Fraunhofer的高速激光材料沉积技术与移动机器人结合

2020年,每个人都已经在谈论大功率EHLA沉积速率超过2m²/ h的加工速度。凭借EHLA工艺,Fraunhofer表示,该工艺对当前抗腐蚀和磨损保护的加工工艺具有改进作用。由于硬铬电镀消耗大量能量并且具有粘合和孔隙率的缺点,而热喷涂在所用材料方面可能相当浪费。相比之下,EHLA方法加工出来的涂层是无孔的,从而改善粘合情况并降低裂纹和孔隙的发生的可能性。除此之外,根据Fraunhofer,EHLA技术比热喷涂节约90%的材料。

商业化方面,德国通快已经将Fraunhofer的这一技术商业化,批量生产EHLA激光金属涂覆设备。根据TRUMPF,新型EHLA工艺提供了一种快速高效的金属涂层方法,比现有工艺快了100倍。

Video Cover_Fraunhofer来源:Fraunhofer ILT

block 与机器人漫步工厂

近日,抓具制造商Bilsing Automation的土耳其分公司宣布将Fraunhofer激光技术研究所(ILT)的DED 3D打印技术应用于其工作流程中。

是什么使得EHLA超高速激光熔覆如此令人兴奋?根据发明这项技术的Fraunhofer激光技术研究所,超高速激光材料沉积技术(EHLA)具有替代当前腐蚀和磨损保护方法如硬镀铬和热喷涂的潜力。

block 喷嘴可换

根据3D科学谷的了解,Fraunhofer激光技术研究所的超高速激光材料沉积技术是直接能量沉积的一种变体,喷嘴通过高功率激光将粉末输送到交叉点,在这种情况下,激光在沉积粉末时将其熔化,将其熔融在正下方的零件表面。自2012年以来,Fraunhofer ILT一直在开发自己的版本,并获得了不断的市场化。

Part_nozzel_Fraunhofer可换喷嘴。来源:Fraunhofer ILT

Fraunhofer ILT于2013年开发出EHLA技术, 2016年市场化第一台设备,2017年市场化5-10台设备,同时通快进入EHLA商业化领域,2018年市场化20多台设备,2019年市场化40多台设备,2020年开发面向产业化的多喷头高通量EHLA技术)。

Fraunhofer ILT的超高速激光材料沉积技术具有模块化的元素,可以根据应用所需的粉末进料类型将喷嘴换成更侧向的喷嘴或更同轴的喷嘴。但是,真正推动Bilsing采用该技术的是新型HighNo(高质量粉末喷嘴)。

HighNo以非常精确的可定义距离将锥形粉末喷射引导到工件上。喷嘴由铜合金制成,喷嘴的内部具有两个截然不同的圆锥体,可将粉末一直引导到尖端。用户可以调节这些圆锥体,以改变喷嘴的粉末流量,从而为需要它的应用实现可定制性。

自从采用这项技术以来,Bilsing通过超高速激光材料沉积技术生产许多专有产品,包括柔性夹具,装卸设备和成型工具。Bilsing还与Fraunhofer合作,为土耳其航空生产Ti64飞机部件,特别是修理起落架中的O形圈。

Video Cover_Fraunhofer_Braker涂敷保护层。来源:Fraunhofer ILT

Bilsing在自己的设施中将超高速激光材料沉积技术熔覆头安装在带有轨道的移动机器人上,使整个装置像一个配有激光束的微型坦克,这些移动机器人“漫游”车间,为需要增加的生产线提供帮助。

block 更薄、更快

新一代喷嘴的可更换喷嘴头用三个螺钉固定,可以拧松这些螺钉,然后插入另一个喷嘴头。HighNo喷嘴使过程更可靠、更快,并减少了设置时间。

Video Cover_Fraunhofer_nozzle可换喷嘴。来源:Fraunhofer ILT

而在国内,作为弗劳恩霍夫激光技术研究所孵化的创新企业,位于天津的德国ACunity公司(亚琛联合科技)围绕EHLA技术开展了一系列的市场化拓展性研发,对核心装备进行改良与升级。ACunity于2018年4月研制成功全球首台EHLA-Grand5000超大型高速激光熔覆设备,并交付中国客户。

根据3D科学谷的了解,目前最新的进展在亚琛Fraunhofer ILT激光研究所的– futureAM –下一代增材制造中进行推动。根据3D科学谷的了解,目前这一技术达到了新的高度,可以提供令人难以置信的好处,总体来说一切确实令人兴奋。到目前为止,EHLA仅用于旋转对称零件。下一步是创建更加随形完成自由曲面加工的能力。为此,在亚琛已经开发了一个自由曲面加工能力的EHLA原型机,在该机中,工件以高度动态的方式运动,在EHLA粉末在喷嘴下的以五倍速重力加速进行表面加工。

在2015年,以亚琛Fraunhofer ILT, 亚琛Fraunhofer IPT,亚琛工业大学为基础的亚琛增材制造中心ACAM成立,通过ACAM聚集亚琛的资源以及应用端的需求,从而进一步推动行业发展。目前有超过100多名科研人员从事增材制造的科研,解锁增材制造复杂奥秘,ACAM集中亚琛的优势资源推动增材制造认证、联合研发、培训教育、产业孵化等多方面的发展。

Fraunhofer_5G_Europe_Video Cover2ACAM为增材制造复杂挑战导航,视频中ACAM的两位直接领导人Schleifenbaum教授来自亚琛Fraunhofer ILT和亚琛工业大学DAP学院主席,Arntz博士来自亚琛Fraunhofer IPT。来源:ACAM

关于亚琛Fraunhofer引领增材制造产业化前沿技术发展的更多领先进展,3D科学谷将展开持续介绍,敬请保持关注!

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