DED直接能量沉積3D列印技術，焊接的一種方式？

直接能量沉積-DED技術，由激光在沉積區域產生熔池並高速移動，材料以粉末或絲狀直接送入高溫熔區，熔化後逐層沉積，稱之為激光直接能量沉積增材製造技術。

近日，Fraunhofer激光技術研究所推出超高速激光材料沉積技術（EHLA），具有替代當前腐蝕和磨損保護方法如硬鍍鉻和熱噴塗的潛力。業界對於金屬沉積3D列印更多的看法是一種基於焊接的工藝，而且可以被納入到自動化生產線中。

工業生產中焊接市場份額約為200億美元，維修焊接佔據了其中的一個份額，將直接能量沉積技術用來修復零件這一應用頗具市場潛力，僅從金額來看或許會超過目前工業3D列印設備的總市場份額。

絲材還是粉末？電子束還是等離子亦或是激光？

直接能量沉積技術包括激光、等離子、電子束幾種不同的熱源，材料包括粉末或絲狀兩種主要的形態。金屬材料在沉積過程中實時送入熔池，這類技術以激光近凈成形製造（LENS）、金屬直接沉積（DMD）技術為代表，由激光在沉積區域產生熔池並高速移動，材料以粉末或絲狀直接送入高溫熔池，熔化後逐層沉積，稱之為激光直接沉積增材成形技術，該技術成形出毛坯，然後依靠CNC數控加工達到需要的精度。

尤其是以粉末為原材料的加工工藝，這種技術被用來修復各種零件。不僅僅是Fraunhofer在研發領域推進直接能量沉積技術的跳躍式發展。阿克倫大學的NCERCAMP開發了一種超音速粒子沉積（SPD）技術，通過一種高壓噴射方法，壓縮空氣賦予超音速射流中的金屬顆粒足夠的能量衝擊固體表面，以實現與固體表面的粘結，而不會出現在焊接或高溫熱噴塗過程中產生的熱影響區。

單機還是混合加工？亦或是柔性生產線？

除了專業的研發機構，市場上活躍的企業也不在少數。如今很多CNC機床公司都紛紛將LENS技術集成到銑削、車削或者是複合加工中心中。這其中包括德馬吉森精機、馬扎克、哈繆爾、哈默、依巴米亞等等。

除了這些將LENS技術集成到CNC機床中的設備廠商，純粹的LENS技術典型企業包括美國的OPTOMEC公司，法國BeAM公司，德國通快等。國內包括西安鉑力特、江蘇永年科技、北京隆源等。

增材製造與CNC減材製造的搭配除了將LENS技術集成到CNC加工設備中。還有一種通過柔性生產線將這兩種加工工藝搭配起來。例如，在增材製造商RPM和傳統機床商大隈看來，將增材製造與減材製造通過自動化貫穿起來，可以創建複雜的部件，而不需要鑄造、鍛造的前期工序。機加工可以保證零件嚴格的尺寸公差和表面光潔度要求。

不僅「扮演」焊接，還可以用於生產

熟練的焊工變得很難找到，在某些情況下，在CNC機床上進行自動焊接替代手動焊接可能是一種加工趨勢。事實上，一些CNC機床上廣泛使用的CAM軟體例如Mastercam和Powermill已經擴展了將LENS技術（DED直接能量沉積技術的一種）納入到加工範疇中的編程，這一擴展代表了自動化焊接的飛躍，與MIG或TIG焊接不同的是，LENS是一種目標沉積工藝，允許以最小的熱效應修復薄壁和其他細膩的特徵。

TIG焊接是在惰性氣體的保護下，利用鎢電極與工件間產生的電弧熱熔化母材和填充焊絲（如果使用填充焊絲）的一種焊接方法。MIG焊接除用金屬絲代替焊炬內的鎢電極外。其它和TIG焊一樣。因此，焊絲由電弧熔化，送入焊接區。

LENS是一種基於離散堆積成形思想的先進增材製造技術，通過把零件3D模型沿一定方向離散成一系列有序的微米量級薄層，根據每層輪廓信息逐層熔化金屬粉末，直接製造出任意複雜形狀的凈成形零件，特別適合曲面型腔、懸空薄壁以及變截面等複雜結構製造。

不同於MIG或TIG焊接，直接能量沉積還可以用來作為零件的一種生產方式，先前，英國的核電站增材製造自動化單元就是由庫卡承建，耗資1萬歐元，佔地10米x5米的增材製造單元由通過安裝在一個三軸九米龍門的六軸機器人組成，在直徑3.5米的轉盤上裝載著二軸機械手。機器人通過進行「TOPTIG」電弧焊的方式來完成增材製造，系統中將金屬線送入焊槍，按照計算機輔助設計模型的路徑來焊接材料以創建三維幾何形狀。從而創造近凈形零件，用於製造大型泵和閥的殼體或壓力容器，有效降低初始成本和避免昂貴的鍛件或鑄件，並且有助於避免環境污染問題。

隨著直接能量沉積技術的不斷發展，下一步，這種技術還將有哪些跨界的表現，創造出怎樣的商業前景？3D科學谷將繼續保持關注。

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