關(guan) 於(yu) “送粉”和“送絲(si) ”的增材製造工藝，我們(men) 通常的印象是大型的工業(ye) 級製造設備，而且這些設備通常非常昂貴，其加工尺寸受到設備本身的限製。那麽(me) 有沒有一種新的途徑，可以讓加工尺寸本身突破限製，但又可以一定程度上保證加工精度與(yu) 質量？

根據3D科學穀的市場觀察，機械臂與(yu) 定向能量沉積增材製造工藝的集成，是突破加工尺寸限製，製造複雜金屬零部件的新途徑之一。日前，Meltio公司揭示了一種通過這一途徑來實現金屬增材製造的技術，並透露了其對於(yu) 中國市場的計劃。

MELTIO

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無固有尺寸限製

Meltio向市場上提供三種形式的激光沉積增材製造技術。一種是基於(yu) 該技術的小型工業(ye) 金屬3D打印設備，另外兩(liang) 種分別是可集成到CNC 機床與(yu) 可集成到機械臂中的“Meltio引擎”激光沉積增材製造模塊。

Meltio采用的定向能量沉積工藝主要是金屬線材激光金屬沉積技術（LMD），也可以實現金屬粉末的沉積。模塊化的增材製造係統利用多個(ge) 高功率激光器將金屬線材直接熔化到下方的基材上，從(cong) 而形成完全致密的金屬零件。多個(ge) 激光器的優(you) 勢是使得係統擁有可擴展的激光功率。

/靈活的尺寸與(yu) 材料沉積方向

“Meltio引擎”增材製造係統非常緊湊，可以與(yu) 機械臂集成在一起，如果配置上額外的軸定位器，將能夠進行多軸聯動，使得零件的多個(ge) 方向都可以實現垂直的材料沉積，從(cong) 而為(wei) 零件提供更好的表麵質量，並為(wei) 同一零件提供多種解決(jue) 方案。

集成到機械臂的“Meltio引擎”增材製造模塊在進行金屬零件增材製造時，並沒有固有的尺寸限製，其工作範圍僅(jin) 受到機械臂動係統的限製，並且能夠與(yu) 市場上的任何機械臂製造商和接口集成，尤其適合製造大型、複雜的3D打印金屬零件，或者進行零件修複、塗層。

/靈活的雙材料組合

在材料方麵，Meltio 引擎增材製造係統有兩(liang) 個(ge) 特點。一是可以同時使用金屬絲(si) 和粉末進行打印，Meltio 公司從(cong) 事材料研究的大學用戶，對這一功能進行了探索。第二個(ge) 特點，在升級的配置中，一個(ge) Meltio 引擎可配置雙線材選項，通過快速線切換同時 3D 打印兩(liang) 種線材。

▲用於(yu) 覆硬層或耐腐蝕層的雙金屬線材3D打印；或打印金屬線材與(yu) 粉末，實現動態創建新合金。

MELTIO

Meltio 引擎增材製造模塊采用開放材料係統，可用材料包括不鏽鋼、低碳鋼、碳鋼、鈦合金和鉻鎳鐵合金，目前銅金屬材料的應用正在開發中。

/應用探索

Meltio 公司目前正在大力拓展其Meltio 引擎增材製造模塊的應用。3D科學穀將介紹其中三種316L 不鏽鋼材料的應用，這些應用體(ti) 現了該技術的寬工藝窗口。

葉盤

00:00/00:00倍速

葉盤

五葉螺旋槳

增材製造的五葉螺旋槳用於(yu) 中型船舶。在傳(chuan) 統加工中，零件在鑄造後會(hui) 進行機加工和拋光步驟，以滿足船舶工業(ye) 的要求。Meltio增材製造模塊則是直接進行近淨形成型，然後再進行拋光後處理，免去了許多反複的加工流程。

尺寸：600 mm, 250 mm

重量：12.1kg

層厚：0.6-1.2 mm

材料：316L不鏽鋼

增材製造技術：Meltio 機械臂集成模塊

後處理：拋光

應用激光沉積增材製造技術的驅動因素包括：製造時間、零件的複雜度，以及成本。根據Meltio，該零件3D打印時間為(wei) 43小時40分鍾，打印成本為(wei) ：189.71歐元（加工中使用了液化氣體(ti) ）。

螺旋線圈

螺旋線圈3D打印樣件的獨特之處在於(yu) 非平麵切片，優(you) 化了單個(ge) 層中每個(ge) 點的厚度。這種切片方法適用於(yu) 許多複雜的幾何圖形。

尺寸: 管道60 mm , 354 x 376 x 525 mm

重量: 3.56 kg

材料：316L不鏽鋼

保護氣體(ti) ：氬氣

層厚：0.4 - 0.8 mm

增材製造技術：Meltio 機械臂集成模塊

後處理：拋光

該零件的增材製造應用驅動因素包括：複雜結構、批量少、難加工。

在市場方麵，Meltio 正在探索在航空航天、能源、醫療、電子、汽車等各領域的可能性。他們(men) 計劃2022年在全球開設4-5個(ge) 展廳，並建立在這些區域的銷售渠道，其中包括中國市場。

/“擁抱” 金屬增材製造技術的工業(ye) 機器人企業(ye)

根據3D科學穀的市場觀察，著名工業(ye) 機器人製造商庫卡，也在積極的探索機械臂與(yu) 定向能量沉積增材製造集成技術。

庫卡與(yu) Fraunhofer ILT弗勞恩霍夫激光研究所有一個(ge) 合作項目-ProLMD

，證明了機器人+粉末材料激光沉積/金屬絲(si) 激光沉積的可行性。由Fraunhofer ILT 研究所開發的增材製造技術采用模塊化設計，可以經濟高效的集成到企業(ye) 現有的帶機械臂的生產(chan) 線中。

▲帶有LMD處理頭和集成線激光掃描儀(yi) 的機器人係統，該機器人幾乎可以不受任何限製地加工並實現複雜的幾何形狀。

Fraunhofer ILT

在ProLMD項目中，合作方通過Fraunhofer ILT 研究所加深了對粉末材料激光沉積和金屬絲(si) 激光沉積工藝的科學理解，並對熔覆裝置進行了必要的改進。在工業(ye) 製造環境中，需要在受控氣氛中通過機器人進行熔覆作業(ye) ，並通過非接觸式測量技術以確保質量。Fraunhofer ILT在加工工藝和質量控製方麵具備深厚的開發經驗，從(cong) 而開發出模塊化解決(jue) 方案。這是專(zhuan) 門針對中型公司而設計的，使得增材製造過程的可用性和易於(yu) 處理方麵提升了一大步。

▲Fraunhofer開發的模塊化激光金屬沉積技術。

Fraunhofer ILT

庫卡將增材製造視為(wei) 目標市場，正在嚐試為(wei) 其機器人技術樹立新標準。庫卡希望使的整個(ge) 增材製造解決(jue) 方案更便宜，並開發標準化的機器人單元。目前，庫卡打造了完整的基於(yu) 機械臂的增材製造係統，庫卡機器人+激光沉積技術的解決(jue) 方案有望成為(wei) 一種更為(wei) 經濟的增材製造解決(jue) 方案。

2020年，全球每萬(wan) 名製造業(ye) 勞動人口平均使用126個(ge) 機器人，同比與(yu) 2015年的數據，66個(ge) /每萬(wan) 人勞動人口，提升了兩(liang) 倍。而中國工業(ye) 機器人密度，從(cong) 2015年的49台每萬(wan) 人，增長至246台每萬(wan) 人[1]。在製造業(ye) 工業(ye) 機器人蓬勃發展的趨勢下，將激光沉積模塊與(yu) 機械臂相集成的增材製造方式，為(wei) 增材製造-3D打印技術在生產(chan) 中的應用帶來廣闊的想象空間。

參考資料：

[1]國際機器人聯合會(hui) （IFR).《世界機器人2021工業(ye) 機器人》