Fraunhofer ILT打造模块化的增材制造解决方案

关于“送粉”和“送丝”的增材制造工艺，我们通常的印象是大型的工业级制造设备，这些设备通常非常昂贵，其加工尺寸受到设备本身的限制。那么有没有一种新的途径，可以让加工尺寸本身突破限制，但又可以一定程度上保证加工精度与质量？

德国联邦教育与研究部（BMBF）的ProLMD资助项目证明了机器人+粉末材料激光沉积/金属丝激光沉积的可行性。由Fraunhofer ILT弗劳恩霍夫激光研究所开发的增材制造技术采用模块化设计，可以经济高效的集成到企业现有的带机器手的生产线中。

本文融合了来自德国联邦教育与研究部（BMBF）的Helmut Bossy博士，库卡工业公司的Günter Neumann，Fraunhofer ILT弗劳恩霍夫激光研究所的Johannes Henrich Schleifenbaum教授，卡尔斯鲁厄技术学院（KIT）的Stefan Scherr，四位项目参与方的观点来与谷友分享这种模块化解决方案的优势。

Johannes Henrich Schleifenbaum教授（亚琛弗劳恩霍夫激光技术研究所ILT的增材制造主任，亚琛工业大学数字增材生产DAP学院主席，ACAM亚琛增材制造中心总裁）

带有LMD处理头和集成线激光扫描仪的机器人系统，该机器人几乎可以不受任何限制地加工并实现复杂的几何形状。来源：Fraunhofer ILT

 无需昂贵投资的增材制造

 融合创新

根据Helmut Bossy博士，ProLMD项目从一开始就与众不同，根据Fraunhofer ILT与应用领域的合作成果，可以快速实现在大面积部件上进行局部激光沉积增材制造。两种方法的融合是创新的：粉末材料激光沉积和金属丝激光沉积。

Fraunhofer开发的模块化激光金属沉积技术。来源：Fraunhofer

通过Fraunhofer ILT，加深了对粉末材料激光沉积和金属丝激光沉积工艺的科学理解，并对熔覆装置进行了必要的改进。在工业制造环境中，需要在受控气氛中通过机器人进行熔覆作业，并通过非接触式测量技术以确保质量。Fraunhofer ILT在加工工艺和质量控制方面具备深厚的开发经验，从而开发出模块化解决方案。这是专门针对中型公司而设计的，使得增材制造过程的可用性和易于处理方面提升了一大步。

Fraunhofer开发的模块化激光金属沉积技术。来源：Fraunhofer

 机器人技术的新标准

与库卡的合作源于2015年，库卡接管了位于亚琛Fraunhofer ILT附近Würselen的Reis Lasertec，以进一步扩大市场影响力。因此，库卡将增材制造视为目标市场，正在尝试为其机器人技术树立新标准。库卡希望使的整个增材制造解决方案更便宜，并开发标准化的机器人单元。目前在Würselen，库卡打造了完整的基于机械臂的增材制造系统，库卡机器人+激光沉积技术的解决方案有望成为一种更为经济的增材制造解决方案。

Fraunhofer开发的模块化激光金属沉积技术。来源：Fraunhofer

 融合创新

根据Fraunhofer ILT的Johannes Henrich Schleifenbaum教授（亚琛弗劳恩霍夫激光技术研究所Fraunhofer ILT的增材制造主任，亚琛工业大学数字增材生产DAP学院主席，ACAM亚琛增材制造中心总裁），Fraunhofer ILT是德国第一家全面推动数字化的增材制造（AM）行业应用发展的研究所。

虽然LMD激光金属沉积的技术在涂层领域是众所周知的，但是在增材制造领域，这仍然是一个相对较年轻的技术，这种技术具有许多优势，因为仅在本地提供材料，就可以制造更大的零件。

目前来说增材制造与传统的铸造或其他成型工艺相比，通常很昂贵。现在，ProLMD项目使得该工艺能够快速、廉价地用于生产，还可以无缝集成到现有流程链中。

Fraunhofer开发的模块化激光金属沉积技术。来源：Fraunhofer

考虑到无缝衔接的重要性，Fraunhofer ILT涵盖了整个流程链，内置传感器可以检测到运行过程中出现的典型错误，因此这些错误能够在加工过程中得到分析，设备的控制系统针对错误进行补偿。Fraunhofer 还开发了CAD / CAM软件，用于控制材料的逐层构建过程。

在ProLMD项目展示了粉末材料激光沉积/金属丝激光沉积所有功能都可以与一台机器臂组合在一起，从而可以毫无问题地进行增材制造，这种组合的下一步是为中型公司提供全方位的无忧增材制造包或标准单元。

 亚琛-探索增材制造复杂奥秘

亚琛是金属增材制造诞生的摇篮，如果业界回顾历史的话，业界会看到从1995年开始，从混合制造，到选区激光熔化技术SLM的专利诞生，到模具应用开发、植入物应用开发等等，亚琛的Fraunhofer就一直在推动增材制造突破界限。

亚琛这里的科研机构特别多，不同的机构从事不同方向的研究，有的专注于软件开发，有的专注于材料开发，有的专注于工艺开发……这些丰富复杂的研究能力需要有一个中枢神经般的门户来进行梳理和对外界的连结，ACAM就是这个背景下诞生的。

一边是跨界多样的科研实力，一边是工业界不同的企业需求。由科研实力对业界的吸引出发，ACAM打造了一个工业网络，ACAM的联合体工业网络还在不断的扩张，基本上这里面包含了一些国际上知名的企业，有一种类型的企业是已经应用了3D打印技术，他们在这里寻求竞争力的提升，有一种类型的企业是准备应用3D打印技术，他们在这里寻求技术切入点与接口。