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Formnext 展示最新的增材制造创新

15 Nov 2018

激光AM处理和系统是本周法兰克福博览会上展示的新工业技术的核心。

在本周(11月13日至16日)的国际 Formnext 在德国法兰克福的贸易展览会上,将有550多家机构和公司展示其针对工业模具,生产,质量管理和测量的最新设计和产品开发。

工业激光和机床开发商 通快 正在展示其最新的3D打印机和流程。该公司将展示其预热至500°C的TruPrint 5000系统如何印刷不会破裂或严重翘曲的高碳钢或钛合金部件。

通快 增材制造总经理Tobias Baur表示:“工具和模具制造商现在可以轻松地印刷成型工具,冲头和模具。以前,如果不进行预热,那是不可能的。”该公司还拥有一种具有脉冲功能的新型绿色激光,使纯铜和贵金属首次在3D打印机中进行处理。

鲍尔说:“由于纯铜可用于印刷特别是导电的电感器和热交换器,因此它在机械和工厂工程中具有吸引力。”绿色激光还为珠宝行业的黄金印刷提供了巨大潜力,可以按需生产单个独特的零件,同时节省昂贵的材料。

扩展功能

在3D打印中,工具和模具制造商经常使用碳素工具钢1.2343(一种极硬且耐磨的材料,能很好地散热)工作。但是到目前为止,由于在打印过程中组件破裂,因此无法在3D打印机中进行处理。

通快 的Baur解释了他的激光材料加工机是如何克服这一问题的:“激光束熔化了部件表面,随后冷却至室温。组件无法承受这种温度下降,并形成了裂纹。因此,可以将TruPrint 5000 3D打印机的基板预热到500摄氏度。这减少了激光熔化后的温度下降,”他说。

预热还为使用增材制造生产的假体和植入物提供了主要优势。 Baur补充说:“当环境温度急剧下降时,零件就会弯曲,因此我们必须对其进行返工。此外,我们经常需要很难安装和拆卸的支撑结构。”

铜印刷

在本周的Formnext上,Trumpf使用具有脉冲功能的绿色激光首次展示了如何对纯铜和其他贵金属进行3D打印。为此,开发人员将新的TruDisk 1020磁盘激光器连接到TruPrint 1000 3D打印机。

托马斯·费恩说:“常规系统使用红外激光作为光束源,但其波长太长,无法焊接铜和金等高反射率的材料。这可以通过绿色波长光谱的激光来完成。” ,Trumpf增材制造总经理。 Fehn认为,此过程将为3D打印开辟新的可能性,例如在电子和汽车行业。

Optomec 展示5轴混合式taltal打印

AM系统开发人员 Optomec 展示了其最新的混合动力机床系统,该系统可为金属添加剂和混合动力制造提供更大的制造量和更高的功率。

LENS 860混合可控气氛系统 是其机床系列的最新产品,该系列将Optomec的LENS 3D金属打印技术与垂直加工平台相集成,从而将该公司称为“业内首个混合可控气氛系统”。

“我们很高兴能在Formnext拥有我们最大,最强大的系统,用于印刷高价值金属零件,” Optomec位于瑞士杜本多夫的EMEA新总部常务董事Urs Berger说道。 “ LENS 860具有使经济的金属增材制造更容易用于更广泛的工业应用的能力和经济性。”

在其展位(3.1号展厅J10展位),Optomec进行了演示,展示了同时在同一台机器上进行五轴金属印刷和用于加法和减法工艺的单一刀具路径。 LENS 860 Hybrid CA系统具有860 x 600 x 610mm的工作范围,其构建体积比机床系列中的其他系统大得多。此外,其密封的工件环境还允许加工诸如钛之类的活性金属。

机床系列中的所有系统都采用了Optomec的LENS 3D金属印刷技术,该技术使用大功率激光(400W至3kW)将粉末状的金属融合成完全致密的三维结构。这些系统的起价为250,000美元。

亚琛合作伙伴展示用于AM的VCSEL加热

在Formnext 2018上,与亚琛大学光学系统技术系主任合作, 弗劳恩霍夫激光技术研究所 展示了一种新工艺,其中用激光二极管加热粉末床中的组件。结果,可以减少变形,产生更高的零件并使用新的材料。

与传统工艺技术相比,这种工艺-激光粉末床熔化(也称为激光束熔化)可以使零件产生的热致应力和变形较小。

内部应力是由生成的组件中的温度梯度引起的:在激光点中,温度高于熔点,而其余的组件迅速冷却。根据几何形状和材料,此温度梯度甚至可能导致材料破裂。为了避免这种情况,通常通过基板从下方加热组件。但是,这还不够,尤其是对于较高的结构。

作为亚琛的一部分 数字光子生产DPP研究园区是德国联邦教育与研究部的一项资助计划,Fraunhofer ILT和RWTH TOS Chair的专家正在与合作伙伴Philips Photonics合作开发此任务的解决方案。在DPP Nano的联合项目中,他们开发了一种装置,从上方加热组件。

为此,在处理室中安装了六个垂直腔面发射激光棒的阵列,每个发射功率为400W。利用808nm的红外辐射,该阵列可以在构建过程中将设备从顶部加热到几百摄氏度。可以单独控制条,以便可以使用不同图案的序列。用红外摄像机监控该过程。

在一个实验中,亚琛的工程师制造了Inconel 718的零件,并证明了失真的明显降低。将该部件加热到500℃。 VCSEL加热降低了热梯度,从而降低了应力,从而可以生产更高的零件。但是,更困难的材料产生的可能性更加有趣。不久,将生产由铝化钛制成的组件。为此,将组件加热到900°C。

FutureAM –下一代增材制造

Formnext 2018上另一个有关“ 3D打印的未来”的演讲是Fraunhofer Focus Project FutureAM,该研究涉及Fraunhofer的六个研究所。例如,来自Fraunhofer ILT的科学家开发了一种用于激光粉末床熔合的新型处理头,该处理头可产生比常规LPBF系统快十倍的大型金属成分。

不仅适用于涂覆旋转对称的零件:EHLA工艺现在正在进一步开发,以用于3D几何形状的增材制造。

“我们专注于从订单处理到设计和仿真再到机器生产的完整流程链,” Fraunhofer ILT的研究助理,futureAM的项目协调员Christian Tenbrock说。

在过去的一年中,该研究平台一直在开发数字处理链,可扩展且健壮的AM流程,系统技术和自动化以及量身定制的AM材料。研究人员目前正在实施该配置,并且在2019年将从该原型系统开始进行首次实际试验。

此外,亚琛的科学家们正在研究监视金属3D打印的新方法,以提高过程的鲁棒性。 Tenbrock表示:“借助建筑平台中的结构传感器,我们希望将来能够检测到关键事件,例如支撑结构的拆除。”

超声波传感器还用于分析空气传播的声音,以确定组件的质量。基于激光的超声测量的研究将在未来进一步发展:脉冲激光将在部件中引起结构传播的噪声,然后由激光振动计检测到。

Fraunhofer-Gesellschaft呼吁FutureAM成为系统地进一步发展金属零件的增材制造的公司。六个研究所已在增材制造领域建立了战略项目合作伙伴关系:

  • 弗劳恩霍夫激光技术研究所,亚琛(项目协调)
  • 汉堡弗劳恩霍夫增材制造技术研究所IAPT
  • 不来梅弗劳恩霍夫制造技术与先进材料研究所IFAM
  • 弗劳恩霍夫计算机图形研究所IGD,达姆施塔特
  • 德累斯顿弗劳恩霍夫材料与梁技术研究所IWS
  • 开姆尼茨弗劳恩霍夫机床与成型技术研究所IWU

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