堪比神器！国产最新五轴增减混合加工设备

3D打印增材制造无疑是非常高效快速的一种成型制造方式，但其产品几何尺寸精度和表面光洁度都不太理想，而传统数控机床具有高精准度和易于切削加工等优点，因此，将传统机床与增材制造相结合的混合加工技术可以兼得两者的优点，具有广阔的应用前景。

《3D打印世界》了解到，这样的混合加工设备已经出现不少，其中五轴联动增减混合加工处于技术前沿。增减材料复合五轴数控机床，是将激光技术与五轴高端机床相结合，首先通过激光发生器，按照设定的程序打印出客户所需要的零部件机构，然后自动切换到加工中心刀具头进行进一步的精细加工。

例如知名德国机床厂商DMG MORI（德玛吉）公司就将铣削加工技术与激光金属沉积加工工艺结合在一起，推出了一款3D金属打印复合5轴加工机床。日前，上市公司大连三垒（股票代码：002621）旗下的大连海博瑞思科技有限公司推出了一款五轴联动增减混合机床，将激光近净成形技术和铣削加工技术合二为一，技术创新居国内领先。


什么是近净成型技术？

激光近净成形（Laser Engineered Net Shaping， LENS）技术，也叫激光熔化沉积（Laser Metal Deposition，LMD），于上世纪90年代由美国Sandia国家实验室首次提出，美国Michigan大学称为直接金属沉积DMD（Direct Metal Deposition），英国伯明翰大学叫做直接激光成形DLF（Directed Laser Fabrication），中国西北工业大学黄卫东教授称其为激光快速成形LRF（Laser Rapid Forming）等。后来美国材料与试验协会（ASTM）标准中将该技术统一规范为金属直接沉积制造（Directed Energy Deposition，DED）技术的一部分，即使用激光作为热源，将金属粉通过喷嘴聚集到激光束的焦点，将粉末熔化沉积，并通过机构的相对移动，层层累积获得预期的实体。

相对于其他金属增材制造技术，近净成型技术的优势在于沉积效率高，装备成本低，适合大型复杂零件的接近最终形状的直接制造，可以得到冶金结合的致密金属实体。但其制作零件的尺寸精度和表面光洁度都不太好，一般作为毛坯，需进一步进行机械加工后使用。


增减混合五轴加工为何强大？

将近净成型技术和传统五轴加工技术融合于一体的混合五轴增材制造技术很好的发扬的各自的优点，弥补了对方的缺点。

增减混合五轴加工中心装备的意义在于首先实现了近净成形增材制造从三轴向五轴的飞跃。一般意义上的3D打印，是指三轴或者两轴半方式，使用平面内对三维实体进行沉积打印，造成了复杂零件的表面光洁度差。如果使用空间变换姿态让打印头始终沿着曲面的切向摆动，则打印出的零件表面质量会大大提高。

下面是这款设备的加工过程演示：

五轴的空间变姿态意味着任何已有的实体都可作为支撑，也就无需打印辅助的支撑结构，节省了时间，材料和后处理过程。

增减混合五轴加工中心装备的意义其次在于增减混合制造的创新优势。增减混合，可以在堆积过程中交替打印堆积和切削冷加工，从而实现复杂内流道以及干涉曲面等原来无法实现的加工，使结构设计不再受限于工艺，设计者的主要精力着眼于改善零件使用性能。所以增减混合工艺是一个新的工艺，有可能改变制造的方式。

下面是这款设备对打印完成的样件进行研磨的演示：

目前大连海博瑞思科技已经完成了实验装置的装配、调试，并且在较短的时间内完成了螺旋曲面、球面、空心不规则曲面等多种零部件的打印测试工作，研发进展顺利。

制造的样件：

打印的316L材料样件经过常温力学性能测试，性能超过锻件。

一步到位的加工中心

此外，这款五轴联动增减混合机床还可以实现表面涂层改性、修复再制造和功能梯度材料等功能。

表面涂层改性：可通过在基层表面形成与其冶金结合的添料熔覆层，以达到改善其表面的耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化等性质的目的。

修复再制造：通过增减混合的方式，在不破坏零件本体性能的前提下，恢复损伤零件的几何性能和力学性能，使零件再次达到使用要求。具有节约成本、节能环保等显著优势。主要应用于航空、航天等领域。

功能梯度材料：可以通过激光熔覆的方法制备功能梯度材料，真正实现成分的梯度分布。如国外某公司制造的汽车座椅安全带模具,该模具是在铜基上熔覆工具钢。铜合金的热传导率几乎是工具钢的6倍，从而达到节约成本的目的。

▲汽车座椅安全带的模具（图片来自网络）

总结以上几点可以发现，有了这样一台机器，简直什么都能干了，难怪业界称其为创新的利器，万能的实验平台，一步到位完成零件的真正加工中心。

《3D打印世界》了解到，大连海博瑞思科技母公司大连三垒是一家以塑料管道成套制造装备的研发、设计、生产和销售为主要业务的公司。其主要产品为PE/PP双壁波纹管自动化生产线、PVC双壁波纹管自动化生产线、数控单机及精密模具等。相关资料显示，三年前，公司就决定将投入资金在高端机床的基础上延伸发展，结合3D打印技术，机器人（300024）技术，研发具备国际领先技术的增减复合五轴数控机床。

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来源：3D打印世界