激光技术在制造业中发挥着核心作用，尤其是在增材制造领域。在此背景下，弗劳恩霍夫激光技术研究所 Fraunhofer ILT 和总部位于日本的全球知名机床制造商牧野进行了一项令人兴奋的技术进步：将超高速激光熔覆EHLA嫁接到五轴 CNC 平台上。
然而，要做到这一点，必须开发运动学，使 EHLA 工艺的加工头能够快速动态地移动。
根据3D科学谷的了解，Fraunhofer ILT为该项目贡献了其在激光制造工艺领域的专业知识，并带来了其全面的基础设施和专业实验室设施。通过调整激光参数、微调粉末进料和优化CNC机器的运动控制，他们为优化加工各种材料的工艺参数做出了决定性的贡献。
▲ EHLA与五轴CNC的嫁接
嫁接
弗劳恩霍夫激光技术研究所 ILT 的 Min-Uh Ko和牧野的 Johannes Finger 博士领导了这项研究合作，将超高速激光材料沉积 EHLA 增材制造工艺嫁接到五轴 CNC 平台。合作的成果缩短了关键行业的生产时间并延长了零件寿命，同时为循环经济的未来创新奠定了基础。
▲ 超高速熔覆混合加工
© 亚琛Fraunhofer ILT
采用 EHLA3D 技术的新生产工艺可以高效地生产、涂覆或修复具有高强度材料的复杂几何形状。根据3D科学谷《结合激光熔覆的生产效率以及 L-PBF 的结构精度目标， Fraunhofer开启EHLA 3D新时代！》一文，复杂的金属部件能否以高效且可重复的方式连续 3D 打印？
来自亚琛的研究人员可以肯定地回答这个问题：在Fraunhofer ILT弗劳恩霍夫激光技术研究所，研究人员已经将二维超高速激光材料沉积 EHLA 技术转移到改进的五轴 CNC 系统，用于复杂零部件的增材制造。
通过将 EHLA 工艺扩展到三维，该研究所通过EHLA 3D技术可以快且精确地3D打印工具钢、钛、铝和镍基合金等难焊材料。牧野和弗劳恩霍夫激光技术研究所Fraunhofer ILT 正在通过EHLA 和 EHLA3D 重新定义增材制造的界限。
通过将 EHLA3D 集成到五轴 CNC 平台中，他们开发了一种可以高效生产、涂层或修复高强度材料复杂几何形状的工艺。这样就可以灵活地加工各种几何形状，并且可以用各种各样的材料涂覆部件。
最初，项目合作伙伴只考虑了增材制造，但如何加工维修在制造类型的零件主题很快就出现了，当前许多昂贵的部件都必须更换，即使是轻微的缺陷。
像牧野的带有旋转和倾斜工作台的灵活系统实际上提供了良好的维修选项，这节省了新生产的成本，避免了运输和交货时间，并最大限度地减少了停机时间。
此外，维修主题是未来循环经济的基本先决条件。牧野在项目中的任务不仅限于 CNC 硬件，还包括过程控制，因为这必须完全重新设计。挑战在于从技术上使机器适应高加速度，并优化过程控制和机器运动学，以精确控制激光束与材料之间的相互作用。
Makino 新加坡子公司开发的机床实现了高达每分钟 30 米的有效进给速度，与传统系统相比，这是一个显着的提升。这种速度在加工大型复杂部件时尤其有利，因为它可以显着缩短生产时间。技术改进使最终产品始终保持高质量，并提高了生产过程的效率，这对于航空航天和工具制造行业的高质量部件尤为重要。
效率和精度
Fraunhofer ILT 为该项目贡献了其在激光制造工艺领域的丰富专业知识，并带来了其全面的基础设施和专业实验室设施。凭借其在 LMD 激光熔覆沉积工艺和组件开发方面数十年的经验，为优化加工各种材料的工艺参数做出了决定性的贡献，包括调整激光参数、微调粉末进料和优化 CNC 机器的运动控制。
3D科学谷了解到优化热量输入是 EHLA3D 工艺的一个关键方面，进料速率和粉末气体喷射在控制引入材料的热量方面起着至关重要的作用。
通过调整进料速率和粉末质量流量，可以精确控制热量输入，减少热影响区并确保均匀的涂层质量。现在，通过使用高进料速率和优化的粉末进料，牧野可以在相同甚至更高的精度下显著提高材料应用的效率。因此，HS-LMD 的堆积率可以显著提高，从而提高生产过程的整体效率。
高性能部件的维修和涂层
在正常运行期间承受高负荷的高质量工具和机器零件的维修和保养是项目目标之一。合作伙伴能够通过改进的 EHLA3D 技术实现这一目标。
此外，EHLA3D 技术还成功用于涂覆易磨损部件，从而显著提高了这些部件的使用寿命。由于现在可以精确高效地涂覆耐磨涂层，EHLA3D 已成为延长采矿和重工业等各个行业部件使用寿命的经济高效的解决方案。
© Makino
咨询电话：13522079385
Makino 能够在新型 AML 500 加工机中如此迅速地实现结果，这一事实一方面表明了机器制造商的 CNC 系统非常灵活。
另一方面，实际应用也表明 EHLA3D 技术不仅仅是一个理论概念，而是一种先进、强大且适用于工业的技术，在成本、效率和性能方面具有显著优势。因此，工业客户与 Fraunhofer ILT 之间的合作带来了制造技术的切实改进。
未来发展的一个关键方面将是确定和验证 EHLA3D 工艺的新应用领域。由于可加工的材料系统变得如此灵活，尤其是用于多材料系统的应用和精细结构的3D打印。
