德國通快開始批量生產(chǎn)EHLA激光金屬沉積焊接設備

2017年6月，德國Fraunhofer旗下的激光技術研究所宣布開發(fā)出超高速激光材料沉積-EHLA技術。時隔兩個月，德國通快就宣布將Fraunhofer的這一技術商業(yè)化，開始批量生產(chǎn)EHLA激光金屬涂覆設備。根據(jù)TRUMPF，新型EHLA工藝提供了一種快速高效的金屬涂層方法，比現(xiàn)有工藝快了100倍。激光沉積焊接已存在多年，并且是金屬涂層的最佳方法之一，因為它允許產(chǎn)生無孔和無裂紋的金屬涂層。還可以實現(xiàn)與各種材料的基體緊密的冶金結合。

激光粉末沉積焊接使用激光將金屬粉末填料焊接到現(xiàn)有的組件上， 以少許混合及很小的熱效應區(qū)域，形成一個無氣孔、無裂痕層面， 給與組件更高的強度，增加負荷能力。 由于激光粉末沉積焊接，使得用修復取代更換更具有成本效益，磨損的組件可以在受力部分進行精確更新，節(jié)省時間。 而材質的其余部分不會有任何變形，可以繼續(xù)保持其原始屬性。

激光沉積焊接的主要挑戰(zhàn)之一當覆蓋大部件的時候容易受到速度限制。然而通過EHLA技術，用戶可以達到每分鐘超過250平方厘米的沉積速率（與先前的10至40平方厘米每分鐘的速率相比）。

根據(jù)Fraunhofer激光研究所，EHLA工藝在效率和速度方面均優(yōu)于現(xiàn)有的抗腐蝕和耐磨損涂層保護方法。Fraunhofer可以在短時間內(nèi)使用EHLA技術在大面積的零部件上沉積十分之一毫米的薄層，并且節(jié)約資源，加工過程具有經(jīng)濟性。激光器在輸送金屬粉末的同時熔化金屬粉末，逐漸加入涂層并熔合到基體表面。將金屬粉末幾乎加熱到熔化點，這樣當?shù)竭_焊池時，花費的時間要少得多。

EHLA方法可以實現(xiàn)比以前更薄的層。更具體地，它可以實現(xiàn)薄至10至300微米的層厚度，而之前的最小層厚度僅為約500微米。

EHLA通過激光熔化金屬粉末，金屬粉末以液態(tài)金屬的形態(tài)“滴入”焊池而不是以半熔化的燒結顆粒形態(tài)粘結在一起。這是有益的，因為這意味著層更均勻，并且需要更少的材料。

EHLA工藝對當前抗腐蝕和磨損保護的加工工藝具有改進作用。由于硬鉻電鍍消耗大量能量并且具有粘合和孔隙率的缺點，而熱噴涂在所用材料方面可能相當浪費。相比之下，EHLA方法加工出來的涂層是無孔的，從而改善粘合情況并降低裂紋和孔隙的發(fā)生的可能性。 除此之外，根據(jù)Fraunhofer，EHLA技術比熱噴涂節(jié)約90％的材料。

隨著EHLA系統(tǒng)開始批量生產(chǎn)，TRUMPF表示還將該流程整合到其制造系統(tǒng)中。TRUMPF表示，它擁有許多與EHLA兼容的機器，包括TruLaser Cell 3000，TruLaser Cell 7000系列。前者可用于制造中小型零件，而后者更適合大型零件。TruLaser Cell 3000系列適用于中小型二維和三維零件的柔性切割和焊接，滿足從原型制造到批量生產(chǎn)的需求。典型的應用領域包括醫(yī)療技術，精密工程及電子行業(yè)。TruLaser Cell 7000 系列適合需要加工平面或立體部件還是管件。切割、焊接和激光金屬沉積可自由切換。機床的模塊化結構以及個性化適配與拓展安裝方式使 TruLaser Cell 7000 系列適應不斷變化的生產(chǎn)環(huán)境

Fraunhofer的發(fā)展本身像一部推進科技改變生活的寫實畫卷，同時也見證了科技改變生活的神奇魅力。Fraunhofer應用研究促進機構是歐洲最大的應用科研機構，成立于1949年，以德國歷史上著名的科學家、發(fā)明家和企業(yè)家Joseph von Fraunhofer命名。Fraunhofer專注于研發(fā)，大量的專利技術由Fraunhofer開發(fā)出來，并授權給各行各業(yè)的企業(yè)和Fraunhofer孵化出來的企業(yè)。目前擁有69家研究所及其它獨立研究機構和24,500多名優(yōu)秀的科研人員和工程師，分布于德國各地。年度研究總經(jīng)費達21億歐元（年度研究經(jīng)費超過140億人民幣）。其中大約19億歐元來自于科研合同。超過70％的研究經(jīng)費來自于工業(yè)合同、由政府資助的研究項目及國際合作項目。

除了EHLA技術，F(xiàn)raunhofer在粉末床激光融化的加工工藝以及材料方面正在進行一系列的創(chuàng)新，目前不少經(jīng)過粉末床激光融化技術加工出來的產(chǎn)品的致密度高于鑄造，有些情況下產(chǎn)品的金相結構優(yōu)于鑄造帶來的結果。針對于多激光束加工技術，F(xiàn)raunhofer目前還在探索在不使用振鏡的情況下，將激光束集成到一列中，通過快速的軸向移動來實現(xiàn)粉末融化路徑的激光掃描工作。

Fraunhofer還在軟件領域有著自己專門的業(yè)務部門，針對當前缺乏足夠的對3D打印產(chǎn)品的質量檢測與測試手段，F(xiàn)raunhofer IGD計算機圖形學研究所開發(fā)了新的仿真模擬軟件，將有助于預測和捕捉缺陷，并引導用戶走向潛力的個性化大規(guī)模生產(chǎn)解決方案。

Fraunhofer在3D打印領域從打印設備的研究到材料以及打印工藝的研究可以說是涉獵廣泛，不僅僅在金屬3D打印領域多有建樹，F(xiàn)raunhofer在塑料、陶瓷、硬質合金等領域進行著積極的研究。在塑料領域，當前的3D打印技術多集中在工程塑料的3D打印，而對于用于注塑工藝最常用的通用塑料，例如ABS來說卻并沒有最合適的解決方法，這極大的限制了塑料3D打印真正意義上與注塑競爭。此外，由于3D打印是一層一層來實現(xiàn)的，如果實現(xiàn)層與層之間的分子之間的融合程度與每層的分子之間的融合程度相同，這也是這一技術所面臨的挑戰(zhàn)。

從Fraunhofer宣布EHLA技術到Trumpf將其商業(yè)化，僅僅兩個月的時間。Fraunhofer的知識產(chǎn)權合作并不限于德國和歐洲，而是世界范圍內(nèi)。如果中國的企業(yè)希望與Fraunhofer建立合作關系，

來源：3D科學谷