另外,混合增材/减材制造设备近年来已成为全球市场热点。德马吉森精机公司开发的LDED设备配备2kW激光设备和5轴CNC铣床,比传统粉末床快了近20倍,并且能够在制造过程中铣削原先成品中无法到达的位置部分。日本MAZAK公司引进了具备5轴车铣复合加工能力的设备,可应用于多边形锻件或铸件、旋转件、复杂异形件等零部件的制造。
国内对LPBF的研究起步较晚,20世纪90年代初。西安交通大学、华中科技大学、清华大学、北京龙源公司在成形设备、典型软件、材料等方面取得了重大进展。随后,国内多所高校和研究机构,如西北工业大学、北京航空航天大学、华南理工大学等单位开展了相关研究,从事钛合金、铝合金等轻合金的LPBF研究。因此,国内金属3D打印LDED和LPBF设备的研发能力比较强,具有一定的市场应用份额。南京航空航天大学团队系统开发了高精度、复杂结构、近净成形、形状和性能可控的钛基金属元件。西北工业大学团队在航空领域对高性能金属的增材制造工艺进行了深入研究,并成功修复了航空发动机叶片,开发了部分金属零件。北京航空航天大学团队长期致力于大型钛合金结构的激光直接制造工艺、内部质量控制及应用研究,高性能金属构件制造工艺已成功应用于研制了多种国产大飞机。西安交通大学团队对钛合金激光增材制造工艺进行了深入研究。基于粉末聚焦控制、组合扫描模式、逐层功率控制等成形工艺基础,成形出复杂的钛合金整体涡轮叶片样品。华南理工大学团队专注于LPBF设备的研发,先后开发了DiMetal-240、DiMetal-280、DiMetal-100等型号的LPBF设备。西安博莱特激光成型技术有限公司(以下简称西安博莱特)自主研发了LPBF系列设备和激光高性能修复系列设备。南京中科宇辰激光科技有限公司研发了自动变焦同轴送粉嘴、远距离送粉机、高效惰性气体循环净化箱等核心装置,生产了一系列金属LDED设备。此外,北京亿嘉3D科技有限公司和北京星航机电设备有限公司(以下简称北京星航)在工业和小型金属LPBF设备的小批量生产方面也取得了一定的进展。上海航天装备制造厂有限公司(以下简称上海航天)在标准、大型LPBF设备和机器人LDED设备研制方面取得了较好的进展。
5 金属激光增材制造应用
激光增材制造(LAM)技术可帮助航空航天公司在无需成形和锻造的情况下制造极其复杂的零件,缩短生产周期,减少部件重量和设备所需的零件数量,从而节省成本并提高可靠性,例如,钛合金的LAM已在航空领域得到应用。美国某舰载战斗机率先采用LDED钛合金部件作为承重部件。Carpenter Technology公司通过增材制造使用定制的高强度不锈钢生产先进的航空齿轮。用LDED制造的耐腐蚀支架用于 F-22飞机,大大减少了维护时间。另外,LDED整体框架已在英国成功应用于无人机。