英尼格瑪多激光同軸復合金屬3D打印技術正式發(fā)布

2024年4月28日，英尼格瑪CML Hybrid技術在第八屆全國增材制造青年科學家論壇正式發(fā)布。

激光同軸復合技術Coaxial Multi-Laser Hybrid, 簡稱CML Hybrid。采用該技術的CML-Hybrid-1500DF-ARC多激光電弧同軸復合硬件系統(tǒng)，通過全部可獨立調(diào)控的6激光模組復合電弧熱源、6路粉末和絲材同送以及雙路保護氣，實現(xiàn)包括多波長激光復合、激光電弧復合、絲粉復合以及保護氣復合的四重復合技術，適用于變組分梯度材料、原位合金化增材、高通量材料制備、微觀組織調(diào)控等DED技術前沿研究方向，同時可滿足提升增材材料兼容性、增材效率、構(gòu)件精度、性能及復雜程度等DED技術工程化應用需求，是DED技術的集大成之作。

可獨立控制的絲粉同送復合、雙路保護氣復合，助力梯度材料、原位合金化、高通量材料制備、微觀組織調(diào)控等DED前沿研究方向

CML-Hybrid-1500DF-ARC采用送絲和6路完全獨立的送粉粉路復合，實現(xiàn)絲粉同送增材�？赏瑫r接入多臺送粉器，且送粉參數(shù)各自獨立，可有效實現(xiàn)原位合金化增材，高自由度的材料配比調(diào)節(jié)，可用于變組分梯度材料、納米顆粒增強等材料的快速制造，以及滿足新材料開發(fā)的高通量制備需求。

同時絲粉同送技術呈現(xiàn)出了明顯的優(yōu)勢：
1.高通量材料制備；
2.兼顧效率和靈活性；
3.更短的工藝流程。

CML-Hybrid-1500DF-ARC通過設置內(nèi)外獨立雙氣路，實現(xiàn)保護氣復合。內(nèi)外氣路在結(jié)構(gòu)及控制上完全獨立，從而使得在增材時可以使用內(nèi)外異種氣體進行氣氛保護，并且氣流量各自獨立可調(diào)，內(nèi)氣路集中作用于熔池區(qū)域，外氣路作用范圍較大，可針對性選擇不同氣體實現(xiàn)特殊的工藝效果。

例如，通過外氣路向沉積層輸送液氮，能夠?qū)崿F(xiàn)非平衡快速凝固工藝。通過使用液氮控制基體溫度實現(xiàn)強制冷卻，配合激光的高功率密度減小熱影響區(qū)的效果，起到增加過冷度、令合金熔體進行促發(fā)形核和快速生長，從而改善材料性能。

△來源：液氮冷卻條件下激光快速熔凝Ni-28 wt%Sn 合金組織演變, 西北工業(yè)大學凝固技術國家重點實驗室的曹永青、林鑫等

可獨立控制的多波長激光復合、激光電弧復合，滿足提升增材材料兼容性、增材效率、構(gòu)件精度、性能及復雜程度等DED技術工程化應用需求

相關工藝研究表明，在激光-MIG復合熱源中，激光照射能夠引導電弧壓縮集中形成導電通道，起到穩(wěn)定電弧以及熔滴過渡的效果；除此之外電弧的加熱作用也能進一步促進工件對激光的吸收率提升，并提高構(gòu)件性能。

CML-Hybrid-1500DF-ARC配置可獨立控制的激光電弧同軸復合熱源。同時使用激光和電弧雙重熱源復合進行增材，提高了工藝過程穩(wěn)定性和構(gòu)件性能。交替使用兩種工藝，如通過使用表面成型質(zhì)量更好、精度更高的激光增材工藝進行外壁、結(jié)構(gòu)細節(jié)等位置進行精細增材，使用沉積效率更高的電弧工藝進行內(nèi)部填充、整體框架等結(jié)構(gòu)的高效增材；亦可實現(xiàn)整體上高效高質(zhì)的效果。

采用全紅光熱源在材料方面的適用范圍有限。而全藍光激光材料適用性較好，但是能量轉(zhuǎn)換效率低，能量傳輸損耗大，成本高。研究表明，隨著溫度的提升，金屬材料對激光的吸收率會有明顯提升（圖 1），通過使用藍光作為啟動熱源預熱材料，提供對紅光吸收率，大功率紅外激光作為主要功率輸出，能夠以較低的投入實現(xiàn)同等效果的功率輸出。

CML-Hybrid-1500DF-ARC采用6個可獨立配置和控制的激光模組，實現(xiàn)多波長激光復合，常用的組合如紅藍激光復合，能夠增大材料適用范圍，提高如銅、鋁等高反金屬材料對激光的吸收率，同時又較好地兼顧了經(jīng)濟性。

CML Hybrid技術，是英尼格瑪公司基于與南理工共同開發(fā)的CML多光束集成絲光同軸激光定向能量沉積技術為基礎，結(jié)合自成立以來13年深耕電弧增材制造所積累的經(jīng)驗，開辟出的全球首創(chuàng)DED新技術開發(fā)方向。

在5月7日-9日的2024 TCT亞洲展上，英尼格瑪CML-Hybrid-1500DF-ARC多激光電弧同軸復合硬件系統(tǒng)將首次公開亮相，坐標7.1館7E26展位，可掃描二維碼預約參觀。

詳見：《填補國內(nèi)空白，南理工攜手英尼格瑪共同開發(fā)多光束集成絲光同軸激光定向能量沉積技術》

備注：項目團隊已公布開源決定，計劃將共同開發(fā)的CML多光束集成絲光同軸激光定向能量沉積系統(tǒng)技術開源，以助力CML技術的持續(xù)發(fā)展和應用。