搅拌摩擦增材制造 (MELD)

1。简介：通过摩擦增材制造

当我们想到金属 3D 打印时，我们通常会想到将金属粉末或金属丝转化为液态熔体的激光、电弧或电子束。搅拌摩擦增材制造（MELD 或 FSAM）完全打破了这一范式：它以固态打印金属 - 无需熔化。

本白皮书重点介绍了革命性的 MELD 技术，该技术基于搅拌摩擦焊原理，可实现巨型部件而不会发生热变形。

2。固态增材制造的最大优势

由于没有熔池，几乎消除了传统激光或电弧工艺 (WAAM) 遇到的所有问题。

• 无变形，无内应力：由于金属永远不会液化，并且温度保持在远低于熔点的水平，因此冷却后不会收缩，也不会出现明显变形。
• 无孔隙或裂纹：许多铝合金在从熔体凝固时发生的热裂纹在物理上是不可能的。由于不断的揉捏，结构极其致密（100%密度），颗粒非常细密且坚固。
• 无需保护气室：没有熔池，许多金属（例如铝）不需要昂贵的氩气气氛。 MELD可以在露天操作。

3。打印“不可焊接”金属

一些世界上性能最高的合金被认为是“不可焊接”的，因此不适合激光或电弧 3D 打印（例如 7075 等高强度 7000 系列铝合金）。在PBF过程中它们会立即撕裂。

借助 MELD 技术，这些高端合金可以轻松进行增材加工。这为航空航天领域的轻量化结构打开了大门，其中 7000 级铝是飞机结构的标准。

4。可扩展性和应用

该过程非常快（构建速率在每小时公斤范围内），并且组件尺寸仅受机器人或数控机床的行进路径的限制。

• 巨型圆柱体和环：用于太空旅行的米级火箭储罐、管道或结构环的生产是搅拌摩擦增材制造的旗舰学科。
• 使用中的修复：该工艺非常适合修复厚金属结构（例如储罐或船舶上的金属结构），因为修复区域与基材冶金均匀地熔合。

5。挑战与结论

MELD 技术有一个关键缺点：几何限制。由于旋转工具会施加巨大的力（几吨的接触压力），因此该部件需要大量的支撑。此工艺无法打印细丝空腔、晶格结构或悬垂结构。

然而，对于厚壁、巨大的部件、极易破裂的合金和大规模维修，搅拌摩擦增材制造 (MELD) 是一种工业游戏规则改变者，在强度和尺寸精度方面通常使热工艺黯然失色。