隨著近年來航空航天、汽車（chē）和模具工業的技術進步，零（líng）件的結構和形狀越來越複（fù）雜，材料越來越難加工，因此傳統（tǒng）的金屬切削（xuē）加（jiā）工方法受到嚴峻的（de）挑戰。增材製造/3D打印可構建複雜形狀的產品，最有（yǒu）效地發揮材（cái）料特性，為產品設（shè）計優化帶來了空間（jiān），因此日益受到製造企業的重視。
在這一趨勢（shì）下，越（yuè）來越多的機床製（zhì）造商進入到金屬增材製造領域，在他們之中，有的企業（yè）推出基於數控加工中心的增材、減材混合製造設備，有的直接進入全新的（de）3D打印（yìn）領域，推出金屬3D打印設備，有的企業（yè）則選擇與3D打印企（qǐ）業合作，共同推出金屬3D打印設備，並將設備與現（xiàn）有的製造設（shè）備進行（háng）無縫銜接。
根據3D科（kē）學穀（gǔ）的市場（chǎng）觀察，自2013年以來，推出混（hún）合製造設備的機床製造商數量已超過10個。本期，3D科學穀將混合製造設（shè）備品牌以及他們在金屬（shǔ）3D打印技術方（fāng）麵的（de）進展進行了盤點。
常見的集（jí）成了金屬3D打印技術的混合（hé）製造設備可以歸（guī）為（wéi）三類：基於定向能量沉積工藝的（de）金屬3D打印和銑削混合加工；基於粉末床工藝的（de）選區激光熔化3D打印和銑削混合加工（gōng）；超聲3D打印和（hé）銑削混合加工。
定向（xiàng）能量沉積3D打印與銑削
德（dé）馬吉森精機/DMG MORI
DMG MORI 是世（shì）界領先的機床（chuáng）製造商。DMG MORI的Sauer工廠（chǎng）在幾年前開發了（le）混合型增材製造設備LASERTEC 65 3D，該設備在5軸數控加工中心上組合了激光沉積焊接（3D打印）功能，在2017年DMGMORI 又通過對Realizer的收購進入到了粉末床選區（qū）激光熔化3D打印領域（yù）。
DMG MORI 在以上兩種（zhǒng）金屬3D打印技術解（jiě）決（jué）方案的基礎上，推出了（le）四條不同的增材、減（jiǎn）材整合製造工（gōng）藝鏈，工藝鏈包括金屬（shǔ）3D打印設備和（hé）機械加工設備，還包括相應的管（guǎn）理係統。DMG MORI 的兩（liǎng）種（zhǒng）基於激光沉積（jī）焊接3D打印技術的加（jiā）工設備，配有Siemens NX additive/ hybrid(西門子（zǐ）NX 增材/混合)係統，材料數（shù）據庫的技術參數，過程監控和文檔。
在DMG MORI 的四條增材、減（jiǎn）材整合製造工藝鏈中，其（qí）中一條工藝（yì）鏈所（suǒ）包（bāo）括的3D打（dǎ）印（yìn）設備就是兩種混（hún）合型增材製造設備-LASERTEC 65 3D hybrid 和LASERTEC 4300 3D hybrid。 LASERTEC 65 3Dhybrid 集（jí）成了激光沉積焊增材製造工藝與5軸加工工藝（yì），LASERTEC4300 3D hybrid 則集成了激光沉積焊增材製造（zào）工藝（yì）與DMG MORI 的車銑複合加工工藝，可進行六麵車銑（xǐ）加工（gōng）。設備帶有過程監控（kòng）和自適應過程控製（閉環），DMG MORI 的CELOS軟（ruǎn）件還可以連續測量（liàng）和監控激光堆積過程，並實（shí）時自（zì）動（dòng）調節激光功率，以實現（xiàn）均勻的零件質量。
馬紮（zhā）克/Mazak
機床製造商馬紮克在2014年推出國一（yī）款混（hún）合製（zhì）造設備-INTEGREX i-400 AM。Integrex i-400am是金屬3D打印技術和車銑複合加工的混合設備，特別針對於小批量生產的難加工材料，如航空航（háng）天零部件（jiàn）耐熱合金的加工，能源領域工具和零部件的高硬度材料的加工，醫療設備製造中的高精度特種合金的加工。
NTEGREX i-400中的（de）金屬3D打印技術（shù）屬於定向能量沉（chén）積工藝，采（cǎi）用光纖激光熱熔化金屬粉末，金屬3D打印噴嘴（zuǐ）逐層施加熔融材料，每個熔（róng）融材料隨著所需形（xíng）狀的增長而固化，該工藝可用於修複（fù）磨損部件，如航空渦輪葉片。
哈默/Hermle
德國哈（hā）默的（de）混合製造設備MPA40 是立式銑床主軸旁邊安裝（zhuāng）了一個（gè）噴射粉末的噴嘴，而在第四（sì）、第五軸轉台上安（ān）裝了加（jiā）熱器。在運行過程中，機器根據CAD文件的信息用高熱蒸汽推動懸浮在氮氣中的金屬粉末，並通過一個名（míng）叫de Laval的噴嘴以（yǐ）聲速的（de）三倍速（sù）度（dù）噴射到構建對象上，可達到10京（jīng）帕的壓力和高達1000攝氏度的高溫。
如此巨大的衝（chōng）擊力和由此產生的高溫高壓，導致單個金屬顆粒劇烈變形，並（bìng）被粘合接觸（chù）麵上。這種“微鍛造”可實現多達六種不同的金屬（shǔ）進行層積。該MPA技術能夠處理的材料，包括熱作模具鋼、不鏽鋼、純（chún）銅、銅、鈦和鋁等（děng）材料。MPA 40可（kě）處理的零部件最大尺寸可達550毫（háo）米/高和460毫米/直徑，重量（liàng）可達600公斤。
Optomec
Optomec是（shì）定向能量沉積3D打印技術設備製造商之一，擁（yōng）有自有的LENS（激光近淨成型）技術（shù）。 Optomec在最近開始提供增材（cái）、減材混合製造設備，售價低於25萬美元。Optomec推出的其中（zhōng）一款新混合製造（zào）設（shè）備為Optomec LENS 860混合CA係統（tǒng），該設備集成（chéng）了LENS 3D打印技（jì）術和（hé）銑削。
這款混合製造設備具（jù）有860 x 600 x 610mm的工作範圍，它配備了一個密封的構建室，用於製造（zào）鈦等活性金屬。該係統可配置閉環控製和高功率（lǜ）3kW光纖激（jī）光器，適合構建、修複或塗覆中型到大型金屬部件。
Hybrid Manufacturing Technologies
美國混合製造技術公司有一（yī）種混合增材製造係統（tǒng）-AMBIT，該體統能夠實現從金屬3D打印、切削（xuē）、檢測之間自動（dòng）切換，切換（huàn）過程與機床更換刀具類似，從而實現增（zēng）材製造技術和精密加工技（jì）術的無縫集成。
全球十大3D打印與機械（xiè）加工混合製造技（jì）術品牌
用戶1915148024 2019-03-25 16:07
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隨著近年（nián）來航空航天、汽車（chē）和模（mó）具工業的技術進步，零件的結構和形狀越來越複雜，材料越來越難加工，因此傳統的金屬切削加工方法受到嚴峻（jun4）的挑戰（zhàn）。增材製造/3D打印可（kě）構建複雜形狀的產品，最有效地發揮材料特性，為產品設計優化帶來（lái）了空間，因此日益（yì）受到製造企（qǐ）業的重視。
在這一趨勢下，越（yuè）來越多的機床製造（zào）商進入到金屬增材製造領域，在他（tā）們之中，有的企業推出基於數控加工中心（xīn）的增材、減材混合製造設（shè）備，有的直接進入全新的3D打印領域（yù），推出金屬3D打印設備，有的企業（yè）則選擇與3D打印企業合作，共（gòng）同推出金屬3D打印設備，並將（jiāng）設（shè）備（bèi）與現（xiàn）有的製造設備進行無縫（féng）銜接。
根據3D科學穀（gǔ）的市場觀察，自（zì）2013年以（yǐ）來（lái），推出混合（hé）製造設備的機床製造商數量已超過10個。本期，3D科學穀將混合製造設備品牌以及他們在金屬3D打印技術方麵的進展進行了盤點。
常見的集成了金（jīn）屬3D打（dǎ）印技術的混合製造設備可以歸（guī）為三類：基於定向能量沉積工藝的金屬3D打印和銑削混合加工；基於粉末床工藝的選區激光熔（róng）化3D打（dǎ）印和銑削混合加工；超聲（shēng）3D打印和銑削混合加工。
定（dìng）向能量沉（chén）積3D打印與銑削
德馬吉森精機/DMG MORI
DMG MORI 是世界領先的機床製造商。DMG MORI的Sauer工廠（chǎng）在幾年前開發了混合型增材（cái）製造（zào）設備LASERTEC 65 3D，該設（shè）備在5軸數控加工中心上（shàng）組合了激光沉積焊（hàn）接（3D打印）功能，在2017年DMGMORI 又通過對Realizer的收購進入到了（le）粉末床選區激（jī）光熔化3D打印領域。
圖：DMG MORI LASERTEC 65 3D Hybrid 製造的（de）零件
DMG MORI 在以上兩種金屬3D打印技術解決方案（àn）的（de）基礎（chǔ）上，推出了四條不（bú）同的增材、減材整合製造工藝鏈，工藝鏈包括金屬3D打印設備和機械加工設備，還（hái）包括相應的管理係統。DMG MORI 的兩種基於（yú）激光沉積焊接3D打（dǎ）印技術的加工設備，配（pèi）有Siemens NX additive/ hybrid(西門子（zǐ）NX 增材/混合)係統，材料數據庫的（de）技術參數，過程監控和文檔。
圖：DMG MORI 四條增材、減材整合製造工藝鏈
在（zài）DMG MORI 的四條增材、減材整合製造工藝（yì）鏈中，其中一條工藝（yì）鏈所包括的3D打印設備就是兩種混合型（xíng）增材製造設備（bèi）-LASERTEC 65 3D hybrid 和LASERTEC 4300 3D hybrid。 LASERTEC 65 3Dhybrid 集成了激（jī）光沉積（jī）焊（hàn）增材製造工藝與5軸加工（gōng）工藝，LASERTEC4300 3D hybrid 則集成了激光沉積焊增材製造工藝與DMG MORI 的車銑複合加工（gōng）工藝，可進行六麵車銑加（jiā）工。設（shè）備帶有過程監控和自適應（yīng）過（guò）程控製（閉環），DMG MORI 的CELOS軟件（jiàn）還（hái）可以連續測量（liàng）和監（jiān）控激光堆積過程，並實時自動調節激（jī）光功率，以實現均勻的（de）零件質量。
馬（mǎ）紮克/Mazak
機床製造商馬紮克在2014年推出國一款（kuǎn）混合製造設備-INTEGREX i-400 AM。Integrex i-400am是金屬3D打（dǎ）印技術和（hé）車銑複合加工的混（hún）合設備，特別針（zhēn）對於小批量生產的難加工材料，如航空航天零部件耐熱合（hé）金的加工，能源領域工具和零部件的高硬度材料的加工，醫療設備製造中的高精度特種合金的加（jiā）工。
圖：Mazak INTEGREX i-400 AM
INTEGREX i-400中的金屬3D打印技術屬於定向能量沉積（jī）工藝，采用光纖激光（guāng）熱（rè）熔化金屬粉末，金屬3D打印噴嘴逐層施加熔融材料，每個熔融材料（liào）隨（suí）著所（suǒ）需形狀的增長而（ér）固化，該工藝可（kě）用於修（xiū）複磨損部件，如航空渦輪（lún）葉片。
哈默/Hermle
德國哈默（mò）的混合製（zhì）造設備MPA40 是立式（shì）銑床主軸旁邊安裝了一個噴射粉末的噴嘴，而在第四（sì）、第五軸轉台上安裝了加熱器。在（zài）運行過程中，機器根據CAD文件（jiàn）的信息用高熱蒸汽推動懸浮在氮氣中的金（jīn）屬粉末，並通過一個名叫（jiào）de Laval的噴嘴以聲（shēng）速（sù）的三倍速度（dù）噴射到（dào）構建對象上，可達到（dào）10京帕的壓力和高達1000攝氏度（dù）的高溫。
圖（tú）：Hermle的MPA工藝
如此巨大的衝擊力和由此產生（shēng）的高溫高壓，導致（zhì）單個金屬顆粒劇烈變形，並被粘合接觸麵（miàn）上。這（zhè）種“微鍛造”可實現多（duō）達六種不同的金屬進行層積。該MPA技術能夠處理的材料，包括熱作模具鋼、不鏽鋼、純銅、銅、鈦和鋁等（děng）材（cái）料。MPA 40可處理的零部件最大尺寸可達550毫米/高和460毫米/直徑，重量可達600公斤。
Optomec
Optomec是定向能量（liàng）沉積3D打印技術（shù）設備製造商之一（yī），擁有（yǒu）自有的LENS（激光近淨（jìng）成型）技術。 Optomec在最近開始提供增材、減材混（hún）合製造設備，售價低於（yú）25萬美元。Optomec推出的其中一款新混合（hé）製造設備為（wéi）Optomec LENS 860混合CA係（xì）統，該設備集成了LENS 3D打印技術和銑削。
圖：Optomec LENS 混合係統
這款混合製造設備具有860 x 600 x 610mm的工作範圍，它配備了一個密封的構建室，用於製（zhì）造鈦等活性金屬。該係統可配置閉環控製和高功率3kW光纖激光器，適合構建（jiàn）、修（xiū）複（fù）或塗覆中型到大型金屬部件。
Hybrid Manufacturing Technologies
美國混合製造技術公司有一（yī）種混合增材製造係統-AMBIT，該體統（tǒng）能（néng）夠實現從金屬3D打印、切削、檢測之（zhī）間自動切換，切換過程與機床更換刀具類（lèi）似，從而實現（xiàn）增材製造（zào）技術和（hé）精密加工技術的無縫集成。
圖：AMBIT 係統中的激光3D打印頭
最新推出的AMBIT Series7 係統能夠實現七種製造技術的集成。與不同製造（zào）工藝的集成，為金屬零件生產帶來了新機會。AMBIT 係統中的金屬3D打印（yìn）技術為基於定向能量（liàng）沉（chén）積工藝的3D打印堆焊頭。新係統中集成的（de）渦流（liú）檢測頭用（yòng）於金屬沉積質量的原位檢測，檢測頭針（zhēn）對檢測（cè）表麵和表麵下裂縫進行了優化，並使（shǐ）用頻率達（dá）5MHz的（de）一係列探頭檢測多層深度空隙。
西門（mén）子
雖然西門子不（bú）是混合製造設備的生產商，但西門子的軟件在增材、減材（cái）混合製（zhì）造中發揮（huī）了重要作用。大多（duō）數混合製造係統利（lì）用定向能量沉積工藝（yì），軟件對於實現和（hé）優化（huà）零件幾何形狀變得至關重要。
西門子的混合製造係統Siemens NX Complete Hybrid CAD /CAM ，是用於整個工藝鏈（設（shè）計，添加工（gōng）藝，減法加工，精加工（gōng））的單一軟件包（bāo），該係統用於計算增材製造（zào）的激光路徑和減材（cái）加工的切（qiē）削刀具路徑。該係統（tǒng）通（tōng）過工件、夾具和整個設備的數字雙胞胎準備完整的製造過（guò）程。
Siemens NX Complete Hybrid CAD / CAM係統在完全集成的“designthrough-CNC”編程解決方案中提供混（hún）合增材製造的功能，包括用於（yú）集成激光粉末包覆和銑削的後處理和加工模擬。
選區激光熔化3D打印與銑削
鬆浦/Matsuura
日本鬆浦是自動化多托盤，多軸和多任務數控機床及其相關製造工藝解決方（fāng）案領域的市場（chǎng）領導（dǎo）者，也是第一家提供選區激光（guāng）熔化3D打印和銑削加工混合製造設備的機床製造（zào）商。
鬆浦推出的（de）第一台混（hún）合製造設備為LUMEX Avance-25，該設備集成了選區激光熔化3D打印技（jì）術和高速銑削主軸。該設備在加工時（shí），先進行3D打印，然後借助高速銑削精加工整個零件或其部分表麵以獲得高精度和高表麵質量。其原理是每打印10層（約（yuē）0.5mm~2mm）形成一金屬薄片後（hòu），用高速銑削（主軸45000r/min）對其輪廓精加工一次，再打印10層，再精（jīng）銑輪廓（kuò），不斷重複，最終疊加成為高精度、結構複雜的零件。[1]
LUMEX Avance-60是該係列中的第二台混合製造設備，與LUMEX Avance-25采（cǎi）用相同技術，同時具有更大的加（jiā）工空間和工作範圍。
