【機(jī)床商務(wù)網(wǎng)欄目 科技動態(tài)】在Timothy W. Simpson的專欄文章里面，他一直在討論和探究定向能沉積(DED)工藝在增材制造(AM)中的優(yōu)勢：如何將其擴(kuò)展到更大的組件，如何將其用于維修和制造，以及如何將多種金屬材料同時添加到組件當(dāng)中。
 

 

　　大多數(shù)討論集中在粉末饋送系統(tǒng)，其中粉末饋送(吹)到熔體池是通過小噴嘴的。DED系統(tǒng)也可以用金屬絲代替粉末來制造AM，而工業(yè)用線材供電的DED系統(tǒng)也可以使用激光、電子束和等離子體電弧作為熔化金屬絲的熱能來源。
 

　　為什么要給DED用電線？SIMPSON想到了幾個原因。首先，對于DED系統(tǒng)來說，金屬絲通常比粉末更便宜。由于焊接和相關(guān)行業(yè)的發(fā)展，金屬絲更加容易獲得，金屬絲的價格范圍從1.5到2倍巴斯托克，而粉末的價格則是5到10倍。如果你買的夠多的話，可能會更便宜。
 

　　第二，一般公司通常會有很多儲存和處理電線的經(jīng)驗，這比處理粉末安全得多。不必?fù)?dān)心吸入的風(fēng)險。與粉末饋電系統(tǒng)相比，金屬絲饋電系統(tǒng)的材料捕獲率要高得多。如果這個過程運行得很好，那么幾乎所有進(jìn)入熔體池的金屬絲都會融化并凝固在零件上或在零件內(nèi)部形成一層。這比你用粉末獲得的20%到80%的捕獲率要有效得多。
 

　　公司也知道如何對生產(chǎn)中使用的電線進(jìn)行鑒定。這讓Norsk Titanium公司成為了航空航天行業(yè)合格的一級供應(yīng)商。此外，該公司還為波音公司提供了美國聯(lián)邦航空管理局(FAA)認(rèn)證的零部件。事實上，該公司已經(jīng)與SAE International合作，推出了一種新的等離子弧技術(shù)用于航空零部件的線進(jìn)DED標(biāo)準(zhǔn)。這一標(biāo)準(zhǔn)將使其他公司和供應(yīng)商更容易對其電源化DED流程進(jìn)行認(rèn)證，并為FAA等監(jiān)管機(jī)構(gòu)認(rèn)證零部件。
 

　　有線饋電DED系統(tǒng)的一大優(yōu)點是沉積速率高。當(dāng)我們有來自Sciaky公司的電子束有線饋電系統(tǒng)時，我們每小時可以沉積15到20磅的鈦。這比粉末床聚變系統(tǒng)的建造速度快了幾個數(shù)量級，這也是DED系統(tǒng)能夠更容易擴(kuò)大規(guī)模以增加制造大型部件的另一個原因。事實上，Sciaky的大尺寸系統(tǒng)可以制造長達(dá)19英尺或直徑達(dá)8英尺的部件。
 

　　不幸的是，高沉積速率也是線饋DED的缺點之一。想想要以如此高的速度融化一根金屬絲所需要的所有能量，以及在制作過程中金屬絲內(nèi)部發(fā)生的快速加熱和冷卻。大的熱梯度，就會導(dǎo)致零件產(chǎn)生大量的殘余應(yīng)力，如果不小心就會造成嚴(yán)重的變形(見圖片)。幸運的是，模擬軟件現(xiàn)在可以幫助我們在這些變形發(fā)生之前檢測和減輕它們，而像Scikay的夾層實時成像和傳感系統(tǒng)這樣的閉環(huán)控制系統(tǒng)，可以幫助管理熱負(fù)荷，同時確保高質(zhì)量的構(gòu)建。
 

　　后，另一個大的缺點是準(zhǔn)確性。零件的制造速度很快，但當(dāng)涉及到線饋DED時，它們就不準(zhǔn)確了。這讓我想起給蛋糕涂糖霜。蛋糕上的糖霜很快就會出來，但是你得回去把它弄平，讓它看起來更漂亮，得到你想要的細(xì)節(jié)。同樣的想法也適用于電線饋電的DED：你可以得到一個近網(wǎng)形狀的零件，需要加工和精加工才能滿足公差，這對操作人員來說，當(dāng)然不是件壞事。
 

　　(原標(biāo)題：Additive Manufacturing with Wire)