熔覆噴涂金屬3D打印技術

      2019年11月，全球規模最大的3D打印專業展會FORMNEXT2019在德國法蘭克福隆重舉行，全球超800家3D打印上下游的廠商參展。南極熊看到了大量高速金屬激光熔覆、噴涂3D打印的技術，目前已在產業化應用的過程中演化出多種不同類型，并廣泛應用于增材制造、再制造、表面工程的各個領域。由于應用獨特，不少應用型廠商利用熔覆噴涂金屬3D打印技術展開業務，在悶聲發財了。

    照激光熔覆的材料類型和材料與激光束的耦合形式，可將常見的激光熔覆技術分為同軸送粉激光熔覆技術、旁軸送粉激光熔覆技術（也叫側向送粉激光熔覆技術）、高速激光熔覆技術（也叫超高速激光熔覆技術）及高速絲材激光熔覆技術。
同軸送粉激光熔覆技術
    同軸送粉激光熔覆技術一般采用半導體光纖輸出激光器和盤式氣載送粉器，熔覆頭采用中心出光的圓形光斑方案，光束周圍環狀送粉或者多束送粉，并設置由專門的保護氣通道，粉束、光束與保護氣流交于一點。熔覆工作時該焦點處會形成熔池，隨著熔覆頭與工件做相對運動，在工件表面形成覆層。

旁軸送粉激光熔覆技術
    旁軸送粉激光熔覆技術也叫側向送粉激光熔覆技術，其一般采用半導體直輸出激光器或半導體光纖輸出激光器和重力送粉器，熔覆頭采用矩形光斑+旁軸寬帶送粉方案。熔覆頭工作時，合金粉末經送粉嘴輸送至工件表面進行預置，隨著熔覆頭與工件做相對運動，矩形的激光束掃描預置的合金粉末并將其熔化形成熔池，冷卻后形成熔覆層。

超高速激光熔覆技術
    超高速激光熔覆技術是德國弗勞恩霍夫激光技術研究所開發的一種新型的激光熔覆技術，于2017年開始在國內進行推廣應用。超高速激光熔覆技術采用光束質量較好的半導體光纖輸出激光器或光纖激光器，采用精密設計的高速激光熔覆頭和高轉速或移動速度的運動機構。其激光束與粉束、惰性氣體氣流的耦合經過精密設計，工作時使一部分激光能量用于加熱粉束，另一部分穿透粉束的激光束加熱基材，粉末在進入熔池之前就已經熔化或加熱至很高的溫度，縮短了粉末熔化所需的時間，因此可以實現非常高的熔覆線速度（線速度最高可達200m/min，普通激光熔覆最高2m/min）。

高速絲材激光熔覆技術
    高速絲材激光熔覆技術是天元智造公司基于市場需求和激光熔覆技術的發展趨勢，從環保、高效率以及高質量的理念開發的新一代激光熔覆技術。其采用半導光纖輸出激光器、高精度送絲系統和精密熔覆頭，以金屬絲材為熔覆材料進行激光熔覆。工作時，金屬絲由側向送入激光束，激光束將金屬絲熔化后形成熔池，隨著熔覆頭與工件的相對運動形成熔覆層。

南極熊匯總了國內外采用金屬激光熔覆、噴涂的3D打印廠商和其采開發的技術。

武漢天昱 “智能微鑄鍛銑復合增材制造”技術和設備

其中，武漢天昱 “智能微鑄鍛銑復合增材制造”技術和設備由武漢天昱智造首席科學家、華中科技大學張海鷗教授及其團隊自主研發，將鑄、段、銑削“三合一”，用一臺設備就能生產結實、耐磨的金屬產品成品，可直接應用，打破了3D打印行業存在的最大障礙，有望開啟人類實驗室制造大型機械的新篇章。

智能微鑄鍛銑復合制造技術融合3D打印、半固態快鍛、柔性機器人3項重大技術，將金屬鑄造、鍛壓、銑削技術合三為一，實現3D打印鍛態等軸細晶化、高均勻致密度、高強韌、形狀復雜的金屬鍛件，全面提高制件強度、韌性、疲勞壽命及可靠性，全面解決世界性難題。

常規3D打印金屬零件的過程是打印算一層，鑄造算一層，鍛壓又一層，三者要分開依次進行，即前一個步驟完了，后一個步驟方可進行，中間還要騰出金屬冷卻的時間。智能微鑄鍛銑復合技術可以同時進行上述步驟，邊鑄邊鍛，銑削，打印完成即為成品。

鑄造、鍛壓、銑削合三為一，改革傳統制造技術，短流程綠色制造，一臺設備替代原有的多工序長流程和多臺大設備。
技術優勢
高性能可靠性：發揮難成形材料極限潛能；
高效率：熔積效率 5～15kg/h至大幾十kg/h；
低成本：熱源及絲材為激光和粉材的1/5～1/10，能量及材料利用率高。

技術創新
1.率先提出電弧微鑄軋復合直接成形高性能金屬零件的方法；
2.施加微區逐步鍛造機械力使熔積自由成形的半凝固/剛凝固區產生粘塑性變形；
3.面向高端部件極端服役條件和增材制造成形性。

(文章部分來源南極熊)