可加入铣削加工,以便在部件因几何形状的原因无法用铣刀最终加工前,先将该部位加工到最终精度。

 

复合机床具有铣削优点,例如精度高和表面质量高等,与堆焊技术的灵活性和堆焊的高速度结合在一起。“在目前通过铣削加工材料切除率达95%的整体构件中,采用增材工艺,只在需要的地方堆焊材料。这样,材料损失降低到5%。由此大大节省了原材料和成本”,弗里德曼.雷尔解释道。
 

激光器包括堆焊头都安装在铣削主轴的HSK刀柄中。机床进行铣削加工时,该激光器可自动存放在安全存放位中。通过带SIEMENS 840D solutionline上的OPERATE 4.5操控界面的19英寸ERGOline对机床进行控?制。激光加工过程的控制系统安装在一个单独控制柜中,这便于将此系统集成到其它的德马吉森精机(DMG MORI)机床中。
 
制造3D轮廓

通过二极管激光器,金属粉末被逐层堆焊在基体材料上,并且与基体材料之间无气孔、无裂纹地熔合在一起。在此过程中,金属粉末成为与基体表面结合的高强度焊剂。同轴的惰性气体避免堆焊过程中发生氧化。冷却后,形成可进行机械加工的金属层。
 

由于激光堆焊早已是一项成熟的独立技术,可非常理想地将其集成到德马吉森精机(DMG MORI)的高品质CNC数控机床中。“切削工艺和增材工艺的结合,在将来会发挥更重要的作用,因为这种结合为用户带来许多新的可能和优点”,雷尔说道。
 

这种工艺的一个优点是可将不同材料层连续堆焊在一起。根据激光器的情况和喷嘴的几何形状,壁厚范围可达0.1mm到5mm。在没有支撑几何形状的情况下,也能层叠形成复杂3D轮廓。

 

一些部位由于部件的几何形状而无法被铣刀或其他刀具接触加工前,分层进行精确切削加工。两种工艺的结合是维修工作和工具及模具制造的好方法。也是轻型部件、样件或小批量生产提供了许多新选择—尤其是在大型部件的生产,因为其他增材制造工艺受空间限制无法应用。
 
成本低廉的解决方案

诸如用于能源和航空航天领域复杂部件加工的大型机床,通常价格昂贵。如果将粗加工、喷涂和精加工集中于一台机床,就为客户提供了一个具有价格优势的解决方案。
 

此外,在能源和石油工业中,部件常常还必须喷涂抗腐蚀合金,避免磨损。堆焊技术可为如管材、接头、法兰和特殊产品等在腐蚀性环境下使用的产品提供保护。采用复合机床可在一台机床上进行基体材料加工、喷涂以及精加工。从而节省费用,并缩短生产周期。
 LASERTEC 65增材制造的亮点

? 激光喷涂与铣削技术独一无二的组合可实现最佳表面以及最佳部件精度;
? 采用粉末喷嘴的激光堆焊:比粉床工艺快20倍;
? 还可生产全套零部件;
? 无需支撑结构可实现众多3D几何形状,包括底切;
? 涡轮部件以及在工具和模具的修理;
? 耐磨层应用;
? 铣削和激光加工之间全自动转换的全套加工;
? 巨大的加工区,用于加工直径650mm、高360mm以及最大重量1000kg的工件;
? 接近性能好和操作舒适:机床门开度1430mm,正面接近性能好;
? 占地面积仅7.5平方米。


 

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