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超大成型尺寸金属3D打印机,可配达20个激光器

南极熊导读:近年来,3D打印技术可谓备受瞩目,在模具、航天、汽车乃至人们的生活中都有广泛应用,但真正能够颠覆世界制造业生产方式的,还要数金属3D打印技术。随着金属3D打印往生产环节进行应用,对效率和成型尺寸的的要求越来越高。多激光、大尺寸成为了粉末床激光成型工艺发展的新趋势。南极熊注意到,目前很多金属3D打印机厂商已经开发出配备多激光器的超大成型尺寸的金属3D打印机;最多可配达20个激光器。

下面南极熊做个小汇总,看看国内外有哪些成型尺寸超过600mm(任意方向尺寸)的达米级的金属3D打印机。

国产超大型金属3D打印机(SLM技术)

西帝摩XDM 2000

成形尺寸:2000mm×2000mm×650mm

成型技术:超大型激光选区熔化

激光数:单列6套振镜

苏州西帝摩在2021TCT展会上发布超大型激光选区熔化设备 XDM 2000,据悉,该系统使用了6套振镜系统,台面成型尺寸达2000mm×2000mm×650mm。

移动式扫描系统

设备采用了单列6套振镜6个工位并行移动扫描方案,具体的实现方式是:将2000mm×2000mm的加工台面分成大小相等的6×6个区域,单列6个区域分布6套振镜系统,在开始加工时6套振镜同时工作,当前工位扫描完成后移动振镜平台到下一工位,然后6套振镜同步扫描,依次扫描完成6个工位的加工后结束本层扫描,等待铺粉完成后接着进入下一循环,直至整个零件加工结束。这样,6套并行的同步扫描方法即能实现加工的高效性,也大幅减低了成本。

移动式烟尘处理装置,将“大”化小

产品设计了一种可移动式的吹吸烟装置,该装置随着振镜的位置同步移动,如下图所示,吹吸烟装置与激光振镜一样,在移动过程中具有六个工位,因此在成型仓两侧分别设计了6个管道接口,用于各个工位吹吸烟的气体对流,当吹吸烟装置移动至该位置时,管道接口处的电磁铁启动将吹吸烟管道结合,形成循环的气体对流环境,然后激光振镜开始扫描,加工中产生的烟尘便能在这样的气体对流环境下得到有效处理。将2000mm跨距烟尘处理问题转化为350mm跨距。

铂力特S800

成型尺寸:800*800*600mm

激光数量:10激光

BLT-S800应用领域包括航空、航天、发动机、医疗、汽车、电子、模具、科研院所,材料支持钛合金、铝合金、高温合金、不锈钢、高强钢、模具钢,成形尺寸为800mmX800mX600mm,BLT-S800最大的特点是大尺寸高效成形能力,可以选配6/8/10个三种多激光方案,是自动化、智能化的集大成之作。

主要亮点

1 、可提供6/8/10三种激光器配置方案,本次展示的设备为10激光器配置;

2、 大尺寸成形能力,800*800*600mm;

3、多激光自动拼接校正;

4、不间断粉末供应;

5、设备配备永久过滤系统,滤芯寿命长达10万小时以上。

该产品充分体现了增材制造产品的创新性设计理念及BLT大尺寸复杂多特征部件的加工工艺能力,展现了金属3D打印在航空航天领域的集成化、轻量化创新性设计及工程应用方面的突出优势。

华曙高科FS721M

成型尺寸:720×420×420mm

激光数量:8激光

华曙高科8激光FS721M设备是华曙高科坚持完全自主研发、持续创新、聚力智造的又一重要创新成果。

8激光FS721M成形速率最高可达250-300ml/h,比4激光提升2倍,多光束搭接区域与非搭接区域打印质量及性能接近一致,拥有720×420×420mm大尺寸成型缸,可满足多种应用场景零件尺寸需求,解决高端应用领域中大尺度复杂结构的一体化成型效率难题,成型材料包括钛合金、镍基高温合金、铝合金、不锈钢等。它的诞生,为金属激光熔融增材制造树立了新的标杆。

雷佳DiMetal-650

成型尺寸:625mmX625mmX1100mm

成型技术:激光选区熔化

激光数量:四激光

为了解决目前行业内多激光SLM设备普遍面临的多激光一致性、多振镜扫描的位置重合精度、大幅面成形的搭接问题,多激光扫描任务分配问题,雷佳技术团队创新性地推出并实现了多激光同幅面成形方法。雷佳增材放弃了大多数同行采用的矩阵分区域布置形式,采用多激光扫描幅面重合叠加的布置方法,使多激光扫描幅面相互重合叠加的成形区域最大化以提高成形效率,并最大限度地简化多振镜扫描位置精度的问题并减少搭接成形的区域以提高成形质量。在实现问题简化的同时,雷佳也完成了激光一致性、多振镜扫描的位置重合精度等问题的技术攻关,而所有技术成果都凝结于新推出的DiMetal-650。

Di-Metal 650搭载雷佳多激光同幅面成形解决方案,可实现大尺寸多激光同幅面高效成形。Di-Metal 650 4激光同幅面扫描,最大化重叠区域,减少搭接,最优化成形质量的同时,可提高成形效率近3倍;幅面拼接使成形尺寸达625mmX625mm,Z轴尺寸超过1m,是世界上Z轴尺寸最大的SLM设备之一;全新风场设计,风场强劲均匀,确保多激光大幅面成形过程飞溅无残留;工艺过程全自动化设计,配备SLM自动送粉,粉末自动回收和零件自动出仓等自动化功能。

汉邦HBD-1500

成型尺寸:460*460*1500mm

激光数量:4激光

设备参数

成型尺寸:460*460*1500mm

激光功率:500W*2 / 1000W*2 或 500W*4 / 1000W*4

打印层厚:20μm-120μm

打印线宽:70μm-200μm

打印精度:0.05-0.2mm

打印材料:不锈钢、钴铬合金、哈氏合金、钛合金、镍基合金、模具钢、铝合金及钨、钽等难熔金属

设备优势:

增高型大尺寸高品质高效打印装备

双/四激光可选,稳定智能的多光路设计与管控

完善的粉末管理

安全长效的过滤系统

成熟的风场设计

满足更高尺寸、高强度、持续性生产需求,专注于航空航天、汽车零部件制造等领域

易加三维EP-M650

成型尺寸:655*655*800mm

激光数量:四激光

大尺寸金属增材制造系统,EP-M650采用MPBF金属粉末床熔化技术,成型室尺寸可达655*655*800mm,四激光四振镜配置,多激光精准定位+拼接区精度控制技术,保证了高效生产和打印品质的均一稳定,成型速度最大可达120cm3/h。可打印钛合金、铝合金、镍基高温合金、模具钢、不锈钢、钴铬钼等材料,适于航空航天、军工等领域大尺寸、高精度和高性能零部件的直接制造。

探真TS500

成型尺寸:500mm×500mm×1000mm

激光数量:四激光

探真技术团队突破了现有单光束选区激光熔化成型的思路,在国际上率先提出四光束扫描的金属零件增材制造的新方法,在保证零件成型质量前提下实现了大尺寸、高沉积效率和高精度的结合。设备拥有全套知识产权。

产品优势:

国际首创四激光束扫描,高效率与高精度完美结合;

完善的气氛循环系统,确保成形质量;

人性化的粉末循环系统,环境友好;

全面监控,自动形成打印报告,提升应用感受。

技术参数:

主机尺寸:6700mm×2500mm×4600mm

最大成形尺寸:500mm×500mm×1000mm(L×W×H)

激光器功率:4*500W 或者 4*1000W光纤激光器

铺粉形式:双向铺粉

零件成形速度:80-200cm3/h

零件成形精度:±0.05mm

光斑直径:100μm

氧含量:≤100ppm

粉床预热温度:200℃

成形材料:钛合金、高温合金、铝合金、不锈钢、模具钢、高强钢等

永年激光YLM-2500

成型尺寸:2500mmX1000mmX2500mm

激光数量:10/15/20个激光器的三种多激光方案

YLM-2500为世界首款新型SLM设备,成形尺寸为2500mmX1000mmX2500mm,设备采用“原位取件”的工作方式,即成形件完成后,成形件原位不动,直接叉取。“原位取件”对于大型和超大型设备意义重大,大大提高多品种生产效率,并简化结构,利于安全生产。主要应用领域航空、航天、军工、医疗、汽车、模具及科研院所等应用领域。采用具有自主知识产权的模型分层软件、设备控制软件以及多激光协同软件,提高了软件的安全系数,使用者拥有更多的便利性和持续性。

YLM-2500设备采用20激光成形,激光之间两两互补。也可以根据用户需求选配10/15/20个激光器的三种多激光方案。设备可成形钛合金、铝合金、高温合金、不锈钢、高强钢、模具钢、钨合金、高熵合金等。

据悉,永年激光在YLM-2500设备投产之前,已经生产并销售了YLM-1000YLM-1000AYLM-1000B三款设备。


典型产品

△典型产品

中瑞科技iSLM 500D

成型尺寸:500mm*400mm*800mm

激光器数量:双激光

iSLM 500D 超高行程大尺寸双振镜金属3D打印系统是中瑞科技在2019年底推出的最新一款金属3D打印机,iSLM 500D金属3D打印系统成型尺寸可以达到500mm*400mm*800mm,采用双激光器双振镜控制系统,主要应用在大型航空航天结构件、卫星支架等领域。

产品结构:

双激光器与双振镜控制系统

刮刀式双向铺粉系统

组合式智能供粉系统

双过滤和交换除尘系统

成型缸以其交换系统

手套箱及零件清理系统

粉末预热系统

保护气密封系统

开放式控制系统

多材料工艺软件包

镭明激光LiM-X400H

成型尺寸:450x450x1500mm

激光数量:4激光

LiM-X400H延续了X系列设备的全开放可定制性,450x450x1500mm标准成形尺寸采用IPG500W×4光纤激光器,Scanlab×4高速振镜,SILL f-θ×4场镜,可实现20-120微米的层厚,较大的提高了打印效率,同时还解决了成形过程工艺变量多,成形质量不能量化控制等问题,X系列模块化的设计使得成形仓、粉末除尘系统、电气系统及软件系统可以灵活配置,满足不同需求的个性化定制。

国外超大型金属3D打印机(SLM技术)

德国SLM Solutions  NXG XII 600

成型尺寸:600x600x600毫米

激光数量:12激光

△NXG XII 600

2020年11月,SLM Solutions发布了NXG XII 600  12激光金属3D打印。NXG XII 600配备了12台1千瓦的激光器和一个600x600x600毫米的成型舱室。NXG XII 600是目前市场上打印效率最快的SLM技术类金属3D打印设备,比SLM 280单激光设备快20倍,同时使用光学变焦等创新技术,达到最佳生产效率和稳定性。它主要用于大尺寸零件的批量化生产,为汽车和航空航天等行业新应用开启了新的篇章。

NXG XII 600激光的使用效率在成型过程得到了根本性的优化,从而使打印速率达到最高。为实现批量化生产重设计了全新的光学系统,并且基于定制化的激光扫描系统,以最适合打印分区实现大面积搭接。所有12套光学组件可以通过 “缩放变焦功能” 的双透镜系统提供光斑尺寸快速定义,使客户能够在焦平面中选择不同的光斑尺寸,使打印速率提高到1000 cc/h及以上成为现实。最终实现单次打印作业的超高零件产出,同时降低批量生产的成本。

NXG XII 600具有可靠的热管理设计理念。减少温漂移的同时,以实现及保证客户多达12个激光打印的无缝搭接。此外,该设备还提供全新的用户操作界面,此界面为操作人员优化工作流程且减少培训需求。

该设备有两种不同的粉末处理选项:

基于重力的粉末加载;

基于粉末真空自动运输加载。

最小化停机时间。

设备功能概述

成型尺寸: 600x600x600 mm

12台激光器,每台1KW

光学变焦

集成打印扫描分区,均匀分布所有12个激光器的打印工作

自动成型缸更换

自动打印开启

外部预热站

外部除粉站

通过降低每个零件的成本和总的制造时间来降低生产成本

德国EOS AMCM M 4K

成型尺寸:450 x 450 x 1000 毫米

激光数量:4× 400 W 或 4×1000 W 激光器

AMCM M 4K是EOS M400-4金属3D打印的升级版本,Z轴高度提升2倍以上

与EOS M 400-x工艺参数集兼容(相同的焦点、光束质量等)

手动或半自动操作的粉末处理选项

坚固的焊接机架设计

用于高功率激光工艺优化的开放软件

△EOS AMCM M 4K打印的火箭发动机燃烧室

荷兰Additive Industries  MetalFAB-600

成型尺寸:600×600×1000毫米

激光数量:10激光

MetalFAB-600的打印尺寸为600×600毫米,Z高度为1,000毫米,使用10个1kW激光,生产率将高达1,000 cc / hour的沉积速率。MetalFAB-600的平台经过精心设计,可在将来进一步加大尺寸,从而提高生产率。还将实现关键生产流程的自动化,例如粉末处理,对准和校准,尽可能提高设备产能。MetalFAB-600将面向传统的铸造和机械加工行业进行市场应用。

德国Concept-Laser Xline2000R BC2(二代)

成型尺寸:800X400X500mm

Xline2000R(二代),是德国Concept-Laser公司经过XLINE 1000R, XLINE2000R(一代) 两次迭代后,达到GE 航空集团要求的最终定型产品。主要特点如下:

旋转双加工仓,加工准备和打印可以同时进行,周转时间少于4小时。

闭路在线粉末循环系统,800 L储粉筒,1500次加粉无故障。

实际成型高度(不含基板)可超过508mm。

水冷3D动态激光,殷瓦钢支架,光斑大小可调,表面质量和致密度兼顾。75%的情况下,双激光校准一次成功。搭接区域定位精度小于60μ

优化的风场设计,风速偏差?0.1m/S,变频自适应气流控制,目视无粉尘落床。

可靠性可用率高,适合加工大尺寸的铝合金,高温镍基合金、Ti64、TA15, 不锈钢等材料。

其它技术的大型金属3D打印机

除了激光选区熔化(SLM)技术外,还有很多的大型金属增材设备是采用激光送粉技术,还有华中科大张海鸥教授研发的铸锻铣一体化金

3D打印机等。下面就列举几款。

中科煜宸RC-LDM1500

成形技术:同步送粉金属激光增材制造技术(LENS)

成形尺寸:1500X1000X1000mm

中科煜宸 LMD1500激光功率可达1万瓦。同步送粉金属激光增材制造技术(LENS)采用高功率激光熔融金属粉末,按照预设轨迹逐层沉积,最终形成金属零件,其尺寸不受限制,成形件的力学性能与锻件相当。可实现大尺寸、主承力结构件的成形,也可实现增材制造修复零部件。
该设备主要面向科研院所及企业用户,具备中大尺寸产品打印功能,可选配五轴及相关配套软件,主要应用于钛合金、高温合金、铝合金等金属沉积成型。典型打印产品包括航空航天承力结构件、高温合金热端部件、整体叶盘、关键零部件的修复再制造等。

整体优势

丝材利用率高,沉积成型效率高;

无需模具,整体制造周期短、成本低;

成型尺寸大,致密度高;

具有原位复合制造及修复能力;

WAAM技术比铸造技术制造材料的显微组织及力学性能优异;

比锻造技术产品节约原材料,尤其是贵重金属材料;

具有沉积速率高、制造成本低等优势;

卢秉恒院士团队多丝协同工艺
成形尺寸:10米级
成形技术:电弧熔丝金属3D打印技术

WAAM电弧熔丝3D打印技术(WireArcAdditiveManufacture,WAAM)。一般情况下,WAAM是一种利用逐层熔覆原理,采用熔化极惰性气体保护焊接(MIG)、钨极惰性气体保护焊接(TIG)以及等离子体焊接电源(PA)等焊机产生的电弧为热源,熔化金属丝材,在程序的控制下,根据三维数字模型由线-面-体逐渐成形出金属零件的先进数字化制造技术。它不仅具有沉积效率高;丝材利用率高;整体制造周期短、成本低;对零件尺寸限制少;易于修复零件等优点,还具有原位复合制造以及成形大尺寸零件的能力。

国家增材制造创新中心、西安交通大学卢秉恒院士团队利用电弧熔丝增减材一体化制造技术,制造完成了世界上首件10m级高强铝合金重型运载火箭连接环样件,在整体制造的工艺稳定性、精度控制及变形与应力调控等方面均实现重大技术突破。该样件重约1t,创新采用多丝协同工艺装备,制造工艺大为简化、成本大幅降低,制造周期缩短至1个月。

武汉天昱智能微铸锻3D打印机
成形技术:金属3D打印“微铸锻”技术

张海鸥教授带领研究团队潜心攻关,经过二十年不懈努力,发明了“微铸锻”3D打印技术,创造性地将金属铸造、锻压技术合二为一,实现了首超西方的边铸边锻的颠覆性原始创新。

张海鸥介绍,目前,国际前沿的金属3D打印过程是打印算一步,这一层打印完后,连续冷锻轧制算一步,二步要分开依次进行,即前一个步骤完了,后一个步骤方可进行,中间还要腾出金属冷却的时间。金属3D打印“微铸锻”技术将“脏、重、险”的传统工业生产方式变为“洁、轻、安”的美好生产方式,实现了高端制造业的绿色智能化转型升级,对国之重器的自主创新意义重大。业界普遍认为,金属3D打印“微铸锻”技术极有可能开辟机械制造史上前所未有的绿色制造新时代,助力中国从制造大国向制造强国转变。

目前,相关产品已应用于大型飞机、航空发动机、燃气轮机、航天、船舶、先进轨道交通、核电等多个大国重器的装备制造领域。以飞机制造为例,目前一架大型客机的机体结构零件数量数以万计,如果未来可利用3D打印技术生产大型、复杂、整体、高性能、轻量化构件,那么一架大型客机的机身结构零部件数量可能仅需数百个。不仅如此,未来利用金属3D打印技术,再搭配模拟仿真技术,飞机的研制生产周期也将实现数量级降低。

美国MELD Manufacturing Corporation  
成形技术:直径大于1.4米
采用技术:MELD金属3D打印技术

美国MELD Manufacturing Corporation  使用一项名为MELD的增材制造技术,可以打印出直径1.4米的铝制金属部件。那么,什么使这项技术如此独特?它实际上可以打印完全致密的零件,而不必熔化任何金属。创新的固态工艺可用于3D打印,涂覆,修复和连接金属和金属基质复合材料。通过避免熔化,MELD还避免了诸如热裂纹和孔隙率之类的问题,并且使用更少的能量来生产具有全密度和低残余应力的高质量零件。

德玛吉LASERTEC 6600

最大工件尺寸:Φ1,010 mm × 3,702 mm

DMG ASERTEC 6600 DED增减材混合系统是一个庞然大物,X轴高达1040毫米,Y轴为-280毫米至+330毫米,Z轴为3890毫米。

X轴达1,040 mm,Y轴范围达-280 mm至+330 mm,Z轴达3,890 mm

最大工件尺寸:Φ1,010 mm × 3,702 mm

适用于大型工件,包括航空航天行业的火箭发动机、能源行业的油井管和运输机的转轴

金属增材制造和减材切削的复合加工技术

在一台机床上高效进行增材制造与减材加工,该机配X轴、Y轴Z轴直线轴,B轴(刀具主轴),C轴(主轴和副主轴)  

主轴和副主轴同步工作,工件在两个主轴间交换,优化增材制造工艺

刀具主轴配增材制造加工头和增材制造喷嘴,同时进行金属喷粉和激光堆焊

南极熊总结

随着产业化应用的不断推进,多激光、大尺寸的金属3D打印机逐渐完善,成本继续下降,越来越成为批量化生产复杂金属零件的潮流;并且,针对特定材料和应用的细分领域的专业设备开始分化。未来将有望展现出百花齐放的局面。


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