3 d打印机

Fraunhofer ILT和Ponticon加速了3D打印EHLA技术

弗劳恩霍夫激光技术研究所总部位于德国的工程公司ILTPonticon正在进行一组新的研究项目使用最新版本的ILT专利极端高速激光材料沉积(EHLA) 3D打印技术。

EHLA最初于2017年开发,是ILT的高容量定向能量沉积(DED)技术。它最初是作为模块化的工具头提供的,可以集成到龙门架和机械臂中,同时处理材料沉积和熔化行为。

自2017年该技术发布以来,合作伙伴一直在研究更适合增材制造应用的下一代技术,并于2019年完成了首个原型。简单地称为“EHLA 3D”,升级提供更高的建造率,更大的灵活性和材料多样性,以及更高的精度。

Fraunhofer ILT的研究助理Jonathan Schaible说:“为了使EHLA 3D的优势在工业环境中对大量用户可用,Fraunhofer ILT目前正在进行有针对性的研究工作。”“仍有许多实验性和经验性的初步工作要做。然而,第一批感兴趣的产业界人士已经伸出了触角。所以我们知道我们在正确的轨道上。”

Fraunhofer ILT字母3D打印从三种不同的粉末材料,作为新的,高效的EHLA 3D工艺的演示组件。照片由Fraunhofer ILT提供。
Fraunhofer ILT字母3D打印从三种不同的粉末材料,作为新的,高效的EHLA 3D工艺的演示组件。照片由Fraunhofer ILT提供。

极端高速激光材料沉积

用于航空航天、能源和汽车等行业的工业应用的金属部件往往暴露在极端条件下。因此,工程师们使用特殊的涂层来保护这些部件免受腐蚀和磨损。然而,根据ILT的说法,由于缺乏灵活性、资源效率和成本,传统的包层工艺,如硬铬电镀,正努力满足日益严格的性能标准。

Fraunhofer ILT将其EHLA技术描述为一种更高效、更环保的替代传统包层工艺。该工艺提供高达500米每分钟的进料速度,可以比其他激光材料沉积技术快250倍。它还可以应用到只有25微米的薄层,同时实现更光滑的部分表面。

Schaible补充说:“原则上,EHLA适用于任何旋转对称的东西,可以在快速旋转运动系统上加工。”“唯一的问题是,当我们可以想象更广泛的应用范围时,为什么我们要局限于简单的圆形部件呢?”

把EHLA带到三维空间

下一代EHLA 3D工艺更倾向于硬核3D打印,但仍有其作为包层技术的用途。该系统不是为了与机械臂集成而设计的,而是基于一个三脚架的运动学,通过三脚架将三个直线电机连接到一个构建平台上,3D打印部件就在这个平台上进行加工。这种结构使平台能够快速、精确地运动,而不会产生任何大的振动。

目前,EHLA 3D可以加工重量达25kg的零件,速度约为每分钟200米,精度高达100微米。Fraunhofer ILT打算将更多的研究投入到过程监控概念、自动路径规划工具和构建参数优化。

航空航天和涡轮机械行业的几家公司目前也在提炼EHLA 3D,作为项目的一部分国际叶轮机械制造中心(ICTM)。后续项目预计将于2022年开始,进一步的双边和公共资助财团项目也在进行中。

Schaible说:“在不久的将来,这项技术将使我们能够更容易地大规模生产复杂的金银丝结构。”“个性化组件也是可以想象的。”

三脚架的运动:静止的送粉喷嘴和移动的搭建平台,执行快速和精确的送粉运动。照片由Fraunhofer ILT提供。
三脚架的运动:静止的送粉喷嘴和移动的搭建平台,执行快速和精确的送粉运动。照片由Fraunhofer ILT提供。

EHLA并不是弗劳恩霍夫研究所开发的唯一增材制造工艺。研究人员弗劳恩霍夫生产技术研究所(IPT)还开发了一种新的3D打印工艺,专门用于生产旋转动力变送器,如传动轴。命名快速线圈包层(EW2C),该方法的目的是作为一个更有效率的替代常用的减法车削过程。

在其他地方,在德国弗劳恩霍夫陶瓷技术与系统研究所,研究人员开发了一种多材料喷射(MMJ)系统将多种材料组合成一个3D打印部件。该机主要采用粘结剂喷射技术,适用于金属和陶瓷。

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精选图像显示了Fraunhofer ILT字母的3D打印,作为新的、高效的EHLA 3D工艺的演示组件。照片由Fraunhofer ILT提供。

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