隨著近年來航空航天、汽車和模具工業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，零件的結(jié)構(gòu)和形狀越來越復(fù)雜，材料越來越難加工，因此傳統(tǒng)的金屬切削加工方法受到嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。增材制造/3D打印可構(gòu)建復(fù)雜形狀的產(chǎn)品，最有效地發(fā)揮材料特性，為產(chǎn)品設(shè)計優(yōu)化帶來了空間，因此日益受到制造企業(yè)的重視。
在這一趨勢下，越來越多的機(jī)床制造商進(jìn)入到金屬增材制造領(lǐng)域，在他們之中，有的企業(yè)推出基于數(shù)控加工中心的增材、減材混合制造設(shè)備，有的直接進(jìn)入全新的3D打印領(lǐng)域，推出金屬3D打印設(shè)備，有的企業(yè)則選擇與3D打印企業(yè)合作，共同推出金屬3D打印設(shè)備，并將設(shè)備與現(xiàn)有的制造設(shè)備進(jìn)行無縫銜接。
根據(jù)3D科學(xué)谷的市場觀察，自2013年以來，推出混合制造設(shè)備的機(jī)床制造商數(shù)量已超過10個。本期，3D科學(xué)谷將混合制造設(shè)備品牌以及他們在金屬3D打印技術(shù)方面的進(jìn)展進(jìn)行了盤點(diǎn)。
常見的集成了金屬3D打印技術(shù)的混合制造設(shè)備可以歸為三類：基于定向能量沉積工藝的金屬3D打印和銑削混合加工；基于粉末床工藝的選區(qū)激光熔化3D打印和銑削混合加工；超聲3D打印和銑削混合加工。
定向能量沉積3D打印與銑削
德馬吉森精機(jī)/DMG MORI
DMG MORI 是世界領(lǐng)先的機(jī)床制造商。DMG MORI的Sauer工廠在幾年前開發(fā)了混合型增材制造設(shè)備LASERTEC 65 3D，該設(shè)備在5軸數(shù)控加工中心上組合了激光沉積焊接（3D打?。┕δ?，在2017年DMGMORI 又通過對Realizer的收購進(jìn)入到了粉末床選區(qū)激光熔化3D打印領(lǐng)域。
DMG MORI 在以上兩種金屬3D打印技術(shù)解決方案的基礎(chǔ)上，推出了四條不同的增材、減材整合制造工藝鏈，工藝鏈包括金屬3D打印設(shè)備和機(jī)械加工設(shè)備，還包括相應(yīng)的管理系統(tǒng)。DMG MORI 的兩種基于激光沉積焊接3D打印技術(shù)的加工設(shè)備，配有Siemens NX additive/ hybrid(西門子NX 增材/混合)系統(tǒng)，材料數(shù)據(jù)庫的技術(shù)參數(shù)，過程監(jiān)控和文檔。
在DMG MORI 的四條增材、減材整合制造工藝鏈中，其中一條工藝鏈所包括的3D打印設(shè)備就是兩種混合型增材制造設(shè)備-LASERTEC 65 3D hybrid 和LASERTEC 4300 3D hybrid。 LASERTEC 65 3Dhybrid 集成了激光沉積焊增材制造工藝與5軸加工工藝，LASERTEC4300 3D hybrid 則集成了激光沉積焊增材制造工藝與DMG MORI 的車銑復(fù)合加工工藝，可進(jìn)行六面車銑加工。設(shè)備帶有過程監(jiān)控和自適應(yīng)過程控制（閉環(huán)），DMG MORI 的CELOS軟件還可以連續(xù)測量和監(jiān)控激光堆積過程，并實(shí)時自動調(diào)節(jié)激光功率，以實(shí)現(xiàn)均勻的零件質(zhì)量。
馬扎克/Mazak
機(jī)床制造商馬扎克在2014年推出國一款混合制造設(shè)備-INTEGREX i-400 AM。Integrex i-400am是金屬3D打印技術(shù)和車銑復(fù)合加工的混合設(shè)備，特別針對于小批量生產(chǎn)的難加工材料，如航空航天零部件耐熱合金的加工，能源領(lǐng)域工具和零部件的高硬度材料的加工，醫(yī)療設(shè)備制造中的高精度特種合金的加工。
NTEGREX i-400中的金屬3D打印技術(shù)屬于定向能量沉積工藝，采用光纖激光熱熔化金屬粉末，金屬3D打印噴嘴逐層施加熔融材料，每個熔融材料隨著所需形狀的增長而固化，該工藝可用于修復(fù)磨損部件，如航空渦輪葉片。
哈默/Hermle
德國哈默的混合制造設(shè)備MPA40 是立式銑床主軸旁邊安裝了一個噴射粉末的噴嘴，而在第四、第五軸轉(zhuǎn)臺上安裝了加熱器。在運(yùn)行過程中，機(jī)器根據(jù)CAD文件的信息用高熱蒸汽推動懸浮在氮?dú)庵械慕饘俜勰?，并通過一個名叫de Laval的噴嘴以聲速的三倍速度噴射到構(gòu)建對象上，可達(dá)到10京帕的壓力和高達(dá)1000攝氏度的高溫。
如此巨大的沖擊力和由此產(chǎn)生的高溫高壓，導(dǎo)致單個金屬顆粒劇烈變形，并被粘合接觸面上。這種“微鍛造”可實(shí)現(xiàn)多達(dá)六種不同的金屬進(jìn)行層積。該MPA技術(shù)能夠處理的材料，包括熱作模具鋼、不銹鋼、純銅、銅、鈦和鋁等材料。MPA 40可處理的零部件最大尺寸可達(dá)550毫米/高和460毫米/直徑，重量可達(dá)600公斤。
Optomec
Optomec是定向能量沉積3D打印技術(shù)設(shè)備制造商之一，擁有自有的LENS（激光近凈成型）技術(shù)。 Optomec在最近開始提供增材、減材混合制造設(shè)備，售價低于25萬美元。Optomec推出的其中一款新混合制造設(shè)備為Optomec LENS 860混合CA系統(tǒng)，該設(shè)備集成了LENS 3D打印技術(shù)和銑削。
這款混合制造設(shè)備具有860 x 600 x 610mm的工作范圍，它配備了一個密封的構(gòu)建室，用于制造鈦等活性金屬。該系統(tǒng)可配置閉環(huán)控制和高功率3kW光纖激光器，適合構(gòu)建、修復(fù)或涂覆中型到大型金屬部件。
Hybrid Manufacturing Technologies
美國混合制造技術(shù)公司有一種混合增材制造系統(tǒng)-AMBIT，該體統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)從金屬3D打印、切削、檢測之間自動切換，切換過程與機(jī)床更換刀具類似，從而實(shí)現(xiàn)增材制造技術(shù)和精密加工技術(shù)的無縫集成。
全球十大3D打印與機(jī)械加工混合制造技術(shù)品牌
用戶1915148024 2019-03-25 16:07
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隨著近年來航空航天、汽車和模具工業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，零件的結(jié)構(gòu)和形狀越來越復(fù)雜，材料越來越難加工，因此傳統(tǒng)的金屬切削加工方法受到嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。增材制造/3D打印可構(gòu)建復(fù)雜形狀的產(chǎn)品，最有效地發(fā)揮材料特性，為產(chǎn)品設(shè)計優(yōu)化帶來了空間，因此日益受到制造企業(yè)的重視。
在這一趨勢下，越來越多的機(jī)床制造商進(jìn)入到金屬增材制造領(lǐng)域，在他們之中，有的企業(yè)推出基于數(shù)控加工中心的增材、減材混合制造設(shè)備，有的直接進(jìn)入全新的3D打印領(lǐng)域，推出金屬3D打印設(shè)備，有的企業(yè)則選擇與3D打印企業(yè)合作，共同推出金屬3D打印設(shè)備，并將設(shè)備與現(xiàn)有的制造設(shè)備進(jìn)行無縫銜接。
根據(jù)3D科學(xué)谷的市場觀察，自2013年以來，推出混合制造設(shè)備的機(jī)床制造商數(shù)量已超過10個。本期，3D科學(xué)谷將混合制造設(shè)備品牌以及他們在金屬3D打印技術(shù)方面的進(jìn)展進(jìn)行了盤點(diǎn)。
常見的集成了金屬3D打印技術(shù)的混合制造設(shè)備可以歸為三類：基于定向能量沉積工藝的金屬3D打印和銑削混合加工；基于粉末床工藝的選區(qū)激光熔化3D打印和銑削混合加工；超聲3D打印和銑削混合加工。
定向能量沉積3D打印與銑削
德馬吉森精機(jī)/DMG MORI
DMG MORI 是世界領(lǐng)先的機(jī)床制造商。DMG MORI的Sauer工廠在幾年前開發(fā)了混合型增材制造設(shè)備LASERTEC 65 3D，該設(shè)備在5軸數(shù)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(jìn)入到了粉末床選區(qū)激光熔化3D打印領(lǐng)域。
圖：DMG MORI LASERTEC 65 3D Hybrid 制造的零件
DMG MORI 在以上兩種金屬3D打印技術(shù)解決方案的基礎(chǔ)上，推出了四條不同的增材、減材整合制造工藝鏈，工藝鏈包括金屬3D打印設(shè)備和機(jī)械加工設(shè)備，還包括相應(yīng)的管理系統(tǒng)。DMG MORI 的兩種基于激光沉積焊接3D打印技術(shù)的加工設(shè)備，配有Siemens NX additive/ hybrid(西門子NX 增材/混合)系統(tǒng)，材料數(shù)據(jù)庫的技術(shù)參數(shù)，過程監(jiān)控和文檔。
圖：DMG MORI 四條增材、減材整合制造工藝鏈
在DMG MORI 的四條增材、減材整合制造工藝鏈中，其中一條工藝鏈所包括的3D打印設(shè)備就是兩種混合型增材制造設(shè)備-LASERTEC 65 3D hybrid 和LASERTEC 4300 3D hybrid。 LASERTEC 65 3Dhybrid 集成了激光沉積焊增材制造工藝與5軸加工工藝，LASERTEC4300 3D hybrid 則集成了激光沉積焊增材制造工藝與DMG MORI 的車銑復(fù)合加工工藝，可進(jìn)行六面車銑加工。設(shè)備帶有過程監(jiān)控和自適應(yīng)過程控制（閉環(huán)），DMG MORI 的CELOS軟件還可以連續(xù)測量和監(jiān)控激光堆積過程，并實(shí)時自動調(diào)節(jié)激光功率，以實(shí)現(xiàn)均勻的零件質(zhì)量。
馬扎克/Mazak
機(jī)床制造商馬扎克在2014年推出國一款混合制造設(shè)備-INTEGREX i-400 AM。Integrex i-400am是金屬3D打印技術(shù)和車銑復(fù)合加工的混合設(shè)備，特別針對于小批量生產(chǎn)的難加工材料，如航空航天零部件耐熱合金的加工，能源領(lǐng)域工具和零部件的高硬度材料的加工，醫(yī)療設(shè)備制造中的高精度特種合金的加工。
圖：Mazak INTEGREX i-400 AM
INTEGREX i-400中的金屬3D打印技術(shù)屬于定向能量沉積工藝，采用光纖激光熱熔化金屬粉末，金屬3D打印噴嘴逐層施加熔融材料，每個熔融材料隨著所需形狀的增長而固化，該工藝可用于修復(fù)磨損部件，如航空渦輪葉片。
哈默/Hermle
德國哈默的混合制造設(shè)備MPA40 是立式銑床主軸旁邊安裝了一個噴射粉末的噴嘴，而在第四、第五軸轉(zhuǎn)臺上安裝了加熱器。在運(yùn)行過程中，機(jī)器根據(jù)CAD文件的信息用高熱蒸汽推動懸浮在氮?dú)庵械慕饘俜勰?，并通過一個名叫de Laval的噴嘴以聲速的三倍速度噴射到構(gòu)建對象上，可達(dá)到10京帕的壓力和高達(dá)1000攝氏度的高溫。
圖：Hermle的MPA工藝
如此巨大的沖擊力和由此產(chǎn)生的高溫高壓，導(dǎo)致單個金屬顆粒劇烈變形，并被粘合接觸面上。這種“微鍛造”可實(shí)現(xiàn)多達(dá)六種不同的金屬進(jìn)行層積。該MPA技術(shù)能夠處理的材料，包括熱作模具鋼、不銹鋼、純銅、銅、鈦和鋁等材料。MPA 40可處理的零部件最大尺寸可達(dá)550毫米/高和460毫米/直徑，重量可達(dá)600公斤。
Optomec
Optomec是定向能量沉積3D打印技術(shù)設(shè)備制造商之一，擁有自有的LENS（激光近凈成型）技術(shù)。 Optomec在最近開始提供增材、減材混合制造設(shè)備，售價低于25萬美元。Optomec推出的其中一款新混合制造設(shè)備為Optomec LENS 860混合CA系統(tǒng)，該設(shè)備集成了LENS 3D打印技術(shù)和銑削。
圖：Optomec LENS 混合系統(tǒng)
這款混合制造設(shè)備具有860 x 600 x 610mm的工作范圍，它配備了一個密封的構(gòu)建室，用于制造鈦等活性金屬。該系統(tǒng)可配置閉環(huán)控制和高功率3kW光纖激光器，適合構(gòu)建、修復(fù)或涂覆中型到大型金屬部件。
Hybrid Manufacturing Technologies
美國混合制造技術(shù)公司有一種混合增材制造系統(tǒng)-AMBIT，該體統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)從金屬3D打印、切削、檢測之間自動切換，切換過程與機(jī)床更換刀具類似，從而實(shí)現(xiàn)增材制造技術(shù)和精密加工技術(shù)的無縫集成。
圖：AMBIT 系統(tǒng)中的激光3D打印頭
最新推出的AMBIT Series7 系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)七種制造技術(shù)的集成。與不同制造工藝的集成，為金屬零件生產(chǎn)帶來了新機(jī)會。AMBIT 系統(tǒng)中的金屬3D打印技術(shù)為基于定向能量沉積工藝的3D打印堆焊頭。新系統(tǒng)中集成的渦流檢測頭用于金屬沉積質(zhì)量的原位檢測，檢測頭針對檢測表面和表面下裂縫進(jìn)行了優(yōu)化，并使用頻率達(dá)5MHz的一系列探頭檢測多層深度空隙。
西門子
雖然西門子不是混合制造設(shè)備的生產(chǎn)商，但西門子的軟件在增材、減材混合制造中發(fā)揮了重要作用。大多數(shù)混合制造系統(tǒng)利用定向能量沉積工藝，軟件對于實(shí)現(xiàn)和優(yōu)化零件幾何形狀變得至關(guān)重要。
西門子的混合制造系統(tǒng)Siemens NX Complete Hybrid CAD /CAM ，是用于整個工藝鏈（設(shè)計，添加工藝，減法加工，精加工）的單一軟件包，該系統(tǒng)用于計算增材制造的激光路徑和減材加工的切削刀具路徑。該系統(tǒng)通過工件、夾具和整個設(shè)備的數(shù)字雙胞胎準(zhǔn)備完整的制造過程。
Siemens NX Complete Hybrid CAD / CAM系統(tǒng)在完全集成的“designthrough-CNC”編程解決方案中提供混合增材制造的功能，包括用于集成激光粉末包覆和銑削的后處理和加工模擬。
選區(qū)激光熔化3D打印與銑削
松浦/Matsuura
日本松浦是自動化多托盤，多軸和多任務(wù)數(shù)控機(jī)床及其相關(guān)制造工藝解決方案領(lǐng)域的市場領(lǐng)導(dǎo)者，也是第一家提供選區(qū)激光熔化3D打印和銑削加工混合制造設(shè)備的機(jī)床制造商。
松浦推出的第一臺混合制造設(shè)備為LUMEX Avance-25，該設(shè)備集成了選區(qū)激光熔化3D打印技術(shù)和高速銑削主軸。該設(shè)備在加工時，先進(jìn)行3D打印，然后借助高速銑削精加工整個零件或其部分表面以獲得高精度和高表面質(zhì)量。其原理是每打印10層（約0.5mm~2mm）形成一金屬薄片后，用高速銑削（主軸45000r/min）對其輪廓精加工一次，再打印10層，再精銑輪廓，不斷重復(fù)，最終疊加成為高精度、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零件。[1]
LUMEX Avance-60是該系列中的第二臺混合制造設(shè)備，與LUMEX Avance-25采用相同技術(shù)，同時具有更大的加工空間和工作范圍。
