激光熔覆最初是在航空和能源等某些高附加值市場中獲得應用的，不過當時激光非常昂貴，並且2-3KW功率的激光器也難以獲得更大的市場青睞。現在，許多事情發生了變化-激光器的價(jia) 格下降了近十倍，而且大功率激光器（比如10+ kW）在工業(ye) 條件下變得很方便，這進一步打開了激光熔覆的應用市場。

按照激光熔覆的材料類型和材料與(yu) 激光束的耦合形式，可將常見的激光熔覆技術分為(wei) 超高速激光熔覆技術EHLA、高速絲(si) 材激光熔覆技術、同軸送粉激光熔覆技術、旁軸送粉激光熔覆技術。

Fraunhofer ILT的超高速激光熔覆與(yu) 激光世界。來源：弗勞恩霍夫

更高的速度，更好的質量

激光熔覆技術家族。來源：歐瑞康

l EHLA超高速激光熔覆

是什麽(me) 使得EHLA超高速激光熔覆如此令人興(xing) 奮？根據發明這項技術的Fraunhofer激光技術研究所，超高速激光材料沉積技術（EHLA）具有替代當前腐蝕和磨損保護方法如硬鍍鉻和熱噴塗的潛力。

EHLA和重熔後的表麵質量；歐瑞康metco15E（左側(ce) ）和新一代歐瑞康鐵基合金的顯微組織橫截麵。 

根據Fraunhofer激光研究所，EHLA工藝在效率和速度方麵均優(you) 於(yu) 現有的抗腐蝕和耐磨損塗層保護方法。Fraunhofer可以在短時間內(nei) 使用EHLA技術在大麵積的零部件上沉積十分之一毫米的薄層，並且節約資源，加工過程具有經濟性。EHLA成為(wei) 一種有吸引力的技術並通過市場應用推動了進一步的發展。

Fraunhofer ILT開發的EHLA的發展（2013年開發EHLA, 2016年第一台設備，2017年市場化5-10台設備，通快進入EHLA商業(ye) 化領域，2018年市場化20多台設備，2019年市場化40多台設備，2020年開發麵向產(chan) 業(ye) 化的多噴頭高通量EHLA技術）。 

2020年，每個(ge) 人都已經在談論大功率EHLA沉積速率超過2m/ h的加工速度。憑借EHLA工藝，Fraunhofer表示，該工藝對當前抗腐蝕和磨損保護的加工工藝具有改進作用。由於(yu) 硬鉻電鍍消耗大量能量並且具有粘合和孔隙率的缺點，而熱噴塗在所用材料方麵可能相當浪費。相比之下，EHLA方法加工出來的塗層是無孔的，從(cong) 而改善粘合情況並降低裂紋和孔隙的發生的可能性。除此之外，根據Fraunhofer，EHLA技術比熱噴塗節約90％的材料。

商業(ye) 化方麵，德國通快將Fraunhofer的這一技術商業(ye) 化，批量生產(chan) EHLA激光金屬塗覆設備。根據TRUMPF，新型EHLA工藝提供了一種快速高效的金屬塗層方法，比現有工藝快了100倍。

原形和方形的噴嘴

隨著EHLA係統開始批量生產(chan) ，TRUMPF表示還將該流程整合到其製造係統中。TRUMPF表示，它擁有許多與(yu) EHLA兼容的機器，包括TruLaser Cell 3000，TruLaser Cell 7000係列。前者可用於(yu) 製造中小型零件，而後者更適合大型零件。TruLaser Cell 3000係列適用於(yu) 中小型二維和三維零件的柔性切割和焊接，滿足從(cong) 原型製造到批量生產(chan) 的需求。典型的應用領域包括醫療技術，精密工程及電子行業(ye) 。TruLaser Cell 7000 係列適合需要加工平麵或立體(ti) 部件還是管件。切割、焊接和激光金屬沉積可自由切換。機床的模塊化結構以及個(ge) 性化適配與(yu) 拓展安裝方式使 TruLaser Cell 7000 係列適應不斷變化的生產(chan) 環境。

而在國內(nei) ，作為(wei) 弗勞恩霍夫激光技術研究所孵化的創新企業(ye) ，位於(yu) 天津的德國ACunity公司（亞(ya) 琛聯合科技）圍繞EHLA技術開展了一係列的市場化拓展性研發，對核心裝備進行改良與(yu) 升級。ACunity於(yu) 2018年4月研製成功全球首台EHLA-Grand5000超大型高速激光熔覆設備，並交付中國客戶。

通快的TruLaser Cell

這裏的最新發展是光斑尺寸，使用原型噴嘴，其直徑可覆蓋至最大12mm，沉積速度超過1.5 m / min。其背後的邏輯非常簡單–更大的光斑和更高的速度由能源的力量補償(chang) 。

如今，還可以使用寬度最大為(wei) 45mm的矩形幾何形狀的平麵噴射粉末噴嘴。高通量的情況下，粉末消耗量也相應增加，可能超過300g / min。同樣在這裏由於(yu) 激光點和襯底表麵之間的相互作用的麵積大，所以需要高功率激光器。

目前最新的進展在Fraunhofer ILT激光研究所的– futureAM–下一代增材製造中進行推動。根據3D科學穀的了解，目前這一技術達到了新的高度，可以提供令人難以置信的好處，總體(ti) 來說一切確實令人興(xing) 奮。到目前為(wei) 止，EHLA僅(jin) 用於(yu) 旋轉對稱零件。下一步是創建更加隨形完成自由曲麵加工的能力。為(wei) 此，在亞(ya) 琛已經開發了一個(ge) 自由曲麵加工能力的EHLA原型機，在該機中，工件以高度動態的方式運動，在EHLA粉末在噴嘴下的以五倍速重力加速進行表麵加工。

l 金屬絲(si) 激光沉積技術

德國Fraunhofer IPT工業(ye) 生產(chan) 技術研究所開發的金屬絲(si) 激光沉積技術（wire-based laser metal deposition，LMD-W），材料利用率可達100%。基於(yu) LMD-W 技術的增材製造設備采用模塊化設計，可以經濟高效的集成到企業(ye) 的現有生產(chan) 線中。其激光打印頭適用於(yu) 常見的激光光學係統，因此不需要複雜的定製光束引導係統。內(nei) 置傳(chuan) 感器可以檢測到運行過程中出現的典型錯誤，因此這些錯誤能夠在加工過程中得到分析，設備的控製係統針對錯誤進行補償(chang) 。

Fraunhofer IPT的金屬絲(si) 激光沉積技術。來源：弗勞恩霍夫

LMD-W 設備采用橫向送絲(si) 方式，金屬絲(si) 與(yu) 光軸成20度角。打印絲(si) 材包括多種鋼，以及鎳基和鈦基合金等金屬絲(si) 材。根據3D科學穀的市場了解，目前Fraunhofer IPT的此項技術已經在日本擁有技術轉讓用戶。

l 混合增材製造

DMGMORI-德馬吉森精機是向市場提供此類係統的先驅之一。DMG MORI的Lasertec 65 3D混合增材製造設備，該設備將激光沉積焊接與(yu) 五軸銑削相結合。

在應用方麵，根據3D科學穀的市場觀察，舍弗勒與(yu) 德馬吉森精機合作通過3D打印來製造梯度合金軸承。舍弗勒選擇的Lasertec 65 3D混合增材製造設備配備了兩(liang) 個(ge) 粉末進料器，可以在激光沉積焊接過程中有針對性地控製從(cong) 一種材料到另一種材料的切換。根據德馬吉森精機I的說法，這可以用來製造不同材料特性之間平滑過渡的分級材料。材料的韌性和硬度可以在過度的過程中進行調節，並進行最佳的分配以適合個(ge) 別應用的特定要求。

通過Lasertec 65 3D混合增材製造設備上使用這種材料漸變還可以創造激動人心的發展機遇。例如，磁性和非磁性材料可以通過漸變來組合，並且根據需要調整組件的性能。

而在混合增材製造設備方麵，根據3D科學穀的市場觀察，德馬吉森精機目前有兩(liang) 種混合型增材製造設備-LASERTEC 65 3D hybrid、LASERTEC 125 3D hybrid和LASERTEC 4300 3D hybrid。LASERTEC 65 3D hybrid和LASERTEC 125 3D hybrid 集成了激光沉積焊增材製造工藝與(yu) 5軸加工工藝，LASERTEC 4300 3D hybrid 則集成了激光沉積焊增材製造工藝與(yu) DMG MORI 的車銑複合加工工藝，可進行六麵車銑加工。

l同軸送粉激光熔覆技術、旁軸送粉激光熔覆技術

關(guan) 於(yu) 同軸送粉激光熔覆技術、旁軸送粉激光熔覆技術，從(cong) 事此類技術的國內(nei) 外的廠家數不勝數。值得重視的是，所有的加工都需要克服工藝的穩定性與(yu) 可預測性，在這方麵，國內(nei) 安世亞(ya) 太與(yu) 中科煜宸聯合開發了麵向金屬增材製造定向能量沉積工藝的專(zhuan) 業(ye) 工藝仿真軟件AMProSim-DED仿真模擬係統考慮溫度相關(guan) 的材料非線性屬性，基於(yu) 工藝文件的運動路徑信息，模擬增材製造工藝的材料堆積過程，可以詳細模擬零件分區、打印路徑以及熔融冷卻的相變過程對增材製造過程的影響，預測增材製造過程中的溫度、應力和變形，優(you) 化工藝參數，從(cong) 而保證3D打印質量和打印效率，避免低效的試錯過程。