金属 3D 打印焊道特写 – DED/WAAM 工艺

工业金属3D打印技术

工业金属增材制造关键工艺系列概述:PBF-LB/M、DED-LB/M、DED-Arc/M 和混合制造 — 为工程师和投资决策者进行了正确解释和比较。

什么是金属增材制造?

金属增材制造涵盖根据数字 3D 数据逐层生产金属部件的工业流程。主要工艺系列在能源、原料形式和应用逻辑方面有所不同:DED 工艺(定向能量沉积)使用沉积到熔化区域的金属丝或粉末; LPBF(激光粉末床熔化)在粉末床中熔化金属粉末;混合工艺将增材制造与数控加工相结合。每个系列都有特定的优势,具体取决于组件、材料、几何形状和生产目标。

01

DED-LB/M – 基于激光的定向能量沉积

材料(线材或粉末)直接沉积到激光创建的熔化区域中。非常适合大型部件、维修、近净形制造以及集成到机器人或 CNC 系统中。

02

PBF-LB/M – 激光粉末床熔融

金属粉末在粉末床中通过激光选择性地逐层熔化。非常适合复杂的几何形状、精细结构和具有高细节分辨率和严格公差的组件。

03

混合制造

混合工艺将增材成型与 CNC 加工结合在一个系统或工艺链中,从而在单一工作流程中实现近净形生产和精确的最终轮廓。

DED-LB/M 与 DED-Arc/M (WAAM)

在 DED 工艺系列中,基于激光和基于电弧的变体有着明显的区别。基于激光的 DED 工艺 (DED-LB/M) 可实现精确、低热量输入的材料沉积。基于电弧的 DED-Arc/M 可为大型部件实现非常高的沉积速率。根据组件尺寸、材料和精度要求,这两种变体都具有特定的优势。

DED-LB/M

基于激光的定向能量沉积

基于激光的定向能量沉积

  • 精确、低热量输入的材料沉积
  • 以线材或粉末为原料
  • 非常适合修复、覆层和功能表面
  • 集成到机器人单元和 CNC 混合系统中
典型应用: 修复、熔覆、近净成形、混合制造
DED-Arc/M

电弧增材制造

电弧线沉积工艺

  • 大型部件的沉积速率非常高
  • 金属丝作为原料 — 经济高效
  • 适用于结构件、造船、能源
  • 需要仔细的热管理和后处理
典型应用: 大型结构部件(取决于系统)、海事、能源、重工业

混合制造:增材制造和减材制造

混合制造将增材制造(DED、LMD、线激光、WAAM)与单个系统或工艺链中的 CNC 加工相结合。结果是:以近净形方式生产具有明确表面质量和最终轮廓的复杂金属部件,而不会浪费仅从实体中进行减材加工的情况。

增材近净形状构建

增材制造接近最终几何形状的组件——之后只需要最少的 CNC 精加工。

集成 CNC 后处理

最终轮廓、配合和表面质量通过同一工艺链中的 CNC 加工实现。

灵活的系统集成

DED 和 LMD 头集成到现有 CNC 机床或机器人单元中 - 保护资本投资。

步骤1 添加剂堆积 DED / LMD / 线激光 / WAAM
步骤2 混合工艺 增材+数控一体化系统
步骤3 数控加工 最终轮廓、配合、表面
混合制造工艺链示意图

为什么选择工业金属增材制造?

通过一套系统进行维修和新生产

DED 工艺既可以生产新部件,也可以修复磨损或损坏的部件,从而减少停机时间并避免昂贵的更换采购。

近净形制造

构建接近最终几何形状的组件,然后通过 CNC 加工完成。与实体加工相比,材料浪费显着减少 - 特别是对于钛或铬镍铁合金等昂贵材料。

无模具成本

增材制造直接从 CAD 数据开始 — 无需铸造模具,无需锻造模具。非常适合原型和特殊零件、小系列和单个组件。

高材料效率

仅在需要的地方存放材料。基于线材的 DED 工艺的材料利用率通常高于 90%,具体取决于系统和零件。粉末基 LPBF 可以回收未熔化的粉末。

高品质零件特性

工业金属增材制造工艺可以生产高密度、承重金属部件,其机械性能通常可与锻造或铸造材料相媲美——很大程度上取决于工艺窗口、材料和后处理。

可扩展的组件尺寸

DED 和 WAAM 工艺不受封闭构建室的限制。大型结构部件可以在机器人单元、龙门系统或数控混合机床上生产。

金属增材制造工艺系列

工业金属增材制造的关键工艺系列在能源、原料、部件尺寸和应用领域方面存在明显差异。了解这些差异对于选择正确的技术至关重要。

DED

DED – Directed Energy Deposition

将材料(线材或粉末)沉积到由激光、电弧或电子束创建的熔化区域的过程的通用术语。包括 LMD、线激光和 WAAM。

LMD

LMD – Laser Metal Deposition

基于激光的 DED 工艺。线材或粉末被激光能量熔化并精确沉积。非常适合修复、包覆、功能表面和近净形部件。

LPBF

LPBF – Laser Powder Bed Fusion

金属粉末通过激光选择性地熔化在粉末床中。特别适用于复杂的几何形状、精细结构和具有严格公差的部件。也称为 SLM 或 DMLS。

标准DED / LMD / WAAMLPBF / PBF
原料线材或粉末(DED/LMD);线(WAAM)粉末床中的金属粉末
元件尺寸非常适合大型和超大型零件受构建空间限制(最多约 500 毫米)
典型优势大型零件、修复、熔覆、混合制造复杂的几何形状、精细的结构、严格的公差
后处理通常对最终轮廓和表面进行 CNC 加工需要取决于零件、表面和支撑去除
系统集成机器人单元、数控混合机床、独立系统通常是独立的封闭系统

工业金属增材制造材料

具体材料的选择始终取决于所选工艺、原料形式、系统、工艺窗口、部件几何形状和后续后处理。

不锈钢 结构钢 工具钢 镍基合金 铬镍铁合金 (Inconel) 铝合金 铜合金 特殊合金
所有材料

常见问题解答

金属增材制造描述了根据数字 3D 数据逐层生产金属部件。根据工艺的不同,使用金属粉末或金属丝作为原料,并通过激光、电弧或电子束熔化。主要工艺系列包括 DED(LMD、线激光、WAAM)、LPBF(SLM、DMLS)和混合工艺。

DED 代表定向能量沉积。材料(线材或粉末)直接沉积到由激光、电弧或电子束形成的熔化区域中。 DED 包括 LMD(激光金属沉积)、线激光金属沉积和 WAAM(线弧增材制造)。

LPBF 代表激光粉末床融合。金属粉末在粉末床中通过激光选择性地逐层熔化。该工艺可实现高度复杂的几何形状、精细结构和严格的公差,特别适合中小型部件。也称为 SLM 或 DMLS。

在许多情况下是的——取决于工艺、材料和公差要求。 DED 和 WAAM 组件通常与 CNC 加工相结合,以实现定义的表面、配合和最终轮廓。 LPBF 部件可能需要去除支撑、热处理和表面精加工。

DED 工艺——尤其是 LMD(激光金属沉积)——特别适合金属部件、磨损保护涂层和包层的修复和修复。目标材料沉积仅应用于需要的地方,从而最大限度地减少对周围材料的热影响。

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