德國PVA TePla基于LOM的金屬熱擴散焊接技術

科技進步帶動各式產(chǎn)品蓬勃發(fā)展，產(chǎn)品的開發(fā)周期相對縮短，為在有限的時間內(nèi)提高量產(chǎn)值并同時兼顧產(chǎn)品的質(zhì)量，藉由改善模具的散熱效率以減少成型周期中的冷卻階段即成為模具成型制程中的重要步驟。傳統(tǒng)制作的工法受到既有技術的限制，方式是將模具加以鉆孔或切割焊合，施工十分復雜，模具壽命也可能會因為再次加工而縮短。 在金屬3D打印出現(xiàn)后，這些問題獲得了突破性改善， 我們已經(jīng)知道，通過SLM技術可以打印出所需要的隨形水路，接下來我們介紹的是一種與SLM不同的3D打印增材制造技術----基于LOM的熱擴散焊技術。

家下來我們以德國PVA TePla 公司的擴散焊技術來闡述LOM在模具3D隨形水路中的應用。PVA TePla 股份公司位于德國威登堡 (Wettenberg)，作為高溫和等離子體處理領域的真空專家，其研制的硬質(zhì)合金燒結設備、晶體生長設備以及表面活化設備和等離子體超凈清潔設備均處于世界領先水準。

案例實物照片

熱擴散焊技術又叫真空壓力熱擴散焊，是指在真空條件以及一定的壓力和溫度作用下，通過原子擴散而不使用焊料使焊接件相互聯(lián)接的焊接方法。真空熱擴散焊的溫度一般設為材料熔點的0.5-0.8倍，在焊接過程中，熱擴散時間以及熱擴散壓力對三維微模具焊接質(zhì)量的影響至關重要。

基于LOM的熱擴散焊即使用金屬薄板為材料，采用激光將三維零件的輪廓切割出來，進行去污、去毛刺等處理后將二維層片堆疊起來，送入DB爐進行焊接。DB爐具備高真空、最高1350度以及150噸加載壓力的工作能力，工作時溫度升至1000度，焊接時間需要60分鐘，整個過程循環(huán)8小時可完成焊接。

從三維數(shù)據(jù)到分層切片

二維層片數(shù)據(jù)進行激光切割加工

將激光切割好的層片去毛刺、去污按層片順序堆垛起來

進爐焊接

模具的尺寸精度主要包括每層二維切片結構的尺寸精度和模具在厚度方向上的尺寸精度。每層二維結構的尺寸精度主要由片材保證，而模具在厚度方向上的尺寸精度則主要由真空熱擴散保證。由于每層板材的厚度達到了1mm，在制造完成之后，模具表面存在明顯的臺階，因此采用傳統(tǒng)的機加工手段對模具外形進行加工獲得最終產(chǎn)品。

內(nèi)孔形狀

基于LOM的熱擴散焊技術在制作模具時無需每一層都進行二維切割，在通過傳統(tǒng)加工更容易實現(xiàn)的部位將會對三維數(shù)據(jù)進行處理，即，只有在傳統(tǒng)加工難以實現(xiàn)的位置才使用焊接完成。

熱擴散焊采用原子擴散焊接，無需焊料填充，在結合區(qū)發(fā)生了明顯的原子擴散，新的晶粒生成，因表面粗糙而存在的界面間隙受壓消失, 因而在堆積成形方向上尺寸收縮變小。熱擴散焊可以實現(xiàn)與母材一致的硬度、強度和耐腐蝕性。

基于LOM的熱擴散焊屬于典型的增材制造技術，同樣的分層越小精度越高，隨形水路的冷卻能力越顯著，一般分層1-2mm便可獲得較好的冷卻效果。在整個制造時間方面，該技術也比較有優(yōu)勢，整個制造過程僅需12小時即可完成。同時該技術相比于3D打印來說具有相似的成本投入，且無材料限制，幾乎所有的工具鋼都可以使用，在可實現(xiàn)進行大尺寸制造的同時，所焊接的模具性能與母材也基本一致。

來源：創(chuàng)想智造延伸閱讀：
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