隨著近年來(lái)航空航天、汽車和模具工業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，零件的結(jié)構(gòu)和形狀越來(lái)越復(fù)雜，材料越來(lái)越難加工，因此傳統(tǒng)的金屬切削加工方法受到嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。增材制造/3D打印可構(gòu)建復(fù)雜形狀的產(chǎn)品，最有效地發(fā)揮材料特性，為產(chǎn)品設(shè)計(jì)優(yōu)化帶來(lái)了空間，因此日益受到制造企業(yè)的重視。
在這一趨勢(shì)下，越來(lái)越多的機(jī)床制造商進(jìn)入到金屬增材制造領(lǐng)域，在他們之中，有的企業(yè)推出基于數(shù)控加工中心的增材、減材混合制造設(shè)備，有的直接進(jìn)入全新的3D打印領(lǐng)域，推出金屬3D打印設(shè)備，有的企業(yè)則選擇與3D打印企業(yè)合作，共同推出金屬3D打印設(shè)備，并將設(shè)備與現(xiàn)有的制造設(shè)備進(jìn)行無(wú)縫銜接。
根據(jù)3D科學(xué)谷的市場(chǎng)觀察，自2013年以來(lái)，推出混合制造設(shè)備的機(jī)床制造商數(shù)量已超過(guò)10個(gè)。本期，3D科學(xué)谷將混合制造設(shè)備品牌以及他們?cè)诮饘?D打印技術(shù)方面的進(jìn)展進(jìn)行了盤點(diǎn)。
常見的集成了金屬3D打印技術(shù)的混合制造設(shè)備可以歸為三類：基于定向能量沉積工藝的金屬3D打印和銑削混合加工；基于粉末床工藝的選區(qū)激光熔化3D打印和銑削混合加工；超聲3D打印和銑削混合加工。
定向能量沉積3D打印與銑削
德馬吉森精機(jī)/DMG MORI
DMG MORI 是世界領(lǐng)先的機(jī)床制造商。DMG MORI的Sauer工廠在幾年前開發(fā)了混合型增材制造設(shè)備LASERTEC 65 3D，該設(shè)備在5軸數(shù)控加工中心上組合了激光沉積焊接（3D打?。┕δ?，在2017年DMGMORI 又通過(guò)對(duì)Realizer的收購(gòu)進(jìn)入到了粉末床選區(qū)激光熔化3D打印領(lǐng)域。
DMG MORI 在以上兩種金屬3D打印技術(shù)解決方案的基礎(chǔ)上，推出了四條不同的增材、減材整合制造工藝鏈，工藝鏈包括金屬3D打印設(shè)備和機(jī)械加工設(shè)備，還包括相應(yīng)的管理系統(tǒng)。DMG MORI 的兩種基于激光沉積焊接3D打印技術(shù)的加工設(shè)備，配有Siemens NX additive/ hybrid(西門子NX 增材/混合)系統(tǒng)，材料數(shù)據(jù)庫(kù)的技術(shù)參數(shù)，過(guò)程監(jiān)控和文檔。
在DMG MORI 的四條增材、減材整合制造工藝鏈中，其中一條工藝鏈所包括的3D打印設(shè)備就是兩種混合型增材制造設(shè)備-LASERTEC 65 3D hybrid 和LASERTEC 4300 3D hybrid。 LASERTEC 65 3Dhybrid 集成了激光沉積焊增材制造工藝與5軸加工工藝，LASERTEC4300 3D hybrid 則集成了激光沉積焊增材制造工藝與DMG MORI 的車銑復(fù)合加工工藝，可進(jìn)行六面車銑加工。設(shè)備帶有過(guò)程監(jiān)控和自適應(yīng)過(guò)程控制（閉環(huán)），DMG MORI 的CELOS軟件還可以連續(xù)測(cè)量和監(jiān)控激光堆積過(guò)程，并實(shí)時(shí)自動(dòng)調(diào)節(jié)激光功率，以實(shí)現(xiàn)均勻的零件質(zhì)量。
馬扎克/Mazak
機(jī)床制造商馬扎克在2014年推出國(guó)一款混合制造設(shè)備-INTEGREX i-400 AM。Integrex i-400am是金屬3D打印技術(shù)和車銑復(fù)合加工的混合設(shè)備，特別針對(duì)于小批量生產(chǎn)的難加工材料，如航空航天零部件耐熱合金的加工，能源領(lǐng)域工具和零部件的高硬度材料的加工，醫(yī)療設(shè)備制造中的高精度特種合金的加工。
NTEGREX i-400中的金屬3D打印技術(shù)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(gè)熔融材料隨著所需形狀的增長(zhǎng)而固化，該工藝可用于修復(fù)磨損部件，如航空渦輪葉片。
哈默/Hermle
德國(guó)哈默的混合制造設(shè)備MPA40 是立式銑床主軸旁邊安裝了一個(gè)噴射粉末的噴嘴，而在第四、第五軸轉(zhuǎn)臺(tái)上安裝了加熱器。在運(yùn)行過(guò)程中，機(jī)器根據(jù)CAD文件的信息用高熱蒸汽推動(dòng)懸浮在氮?dú)庵械慕饘俜勰?，并通過(guò)一個(gè)名叫de Laval的噴嘴以聲速的三倍速度噴射到構(gòu)建對(duì)象上，可達(dá)到10京帕的壓力和高達(dá)1000攝氏度的高溫。
如此巨大的沖擊力和由此產(chǎn)生的高溫高壓，導(dǎo)致單個(gè)金屬顆粒劇烈變形，并被粘合接觸面上。這種“微鍛造”可實(shí)現(xiàn)多達(dá)六種不同的金屬進(jìn)行層積。該MPA技術(shù)能夠處理的材料，包括熱作模具鋼、不銹鋼、純銅、銅、鈦和鋁等材料。MPA 40可處理的零部件最大尺寸可達(dá)550毫米/高和460毫米/直徑，重量可達(dá)600公斤。
Optomec
Optomec是定向能量沉積3D打印技術(shù)設(shè)備制造商之一，擁有自有的LENS（激光近凈成型）技術(shù)。 Optomec在最近開始提供增材、減材混合制造設(shè)備，售價(jià)低于25萬(wàn)美元。Optomec推出的其中一款新混合制造設(shè)備為Optomec LENS 860混合CA系統(tǒng)，該設(shè)備集成了LENS 3D打印技術(shù)和銑削。
這款混合制造設(shè)備具有860 x 600 x 610mm的工作范圍，它配備了一個(gè)密封的構(gòu)建室，用于制造鈦等活性金屬。該系統(tǒng)可配置閉環(huán)控制和高功率3kW光纖激光器，適合構(gòu)建、修復(fù)或涂覆中型到大型金屬部件。
Hybrid Manufacturing Technologies
美國(guó)混合制造技術(shù)公司有一種混合增材制造系統(tǒng)-AMBIT，該體統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)從金屬3D打印、切削、檢測(cè)之間自動(dòng)切換，切換過(guò)程與機(jī)床更換刀具類似，從而實(shí)現(xiàn)增材制造技術(shù)和精密加工技術(shù)的無(wú)縫集成。
全球十大3D打印與機(jī)械加工混合制造技術(shù)品牌
用戶1915148024 2019-03-25 16:07
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隨著近年來(lái)航空航天、汽車和模具工業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，零件的結(jié)構(gòu)和形狀越來(lái)越復(fù)雜，材料越來(lái)越難加工，因此傳統(tǒng)的金屬切削加工方法受到嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。增材制造/3D打印可構(gòu)建復(fù)雜形狀的產(chǎn)品，最有效地發(fā)揮材料特性，為產(chǎn)品設(shè)計(jì)優(yōu)化帶來(lái)了空間，因此日益受到制造企業(yè)的重視。
在這一趨勢(shì)下，越來(lái)越多的機(jī)床制造商進(jìn)入到金屬增材制造領(lǐng)域，在他們之中，有的企業(yè)推出基于數(shù)控加工中心的增材、減材混合制造設(shè)備，有的直接進(jìn)入全新的3D打印領(lǐng)域，推出金屬3D打印設(shè)備，有的企業(yè)則選擇與3D打印企業(yè)合作，共同推出金屬3D打印設(shè)備，并將設(shè)備與現(xiàn)有的制造設(shè)備進(jìn)行無(wú)縫銜接。
根據(jù)3D科學(xué)谷的市場(chǎng)觀察，自2013年以來(lái)，推出混合制造設(shè)備的機(jī)床制造商數(shù)量已超過(guò)10個(gè)。本期，3D科學(xué)谷將混合制造設(shè)備品牌以及他們?cè)诮饘?D打印技術(shù)方面的進(jìn)展進(jìn)行了盤點(diǎn)。
常見的集成了金屬3D打印技術(shù)的混合制造設(shè)備可以歸為三類：基于定向能量沉積工藝的金屬3D打印和銑削混合加工；基于粉末床工藝的選區(qū)激光熔化3D打印和銑削混合加工；超聲3D打印和銑削混合加工。
定向能量沉積3D打印與銑削
德馬吉森精機(jī)/DMG MORI
DMG MORI 是世界領(lǐng)先的機(jī)床制造商。DMG MORI的Sauer工廠在幾年前開發(fā)了混合型增材制造設(shè)備LASERTEC 65 3D，該設(shè)備在5軸數(shù)控加工中心上組合了激光沉積焊接（3D打?。┕δ?，在2017年DMGMORI 又通過(guò)對(duì)Realizer的收購(gòu)進(jìn)入到了粉末床選區(qū)激光熔化3D打印領(lǐng)域。
圖：DMG MORI LASERTEC 65 3D Hybrid 制造的零件
DMG MORI 在以上兩種金屬3D打印技術(shù)解決方案的基礎(chǔ)上，推出了四條不同的增材、減材整合制造工藝鏈，工藝鏈包括金屬3D打印設(shè)備和機(jī)械加工設(shè)備，還包括相應(yīng)的管理系統(tǒng)。DMG MORI 的兩種基于激光沉積焊接3D打印技術(shù)的加工設(shè)備，配有Siemens NX additive/ hybrid(西門子NX 增材/混合)系統(tǒng)，材料數(shù)據(jù)庫(kù)的技術(shù)參數(shù)，過(guò)程監(jiān)控和文檔。
圖：DMG MORI 四條增材、減材整合制造工藝鏈
在DMG MORI 的四條增材、減材整合制造工藝鏈中，其中一條工藝鏈所包括的3D打印設(shè)備就是兩種混合型增材制造設(shè)備-LASERTEC 65 3D hybrid 和LASERTEC 4300 3D hybrid。 LASERTEC 65 3Dhybrid 集成了激光沉積焊增材制造工藝與5軸加工工藝，LASERTEC4300 3D hybrid 則集成了激光沉積焊增材制造工藝與DMG MORI 的車銑復(fù)合加工工藝，可進(jìn)行六面車銑加工。設(shè)備帶有過(guò)程監(jiān)控和自適應(yīng)過(guò)程控制（閉環(huán)），DMG MORI 的CELOS軟件還可以連續(xù)測(cè)量和監(jiān)控激光堆積過(guò)程，并實(shí)時(shí)自動(dòng)調(diào)節(jié)激光功率，以實(shí)現(xiàn)均勻的零件質(zhì)量。
馬扎克/Mazak
機(jī)床制造商馬扎克在2014年推出國(guó)一款混合制造設(shè)備-INTEGREX i-400 AM。Integrex i-400am是金屬3D打印技術(shù)和車銑復(fù)合加工的混合設(shè)備，特別針對(duì)于小批量生產(chǎn)的難加工材料，如航空航天零部件耐熱合金的加工，能源領(lǐng)域工具和零部件的高硬度材料的加工，醫(yī)療設(shè)備制造中的高精度特種合金的加工。
圖：Mazak INTEGREX i-400 AM
INTEGREX i-400中的金屬3D打印技術(shù)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(gè)熔融材料隨著所需形狀的增長(zhǎng)而固化，該工藝可用于修復(fù)磨損部件，如航空渦輪葉片。
哈默/Hermle
德國(guó)哈默的混合制造設(shè)備MPA40 是立式銑床主軸旁邊安裝了一個(gè)噴射粉末的噴嘴，而在第四、第五軸轉(zhuǎn)臺(tái)上安裝了加熱器。在運(yùn)行過(guò)程中，機(jī)器根據(jù)CAD文件的信息用高熱蒸汽推動(dòng)懸浮在氮?dú)庵械慕饘俜勰?，并通過(guò)一個(gè)名叫de Laval的噴嘴以聲速的三倍速度噴射到構(gòu)建對(duì)象上，可達(dá)到10京帕的壓力和高達(dá)1000攝氏度的高溫。
圖：Hermle的MPA工藝
如此巨大的沖擊力和由此產(chǎn)生的高溫高壓，導(dǎo)致單個(gè)金屬顆粒劇烈變形，并被粘合接觸面上。這種“微鍛造”可實(shí)現(xiàn)多達(dá)六種不同的金屬進(jìn)行層積。該MPA技術(shù)能夠處理的材料，包括熱作模具鋼、不銹鋼、純銅、銅、鈦和鋁等材料。MPA 40可處理的零部件最大尺寸可達(dá)550毫米/高和460毫米/直徑，重量可達(dá)600公斤。
Optomec
Optomec是定向能量沉積3D打印技術(shù)設(shè)備制造商之一，擁有自有的LENS（激光近凈成型）技術(shù)。 Optomec在最近開始提供增材、減材混合制造設(shè)備，售價(jià)低于25萬(wàn)美元。Optomec推出的其中一款新混合制造設(shè)備為Optomec LENS 860混合CA系統(tǒng)，該設(shè)備集成了LENS 3D打印技術(shù)和銑削。
圖：Optomec LENS 混合系統(tǒng)
這款混合制造設(shè)備具有860 x 600 x 610mm的工作范圍，它配備了一個(gè)密封的構(gòu)建室，用于制造鈦等活性金屬。該系統(tǒng)可配置閉環(huán)控制和高功率3kW光纖激光器，適合構(gòu)建、修復(fù)或涂覆中型到大型金屬部件。
Hybrid Manufacturing Technologies
美國(guó)混合制造技術(shù)公司有一種混合增材制造系統(tǒng)-AMBIT，該體統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)從金屬3D打印、切削、檢測(cè)之間自動(dòng)切換，切換過(guò)程與機(jī)床更換刀具類似，從而實(shí)現(xiàn)增材制造技術(shù)和精密加工技術(shù)的無(wú)縫集成。
圖：AMBIT 系統(tǒng)中的激光3D打印頭
最新推出的AMBIT Series7 系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)七種制造技術(shù)的集成。與不同制造工藝的集成，為金屬零件生產(chǎn)帶來(lái)了新機(jī)會(huì)。AMBIT 系統(tǒng)中的金屬3D打印技術(shù)為基于定向能量沉積工藝的3D打印堆焊頭。新系統(tǒng)中集成的渦流檢測(cè)頭用于金屬沉積質(zhì)量的原位檢測(cè)，檢測(cè)頭針對(duì)檢測(cè)表面和表面下裂縫進(jìn)行了優(yōu)化，并使用頻率達(dá)5MHz的一系列探頭檢測(cè)多層深度空隙。
西門子
雖然西門子不是混合制造設(shè)備的生產(chǎn)商，但西門子的軟件在增材、減材混合制造中發(fā)揮了重要作用。大多數(shù)混合制造系統(tǒng)利用定向能量沉積工藝，軟件對(duì)于實(shí)現(xiàn)和優(yōu)化零件幾何形狀變得至關(guān)重要。
西門子的混合制造系統(tǒng)Siemens NX Complete Hybrid CAD /CAM ，是用于整個(gè)工藝鏈（設(shè)計(jì)，添加工藝，減法加工，精加工）的單一軟件包，該系統(tǒng)用于計(jì)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(tǒng)通過(guò)工件、夾具和整個(gè)設(shè)備的數(shù)字雙胞胎準(zhǔn)備完整的制造過(guò)程。
Siemens NX Complete Hybrid CAD / CAM系統(tǒng)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。
選區(qū)激光熔化3D打印與銑削
松浦/Matsuura
日本松浦是自動(dòng)化多托盤，多軸和多任務(wù)數(shù)控機(jī)床及其相關(guān)制造工藝解決方案領(lǐng)域的市場(chǎng)領(lǐng)導(dǎo)者，也是第一家提供選區(qū)激光熔化3D打印和銑削加工混合制造設(shè)備的機(jī)床制造商。
松浦推出的第一臺(tái)混合制造設(shè)備為L(zhǎng)UMEX Avance-25，該設(shè)備集成了選區(qū)激光熔化3D打印技術(shù)和高速銑削主軸。該設(shè)備在加工時(shí)，先進(jìn)行3D打印，然后借助高速銑削精加工整個(gè)零件或其部分表面以獲得高精度和高表面質(zhì)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(duì)其輪廓精加工一次，再打印10層，再精銑輪廓，不斷重復(fù)，最終疊加成為高精度、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零件。[1]
LUMEX Avance-60是該系列中的第二臺(tái)混合制造設(shè)備，與LUMEX Avance-25采用相同技術(shù)，同時(shí)具有更大的加工空間和工作范圍。
