德国通快开始批量生产EHLA激光金属沉积焊接设备

2017年6月，德国Fraunhofer旗下的激光技术研究所宣布开发出超高速激光材料沉积-EHLA技术。时隔两个月，德国通快就宣布将Fraunhofer的这一技术商业化，开始批量生产EHLA激光金属涂覆设备。根据TRUMPF，新型EHLA工艺提供了一种快速高效的金属涂层方法，比现有工艺快了100倍。激光沉积焊接已存在多年，并且是金属涂层的最佳方法之一，因为它允许产生无孔和无裂纹的金属涂层。还可以实现与各种材料的基体紧密的冶金结合。

激光粉末沉积焊接使用激光将金属粉末填料焊接到现有的组件上， 以少许混合及很小的热效应区域，形成一个无气孔、无裂痕层面， 给与组件更高的强度，增加负荷能力。 由于激光粉末沉积焊接，使得用修复取代更换更具有成本效益，磨损的组件可以在受力部分进行精确更新，节省时间。 而材质的其余部分不会有任何变形，可以继续保持其原始属性。

激光沉积焊接的主要挑战之一当覆盖大部件的时候容易受到速度限制。然而通过EHLA技术，用户可以达到每分钟超过250平方厘米的沉积速率（与先前的10至40平方厘米每分钟的速率相比）。

根据Fraunhofer激光研究所，EHLA工艺在效率和速度方面均优于现有的抗腐蚀和耐磨损涂层保护方法。Fraunhofer可以在短时间内使用EHLA技术在大面积的零部件上沉积十分之一毫米的薄层，并且节约资源，加工过程具有经济性。激光器在输送金属粉末的同时熔化金属粉末，逐渐加入涂层并熔合到基体表面。将金属粉末几乎加热到熔化点，这样当到达焊池时，花费的时间要少得多。

EHLA方法可以实现比以前更薄的层。更具体地，它可以实现薄至10至300微米的层厚度，而之前的最小层厚度仅为约500微米。

EHLA通过激光熔化金属粉末，金属粉末以液态金属的形态“滴入”焊池而不是以半熔化的烧结颗粒形态粘结在一起。这是有益的，因为这意味着层更均匀，并且需要更少的材料。

EHLA工艺对当前抗腐蚀和磨损保护的加工工艺具有改进作用。由于硬铬电镀消耗大量能量并且具有粘合和孔隙率的缺点，而热喷涂在所用材料方面可能相当浪费。相比之下，EHLA方法加工出来的涂层是无孔的，从而改善粘合情况并降低裂纹和孔隙的发生的可能性。 除此之外，根据Fraunhofer，EHLA技术比热喷涂节约90％的材料。

随着EHLA系统开始批量生产，TRUMPF表示还将该流程整合到其制造系统中。TRUMPF表示，它拥有许多与EHLA兼容的机器，包括TruLaser Cell 3000，TruLaser Cell 7000系列。前者可用于制造中小型零件，而后者更适合大型零件。TruLaser Cell 3000系列适用于中小型二维和三维零件的柔性切割和焊接，满足从原型制造到批量生产的需求。典型的应用领域包括医疗技术，精密工程及电子行业。TruLaser Cell 7000 系列适合需要加工平面或立体部件还是管件。切割、焊接和激光金属沉积可自由切换。机床的模块化结构以及个性化适配与拓展安装方式使 TruLaser Cell 7000 系列适应不断变化的生产环境

Fraunhofer的发展本身像一部推进科技改变生活的写实画卷，同时也见证了科技改变生活的神奇魅力。Fraunhofer应用研究促进机构是欧洲最大的应用科研机构，成立于1949年，以德国历史上著名的科学家、发明家和企业家Joseph von Fraunhofer命名。Fraunhofer专注于研发，大量的专利技术由Fraunhofer开发出来，并授权给各行各业的企业和Fraunhofer孵化出来的企业。目前拥有69家研究所及其它独立研究机构和24,500多名优秀的科研人员和工程师，分布于德国各地。年度研究总经费达21亿欧元（年度研究经费超过140亿人民币）。其中大约19亿欧元来自于科研合同。超过70％的研究经费来自于工业合同、由政府资助的研究项目及国际合作项目。

除了EHLA技术，Fraunhofer在粉末床激光融化的加工工艺以及材料方面正在进行一系列的创新，目前不少经过粉末床激光融化技术加工出来的产品的致密度高于铸造，有些情况下产品的金相结构优于铸造带来的结果。针对于多激光束加工技术，Fraunhofer目前还在探索在不使用振镜的情况下，将激光束集成到一列中，通过快速的轴向移动来实现粉末融化路径的激光扫描工作。

Fraunhofer还在软件领域有着自己专门的业务部门，针对当前缺乏足够的对3D打印产品的质量检测与测试手段，Fraunhofer IGD计算机图形学研究所开发了新的仿真模拟软件，将有助于预测和捕捉缺陷，并引导用户走向潜力的个性化大规模生产解决方案。

Fraunhofer在3D打印领域从打印设备的研究到材料以及打印工艺的研究可以说是涉猎广泛，不仅仅在金属3D打印领域多有建树，Fraunhofer在塑料、陶瓷、硬质合金等领域进行着积极的研究。在塑料领域，当前的3D打印技术多集中在工程塑料的3D打印，而对于用于注塑工艺最常用的通用塑料，例如ABS来说却并没有最合适的解决方法，这极大的限制了塑料3D打印真正意义上与注塑竞争。此外，由于3D打印是一层一层来实现的，如果实现层与层之间的分子之间的融合程度与每层的分子之间的融合程度相同，这也是这一技术所面临的挑战。

从Fraunhofer宣布EHLA技术到Trumpf将其商业化，仅仅两个月的时间。Fraunhofer的知识产权合作并不限于德国和欧洲，而是世界范围内。如果中国的企业希望与Fraunhofer建立合作关系，

来源：3D科学谷