德国Fraunhofer研究所丨电弧焊+激光熔覆混合金属3D打印技术

这种工艺能够提升金属3D打印的焊接速度和沉积速度，它结合了线材电弧增材制造（Wire Arc Additive Manufacturing，WAAM）和线材激光材料沉积（WLMD）两种增材制造工艺。这两种工艺各有优缺点，取决于系统。

激光工艺非常昂贵且沉积率低，电弧丝增材制造则是一种成熟而稳健的工艺。但是，电弧是有方向性的，在连接三维焊缝时它不能像激光束那样精确聚焦，也不能像激光那样产生精细、精确的轨迹，具有一定的局限性。相较之下，激光器的热输入较低，并能精确地对准层结构。因此，激光工艺经常被用于航空航天领域。与激光(Wire Laser Material Deposition, WLMD)相比，线弧增材制造(WAAM)的沉积率更高。在焊接方面，激光束焊接与气体保护金属弧焊的结合被命名为LB-GMA混合焊接。然而，这种侧向过程是方向相关的，并不是非常适用于三维焊缝的连接。

在混合工艺中，金属丝末端与衬底之间的电弧被环形激光辐射包围，就像被一个圆环（collar）包围一样，而且弧线不能突破这个环。这种新工艺得名于“强制引导”（forcedguidance），缩写“COLLAR”指的是两种工艺共同的同轴激光弧。

德国弗劳恩霍夫激光技术研究所正在使用新的系统技术进一步开发了金属3D打印与环形激光束和电弧技术，德国亚琛工业大学焊接与连接研究所(ISF)正在使用它开发的混合焊接与环形聚焦和同轴送丝工艺。这两个应用案例都是分布式交换机研究项目“KoaxHybrid”的一部分。

最初的测试结果显示，新的混合工艺与电弧焊相比焊接效率提高了大约100%。另一种选择是COLLAR工艺，这种光学技术可以在任何方向上进行焊接。此外，它还足以满足厚板焊接的要求。

                     

类似的构建策略也适用于铝或铜等材料，以往这样的操作通常需要昂贵得多的蓝色或绿色激光光束源。例如，如果使用电弧来粉碎铝氧化物层，其熔化温度为2200℃。但下面的铝层由于只有660℃的熔化温度，就可以用更低的综合功率来进行焊接或加工。                      

来源：增材制造硕博联盟