雷射金屬熔覆 (Laser Metal Deposition)

雷射金屬熔覆 – 適合不同應用的工藝

雷射金屬熔覆 是一種適合金屬和金屬陶瓷混合材料的積層製造工藝。藉此可以打造或修改 3D 幾何形狀。使用該生產方法，雷射器也可以進行修復或塗層。因此在航空航天領域，積層製造被用於修復渦輪葉片。在工具和模具製造領域，可以修復破裂或磨損的邊緣和造形功能表面，或者甚至是在局部加裝裝甲。為了防止磨損和腐蝕，在能源技術或石油化學領域，為軸承位置、滾子或液壓部件塗層。而且在汽車製造領域也使用積層製造。在此對大量組件進行改良。

TRUMPF 客戶可受益於豐富多樣的雷射器與雷射系統。針對雷射技術的許多應用，我們擁有多年的工藝知識和服務經驗。因此，也可以將積層製造與雷射焊接或雷射切割相結合。

雷射金屬熔覆的國際通用名多為「Laser Metal Deposition」，縮寫 LMD。這種說法也源自「Direct Metal Deposition」（直接金屬熔覆，DMD）、「Direct Energy Deposition」（直接能量熔覆，DED）或「Laser Cladding」（雷射熔覆，LC）

雷射金屬熔覆的優勢是什麼？

產出率更高

使用雷射金屬熔覆可形成粗糙與非常精細的結構。相比較其他 積層製造方法，它具有很快的建立速率。

多樣化材料

在工藝過程中，同時運送和供給多種粉末。從而可以研發自己的合金或者在材料之間切換。以此形成三明治結構。

靈活性

在 3D 零件和不平整的表面上可以簡單地列印出結構。而且也可以輕易地更改幾何形狀。

輕鬆更換材料

雷射堆焊可在一道工序中輕鬆切換各種材料。

新工藝

雷射金屬熔覆可用於修復模具或部件，例如用於航空航天領域。也可以用於塗覆薄的防腐和耐磨層。

創新

在工藝技術的幫助下，可以實現每分鐘數百米的最高速度：例如，高速雷射金屬熔覆在制動盤塗層時發揮了其強大優勢。

雷射光源在不同的 LMD 應用中有何不同？

雷射堆焊 (LMD)

常規雷射金屬熔覆用於靈活塗層、修復和積層修改 3D 部件。因為該工藝不需要加工艙，所以也可以加工 超大部件。塗覆的層透過熔融冶金法與基底結合，因此可以實現通常能與標準品質媲美的高強度。 

高速雷射金屬熔覆 (HS-LMD)

高速雷射金屬熔覆基於 Fraunhofer ILT 開發的 EHLA 工藝（EHLA= 超高速雷射金屬熔覆）。它適合為旋轉對稱部件大面積塗覆薄層。與 常規雷射金屬熔覆 一樣，塗覆的層透過熔融冶金法與基底焊接在一起。得益於非常高的流程速度以及同時進行的快速冷卻， 可實現更高的強度。因此也可以加工  被認為難以焊接的材料（例如鑄件）。

用綠光雷射束進行雷射金屬熔覆

用綠光雷射束進行雷射金屬熔覆對於高反射材料特別有效，例如純銅、銅合金、青銅、鋁合金或貴金屬合金。綠光波長相比較紅外線波長範圍具有明顯更高的吸收率；對於純銅和銅合金，可以實現高許多倍的吸收率。相比較紅外線波長，用綠光波長的積層製造在加工銅合金時可以明顯更低的雷射功率實現更多層數和近淨形構造。

雷射金屬熔覆和高速雷射金屬熔覆是如何工作的？

雷射堆焊 (LMD)

在常規的雷射金屬熔覆中，雷射束先局部加熱工件，然後形成熔池。然後從鐳射加工頭的噴嘴將精細金屬粉直接噴入熔池。這些材料在此熔化並與基底材料結合。 之後留下大約 0.2 至 1 毫米厚的塗層。以此形成相互焊接在一起的熔珠，其在現有基體上形成結構或者構成整個部件。 需要時可以上下疊加多層。透過雷射金屬熔覆，可以在 3D 表面上形成很高的建立或體積速率，即高達數個 cm³/min 單位，而且進給速度從 500 mm/min 到每分鐘數米。為了塗覆出線條、平面和形狀，自動控制的雷射加工頭在工件上方來回移動。智慧感應系統確保任何部位的層厚都始終保持均勻。 

高速雷射金屬熔覆 (HS-LMD)

在高速雷射金屬熔覆過程中，粉末顆粒在基底表面上方就已經幾乎加熱到了熔化溫度。因此，熔化粉末顆粒只需要較少的時間。效果：明顯提升流程速度。由於熱效應更小，透過高速雷射金屬熔覆也可以為對熱非常敏感的材料，如鋁合金和鑄鐵合金，進行塗層。透過 HS-LMD 工藝可以在旋轉對稱表面上形成很高的表面速率，最高達 1500 cm²/min。同時實現高達每分鐘數百米的 進給速度。

瞭解是什麼激發了我們客戶的熱情

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Christoph Hauck

toolcraft AG 首席技術和銷售官

前往成功案例

雷射金屬熔覆適用於什麼？

塗鍍

提升您部件的價值——藉助防護層對抗腐蝕或磨損。透過用雷射粉末進行雷射金屬熔覆形成強化部件的塗層，從而使其耐受鹽水、化學物質或天氣影響。不同於熱噴塗等傳統工藝， 工件在此僅承受很低的熱負荷，因此 產生的歪斜（即使有的話）非常小。 藉助 LMD 可以實現各種不同的材料混合和層結構。透過使用超實惠的材料生產部件，然後為其塗覆上高品質塗層，可以節省生產成本。

積層製造

雷射金屬熔覆使個性化製造部件時設計更加自由，尤其是相較於普通壓模。透過用輔料進行雷射金屬熔覆 可形成新的結構或改動現有部件的形狀與表面結構。即使是不匹配 3D 印表機成型區域的大規格部件，也能以此方式完整生成。

修復

想要實現更多附加值？透過雷射粉末雷射金屬熔覆快速、輕鬆地 修復昂貴的部件或模具。大大小小的損傷都可以迅速修復，且幾乎無痕。也可以更改設計。從而節省時間、能源和材料。尤其是針對昂貴的金屬，如鎳或鈦，相當值得。典型的應用示例 有渦輪葉片、各種活塞、閥門、軸或模具。

接合

雷射金屬熔覆也適合用作接合工藝使用，例如用於填補數毫米縫隙。從而形成均勻嚴密的接縫——完全無需精加工。同軸送粉使得該焊接工藝可以 三維方式完成，且不受方向限制——讓您在生產鏈中保持靈活自如。透過雷射金屬熔覆 也可以連接不同的材料，例如鋼和鋁鑄件。 從而可以焊接例如電動機的電池。

工作中的雷射金屬熔覆和高速雷射金屬熔覆

雷射金屬熔覆適用於哪些產品？

TruLaser Cell 3000

使用高精度的緊湊型五軸雷射加工機台讓您保持靈活應變：得益於快速更換工藝轉接頭，可進行二維與三維焊接、切割以及雷射金屬熔覆。

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TruLaser Cell 7040

理想裝備——無論是需要加工二維或三維部件，還是管件，都能搞定。可於切割、焊接和雷射金屬熔覆間靈活切換。 

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DepositionLine

開闢新的市場。無論是塗層、修復，還是積層製造——您可獲得由雷射光源、焊粉輸送機、加工頭和噴嘴組成的個性化解決方案。

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