盤點:31家增減材混合3D打印廠商,國產開始發力(轉)

閱讀次數:149     發布時間:2021-11-01

南極熊認為:高端科技領域的角力,從來就是一場沒有硝煙的戰爭!2021年10月份,美商務部將六項新興技術添加到《出口管理條例》的商務部管制清單中,這其中就包括了混合增材制造技術/計算機數控工具;在官網發布公告中寫道:“此舉是為了支持關鍵及新興技術這一國家戰略”。實際上,就增材制造技術而言,我國也已將同類技術納入了“中國限制出口技術目錄”。

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何為混合增材制造


所謂混合增材制造,是將增材和減材集于一體的新型制造方式。它主要采用激光熔融與CNC加工相結合,可以用工業機器人、3軸或5軸聯動切削加工機床、商業化的SLM機床等相結合,通過獨立的增材與減材機器(機器人交換工件)、將增材制造裝置安裝在主軸上(無刀庫)、在機床上安裝永久性的增材制造頭、或者是在商用SLM機床上進行設備重構來實現。


目前增減材復合加工設備的復合制造工藝集成方式包括

1)  基于直接能量沉積(DED)的復合加工集成

2)  基于粉末融積(PBD)的增減材復合加工

3)  基于材料噴射成形技術的增減材復合加工

4)  基于冷噴涂的增減材復合加工集成


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金屬增材制造技術在加工精度上與傳統加工相比較低,因而受到極大限制。隨著AM的發展以及其局限性的突出,國際上越來越多的學者和研究機構把目光轉向基于增減材的復合加工制造。將增材制造與傳統加工工藝有機地集成起來,成形件加工完成后無需后處理即可直接投入使用,大幅縮短了制造時間和生產成本,還可拓寬原材料范圍,減少生產過程中切削液的使用,實現綠色加工。近年來,增減材混合加工工藝與裝備不斷涌現,在提高制造精度,增大制造尺寸、提高生產效率等方面取得多項進展。


相比于國內,國際上對基于增減材制造的復合加工技術的研究開展的比較早,研究的內容也比較多。但總的來說,該項技術仍然處于研究與探索階段。目前主要新技術包括:形狀沉積制造技術(shape deposition manufacturing,SDM)、模具形狀沉積制造技術(MOLDSM)、控制金屬堆積技術(CMB)、基于堆焊的混合加工系統(ArcHM)、選擇性激光熔覆復合加工技術(HSLM)、超聲波增材制造(UAM)、HPDM技術等。


國外市場


1. 洛馬公司多機器人增減材混合制造系統


幾年前,洛馬建成了世界上首臺“多機器人增減材混合設備”,該設備由兩個機器人串行工作,具備增材制造、減材加工和工藝過程監測、尺寸檢查、熱測量等多種功能,適用于多種材料加工,能夠顯著提升大型復雜結構的制造效率,降低制造成本。

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△洛馬公司多軸激光束沉積打印機

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△洛馬公司增減材制造的衛星燃料箱體


2018年,洛馬公司使用電子束增減材制造技術生產了迄今為止最大的3D打印空間零件—衛星燃料箱體。采用該工藝,使部件減少了超過80%的材料浪費,并將總交付時間從兩年減少到三個月,同時部件經過了嚴格的質量測試,使其能夠承受嚴峻的發射和長達數十年的空間真空任務。目前,該部件已作為標準件用在了LM 2100衛星平臺上。


2. Relativity Space  


Relativity Space公司擁有世界最大的“Stargate” 3D打印機,它基于定向能量沉積技術,擁有三只龐大的機械臂,一只用來熔化金屬絲進行增材制造,另兩只則用以進行減材加工。依賴智能數據驅動和機器學習控制算法,該打印機可協作進行增材和減材加工以制造復雜幾何形狀。

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△三只機械臂,一只進行熔絲增材制造,另兩只用來進行減材加工


Relativity Space分別擁有若干臺可以打印15英尺(4.5m)、20英尺(6m)甚至30英尺(9m)的“Stargate”的3D打印機,可同時打印第一級和第二級火箭以及整流罩。盡管火箭通常由數千個單獨的零件組成,但Relativity Space公司設計的零件卻合并了一些部件,他們的火箭零件數量是同類火箭的零件數量的1/100(Terran 1火箭只有730個零件)。目前,Relativity Space可以在30天內打印出整個整流罩,能夠在短短60天內生產出整枚火箭。


3. 德馬吉森精機/DMG MORI(日德合資)


DMG MORI 是世界領先的機床制造商,該公司獨特的混合式(增材制造與傳統制造結合)加工解決方案,是一項令眾人矚目的技術,它將銑削加工技術與激光金屬沉積加工工藝結合在一起,應用于一臺具有完整銑削功能的激光熔覆加工機床上。LASERTEC65 3D Hybridd是DMG MORI推出3D打印混合制造打印機,這臺“機床”中融合了5軸噴粉堆焊和5軸聯動銑削加工技術,可交替進行堆焊、銑削以及車削加工。

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△DMG增減材一體設備制造的火箭發動機部件


基于激光堆焊的增減材一體制造工藝不僅可生產非常復雜的幾何形狀,而且同時可解決3D打印的表面質量問題及材料復合問題。2019年5月,衛星發射公司VirginOrbit采用DMG MORI增減材一體式設備為NASA打印了發動機燃燒室,其內襯采用GRCop-84銅合金,外部為鎳基高溫合金,其結構與材料與傳統設計完全相同,制造工期則節省了數月時間,熱火試驗更證明了基于該工藝制造的復合材料部件與傳統制造的性能相一致。

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△ASERTEC6600 DED增減材混合系統


在Formnext 2019展會上,DMG Mori曾發布了一臺名為ASERTEC 6600 DED的增減材混合系統,X軸高達1040毫米,Y軸為-280毫米至+330毫米,Z軸為3890毫米。這些巨大的、自動化程度高的混合型DED金屬3D打印機特別適用于大型工件,包括航空航天工業的火箭發動機、能源工業的油井管和運輸機的軸。


4、日本馬扎克/Mazak


機床制造商馬扎克在2014年推出了一款混合制造設備-INTEGREX i-400 AM。Integrex i-400am是金屬3D打印技術和車銑復合加工的混合設備,特別針對于小批量生產的難加工材料,如航空航天零部件耐熱合金的加工,能源領域工具和零部件的高硬度材料的加工,醫療設備制造中的高精度特種合金的加工。

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△圖:MazakINTEGREX i-400 AM


INTEGREX i-400中的金屬3D打印技術屬于定向能量沉積工藝,采用光纖激光熱熔化金屬粉末,金屬3D打印噴嘴逐層施加熔融材料,每個熔融材料隨著所需形狀的增長而固化,該工藝可用于修復磨損部件,如航空渦輪葉片。


5、德國哈默/Hermle


德國哈默的混合制造設備MPA40 是立式銑床主軸旁邊安裝了一個噴射粉末的噴嘴,而在第四、第五軸轉臺上安裝了加熱器。在運行過程中,機器根據CAD文件的信息用高熱蒸汽推動懸浮在氮氣中的金屬粉末,并通過一個名叫de Laval的噴嘴以聲速的三倍速度噴射到構建對象上,可達到10京帕的壓力和高達1000攝氏度的高溫。

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△圖:Hermle的MPA工藝


6、Optomec


Optomec是定向能量沉積3D打印技術設備制造商之一,擁有自有的LENS(激光近凈成型)技術。Optomec在最近開始提供增材、減材混合制造設備,售價低于25萬美元。Optomec推出的其中一款新混合制造設備為Optomec LENS 860混合CA系統,該設備集成了LENS 3D打印技術和銑削。

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△圖:OptomecLENS 混合系統


這款混合制造設備具有860 x 600 x 610mm的工作范圍,它配備了一個密封的構建室,用于制造鈦等活性金屬。該系統可配置閉環控制和高功率3kW光纖激光器,適合構建、修復或涂覆中型到大型金屬部件。


7、美國HybridManufacturing Technologies


美國混合制造技術公司有一種混合增材制造系統-AMBIT,該體統能夠實現從金屬3D打印、切削、檢測之間自動切換,切換過程與機床更換刀具類似,從而實現增材制造技術和精密加工技術的無縫集成。

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△圖:AMBIT系統中的激光3D打印頭


最新推出的AMBIT Series7 系統能夠實現七種制造技術的集成。與不同制造工藝的集成,為金屬零件生產帶來了新機會。AMBIT 系統中的金屬3D打印技術為基于定向能量沉積工藝的3D打印堆焊頭。新系統中集成的渦流檢測頭用于金屬沉積質量的原位檢測,檢測頭針對檢測表面和表面下裂縫進行了優化,并使用頻率達5MHz的一系列探頭檢測多層深度空隙。


8、西門子/siemens


雖然西門子不是混合制造設備的生產商,但西門子的軟件在增材、減材混合制造中發揮了重要作用。大多數混合制造系統利用定向能量沉積工藝,軟件對于實現和優化零件幾何形狀變得至關重要。

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△圖:用于定向能量沉積3D打印的Siemens NX 系統


西門子的混合制造系統Siemens NX Complete Hybrid CAD/CAM ,是用于整個工藝鏈(設計,添加工藝,減法加工,精加工)的單一軟件包,該系統用于計算增材制造的激光路徑和減材加工的切削刀具路徑。該系統通過工件、夾具和整個設備的數字雙胞胎準備完整的制造過程。Siemens NX Complete Hybrid CAD / CAM系統在完全集成的“designthrough-CNC”編程解決方案中提供混合增材制造的功能,包括用于集成激光粉末包覆和銑削的后處理和加工模擬。


9、日本松浦/Matsuura


日本松浦是自動化多托盤,多軸和多任務數控機床及其相關制造工藝解決方案領域的市場領導者,也是第一家提供選區激光熔化3D打印和銑削加工混合制造設備的機床制造商。

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△圖:MatsuuraLUMEX 60 系統


松浦推出的第一臺混合制造設備為LUMEX Avance-25,該設備集成了選區激光熔化3D打印技術和高速銑削主軸。該設備在加工時,先進行3D打印,然后借助高速銑削精加工整個零件或其部分表面以獲得高精度和高表面質量。其原理是每打印10層(約0.5mm~2mm)形成一金屬薄片后,用高速銑削(主軸45000r/min)對其輪廓精加工一次,再打印10層,再精銑輪廓,不斷重復,最終疊加成為高精度、結構復雜的零件。LUMEX Avance-60是該系列中的第二臺混合制造設備,與LUMEXAvance-25采用相同技術,同時具有更大的加工空間和工作范圍。


10、日本沙迪克/Sodick


日本Sodick在2017年推出混合制造設備OPM250L和OPM 350L,與松浦混合制造設備采用類似的技術,采用了選區激光熔化3D打印技術和銑削技術。

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△圖:Sodick混合制造設備中的金屬3D打印粉末床


Sodick的混合制造設備在應用方面專注于制造帶有隨形冷卻通道的一體式注塑模具,從根本上改變塑料產品模具的創建方式。通過在同一臺機器內進行選擇性激光熔化和高速銑削,OPM系列產品可以加工復雜的一體式金屬模具,這是傳統方式無法實現的。Sodick混合制造設備采用500W的光纖激光器實現金屬3D打印,用于熔化和固化金屬粉末。OPM系列采用45000 min-1主軸,采用Sodick的非接觸式剛性直線電機驅動,實現高速和高精度加工。設備還配置了自動換刀裝置(ATC)和自動刀具長度測量裝置,能夠實現長時間連續自動操作。


11、美國Fabrisonic


Fabrisonic的超聲波焊接技術(UAM)是一種獨特的金屬增材制造技術。UAM技術中使用超聲波去熔融用普通金屬薄片拉出的金屬層,從而完成金屬部件的增材制造(3D打?。?。該方法能夠實現真正冶金學意義上的粘合,并可以使用各種金屬材料如鋁、銅、不銹鋼和鈦等。Fabrisonic的方法可以同時“打印”多金屬材料,該工藝能夠使用成卷的鋁或銅質金屬箔片制造出帶有高度復雜內部通道的金屬部件。

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△圖:Fabrisonic 為NASA JPL制造的零件


UAM的制造過程包括通過使用頻率高達2萬赫茲超聲波施加在金屬片上,用超聲波的振蕩能量使兩個需焊接的表面摩擦,構成分子層間的熔合,然后以同樣的原理逐層連續焊接金屬片。之后,通過機械加工來實現精細的3D形狀,從而形成堅實的金屬物體。


12、混合制造工具集成商3D-Hybrid


在這個眾多提供混合制造技術的公司中,3D-Hybrid是唯一的混合制造工具集成商,幾乎可以為任何CNC機床提供多種金屬沉積技術。3D Hybrid的目標是將先進的金屬增材制造(3D打?。┘夹g應用于突破性的應用。該公司現在為CNC機床提供三種基于定向能量沉積的金屬3D打印技術,這三種技術雖然同為定向能量沉積工藝,但分別采用電氣、激光和動力學作為能量源。

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△圖:3D Hybrid 冷噴工具 ,可集成在CNC 機床中


目前最常用的定向能量沉積3D打印技術是基于激光的,3D Hybrid 可以針對特定應用提供定制化的激光DED 3D打印技術,這種激光3D打印處理頭可以集成在CNC機床、機器人或者是其他運動系統中。另一種快速發展的金屬沉積3D打印技術是ARC焊接,ARC技術可以增材制造最廣泛的合金材料。3D Hybrid正在申請專利一種ARC技術是可以建立在先進的放電技術基礎之上。


3D-Hybrid還有另一種金屬沉積增材制造工藝是ColdSpray(冷噴)。這是一種最初為軸涂層應用而開發的工藝,該工藝使用固體粉末,在氣體中加速至超音速,速度約為1600-3500英尺/秒。在與基板撞擊時,當工具圍繞表面移動時,顆粒塑性變形并與基板結合。冷噴涂技術的沉積速率通常約為5磅/小時,適用的合金材料包括銅,鎳,鋁,鈦,鈮,金屬基復合材料和鉭。3D-Hybrid 的Cold Spray技術針對高速和更硬的合金沉積需求而設計。


13、AutoDesk


由軟件巨頭AutoDesk等10家企業和機構聯合研發的增減材一體化設備——LASIMM據稱是世界最大的增減材一體化設備。LASIMM耗費3年時間完成,采用與眾不同的“模塊化”結構,它可以被靈活地重新配置到不同的項目中,制造產品無需后處理就能直接使用。LASIMM項目名稱已經得到了歐盟Horizon 2020研究與創新項目的資金支持。此外,項目參與者之一的英國建筑公司Foster + Partners正在探索的全新金屬3D打印方法也可能被用到LASIMM上。

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14、榎本工業(日本)


20216年,日本模具及制造設備開發商ENOMOTO榎本工業株式會社與靜岡文化藝術大學和軟件開發商C&G Systems共同合作,打造出了日本第一臺5軸混合制造3D打印機。據了解,這款3D打印機最大的特點是能夠在現有工業級5軸控制技術的基礎上連續進行擠出式3D打印和銑削作業。


榎本工業發展部總監 Kawamura Takehire表示,常規的3D打印機基本上還是平面分層打印機,但這款機器是可以同時實現平面分層和5軸分層。通常情況下,凹割(undercutting)是無法用于3 軸控制類型的數控機床的,但是在加上了另外兩軸——即傾斜和旋轉之后,就變成了可能。他們的機器可以在X、Y、Z、傾斜和旋轉軸上實現控制,從而可以打印出非常復雜的形狀?!?/p>

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15、澳洲ANCA


2020年3月,澳大利亞墨爾本的CNC磨床制造商ANCA開發出一個新的生產平臺,同時利用了增材制造和減材制造技術,可以在一臺機器上制造出定制設計的碳化鎢切削刀具。ANCA成立于1974年,現已成長為領先的CNC磨床,運動控制和鈑金解決方案制造商,該公司99%的產品出口到超過45個國家/地區的海外客戶。因此,對于全球22億美元的切削工具市場,ANCA設計的新機床可以比傳統方法更經濟地制造刀具。

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△ANCA的機器,ANCA拍攝。


16、葡萄牙Adira


知名葡萄牙工具制造商Adira開發出了一款十分獨特的混合金屬3D打印機,也是全球首臺“平鋪激光熔融”金屬3D打印機。這款機器在2016年10月底舉辦的德國漢諾威第24屆國際鈑金加工技術展上正式亮相,與市場上現有的金屬3D打印機相比,這款機器的獨特之處在于:

①融合了2種金屬3D打印技術,分別是粉床熔融(PBF)和直接金屬沉積(DMD);

②打印倉采用了模塊化設計,金屬粉末處理區域面積非常大,而且打印尺寸可超過打印倉體積的限制,也就是說采用了一種擴容式設計;

③同時還融合了減材加工技術,即配備了多種工具頭(包括激光切割),可根據不同需求自由切換,而且使用同一個構建平臺;

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17、美國Thermwood


美國Thermwood于2021年3月31日宣布已完成了第一類新型3D打印和裁切系統LSAM 1010。這是一種固定工作臺的高墻系統,打印和裁切頭均安裝在一個龍門架上,工作臺尺寸為10×10平方英尺(約3×3平方米)。這比較大的雙龍門旗艦LSAM系統要小一些,但對于3D打印系統來說已經頗具規模。


LSAM 1010具有打印和裁切功能,但不能同時進行打印和裁切。它使用與大型LSAM系統相同的40mm打印頭和五軸裁切頭,具有5英尺(約1.5米)高的打印和裁切功能。LSAM1010的龍門架更長一些,以容納打印和裁切頭,同時還要使兩個工作頭的工作范圍都覆蓋整個平臺。因此,機器配備了更堅固的龍門來支撐總重超過7000磅(約3200公斤)的兩個工作頭,而有效負載重量超過18000磅(約8200公斤)。盡管很重,機器仍能夠以每秒近三英尺(約90厘米)的速度移動。

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△40mm打印頭和五軸裁切頭


國內市場


1、國家增材制造創新中心五軸激光增減材復合制造裝備


2020年9月,國家增材制造創新中心重磅推出了“五軸激光增減材復合制造裝備”,能夠實現增材成形和減材加工的自由切換,完美呈現精密復雜結構零件精整加工,滿足增減材復合制造及修復再制造的需求。對于具有內腔、內孔、內流道的復雜零件,在工藝制定階段,可以將其分段制造,逐段增材、逐段切削,實現內腔的加工來保證質量。


2、武漢天昱智能制造有限公司/華中科技大學


武漢天昱智能制造有限公司與華中科技大學合作開發的微鑄鍛銑一體化增材制造機床(點擊),是針對航空、航天等行業對大型鈦合金結構件的一體化制造需求而研發的,集成了電弧 / 等離子弧快速成形、柔性微型軋制、數控加工、惰性氣氛保護等多種技術于一體,在熔積成形過程中對熔積工藝參數、熔積層表面形貌、制件冶金質量進行在線實時檢測,對于在增材成形過程中產生的表面裂紋、未熔合、氣孔、夾渣等缺陷的無損檢測,采用多種無損探傷集成裝置,判定缺陷的大小、位置、性質和數量;采用快掃紅外熱像儀測量成形件的溫度場和熱循環曲線、視覺成像分析診斷系統,監測電弧弧柱特征和熔池形態,并進行數控減材加工,達到制造件的質量要求。

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△武漢天昱微鑄鍛銑復合增材制造機床


微鑄鍛銑復合制造技術由于突破了增材技術無法制造鍛件的瓶頸,一經問世便獲得了GE、空客、商飛、西飛、成飛等大型企業的高度關注,并展開了相關合作。目前,該技術也已被列入“中國限制出口技術目錄”。


3、大連三壘機器股份有限公司


此外,國產增減混合五軸加工中心相對于國際同類裝備具有更高的性價比。大連三壘機器股份有限公司研發的 SVW80C-3D增減材復合五軸加工中心,是金屬噴粉激光熔融與立式加工中心復合機床。采用2kW光纖激光器,工件最大回轉直徑1000mm,工作臺最大承載850kg,主電動機最大功率36kW,主軸最高轉速12000/min ,X/Y/Z 軸行程800mm/800mm/600mm,X/Y/Z 快移速度48m/min,A/C軸轉動范圍±120°/360°。

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△國產增減混合五軸加工中心SVW80C-3D快速制造復雜零件


4、漢邦科技


2019年,漢邦科技推出了一項稱為激光增材微切割混合制造的新技術(Laser Additive & Cutting Manufacturing,簡稱LACM),其將選擇性激光熔融和超快(如皮秒、飛秒)激光切割技術結合,在每一層打印完成后采用超快激光對零件輪廓進行精細化加工,從而直接制造出高表面質量的零件。這是繼3D打印和傳統機械減材混合制造之后又一種新的技術整合。

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△LACM技術工藝過程,包含選擇性激光熔融和超快激光切割兩步


目前看來,數控加工與增材制造的結合僅是增減材混合制造的一種形式。將超快激光切割技術與SLM相結合,則成為一種新的探索。超快激光切割材料時,每一個脈沖與材料相互作用的持續時間很短,避免了熱擴散,屬冷加工過程,基本上消除了類似于長脈沖加工過程中的熔融區、熱影響區、沖擊波等多種效應對周圍材料造成的影響和熱損傷,具有極高的的加工精度。


5、廣州雷佳和華南理工大學團隊


2020年,在廣東省重點研發計劃支持下,華南理工大學、廣州雷佳增材制造公司等單位聯合研發了基于五軸聯動數控機床的激光增減材設備。此設備目前已經實現五軸增減材開發,采用高精度的三維移動運動平臺結合兩軸變位機實現五軸運動控制,結合特殊的“刀庫”中心實現銑刀、激光送粉、激光沖擊等模塊的自動切換。并研發相應激光頭運行軌跡識別及控制、穩定性控制和監測、保護氣含量監測、故障自動保護、路徑規劃、數據處理等其他配套軟件和人性化人機操作界面。

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△DED-500設備

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△廣州雷佳自主研發激光增材送粉噴頭(集成光路、粉路、氣路、水路)


針對工業領域里大型構件,在破損后需要修復工作,利用傳統的制造方法進行很難修復,或者是返修周期非常長,經常是直接報廢零件,導致使用成本極大等問題,而雷佳公司的數控機床增減材設備完美實現機件的快速修復。對破損機件進行現場掃描,對缺損部位進行增材制造,并減材銑削提高精度,實現機件的修復。采用增減材設備對機件進行修復可大大縮短機件返修周期,并極大的減少維修及更新成本。此外,激光5軸數控機床增減材設備還可應用在汽車制造、核電等領域。采用激光+銑削/激光強化的增減材手段可更短的生產周期制造出更為復雜幾何形狀的輪胎、汽車零部件、核電葉片等,減材過程也可以保證較高的精度。特別是針對大型工程車的復雜模具的直接成型,該種方式具有其他增減材難以比擬的優勢。

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△巨型輪胎模具


6、青海華鼎裝備制造有限公司


青海華鼎裝備制造有限公司展出的XF1200激光增減材五軸復合加工中心,是金屬噴粉激光熔融與立式加工中心復合機床。其激光器功率1 200W,最高送粉速率15g/min,工件壁厚1~5mm,轉速20 000r/min,刀柄采用HSK-A63,X/Y/Z軸行程600mm/450mm/450mm,B/C軸回轉范圍-115°~+30°/360°,床身為礦物鑄造。

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7、南京聯空智能


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主要功能: 

“五軸聯動數控型增材-減材復合成形制造中心”由南京聯空智能增材研究院有限公司自主研發,具有受控電弧增材和五軸聯動數控銑削減材和高精度復合成形制造等三大功能。是一種將受控電弧增材、五軸聯動減材高度集成,采用加工中心模式研制的一款高效高精度高性能增-減材復合成形制造裝備,該裝備以受控電弧作為主要熱源,通過加熱熔化不同材質的絲材、實現近米級尺度異質異構金屬復雜構件整體成形,同時在線換刀、換槍,在線實時切削加工減材,實現了增材-減材的協同和同步,做到了真正的復合成形,可以整體成形復雜內腔、橄欖型內部結構等復雜構件的高精度高效率成形制造,適用的金屬構件包括普低鋼、不銹鋼、高強超高強鋼、高氮鋼、銅合金、鋁合金、鈦合金等腔體型、箱型、艙體型、框梁型等復雜結構件。解決了增材無法加工內壁、型腔等,大大降低了打印后的制造成本。

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裝備構成:

“五軸聯動數控型增材-減材復合成形制造中心”主要由“主體框架結構”、“高精度高剛度動橫梁系統”、“高精度二軸U型協同變位裝置”、“增材立體平臺”、“五軸數控系統”、“受控電弧數字電源系統”、“增材槍體”、“減材切削動力與刀具快裝裝置”、“槍-刀換裝裝置”、“刀具架”、“輸氣系統”、“數字雙送絲系統”、“系統控制器”、“分層建模軟件”、“參數和視覺傳感裝置”等組成。


技術優勢和水平:

(1)可實現五軸聯動CMT弧增材、等離子弧增材、銑削、鏜削、鉆削等復合增-減材成形功能,可實現多種增材和自動減材復合成形制造,該套裝備為國內首創、具有裝備集成度高、剛性好、過程平穩、適應增在線原位復合高效成形制造等特點;

(2)可用于800mm×800m×500m級中大型復雜結構和多維異質異構結構件的受控電弧增材-切削減材復合整體成形制造, 過程穩定、質量優良、效率高,適應面寬;

(3)可實現高強超高強鋼、鋁合金、銅合金、高溫合金、高氮鋼、普低鋼、不銹鋼等增材構件的在線增材-切削加工制造;

(4)具有增材成形加工效率高、質量好、成本較低、靈活性強等特點,最高成形效率5kg/h,最高成形精度0.4mm,最高減材加工精度3.2μm;

(5)系統可與數字化車間互聯互通,推送給工藝規范及相關統計數據,可實時在線動態感知工藝參數,實現智能管控。


8、北京機電院機床有限公司


北京機電院機床有限公司XKR40-3D增減材復合機床工作臺直徑400mm,主軸最高轉速8000r/min,A軸擺轉范圍-110°/+10°,C軸旋轉范圍n×360°。5軸聯動,通過增減材交替加工,實現增減材復合制造功能,滿足一些特殊零件或材料的需求。

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9、上海航天一亙智能科技有限公司


上海航天壹亙智能科技有限公司是上海航天八院下屬的混合所有制公司。公司目前研發的主要產品包含高端五軸數控加工設備及核心部件、增-減材復合制造一體機、智能生產線、智能終端及智能制造系統平臺等系列產品。該公司產品SMU系列五軸聯動萬能銑床是一款緊湊型立式五軸聯動加工中心,結構緊湊,布置合理,采用對稱溫度結構以及對稱機械結構,具有剛性好、抗扭強度高、熱穩定性好和導軌精度高等特點。

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10、山東雷石


山東雷石于2020 TCT亞洲展上展出了國產“直接能量沉積”五軸聯動金屬3D打印機,以及增減一體化加工設備和超高速激光熔覆設備等面向工業應用的產品。五軸聯動實現了增材制造從平面切片向空間曲面切片,從三軸向五軸動作的突破。五軸打印不僅可以任意角度傾斜,無需打印輔助支撐,節省大量時間和材料;而且能實現曲面定向和擺動沉積,曲面不等厚度片、體沉積等,五軸控制積層造型,保證金屬零件的成型尺寸和形位精度,可實現復雜曲面、功能梯度材料等的打印和修復工作。

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△LATECLAM-150v


11、上??狷?/span>


酷鷹是一家來自上海、專業從事超大型3D打印解決方案研發的公司,其研發的核心技術包括大流量3D打印擠出頭、大尺寸3D打印與五軸加工融合工藝、高性能復合材料及智能運動控制系統,已成功推出了超大型增減材一體化3D打印設備。相較于其他3D打印設備在效率和成本上有明顯的優勢,甚至相比于傳統的塑料加工工藝,例如注塑、擠出等,在大件制作上也有其優勢。

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△3D打印飛機舷窗模具,尺寸1:1??狷棛C器人的3D打印模具方案可以應用在飛機艙門模具制造上,整個模具均由3D打印完成,耗時10小時,一次成型,可極大縮短模具制造周期。


12、深圳華領


華領智造成立于2017年,是國內大型工業級3D打印設備的領先品牌,旗下有大尺寸3D打印設備及原材料研發制造基地,并且可以提供專業定制化3D打印服務。華領智造總經理龍井表示他們的大尺寸3D打印機成型尺寸主要規格可以達到2×2米,2×4米,3×7米,每小時出料量可達20kg以上。此外,實現了增減材功能一體化,可以實現一邊3D打印,一邊CNC加工,工件出來就是比較高精度。原料上使用顆粒料,而不是絲材,材料成本大大降低,支持材料種類大大擴展。自主研發的獨家材料——M01是打印主材料,S01是支撐材料。本質是工程復合樹脂塑料,硬度和鋁合金一樣,密度是卻是1.3相當于鋁的一半。材料自身是白色顆粒,還有半透明 ,顏色可以通過色母顆粒調配。

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△成型尺寸可達6米的超大型增減材復合制造設備,加工速度25米/分鐘,3D打印速度20米/分鐘,最大擠出量可達25KG/h,支持ABS/PC/PLA/PETG等材料


13、南京英尼格瑪


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英尼格瑪是國內最早涉足電弧增材制造領域的廠商之一,據悉正在交付兩套大型智能增減復合加工系統ArcMan M3000。該系統采用六軸工業機器人、龍門式機床配合水平移動、升降、旋轉、翻轉變位系統,兼具了機器人增材的靈活性、柔性與龍門銑床減材的穩定性、精確性,并通過自主研發的增減復合路徑規劃軟件及西門子數控系統控制,結合專有的視覺技術及動態路徑規劃技術,實現全自動增減材交替加工,真正做到增減材工藝深度融合,滿足大型復雜金屬構件的高效增減復合加工成型,成型范圍可達2m*5m*1m。


14、中科煜宸

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中科煜宸自主研發的柔性增減材復合制造裝備是國內首套大尺寸、激光/電弧雙能束、多軸聯動智能化金屬增減材制造裝備。其核心技術如下:

①多材料:激光/電弧3D打印材料包括鋁合金、鐵基合金、鈷基合金、鎳基合金等多種材料;

②雙能束:配備新型高熱穩定加工頭及刀具快換裝置,能實現激光/電弧雙能束及減材加工復合制造;

③超大加工幅面:變位機工作臺φ2000mm,負載2噸,500KG機器人臂展2830mm;零件成形尺寸≥1500*1500*1000 mm;

④超高制造效率:電弧熔絲制造效率達900cm3/h,激光送粉成型效率達350cm3/h,銑削主軸轉速為12000r/min;

⑤搭載雙軸變位機,可實現多軸聯動控制;

⑥高穩定性:整體連續工作時間≥240h;

⑦自主軟件:配套增減材復合制造工藝設計軟件:實現不同功能算法模塊之間的數據協同處理,完成三維模型數據到增減材復合制造工藝文件的無縫銜接轉換;

⑧智能化裝備集成:實現熔池動態閉環反饋控制、設備故障診斷預警、加工過程可追溯。


結語


由以上國內外增減材混合制造設備的研發現狀可以看出,國外針對增減材混合制造的研發起步早,已出現了一批商業化的增減材混合制造機床。國內針對增減材混合制造的研發起步較晚,但是研發勢頭較強,正在迎頭趕上,而且還出現了國外所沒有的一些特色增減材混合制造機床。隨著增減材復合制造技術的發展和逐漸成熟,將涌現出越來越多功能強大的復合制造設備,涵蓋越來越多的應用領域。


本文轉自 南極熊3D打印


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